Exploration of Low-Abundance Tundrisphaera and Tissue 3-Hydroxybutyric Acid (β-HB) in Gastric Cancer Lymphovascular Invasion: A Multi- Cohort Multi-Omics Study with Clearly Defined Evidence Boundaries

गैस्ट्रिक कैंसर एक ऐसी बीमारी है जिसमें पेट की कोशिकाएं अनियंत्रित रूप से बढ़ने लगती हैं, लेकिन असली खतरा अक्सर ट्यूमर के आकार में नहीं, बल्कि इसके फैलने के तरीके में छिपा होता है। इस कैंसर के आगे बढ़ने का सबसे शुरुआती और महत्वपूर्ण तरीका 'लिम्फोवैस्कुलर इनवेजन' (lymphovascular invasion) नामक एक प्रक्रिया है। यह तब होता है जब कैंसर कोशिकाएं लिम्फ फ्लूइड या रक्त ले जाने वाली सूक्ष्म नलिकाओं में घुस जाती हैं, और उन्हें शरीर के अन्य हिस्सों तक यात्रा करने के लिए राजमार्गों के रूप में उपयोग करती हैं। एक बार जब ये कोशिकाएं इन वाहिकाओं में प्रवेश कर जाती हैं, तो रोगी की स्थिति बहुत गंभीर हो जाती है। वैज्ञानिकों ने लंबे समय से संदेह जताया है कि हमारे शरीर के भीतर रहने वाली सूक्ष्म दुनिया, विशेष रूप से हमारे पेट के ऊतकों में मौजूद बैक्टीरिया, इस बात में भूमिका निभा सकते हैं कि कैंसर कोशिकाएं इस खतरनाक यात्रा को कैसे पूरा करती हैं। साथ ही, वे जानते हैं कि कैंसर कोशिकाएं अपने खाने और ऊर्जा जलाने के तरीके को बदल देती हैं, जिससे कभी-कभी कीटोन बॉडीज (ketone bodies) जैसे रासायनिक उपोत्पाद उत्पन्न होते हैं। बड़ा सवाल यह है कि क्या ये सूक्ष्म बैक्टीरिया और ये रासायनिक परिवर्तन आपस में जुड़े हुए हैं, और क्या वे मिलकर कैंसर कोशिकाओं को रक्तप्रवाह में धकेलने के लिए एक साथ काम करते हैं।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने मरीजों के पेट के ऊतकों के नमूनों को सीधे देखकर इस संभावना की जांच करने का निर्णय लिया। उन्होंने गैस्ट्रिक कैंसर के लिए सर्जरी कराने वाले साठ-पांच मरीजों का एक समूह एकत्र किया। प्रत्येक मरीज के लिए, उनके पास दो प्रकार का विस्तृत डेटा था: उनके ट्यूमर ऊतक में रहने वाले बैक्टीरिया का एक मानचित्र और उसी ऊतक में पाए जाने वाले छोटे अणुओं का एक रासायनिक विवरण। उन्होंने इन मरीजों को रोगविज्ञानियों (pathologists) द्वारा सूक्ष्मदर्शी के नीचे देखे गए आधार पर दो समूहों में विभाजित किया: वे जिनमें कैंसर अभी तक रक्त या लिम्फ वाहिकाओं में नहीं घुसा था, और वे जिनमें कैंसर पहले से ही इस आक्रमण की प्रक्रिया शुरू कर चुका था। शोधकर्ता यह देखना चाहते थे कि क्या इन दोनों समूहों के बीच बैक्टीरियल समुदाय अलग थे और क्या बीटा-हाइड्रॉक्सीब्यूटिरिक एसिड (beta-hydroxybutyric acid) नामक एक विशिष्ट रसायन का स्तर उन ऊतकों में अधिक था जहाँ कैंसर फैल रहा था।

जब वैज्ञानिकों ने समग्र बैक्टीरियल समुदायों को देखा, तो उन्होंने पाया कि दोनों समूहों के मरीज आश्चर्यजनक रूप से समान थे। बैक्टीरिया के प्रकारों या संख्या में कोई ऐसा बड़ा बदलाव नहीं था जो स्पष्ट रूप से फैलते हुए कैंसर वाले मरीजों को बिना फैले कैंसर वाले मरीजों से अलग कर सके। हालांकि, जब उन्होंने बहुत दुर्लभ प्रकार के बैक्टीरिया पर बारीकी से नज़र डाली, तो उन्हें कुछ ऐसे उम्मीदवार मिले जिन्होंने उन ऊतकों में उच्च संचयी अनुक्रम गणना (cumulative sequence counts) दिखाई जहाँ कैंसर ने वाहिकाओं पर आक्रमण कर लिया था। इनमें से एक दुर्लभ बैक्टीरिया, जिसका नाम टुंड्रिसफेरा (Tundrisphaera) है, ने आक्रमण करने वाले समूह में 33 की संचयी गणना दिखाई, जबकि बिना आक्रमण वाले समूह में यह केवल 1 थी। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि ये गणनाएं प्रत्येक समूह के सभी नमूनों में पाए गए कुल बैक्टीरियल अनुक्रमों का प्रतिनिधित्व करती हैं, न कि उन व्यक्तिगत मरीजों की संख्या जो उस बैक्टीरिया के वाहक थे, और इसलिए यह संकेत नहीं देता कि बैक्टीरिया व्यक्तिगत मरीजों में अधिक बार दिखाई दिए। यह एक अत्यंत दुर्लभ जीव था, जो कुल बैक्टीरिया का एक सौवां हिस्सा भी नहीं था, फिर भी इसकी अनुक्रम प्रचुरता बीमारी के प्रसार के साथ मेल खाती दिख रही थी।

इस बैक्टीरियल निष्कर्ष के साथ-साथ, शोधकर्ताओं ने बीटा-हाइड्रॉक्सीब्यूटिरिक एसिड के स्तर को मापा, जो एक ऐसा रसायन है जिसे शरीर वसा (fat) को तोड़ने पर उत्पन्न करता है। उन्होंने पाया कि आक्रमण करने वाले कैंसर वाले ऊतकों में बिना आक्रमण वाले ऊतकों की तुलना में इस रसायन का स्तर अधिक था। यह अंतर मामूली रूप से अधिक था, लेकिन चूंकि अध्ययन में एक साथ सैकड़ों रसायनों को देखा गया था, इसलिए सांख्यिकीय निश्चितता पूर्ण नहीं थी, जिसमें मेटाबोलोम-वाइड फॉल्स डिस्कवरी रेट (metabolome-wide false discovery rate) 0.9758 था। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि जब शोधकर्ताओं ने एक ही रोगी के नमूनों के भीतर दुर्लभ बैक्टीरिया और रसायन के बीच संबंध को देखा, तो उन्हें एक अप्रत्याशित बात पता चली। बैक्टीरिया द्वारा रसायन बनाने के बजाय, वे दोनों विपरीत दिशाओं में चलते हुए प्रतीत हुए। जिन मरीजों में दुर्लभ बैक्टीरिया अधिक मात्रा में थे, वहां इस रसायन का स्तर कम था, और इसके विपरीत भी। यह सुझाव देता है कि यदि उनके बीच कोई संबंध है, तो यह इस बात का सरल मामला नहीं है कि बैक्टीरिया कैंसर को फैलाने में मदद करने के लिए इस रसायन का उत्पादन कर रहा है।

यह समझने के लिए कि क्या ये निष्कर्ष व्यापक संदर्भ में टिके हुए हैं, टीम हजारों अन्य कैंसर रोगियों के जेनेटिक डेटा वाले बड़े सार्वजनिक डेटाबेस की ओर मुड़ी। उन्होंने जांच की कि क्या इस रसायन को संभालने या कैंसर कोशिकाओं को आक्रमण करने में मदद करने वाले जीन अन्य मरीजों में सक्रिय थे जिनके पास समान रोग पैटर्न थे। परिणाम मिश्रित रहे। जबकि रक्त वाहिकाओं के भौतिक आक्रमण और ऊतकों के टूटने से संबंधित जीन अन्य बड़े समूहों में खराब उत्तरजीविता दर (survival rates) से मजबूती से जुड़े थे, रासायनिक चयापचय (metabolism) से संबंधित जीन ने ऐसा स्पष्ट पैटर्न नहीं दिखाया। वास्तव में, जब उन्होंने एक अलग प्रकार के आणविक डेटा जिसे मिथाइलेशन (methylation) कहा जाता है, जो जीनों को चालू या बंद करने वाले स्विच की तरह कार्य करता है, पर गौर किया, तो उन्हें अन्य समूहों में इस विचार का समर्थन करने वाला कोई प्रमाण नहीं मिला कि रसायन या बैक्टीरिया ही आक्रमण का कारण थे।

अध्ययन में यह भी देखा गया कि क्या कैंसर कोशिकाएं जीवित रहने के लिए विशिष्ट जीनों पर निर्भर करती हैं, जिसके लिए कंप्यूटर मॉडल का उपयोग करके यह सिम्युलेट किया गया कि यदि उन जीनों को बंद कर दिया जाए तो क्या होगा। हालांकि उन्होंने कुछ ऐसे जीन पहचाने जो आगे अध्ययन के योग्य हो सकते हैं, लेकिन मॉडलों ने यह नहीं दिखाया कि कैंसर सार्वभौमिक रूप से उन पर निर्भर है। इसका अर्थ यह है कि हालांकि दुर्लभ बैक्टीरिया और रासायनिक परिवर्तन इस विशिष्ट समूह के मरीजों में देखे गए दिलचस्प अवलोकन हैं, लेकिन उन्हें अभी तक कैंसर के प्रसार का मुख्य कारण सिद्ध नहीं किया गया है। शोधकर्ता सावधानीपूर्वक यह कहते हैं कि उनके निष्कर्ष भविष्य की जांच के लिए एक शुरुआती बिंदु हैं, न कि अंतिम उत्तर। उन्होंने एक दुर्लभ बैक्टीरिया और एक रासायनिक संकेत की पहचान की है जो फैलते हुए कैंसर के साथ दिखाई देते हैं, लेकिन उनके बीच के सटीक संबंध की प्रकृति अभी भी अस्पष्ट है। यह कार्य ऊतकों में मौजूद चीजों का एक विस्तृत मानचित्र है, जो कुछ विशिष्ट सुरागों को उजागर करता है जिनका भविष्य के अध्ययनों को नए प्रयोगों के माध्यम से पालन करने की आवश्यकता होगी ताकि वे देख सकें कि क्या वे कारण-और-प्रभाव (cause-and-effect) संबंध की पुष्टि कर सकते हैं।