miR-200 Modulates EMT in Colorectal Cancer via ZEB1, BBC3, SMAD, and NRAS: Implications for Metastasis through E-Cadherin Suppression and MMP-9 Activation

कोलोरेक्टल कैंसर एक ऐसी बीमारी है जिसमें बड़ी आंत की परत की कोशिकाएं अनियंत्रित रूप से बढ़ने लगती हैं। अपने शुरुआती चरणों में, ये कोशिकाएं आपस में मजबूती से जुड़ी रहती हैं, जिससे एक ठोस, संगठित ऊतक (tissue) बनता है। हालांकि, कैंसर को शरीर के अन्य हिस्सों में फैलने के लिए, इन कोशिकाओं को अपना स्वभाव बदलना पड़ता है। उन्हें अपने पड़ोसियों से अपनी पकड़ ढीली करनी होती है, अधिक गतिशील बनना होता है, और आसपास के ऊतकों पर आक्रमण करना होता है। इस परिवर्तन को एपिथेलियल-मेसेनकाइमल ट्रांजिशन (epithelial-mesenchymal transition) के रूप में जाना जाता है। इसे ऐसे समझें जैसे कोई कोशिका एक भीड़भाड़ वाली अपार्टमेंट बिल्डिंग छोड़कर अकेले सड़कों पर घूमने का निर्णय लेती है; वह अपनी सामुदायिक भावना खो देती है और स्वतंत्र रूप से चलने की क्षमता प्राप्त कर लेती है। यह प्रक्रिया जटिल आणविक संकेतों (molecular signals) द्वारा संचालित होती है। कुछ संकेत ब्रेक की तरह कार्य करते हैं, जो कोशिकाओं को उनकी संगठित अवस्था में रखते हैं, जबकि अन्य त्वरकों (accelerators) की तरह कार्य करते हैं, जो उन्हें गति और आक्रमण की ओर धकेलते हैं। इन संकेतों के बीच की अंतःक्रिया को समझना महत्वपूर्ण है क्योंकि कैंसर का प्रसार ही, न कि मूल ट्यूमर स्वयं, इस बीमारी से होने वाली अधिकांश मौतों के लिए जिम्मेदार है।

तेहरान मेडिकल यूनिवर्सिटी और यूनिवर्सिटी ऑफ पाविया की शोधकर्ताओं की एक टीम ने मानव कोलोरेक्टल कैंसर में इन संकेतों का मानचित्रण करने का लक्ष्य रखा। उन्होंने सूक्ष्म अणुओं के एक विशिष्ट समूह पर ध्यान केंद्रित किया जिन्हें माइक्रोआरएनए (microRNA) कहा जाता है, जो जीन के लिए वॉल्यूम नॉब (volume knobs) की तरह कार्य करते हैं, जिससे कुछ प्रोटीनों के उत्पादन को कम या ज्यादा किया जा सकता है। विशेष रूप से, उन्होंने miR-200 नामक इन अणुओं के एक परिवार की जांच की। स्वस्थ ऊतक में, miR-200 एक प्रोटीन जिसे ZEB1 कहा जाता है, उसे नियंत्रण में रखता है। ZEB1 एक मास्टर स्विच है जो कोशिकाओं को आपस में चिपकना बंद करने और हिलना-डुलना शुरू करने का निर्देश देता है। शोधकर्ताओं को संदेह था कि कैंसर में, यह वॉल्यूम नॉब कम हो जाता है, जिससे ZEB1 बेकाबू होकर कैंसर के प्रसार को बढ़ावा देता है। इसका परीक्षण करने के लिए, उन्होंने रोगियों से लिए गए कोलोरेक्टल कैंसर ऊतक के पचास नमूनों की जांच की, और उनकी तुलना उन्हीं व्यक्तियों के स्वस्थ ऊतकों से की। उन्होंने miR-200 और कई अन्य प्रमुख कारकों के स्तर को मापा, जिनमें ZEB1, कोशिका मृत्यु में शामिल प्रोटीन और विकास का संकेत देने वाले अणु शामिल थे। उन्होंने इस संक्रमण के भौतिक साक्ष्य भी देखे: एक चिपचिपा प्रोटीन जिसे E-कैडरिन (E-cadherin) कहा जाता है, जो कोशिकाओं को एक साथ थामे रखता है, और एक विनाशकारी एंजाइम जिसे MMP-9 कहा जाता है, जो कोशिकाओं को आगे बढ़ने के लिए बाधाओं को काटने में मदद करता है।

परिणामों ने एक स्पष्ट तस्वीर पेश की कि जैसे-जैसे कैंसर अधिक आक्रामक होता जाता है, क्या होता है। कैंसर ऊतकों में, शोधकर्ताओं ने पाया कि स्वस्थ ऊतक की तुलना में miR-200 का स्तर काफी कम था। जैसे-जैसे ट्यूमर अधिक उन्नत होते गए, यानी शुरुआती चरणों से बाद के चरणों की ओर बढ़े, miR-200 की मात्रा लगातार गिरती गई। इसी समय, ZEB1 के स्तर में भारी वृद्धि हुई। इसने इस विचार की पुष्टि की कि जब सुरक्षात्मक miR-200 लुप्त हो जाता है, तो ZEB1 स्वतंत्र होकर बढ़ जाता है। अध्ययन से यह भी पता चला कि यह बदलाव अलग-थलग नहीं हो रहा था। ZEB1 की वृद्धि के साथ-साथ, शोधकर्ताओं ने गति और उत्तरजीविता (survival) को बढ़ावा देने वाले अन्य अणुओं में वृद्धि देखी, जिसमें विमेंटिन (vimentin) नामक एक प्रोटीन शामिल है जो कोशिकाओं को आकार बदलने में मदद करता है, और NRAS नामक एक सिग्नलिंग अणु शामिल है। उन्होंने BBC3 नामक एक प्रोटीन का उच्च स्तर भी पाया, जो आमतौर पर कोशिका मृत्यु से जुड़ा होता है लेकिन कैंसर ऊतक में बढ़ा हुआ दिखाई दिया, जो यह सुझाव देता है कि इन कोशिकाओं के तनाव से बचने के तरीके में इसकी एक जटिल भूमिका है।

कोशिकाओं में भौतिक परिवर्तन इन आणविक परिवर्तनों से मेल खाते थे। शोधकर्ताओं ने पाया कि कैंसर ऊतकों में बहुत कम E-कैडरिन था, जिसका अर्थ है कि कोशिकाओं ने आपस में जुड़ने की अपनी क्षमता खो दी थी। इसके विपरीत, MMP-9 का स्तर बहुत अधिक था, जो यह दर्शाता है कि कोशिकाएं आक्रमण के लिए रास्ता बनाने हेतु अपने परिवेश को सक्रिय रूप से तोड़ रही थीं। ये परिवर्तन यादृच्छिक नहीं थे; वे सीधे तौर पर कैंसर की गंभीरता के साथ जुड़े हुए थे। अधिक उन्नत ट्यूमर वाले रोगियों में, जिन्हें ग्रेड दो या तीन के रूप में वर्गीकृत किया गया था, शुरुआती चरण की बीमारी की तुलना में miR-200 की बहुत अधिक कमी और आक्रामक मार्करों में बहुत अधिक वृद्धि देखी गई। शोधकर्ताओं ने SMAD2 नामक एक अन्य सिग्नलिंग अणु की भी जांच की, जो विकास संकेतों के प्रति कोशिकाओं के व्यवहार में शामिल है। उन्होंने पाया कि इसके स्तर कैंसर के मध्य चरणों में बढ़ गए, लेकिन वे एक सरल सीधी रेखा का पालन नहीं करते थे, जो यह सुझाव देता है कि बीमारी के बढ़ने के साथ इसकी भूमिका बदल जाती है।

यह समझने के लिए कि ये हिस्से एक साथ कैसे फिट होते हैं, टीम ने कंप्यूटर मॉडल का उपयोग किया ताकि यह देखा जा सके कि ये जीन एक-दूसरे के साथ कैसे परस्पर क्रिया करते हैं। मॉडलों ने दिखाया कि ये अणु एक कसकर जुड़े नेटवर्क का हिस्सा हैं, जहाँ एक हिस्से में परिवर्तन दूसरे को प्रभावित करता है। उन्होंने कैंसर डेटा के बड़े सार्वजनिक डेटाबेस की भी जाँच की कि क्या इन अणुओं का उच्च स्तर रोगियों के जीवित रहने की अवधि की भविष्यवाणी करता है। हालाँकि, डेटा ने बड़े डेटाबेस में इन विशिष्ट अणुओं और उत्तरजीविता के बीच सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण संबंध नहीं दिखाया, लेकिन उनके अपने पचास रोगियों में देखे गए पैटर्न सुसंगत और मजबूत थे। अध्ययन का निष्कर्ष है कि miR-200 की हानि एक केंद्रीय घटना है जो कोलोरेक्टल कैंसर को फैलने के लिए द्वार खोल देती है। ZEB1 और अन्य आक्रामक संकेतों पर से ब्रेक हटाकर, कैंसर कोशिकाएं एक ऐसे परिवर्तन से गुजरती हैं जो उन्हें अलग होने, आक्रमण करने और यात्रा करने की अनुमति देता है। यह खोज इस बीमारी से लड़ने का एक नया तरीका उजागर करती है: यदि वैज्ञानिक miR-200 के स्तर को बहाल कर सकें या ZEB1 की गतिविधि को रोक सकें, तो वे शायद कैंसर को अपना आकार बदलने और फैलने से रोकने में सक्षम होंगे, जो मेटास्टैटिक रोग वाले रोगियों के परिणामों में सुधार के लिए एक नई रणनीति प्रदान करता है।