Integrated Bioinformatics Approach Identifies Shared Hub Genes and Pathways Underlying Probiotic Responses in Colorectal Cancer

कोलोरेक्टल कैंसर एक गंभीर बीमारी है जहाँ कोलन या मलाशय में असामान्य कोशिकाएं अनियंत्रित रूप से बढ़ने लगती हैं, जिससे अंततः ट्यूमर बन जाते हैं। हालाँकि डॉक्टरों के पास इसके इलाज के कई तरीके हैं, जैसे कि सर्जरी और कीमोथेरेपी, लेकिन ये विधियाँ शरीर के लिए कठोर हो सकती हैं और हमेशा सभी के लिए काम नहीं करती हैं। इसी कारण से, वैज्ञानिक मदद के लिए अधिक सौम्य तरीकों की तलाश कर रहे हैं, जिसमें प्रोबायोटिक्स का उपयोग शामिल है। ये लाभकारी बैक्टीरिया हैं जो अक्सर दही और अन्य किण्वित (fermented) खाद्य पदार्थों में पाए जाते हैं और हमारे पेट में रहते हैं। वर्षों से, शोधकर्ताओं ने संदेह जताया है कि ये सहायक बैक्टीरिया केवल पाचन में सहायता करने से कहीं अधिक कर सकते हैं; वे कोशिकाओं के व्यवहार को बदलकर कैंसर से लड़ने में भी मदद कर सकते हैं। हालाँकि, इस पहेली का एक हिस्सा गायब था। जबकि विभिन्न प्रकार के प्रोबायोटिक्स ने विभिन्न अध्ययनों में आशाजनक परिणाम दिखाए हैं, वैज्ञानिक यह नहीं जानते थे कि क्या वे सभी शरीर के भीतर एक ही तरह के 'स्विच' के माध्यम से काम कर रहे हैं या प्रत्येक एक पूरी तरह से अलग विधि का उपयोग करता है।

एक नए अध्ययन ने कैंसर कोशिकाओं के भीतर मौजूद आनुवंशिक निर्देशों (genetic instructions) को देखकर इस रहस्य को सुलझाने का लक्ष्य रखा। शोधकर्ताओं ने दो अलग-अलग प्रकार के प्रोबायोटिक्स पर ध्यान केंद्रित किया: एक जिसे बैसिलस सबटिलिस (Bacillus subtilis) के रूप में जाना जाता है और दूसरा प्रोपिओनिएक्टेरियम फ्रुडेनरेची (Propionibacterium freudenreichii) के रूप में। ये बैक्टीरिया एक-दूसरे से काफी भिन्न हैं, ठीक वैसे ही जैसे एक साइकिल और एक मोटरसाइकिल दोनों वाहन हैं लेकिन अलग-अलग तरीकों से संचालित होते हैं। टीम यह देखना चाहती थी कि उनकी भिन्नताओं के बावजूद, क्या ये दो बैक्टीरिया कोलोरेक्टल कैंसर कोशिकाओं के जीन में एक ही तरह के बदलाव लाते हैं। ऐसा करने के लिए, उन्होंने लैब में नए बैक्टीरिया नहीं उगाए। इसके बजाय, उन्होंने पहले से प्रकाशित दो अलग-अलग वैज्ञानिक प्रयोगों के मौजूदा डेटा का विश्लेषण करने के लिए एक शक्तिशाली कंप्यूटर दृष्टिकोण का उपयोग किया। उन्होंने दोनों अध्ययनों से प्राप्त आनुवंशिक जानकारी को संयोजित किया ताकि उन सामान्य धागों को खोजा जा सके जो कैंसर कोशिकाओं के इन प्रोबायोटिक्स के संपर्क में आने पर दिखाई देते हैं।

शोधकर्ताओं को एक स्पष्ट पैटर्न मिला। जब उन्होंने दोनों अलग-अलग बैक्टीरिया द्वारा किए गए आनुवंशिक परिवर्तनों की तुलना की, तो उन्होंने पाया कि 442 विशिष्ट जीन थे जो दोनों उपचारों के प्रति एक ही तरह से प्रतिक्रिया करते हैं। यह सुझाव देता है कि भले ही बैक्टीरिया अलग हों, वे कैंसर से लड़ने के लिए एक ही सेट के आनुवंशिक स्विच को चालू और बंद करते हैं। यह समझने के लिए कि वे 442 जीन वास्तव में क्या कर रहे थे, वैज्ञानिकों ने उन्हें एक शहर के मानचित्र की तरह मैप किया, और सबसे महत्वपूर्ण चौराहों की तलाश की। उन्होंने पाया कि जीन का एक छोटा समूह प्रमुख केंद्रों (hubs) के रूप में कार्य करता है, जो कई अन्यों से जुड़ा होता है। सबसे अधिक जुड़े हुए जीनों में सूजन (inflammation), कोशिका मृत्यु (cell death) और कोशिका तनाव (stress) को संभालने से संबंधित जीन शामिल थे।

अध्ययन से पता चला कि ये प्रोबायोटिक्स कैंसर कोशिकाओं के भीतर तीन मुख्य क्षेत्रों को लक्षित करके काम करते हैं। पहला, वे सूजन (inflammation) को प्रभावित करते हैं। संक्रमण के खिलाफ शरीर की प्राकृतिक रक्षा में अक्सर सूजन शामिल होती है, लेकिन कैंसर में, यह कभी-कभी ट्यूमर को बढ़ने में मदद कर सकती है। डेटा ने दिखाया कि प्रोबायोटिक्स संभवतः विशिष्ट सूजन संबंधी संकेतों को शांत करते हैं, विशेष रूप से वे जो TNF नामक अणु और NF-कप्पा बी (NF-kappa B) नामक मार्ग द्वारा संचालित होते हैं। दूसरा, बैक्टीरिया कोशिका के अपने मृत्यु कार्यक्रम (death program) को सक्रिय करते हैं। एक स्वस्थ शरीर में, क्षतिग्रस्त या खतरनाक कोशिकाओं को आत्मदाह (self-destruct) करने का निर्देश दिया जाता है, लेकिन कैंसर कोशिकाएं अक्सर इस आदेश को अनदेखा कर देती हैं। विश्लेषण ने सुझाव दिया कि प्रोबायोटिक्स इस प्रक्रिया को फिर से शुरू करने में मदद करते हैं, जिससे कैंसर कोशिकाओं को मरने के लिए मजबूर किया जा सके। तीसरा, अध्ययन ने एक प्रणाली पर प्रकाश डाला जिसका उपयोग कोशिका तनाव प्रबंधन के लिए करती है, विशेष रूप से यह कि प्रोटीन को कैसे फोल्ड और मरम्मत किया जाता है। जब कोशिका तनाव में होती है, तो वह सब कुछ सुचारू रूप से चलाने के लिए विशेष सहायक प्रोटीन बनाती है। प्रोबायोटिक्स इस तनाव-प्रतिक्रिया प्रणाली को सक्रिय करते प्रतीत होते हैं, जो कोशिका को यह निर्णय लेने में मदद कर सकता है कि उसे जीवित रहना है या मरना है।

शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि प्रोबायोटिक्स से प्रभावित होने वाले कुछ जीन वही हैं जो अल्जाइमर और पार्किंसंस जैसी न्यूरोडीजेनेरेटिव बीमारियों में शामिल हैं। हालाँकि, उन्होंने स्पष्ट किया कि इसका मतलब यह नहीं है कि प्रोबायोटिक्स उन मस्तिष्क रोगों का इलाज कर रहे हैं। इसके बजाय, ऐसा प्रतीत होता है कि प्रोटीन तनाव और ऊर्जा को प्रबंधित करने के लिए कोशिका जो साझा तंत्र का उपयोग करती है, वह उन कोशिकाओं के साथ भी साझा है जो उन मस्तिष्क स्थितियों से प्रभावित होती हैं। प्रोबायोटिक्स संभवतः इस साझा तंत्र पर प्रहार कर रहे हैं, जो कैंसर कोशिकाओं के जीवित रहने के लिए महत्वपूर्ण है। अध्ययन ने कई प्रमुख जीनों की पहचान की, जिनमें MYC, TNF, और ATF3 शामिल हैं, जो इस प्रक्रिया में केंद्रीय खिलाड़ी हैं। ये जीन मुख्य नियंत्रक के रूप में कार्य करते हैं जिन्हें प्रोबायोटिक्स प्रभावित करते प्रतीत होते हैं।

यह कार्य इस बात की एक स्पष्ट तस्वीर प्रदान करता है कि प्रोबायोटिक्स कोलोरेक्टल कैंसर से लड़ने में कैसे मदद कर सकते हैं। यह सुझाव देता है कि विभिन्न लाभकारी बैक्टीरिया कोशिका के भीतर साझा लक्ष्यों के एक सेट पर केंद्रित हो सकते हैं, न कि प्रत्येक एक अद्वितीय, अलग विधि का उपयोग करता है। इन विशिष्ट जीनों और मार्गों की पहचान करके, यह अध्ययन भविष्य की दवाओं के लिए संभावित लक्ष्यों की एक सूची प्रदान करता है। हालाँकि यह शोध मौजूदा डेटा के कंप्यूटर विश्लेषण पर आधारित है और रोगियों के साथ नए नैदानिक परीक्षणों (clinical trials) पर नहीं, फिर भी यह तंत्र को समझने के लिए एक मजबूत आधार रखता है। यह एक ऐसे भविष्य की ओर संकेत करता है जहाँ डॉक्टर विशेष रूप से इन साझा आनुवंशिक केंद्रों को लक्षित करने वाली उपचार विधियों को डिजाइन कर सकेंगे, जिससे प्रोबायोटिक उपचार अधिक प्रभावी हो सकते हैं या इन बैक्टीरिया के लाभकारी प्रभावों की नकल करने वाली नई दवाएं विकसित हो सकती हैं। निष्कर्ष पुष्टि करते हैं कि गट बैक्टीरिया और कोलन की कोशिकाएं निरंतर संचार में हैं, और यह समझकर कि वे किस भाषा में बात करते हैं, वैज्ञानिक कैंसर को रोकने के नए तरीके खोज सकते हैं।