Bioinformatic analysis and experimental validation identify prognostic hub genes associated with apigenin response in breast cancer
यह अध्ययन एपिजेनिन के एंटी-ब्रेस्ट कैंसर प्रभावों से जुड़े दस प्रोग्नोस्टिक हब जीन की पहचान करने के लिए बायोइन्फॉर्मेटिक विश्लेषण को प्रयोगात्मक सत्यापन के साथ एकीकृत करता है, जो चिकित्सीय लक्ष्यों के रूप में उनकी क्षमता को प्रदर्शित करता है और विशिष्ट चयापचय पथों और प्रोटीन डाउनरेगुलेशन में उनकी संलिप्तता को प्रकट करता है।
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स्तन कैंसर दुनिया भर में महिलाओं को प्रभावित करने वाली सबसे आम और चुनौतीपूर्ण बीमारियों में से एक बना हुआ है। हालांकि सर्जरी, रेडिएशन और कीमोथेरेपी जैसे उपचारों ने अनगिनत जीवन बचाए हैं, लेकिन यह बीमारी अक्सर वापस आ जाती है, और इसे लड़ने के लिए उपयोग की जाने वाली दवाएं गंभीर दुष्प्रभाव पैदा कर सकती हैं या समय के साथ बेअसर हो सकती हैं। यह वास्तविकता वैज्ञानिकों को बीमारी को रोकने के नए तरीकों की खोज करने के लिए प्रेरित करती है, जो अक्सर उत्तरों के लिए प्रकृति की ओर देखते हैं। ऐसा ही एक संभावित उम्मीदवार एपिजेनिन (apigenin) है, जो पार्सले, अजवाइन (celery) और कैमोमाइल सहित कई सामान्य पौधों में पाया जाने वाला एक प्राकृतिक यौगिक है। वर्षों से, शोधकर्ता जानते हैं कि एपिजेनिन एक डिश में कैंसर कोशिकाओं की वृद्धि को धीमा कर सकता है, लेकिन मानव शरीर के भीतर यह वास्तव में कैसे काम करता है, यह एक रहस्य बना हुआ है। यह समझने के लिए कि कोई पदार्थ किसी बीमारी को कैसे रोकता है, वैज्ञानिकों को पहले कोशिका के उन विशिष्ट हिस्सों की पहचान करनी चाहिए जिन्हें वह पदार्थ लक्षित करता है, ठीक वैसे ही जैसे एक मैकेनिक को कार की मरम्मत करने से पहले यह जानने की आवश्यकता होती है कि इंजन के किस हिस्से को ठीक करना है।
हाल ही में एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं की एक टीम ने स्तन कैंसर के लिए इस पहेली को सुलझाने का प्रयास किया। उन्होंने स्तन कैंसर के रोगियों और कोशिकाओं से एकत्र किए गए विशाल आनुवंशिक डेटा को छानने के लिए शक्तिशाली कंप्यूटर उपकरणों का उपयोग करके शुरुआत की। एक-एक करके जीन को देखने के बजाय, उन्होंने हजारों जीन एक समूह या नेटवर्क के रूप में कैसे मिलकर काम करते हैं, इसका मानचित्र बनाया ताकि यह देखा जा सके कि कौन से समूह बीमारी में सबसे अधिक सक्रिय थे। फिर उन्होंने इन रोग संबंधी नेटवर्कों की तुलना उन परिवर्तनों से की जो एपिजेनिन के उपचार से स्तन कैंसर कोशिकाओं में हुए थे। उन जीनों के बीच ओवरलैप (overlap) को ढूंढकर जो कैंसर को संचालित करते हैं और उन जीनों के बीच जो एपिजेनिन को बदल देते हैं, शोधकर्ताओं ने संभावनाओं की एक लंबी सूची को केवल दस प्रमुख जीनों तक सीमित कर दिया। ये दस जीन वे केंद्रीय स्विच प्रतीत होते हैं जिन्हें एपिजेनिन कैंसर को बढ़ने से रोकने के लिए घुमाता है।
शोधकर्ता केवल कंप्यूटर भविष्यवाणियों तक ही नहीं रुके। उन्होंने इन दस संभावित जीनों को लिया और वास्तविक दुनिया के डेटा के साथ इनकी जांच की कि क्या ये पैटर्न हजारों रोगियों में भी सही साबित होते हैं। उन्होंने पाया कि वास्तविक स्तन ट्यूमर में, इन नौ जीनों की मात्रा स्वस्थ ऊतकों की तुलना में बहुत अधिक थी, जबकि एक की मात्रा काफी कम थी। इससे पुष्टि हुई कि ये जीन वास्तव में बीमारी से जुड़े हुए हैं। यह समझने के लिए कि ये जीन वास्तव में क्या करते हैं, टीम ने देखा कि उनकी गतिविधि रोगी के जीवित रहने की दर (survival) से कैसे संबंधित थी। परिणामों ने एक स्पष्ट संबंध दिखाया: उच्च स्तर वाले जीन वाले रोगियों के जीवित रहने का समय कम था, जिससे पता चलता है कि ये जीन बीमारी के बढ़ने में हानिकारक भूमिका निभाते हैं। अध्ययन से यह भी पता चला कि ये जीन शरीर की प्रतिरक्षा प्रणाली के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, जो संभावित रूप से कैंसर को शरीर की प्राकृतिक रक्षा प्रणाली से छिपने में मदद करते हैं।
यह पता लगाने के लिए कि एपिजेनिन इन जीनों को वास्तव में कैसे रोकता है, वैज्ञानिकों ने 'मॉलिक्यूलर डॉकिंग' (molecular docking) नामक विधि का उपयोग किया। यह प्रक्रिया एक ताले में अलग-अलग चाबियों को फिट करने की कोशिश करने जैसा है ताकि यह देखा जा सके कि कौन सी सबसे अच्छी तरह फिट बैठती है। उन्होंने एपिजेनिन अणु का एक डिजिटल मॉडल बनाया और इसे दस जीनों द्वारा उत्पादित प्रोटीन के त्रि-आयामी (3D) आकार के विरुद्ध टेस्ट किया। कंप्यूटर सिमुलेशन ने दिखाया कि एपिजेनिन तीन विशिष्ट प्रोटीनों में सबसे मजबूती से और सुरक्षित रूप से फिट होता है: IPO4, METTL1, और RRP9। इन तीन प्रोटीनों को सबसे संभावित लक्ष्यों के रूप में पहचाना गया। शोधकर्ताओं ने कंप्यूटर स्क्रीन से प्रयोगशाला की ओर कदम बढ़ाया ताकि इस संबंध को सिद्ध किया जा सके। उन्होंने एक डिश में स्तन कैंसर की कोशिकाएं उगाईं और उन्हें एपिजेनिन से उपचारित किया। जैसे-जैसे एपिजेनिन की मात्रा बढ़ी, कोशिकाएं बढ़ना बंद कर दीं और अंततः मर गईं। महत्वपूर्ण रूप से, जब उन्होंने इन तीन लक्षित प्रोटीनों के स्तर को मापा, तो उन्होंने पाया कि एपिजेनिन के कारण उनके स्तर में उल्लेखनीय गिरावट आई।
यह सुनिश्चित करने के लिए कि ये प्रोटीन ही कैंसर के रुकने का कारण थे, शोधकर्ताओं ने एक अंतिम परीक्षण किया। उन्होंने कैंसर कोशिकाओं को इन तीन लक्षित प्रोटीनों की अतिरिक्त मात्रा बनाने के लिए मजबूर किया, जो अनिवार्य रूप से सिस्टम पर अत्यधिक भार डालने जैसा था। जब उन्होंने इन ओवरलोडेड कोशिकाओं में एपिजेनिन डाला, तो वे प्रोटीन स्तर जिन्हें दवा द्वारा दबा दिया गया था, काफी हद तक बहाल हो गए, जिससे एपिजेनिन द्वारा प्रेरित निरोधात्मक प्रभाव (inhibitory effect) प्रभावी रूप से उलट गया। इसने सिद्ध किया कि दवा विशेष रूप से इन तीन प्रोटीनों की गतिविधि को कम करके काम करती है। यदि प्रोटीन उच्च संख्या में मौजूद हैं, तो दवा की उन्हें दबाने की क्षमता बाधित हो जाती है। इस प्रयोग ने पुष्टि की कि एपिजेनिन सीधे IPO4, METTL1, और RRP9 को लक्षित करके और उनके स्तर को कम करके स्तन कैंसर से लड़ता है।
अध्ययन ने यह भी देखा कि शरीर में ये जीन व्यापक रूप से कैसे व्यवहार करते हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि इन जीनों की गतिविधि डीएनए पर रासायनिक टैग द्वारा प्रभावित होती है, जिसे मिथाइलेशन (methylation) कहा जाता है, जो स्विच की तरह काम करते हैं जो जीनों को चालू या बंद करते हैं। स्तन कैंसर में, ये स्विच अक्सर गलत तरीके से सेट थे, जिससे हानिकारक जीन सक्रिय रहते थे। अध्ययन ने ट्यूमर ऊतकों में इन जीनों के लिए मिथाइलेशन के विशिष्ट पैटर्न की पहचान की, जो सामान्य ऊतकों की तुलना में भिन्न थे, जिसका अर्थ है कि स्तन कैंसर में एपिजेनेटिक्स के प्रभावों की और अधिक खोज की जानी चाहिए। टीम ने यह भी नोट किया कि हालांकि लैब के परिणाम आशाजनक थे, लेकिन इस दवा को मरीजों के उपयोग के लिए कई चुनौतियों का सामना करना है। एपिजेनिन को मुंह के माध्यम से लेने पर शरीर द्वारा आसानी से अवशोषित नहीं किया जा सकता है, और यह शरीर में बहुत लंबे समय तक नहीं रहता है। इसका मतलब है कि केवल एपिजेनिन से भरपूर खाद्य पदार्थ खाने से स्थापित ट्यूमर से लड़ने के लिए पर्याप्त मात्रा में यौगिक नहीं मिल सकता है, और भविष्य के शोध को इसे अधिक प्रभावी ढंग से पहुंचाने के तरीके खोजने की आवश्यकता होगी।
यह शोध स्तन कैंसर की जटिल मशीनरी के साथ एक प्राकृतिक यौगिक की परस्पर क्रिया का एक स्पष्ट मानचित्र प्रदान करता है। दस प्रमुख जीनों की पहचान करके और तीन सबसे महत्वपूर्ण लक्ष्यों पर ध्यान केंद्रित करके, यह अध्ययन एपिजेनिन को एक "प्राकृतिक उपचार" के सामान्य विचार से हटाकर एक परिभाषित तंत्र वाले विशिष्ट एजेंट के रूप में स्थापित करता है। निष्कर्ष बताते हैं कि ये तीन प्रोटीन कैंसर के अस्तित्व के लिए महत्वपूर्ण हैं और उन्हें रोकना उपचार के लिए एक व्यवहार्य रणनीति है। हालांकि प्रयोगशाला की खोज से नई दवा तक का रास्ता लंबा है और इसमें जानवरों और मनुष्यों में कई और परीक्षणों की आवश्यकता है, लेकिन यह कार्य एक ठोस आधार रखता है। यह दिखाता है कि विशिष्ट आनुवंशिक लक्ष्यों को समझकर, वैज्ञानिक बेहतर उपचार डिजाइन कर सकते हैं जो वर्तमान विकल्पों की तुलना में अधिक सटीक और संभावित रूप से कम विषाक्त हों, जो भविष्य में स्तन कैंसर के प्रबंधन के अधिक प्रभावी तरीकों के लिए आशा की एक किरण प्रदान करते हैं।
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