Uncovering the landscape of functional transition and plasticity in the tumor microenvironment

प्रत्येक ट्यूमर के भीतर, कोशिकाओं का एक हलचल भरा, अराजक शहर होता है। हालांकि कैंसर कोशिकाएं स्वयं आक्रमणकारी होती हैं, वे अकेले कार्य नहीं करती हैं। वे स्वस्थ कोशिकाओं के एक जटिल पड़ोस से घिरी होती हैं जिन्हें बीमारी द्वारा भर्ती या परिवर्तित किया गया है, जिनमें प्रतिरक्षा कोशिकाएं (immune cells), संरचनात्मक कोशिकाएं और रक्त वाहिका बनाने वाली कोशिकाएं शामिल हैं। इस पड़ोस को 'ट्यूमर माइक्रोएनवायरनमेंट' (tumor microenvironment) कहा जाता है। ये आसपास की कोशिकाएं स्थिर नहीं हैं; वे कैंसर और एक-दूसरे से मिलने वाले संकेतों के जवाब में लगातार अपना व्यवहार और भूमिका बदलती रहती हैं। कुछ प्रतिरक्षा कोशिकाएं ट्यूमर पर हमला करने की कोशिश करती हैं, जबकि अन्य को ट्यूमर को बढ़ाने में मदद करने या इसे शरीर की रक्षा प्रणाली से छिपाने के लिए बहकाया जाता है। यह समझना कि ये कोशिकाएं कैसे बदलती हैं, और वे एक-दूसरे को कैसे प्रभावित करती हैं, अत्यंत महत्वपूर्ण है क्योंकि ये अंतःक्रियाएं अक्सर यह निर्धारित करती हैं कि कोई रोगी जीवित रहेगा या उपचार के प्रति उसकी प्रतिक्रिया कैसी होगी। लंबे समय तक, वैज्ञानिकों ने इन कोशिकाओं द्वारा निभाई जाने वाली प्रमुख, स्थिर भूमिकाओं का मानचित्रण किया है, लेकिन परिवर्तन के क्षणिक, बीच के क्षण काफी हद तक अदृश्य रहे हैं।

भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान खड़गपुर के शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब इन छिपे हुए परिवर्तनों पर प्रकाश डाला है। लंग एडेनोकार्सिनोमा (lung adenocarcinoma) और कोलोरेक्टल कैंसर के रोगियों के विस्तृत आनुवंशिक मानचित्रों का विश्लेषण करके, उन्होंने एक ऐसे कार्यात्मक परिवर्तन के परिदृश्य को उजागर किया जो पहले अनदेखा रह गया था। शोधकर्ताओं ने केवल उन अंतिम, स्थिर कार्यों को नहीं देखा जो कोशिकाएं कर रही थीं; बल्कि उन्होंने उन कोशिकाओं को खोजा जो परिवर्तन के बीच में थीं। उन्होंने पाया कि ट्यूमर ऐसी दुर्लभ, क्षणिक अवस्थाओं (transient states) से भरे होते हैं—परिवर्तन के वे संक्षिप्त क्षण जहाँ कोशिकाएं एक भूमिका से दूसरी भूमिका में बदल रही होती हैं। ये क्षणिक अवस्थाएं स्वस्थ ऊतकों की तुलना में कैंसरयुक्त ऊतकों में कहीं अधिक सामान्य हैं, जो यह सुझाव देता है कि परिवर्तन की प्रक्रिया स्वयं रोग का एक प्रमुख लक्षण है।

सबसे महत्वपूर्ण खोज एक विशिष्ट समूह की प्रतिरक्षा कोशिकाओं के इर्द-गिर्द केंद्रित थी जिन्हें माइलॉयड कोशिकाएं (myeloid cells) कहा जाता है। स्वस्थ ऊतकों में, ये कोशिकाएं आम तौर पर पहरेदारों के रूप में कार्य करती हैं, जो खतरों को पहचानने और उनसे लड़ने के लिए तैयार रहती हैं। हालांकि, शोधकर्ताओं ने पाया कि ट्यूमर के नमूनों में, माइलॉयड कोशिकाओं का एक विशिष्ट समूह एक संक्रमणकालीन अवस्था (transitory state) में मौजूद है। ये कोशिकाएं किसी मानक भूमिका में पूरी तरह से स्थापित नहीं हैं; वे विभिन्न कार्यात्मक पहचानों के बीच फंसी हुई हैं। टीम ने इन बदलती कोशिकाओं को स्थिर कोशिकाओं से अलग करने के लिए उन्नत कम्प्यूटेशनल उपकरणों का उपयोग किया। उन्होंने पाया कि ये संक्रमणकालीन माइलॉयड कोशिकाएं लगभग 87 प्रतिशत लंग कैंसर के नमूनों और 91 प्रतिशत कोलोरेक्टल कैंसर के नमों में दिखाई देती हैं, जबकि ट्यूमर के पास के स्वस्थ ऊतकों में ये बहुत दुर्लभ हैं। यह सुझाव देता है कि इन बदलती कोशिकाओं की उपस्थिति कैंसर के वातावरण का एक विशिष्ट लक्षण है।

जो चीज़ इन संक्रमणकालीन कोशिकाओं को विशेष रूप से दिलचस्प बनाती है, वह यह है कि वे क्या नहीं हैं। वर्षों से, वैज्ञानिक माइलॉयड-डिराइव्ड सप्रेसर सेल (myeloid-derived suppressor cell) नामक एक प्रकार की प्रतिरक्षा कोशिका के बारे में जानते हैं, जो ट्यूमर की रक्षा के लिए प्रतिरक्षा प्रणाली को सक्रिय रूप से बंद कर देती है। शोधकर्ताओं ने अपने संक्रमणकालीन कोशिकाओं की जांच ज्ञात सप्रेसर कोशिकाओं के आनुवंशिक हस्ताक्षरों के विरुद्ध सावधानीपूर्वक की। परिणाम स्पष्ट था: ये संक्रमणकालीन कोशिकाएं ज्ञात सप्रेसर कोशिकाओं के प्रोफाइल से मेल नहीं खाती हैं। उनमें पारंपरिक प्रतिरक्षा अवरोधकों को परिभाषित करने वाले विशिष्ट मार्कर नहीं हैं। इसके बजाय, उनके पास अपना अनूठा आनुवंशिक हस्ताक्षर है, जो एंटीजन प्रस्तुत करने की कम क्षमता और प्रतिरक्षा प्रणाली को सक्रिय करने की कम क्षमता द्वारा पहचाना जाता है। वे एक अलग तरह के खिलाड़ी हैं, जिन्हें पहले पूरी तरह से वर्गीकृत नहीं किया गया था।

बाकी ट्यूमर पड़ोस पर इन संक्रमणकालीन कोशिकाओं का प्रभाव गहरा है। शोधकर्ताओं ने उन रोगियों की तुलना की जिनके ट्यूमर में ये बदलती कोशिकाएं मौजूद थीं और जिनमें ये नहीं थीं। उन नमूनों में जहाँ संक्रमणकालीन माइलॉयड कोशिकाएं मौजूद थीं, टी-कोशिकाएं (T cells)—जो कैंसर के खिलाफ शरीर के प्राथमिक सैनिक हैं—थकान के स्पष्ट संकेत दिखा रही थीं। इन टी-कोशिकाओं ने अपने हथियार कम कर दिए थे और वे कम सक्रिय थीं, एक ऐसी स्थिति जो इम्यूनोथेरेपी की विफलता से जुड़ी होती है। इन नमों में टी-कोशिकाओं की आनुवंशिक गतिविधि ने सुझाव दिया कि उन्हें थकाया जा रहा था, जो संभवतः संक्रमणकालीन माइलॉयड कोशिकाओं की उपस्थिति के कारण था। यह लिंक बताता है कि ये दुर्लभ, बदलती कोशिकाएं एक स्थानीय वातावरण बनाती हैं जो प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को दबा देता है, जिससे ट्यूमर बिना किसी रोक-टोक के बढ़ता रहता है।

माइलॉयड कोशिकाओं के विशिष्ट मामले से परे, अध्ययन ने ट्यूमर के भीतर प्लास्टिसिटी (plasticity) के एक व्यापक सिद्धांत को भी उजागर किया। शोधकर्ताओं ने देखा कि विभिन्न प्रकार की कोशिकाएं, भले ही वे बहुत अलग कार्यों से शुरुआत करें, समान कार्यों को करने के लिए एक साथ आ सकती हैं। कुछ ट्यूमर नमूनों में, विभिन्न वंशों (lineages) की कोशिकाएं एक ही कार्यात्मक अवस्था में समाप्त हुईं, जो अलग-अलग आंतरिक आनुवंशिक कार्यक्रमों द्वारा संचालित थीं। इसका अर्थ है कि ट्यूमर माइक्रोएनवायरनमेंट केवल निश्चित भूमिकाओं का संग्रह नहीं है, बल्कि एक तरल प्रणाली है जहाँ कोशिकाएं कैंसर की जरूरतों के अनुसार बदल और अनुकूलित हो सकती हैं। यह लचीलापन ट्यूमर को अपनी रक्षा बनाए रखने और विशिष्ट कोशिका प्रकारों को लक्षित करने के बावजूद बढ़ते रहने में सक्षम बनाता है।

इस कार्य ने यह भी रेखांकित किया कि ये संक्रमण सभी रोगियों में एक समान नहीं हैं। संक्रमणकालीन अवस्थाओं को चलाने वाले आनुवंशिक कार्यक्रम एक रोगी से दूसरे रोगी में और यहाँ तक कि एक ही रोगी के विभिन्न नमों के बीच भी भिन्न होते हैं। यह विविधता यह दर्शाती है कि कोई एक एकल "संक्रमणकालीन कोशिका" नहीं है जो हर मामले में एक जैसी दिखती हो। इसके बजाय, यह कई दुर्लभ अवस्थाओं का एक समूह है, जिनमें से प्रत्येक का अपना आणविक चालक (molecular driver) है। हालाँकि शोधकर्ता इन सभी कोशिकाओं के लिए एक एकल एकीकृत मार्कर को सटीक रूप से नहीं पहचान सके, लेकिन उन्होंने यह स्थापित किया कि उनकी उपस्थिति ट्यूमर के परिदृश्य की एक सुसंगत विशेषता है।

इन परिवर्तनों का मानचित्रण करके, अध्ययन कैंसर की प्रगति को देखने का एक नया तरीका प्रदान करता है। यह ध्यान को केवल स्थिर, प्रमुख कोशिका प्रकारों से हटाकर गतिशील, बदलती आबादी पर केंद्रित करता है जो रोग को आगे बढ़ाने में सहायक हो सकती हैं। यह खोज कि ये संक्रमणकालीन माइलॉयड कोशिकाएं प्रतिरक्षा दमन (immune suppression) से जुड़ी हैं, चिकित्सा के लिए एक नया लक्ष्य प्रदान करती है। यदि डॉक्टर इन बदलती कोशिकाओं को पहचान सकें और उन्हें रोक सकें, तो वे प्रतिरक्षा प्रणाली को बंद होने से रोकने में सक्षम हो सकते हैं, जिससे शरीर को ट्यूमर से लड़ने का बेहतर मौका मिल सकता है। हालाँकि, शोधकर्ता बताते हैं कि यह समझने के लिए कि ये कोशिकाएं वास्तव में प्रतिरक्षा दमन कैसे करती हैं और क्या उन्हें लक्षित करने से रोगी के परिणामों में सुधार होगा, और अधिक काम करने की आवश्यकता है। फिलहाल, इस अध्ययन ने ट्यूमर माइक्रोएनवायरनमेंट की जटिलता की एक छिपी हुई परत को सफलतापूर्वक उजागर किया है, यह प्रकट करते हुए कि एक कोशिका की एक अवस्था से दूसरी अवस्था में जाने की यात्रा उतनी ही महत्वपूर्ण है जितना कि उसका गंतव्य।