Differential abundance and self-organizing tree algorithm clustering nominate PDGFC and TIMP3 as candidate resection-responsive plasma extracellular vesicle proteins in head and neck cancer
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि सिर और गर्दन के कैंसर का विच्छेदन (resection) विकास-प्रोत्साहित करने वाले प्रोटीनों के परिसंचारी प्लाज्मा बाह्य कोशिकीय पुटिकाओं (extracellular vesicles) को महत्वपूर्ण रूप से कम कर देता है, विशेष रूप से PDGFC और TIMP3 की पहचान उम्मीदवार बायोमार्कर के रूप में करता है जिनकी उच्च अभिव्यक्ति खराब रोगी उत्तरजीविता के साथ सहसंबंध रखती है।
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सिर और गर्दन का कैंसर एक दुर्जेय रोग है जो सर्जरी, रेडिएशन और कीमोथेरेपी जैसे आक्रामक उपचार के बाद भी अक्सर वापस आ जाता है। डॉक्टरों के लिए, सबसे कठिन सवालों में से एक यह जानना है कि ट्यूमर को निकालने के बाद क्या कैंसर वास्तव में पूरी तरह खत्म हो गया है। वर्तमान परीक्षण अक्सर यह बताने में अपर्याप्त होते हैं कि क्या बीमारी के सूक्ष्म संकेत अभी भी रोगी के रक्तप्रवाह में मौजूद हैं। इस समस्या को हल करने के लिए, वैज्ञानिकों ने अपना ध्यान 'एक्स्ट्रासेलुलर वेसिकल्स' (extracellular vesicles) नामक सूक्ष्म, सूक्ष्मदर्शी बुलबुलों की ओर लगाया है। ये कोशिकाओं द्वारा छोड़े गए छोटे पैकेज हैं जो रक्त में तैरते रहते हैं, और प्रोटीन एवं आनुवंशिक सामग्री के रूप में संदेश ले जाते हैं। चूंकि ट्यूमर इन पैकेजों को परिसंचरण (circulation) में छोड़ते हैं, इसलिए इन बुलबुलों के भीतर की सामग्री एक दर्पण की तरह कार्य कर सकती है, जो बीमारी की स्थिति को दर्शाती है। यदि कैंसर को हटा दिया जाता है, तो इन बुलबुलों के भीतर के संदेश बदल जाने चाहिए, जो रोगी की रिकवरी की निगरानी करने और यह भविष्यवाणी करने का एक नया तरीका प्रदान कर सकते हैं कि क्या ट्यूमर वापस आएगा।
टेक्निकल यूनिवर्सिटी ऑफ म्यूनिख और यूनिवर्सिटी हॉस्पिटल बासेल के शोधकर्ताओं की एक टीम ने हेड एंड नेक स्क्वैमस सेल कार्सिनोमा के रोगियों में इस विचार की जांच करने का निर्णय लिया। उन्होंने उन ग्यारह रोगियों को नामांकित किया जिनका प्राथमिक ट्यूमर को हटाने के लिए ऑपरेशन निर्धारित था। शोधकर्ताओं ने प्रत्येक रोगी से दो विशिष्ट समय पर रक्त के नमूने एकत्र किए: ऑपरेशन से ठीक पहले और ट्यूमर निकाले जाने के दो घंटे बाद। स्पष्ट तस्वीर प्राप्त करने के लिए, उन्होंने प्रत्येक रोगी के लिए दो अलग-अलग स्थानों से रक्त निकाला। उन्होंने हाथ की एक नस से नमूना लिया, जो सामान्य परिसंचरण का प्रतिनिधित्व करता है, और ट्यूमर स्थल से सीधे निकलने वाली एक नस से भी नमूना लिया, जो उस तत्काल क्षेत्र को पकड़ता है जहाँ कैंसर स्थित था। इन रक्त के नमूनों से, उन्होंने सूक्ष्म एक्स्ट्रासेलुलर वेसिकल्स को अलग किया और एक अत्यंत संवेदनशील विधि का उपयोग करके उनके भीतर के प्रोटीन का विश्लेषण किया, जो एक साथ हजारों अलग-अलग अणुओं को तौल और पहचान सकती है।
परिणामों ने खुलासा किया कि ट्यूमर हटने के बाद इन वेसिकल्स के आणविक कार्गो (molecular cargo) में एक स्पष्ट बदलाव आया। सर्जरी से पहले, रोगियों के रक्त में संचारित होने वाले वेसिकल्स प्रोटीन के एक विशिष्ट सेट से भरे थे, जिसमें कोशिका विभाजन में मदद करने वाले कारक और ऊतकों के संरचनात्मक ढांचे के साथ परस्पर क्रिया करने वाले प्रोटीन शामिल थे। ये प्रोटीन ऑपरेशन से पहले, ऑपरेशन के दो घंटे बाद की तुलना में काफी अधिक मात्रा में थे। दिलचस्प बात यह है कि यह परिवर्तन हाथ के रक्त में, ट्यूमर स्थल से लिए गए रक्त की तुलना में बहुत अधिक स्पष्ट था, जिससे पता चलता है कि ट्यूमर को हटाना एक प्रणालीगत (systemic) परिवर्तन को प्रेरित करता है जिसे सामान्य परिसंचरण में सबसे अच्छी तरह से पहचाना जा सकता है। शोधकर्ताओं ने उन प्रोटीनों को समूहबद्ध करने के लिए एक कंप्यूटर एल्गोरिदम का भी उपयोग किया जो समान पैटर्न में व्यवहार करते हैं। इस विश्लेषण ने बाईस प्रोटीनों के एक बड़े समूह की पहचान की जो उसी प्रवृत्ति का पालन करते थे: वे सर्जरी से पहले उच्च थे और बाद में कम हो गए। इस समूह में प्लेटलेट्स (रक्त कोशिकाएं जो थक्का जमाने के लिए जिम्मेदार होती हैं) से जुड़े कई प्रोटीन और एक्स्ट्रासेलुलर मैट्रिक्स (कोशिकाओं को एक साथ रखने वाला संरचनात्मक ढांचा) के निर्माण और रखरखाव में शामिल प्रोटीन शामिल थे।
यह समझने के लिए कि क्या ये परिवर्तन रोगी के दीर्घकालिक स्वास्थ्य के लिए मायने रखते हैं, टीम ने हेड एंड नेक कैंसर के बहुत बड़े समूह के डेटा का अध्ययन किया। उन्होंने पाया कि जिन रोगियों के ट्यूमर में पहचाने गए प्रोटीनों का उच्च स्तर था, विशेष रूप से दो विशिष्ट प्रोटीन जिन्हें PDGFC और TIMP3 कहा जाता है, उनमें कम स्तर वाले रोगियों की तुलना में तीन से पांच वर्षों के जीवित रहने की संभावना कम थी। यह सुझाव देता है कि इन प्रोटीनों की उपस्थिति एक अधिक आक्रामक रोग प्रक्रिया से जुड़ी है। शोधकर्ताओं ने प्रयोगशाला सेटिंग में यह भी परीक्षण किया कि इन वेसिकल्स ने वास्तव में कैंसर कोशिकाओं पर क्या प्रभाव डाला। उन्होंने पाया कि सर्जरी से पहले एकत्र किए गए वेसिकल्स ने कैंसर कोशिकाओं के विकास को तेज कर दिया, जबकि सर्जरी के बाद एकत्र किए गए वेसिकल्स में विकास को उत्तेजित करने की यह क्षमता खो दी। महत्वपूर्ण रूप से, इन वेसिकल्स ने स्वस्थ त्वचा कोशिकाओं के विकास को प्रभावित नहीं किया, जो दर्शाता है कि उनका प्रभाव कैंसर के प्रति विशिष्ट था।
अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि ट्यूमर को हटाने से रक्तप्रवाह में इन वेसिकल्स द्वारा ले जाए जाने वाले एक विशिष्ट प्रकार के विकास-प्रोत्साहित करने वाले कार्गो को प्रभावी ढंग से साफ कर दिया जाता है। तथ्य यह है कि वेसिकल्स की संख्या और आकार में कोई बदलाव नहीं आया, केवल उनकी प्रोटीन सामग्री बदली, यह इंगित करता है कि सर्जरी ने संदेश की मात्रा के बजाय संदेश भेजे जाने के तरीके को बदल दिया। हालांकि शोधकर्ता प्रस्ताव देते हैं कि प्लेटलेट्स ही इन प्रोटीनों के स्रोत होने की संभावना है, लेकिन वे नोट करते हैं कि इस संबंध की पुष्टि होना अभी बाकी है। निष्कर्ष PDGFC और TIMP3 को भविष्य के परीक्षणों के लिए आशाजनक उम्मीदवारों के रूप में देखते हैं जो डॉक्टरों को यह बता सकते हैं कि क्या एक ट्यूमर सफलतापूर्वक हटा दिया गया है या खतरनाक संकेत अभी भी मौजूद हैं। हालांकि, लेखक इस बात पर जोर देते हैं कि ये परिणाम प्रारंभिक हैं और इन्हें नैदानिक रूप से एक मानक उपकरण के रूप में उपयोग करने से पहले रोगियों के बड़े समूहों में सत्यापित करने की आवश्यकता है। फिलहाल, यह कार्य इस बात की एक स्पष्ट झलक प्रदान करता है कि कैसे शरीर का आणविक परिदृश्य ट्यूमर को हटाते ही बदल जाता है, जो इस कठिन बीमारी का सामना कर रहे रोगियों के लिए बेहतर निगरानी की दिशा में एक नया मार्ग खोलता है।
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