Spatial epithelial and stromal remodeling in isolated human pancreatic intraepithelial neoplasia before invasion

अग्नाशय का कैंसर (पैनक्रिएटिक कैंसर) एक निर्मम बीमारी है, जो अक्सर तब तक पता नहीं चलती जब तक कि यह इलाज योग्य सीमा से आगे बढ़कर फैल न जाए। इस दुखद वास्तविकता का कारण यह है कि यह कैंसर आमतौर पर अग्नाशय की परत में एक सूक्ष्म परिवर्तन के रूप में शुरू होता है, जो मानक स्कैनों में अदृश्य और अंग के भीतर गहराई में छिपा होता है। दशकों से, वैज्ञानिकों ने समझा है कि यह कैंसर, जिसे पैनक्रिएटिक डक्टल एडेनोकार्सिनोमा (pancreatic ductal adenocarcinoma) के रूप में जाना जाता है, 'पैनक्रिएटिक इंट्राएपिथेलियल नियोप्लासिया' नामक एक पूर्ववर्ती स्थिति (precursor condition) से विकसित होता है। यह स्थिति अग्नाशयी नलिकाओं (pancreatic ducts) को रेखांकित करने वाली कोशिकाओं में एक निम्न-श्रेणी की असामान्यता के रूप में शुरू होती है और एक उच्च-श्रेणी की, खतरनाक अवस्था में धीरे-धीरे विकसित हो सकती है, इससे पहले कि वह ऊतक की दीवार को तोड़कर आक्रामक कैंसर बन जाए। हालांकि डॉक्टर इस प्रगति के शुरुआती संकेतों, जैसे कि अग्नाशय के ऊतकों का सिकुड़ना या मुख्य नली का चौड़ा होना, को कभी-कभी पहचान सकते हैं, लेकिन इस परिवर्तन को ट्रिगर करने वाली सटीक जैविक घटनाएं एक रहस्य बनी हुई हैं। विशेष रूप से, यह स्पष्ट नहीं था कि वह घना, निशान जैसा ऊतक (scar-like tissue), जो उन्नत अग्नाशय कैंसर की विशेषता है, इन सूक्ष्म, पूर्व-कैंसरयुक्त घावों के चारों ओर कब बनना शुरू होता है, और क्या कोशिकाएं वास्तव में आक्रामक होने से पहले अपना स्वरूप बदल लेती हैं।

जापान के कोबे विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इन दुर्लभ, अलग-थलग पड़े पूर्व-कैंसरयुक्त घावों का अध्ययन करके इस छिपी हुई दुनिया में झाँका है। स्थापित ट्यूमर के साथ पाए जाने वाले पूर्ववर्तियों का परीक्षण करने वाले पिछले अध्ययनों के विपरीत, इन वैज्ञानिकों ने उस अग्नाशय ऊतक पर ध्यान केंद्रित किया जहाँ एकमात्र असामान्यता स्वयं पूर्ववर्ती घाव (precursor lesion) थी, और अंग में कहीं भी कोई आक्रामक कैंसर मौजूद नहीं था। इसने वैज्ञानिकों को इस बीमारी के शुद्धतम रूप में प्रारंभिक चरणों को देखने की अनुमति दी, जो पूर्ण विकसित ट्यूमर के भ्रमित करने वाले संकेतों से मुक्त था। विशिष्ट स्थानों में जीन गतिविधि का मानचित्रण करने वाली उन्नत इमेजिंग और रोगी के नमूनों से जीवित कोशिका मॉडल बनाने की तकनीक को मिलाकर, टीम ने पाया कि कैंसर के आक्रामक होने से बहुत पहले ही इन पूर्व-कैंसरयुक्त कोशिकाओं के आसपास का वातावरण नाटकीय रूप से बदल जाता है। उन्होंने पाया कि असामान्य नलिकाओं के आसपास का ऊतक काफी विस्तार करता है, जो सक्रिय सहायता कोशिकाओं (support cells) से भर जाता है जो देर चरण के कैंसर में देखे जाने वाले निशान वाले ऊतक (scar tissue) के समान होते हैं। यह विस्तार तब भी होता है जब घाव अभी भी सूक्ष्म है और नलिका की परत के भीतर ही सीमित है।

शोधकर्ताओं ने देखा कि जैसे-जैसे ये पूर्ववर्ती घाव निम्न-श्रेणी से उच्च-श्रेणी की अवस्था की ओर बढ़ते हैं, नलिकाओं के ठीक आसपास का सहायक ऊतक सामान्य से तीन गुना से अधिक बढ़ जाता है। स्वस्थ अग्नाशय के ऊतकों में, यह सहायक क्षेत्र एक छोटे हिस्से का निर्माण करता है, लेकिन उच्च-श्रेणी के पूर्व-कैंसरयुक्त घावों में, यह स्थानीय क्षेत्र के आधे से अधिक हिस्से पर कब्जा कर लेता है। यह वृद्धि एक विशिष्ट प्रकार की कोशिका, जिसे फाइब्रोब्लास्ट (fibroblast) कहा जाता है, द्वारा संचालित होती है, जो एक सक्रिय कोशिका की तरह व्यवहार करने लगती है, जो ऊतक को कसने के लिए प्रोटीन बनाती है और सूजन संबंधी संकेत (inflammatory signals) जारी करती है। अध्ययन ने दिखाया कि ये परिवर्तन पूर्व-कैंसरयुक्त कोशिकाओं में एक सूक्ष्म बदलाव के साथ-साथ होते हैं। जबकि शुरुआती चरणों में अधिकांश कोशिकाएं सामान्य डक्ट कोशिकाओं जैसी दिखती हैं, एक छोटा लेकिन विशिष्ट समूह अधिक आक्रामक कैंसर प्रकारों से जुड़ी विशेषताओं को अपनाना शुरू कर देता है। ये कोशिकाएं उच्च-श्रेणी के घावों में दिखाई देने लगती हैं, जिससे पता चलता है कि कोशिकाएं नलिका से बाहर निकलने से पहले ही अपनी पहचान बदलने लगी हैं।

यह समझने के लिए कि ऊतक के ये दो भाग—बदलती कोशिकाएं और सूजता हुआ सहायक ढांचा—एक-दूसरे से कैसे संवाद करते हैं, वैज्ञानिकों ने एक ऐसी तकनीक का उपयोग किया जो यह मानचित्रित करती है कि उनके बीच कौन से रासायनिक संकेत भेजे और प्राप्त किए जा रहे हैं। उन्होंने पाया कि पूर्व-कैंसरयुक्त कोशिकाएं विशिष्ट विकास कारक (growth factors) और सूजन संबंधी संदेश भेजना शुरू कर देती हैं जो आसपास की सहायता कोशिकाओं को आकर्षित और सक्रिय करते हैं। यह साबित करने के लिए कि यह संचार वास्तविक और कार्यात्मक है, टीम ने प्रयोगशाला में इन घावों के छोटे, त्रि-आयामी मॉडल उगाए, जिन्हें ऑर्गेनॉइड्स (organoids) कहा जाता है। जब उन्होंने इन उच्च-श्रेणी के पूर्व-कैंसरयुक्त ऑर्गेनॉइड्स के आसपास के तरल वातावरण को लिया और इसे स्वस्थ सहायता कोशिकाओं पर लागू किया, तो स्वस्थ कोशिकाएं तुरंत रूपांतरित हो गईं। उन्होंने सक्रिय, निशान जैसे अवस्था को अपना लिया और उन्हीं सूजन संबंधी संकेतों को छोड़ना शुरू कर दिया जो ऊतक के नमूनों में देखे गए थे। इसने पुष्टि की कि पूर्व-कैंसरयुक्त कोशिकाएं सक्रिय रूप से अपने पर्यावरण को नया आकार दे रही हैं, एक शांत पड़ोस को एक हलचल भरे, प्रतिक्रियाशील पारिस्थितिकी तंत्र में बदल रही हैं जो आक्रमण के लिए जमीन तैयार करता है।

अध्ययन ने यह भी स्पष्ट किया कि यह परिवर्तन 'सब-कुछ या कुछ नहीं' (all-or-nothing) वाला स्विच नहीं है। कोशिकाएं तुरंत एक हानिरहित अवस्था से खतरनाक अवस्था में नहीं बदलतीं; इसके बजाय, वे धीरे-धीरे एक स्पेक्ट्रम के साथ चलती हैं। उच्च-श्रेणी के घावों में, अधिकांश कोशिकाएं अपने सामान्य समकक्षों जैसी ही दिखती हैं, लेकिन एक छोटा हिस्सा पहले से ही अधिक आक्रामक, बेसल-लाइक (basal-like) अवस्था की ओर झुकना शुरू कर चुका है। यह बदलाव फोकल स्पॉट्स (focal spots) में होता है, जिसका अर्थ है कि यह पूरे घाव में एकसमान नहीं है बल्कि विशिष्ट समूहों में दिखाई देता है। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि जबकि कोशिकाओं में परिवर्तन सूक्ष्म हैं, आसपास के ऊतकों में परिवर्तन विशाल और निर्विवाद हैं। सक्रिय सहायता कोशिकाओं का घना नेटवर्क और उनके द्वारा छोड़े गए सूजन संबंधी संकेत एक ऐसा सूक्ष्म वातावरण (microenvironment) बनाते हैं जो जैविक रूप से सक्रिय है और बीमारी के अगले चरण के लिए तैयार है।

यह कार्य इस पुराने दृष्टिकोण को चुनौती देता है कि अग्नाशय के कैंसर का घना, निशान जैसा ऊतक केवल तभी प्रकट होता है जब ट्यूमर आक्रामक हो जाता है। निष्कर्ष बताते हैं कि यह पुनर्गठन (remodeling) बहुत पहले, पूर्व-कैंसरयुक्त चरण के दौरान ही शुरू हो जाता है, और यह पूर्ववर्ती कोशिकाओं द्वारा ही संचालित होता है। शोधकर्ताओं ने विशिष्ट मार्गों की पहचान की है, जिसमें विकास कारकों और सूजन से संबंधित संकेत शामिल हैं, जो इस आपसी संवाद (crosstalk) को सुगम बनाते हैं। उन्होंने यह भी रेखांकित किया कि सूजन संबंधी संकेत विशेष रूप से तब मजबूत होते हैं जब कोशिकाएं अधिक आक्रामक, बेसल-लाइक विशेषताओं को अपनाती हैं। हालांकि यह अध्ययन इन अलग-थलग पड़े नमूनों की दुर्लभता के कारण सीमित था, विभिन्न रोगियों में परिणामों की निरंतरता और प्रयोगशाला प्रयोगों द्वारा प्रदान किए गए कार्यात्मक प्रमाण ने बीमारी की प्रारंभिक प्रक्रिया की एक स्पष्ट तस्वीर पेश की है। टीम का सुझाव है कि ऊतक वातावरण में ये प्रारंभिक परिवर्तन और विशिष्ट कोशिका प्रकारों का उदय भविष्य के हस्तक्षेपों के लिए लक्ष्य बन सकते हैं, जिससे संभावित रूप से डॉक्टरों को कैंसर के आक्रामक होने से पहले ही उसे रोकने में मदद मिल सकती है। यह समझने के बाद कि लड़ाई ट्यूमर बनने से बहुत पहले कोशिकाओं के बीच के स्थान में लड़ी जाती है, विज्ञान एक दिन इस तरह का तरीका खोज सकता है जिससे बीमारी को तब रोका जा सके जब वह अभी भी सूक्ष्म और इलाज योग्य अवस्था में हो।