SAS-6 coordinates cell-matrix and cell-cell interactions to promote cancer cell migration
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि सेंट्रियोलर प्रोटीन SAS-6 सेल-मैट्रिक्स और सेल-सेल इंटरैक्शन को समन्वित करके और पूर्व-पश्च ध्रुवीयता (anterior-posterior polarity) को विनियमित करके कैंसर कोशिका प्रवास को बढ़ावा देता है, जो मेटास्टेसिस के लिए एक चिकित्सीय लक्ष्य के रूप में इसकी क्षमता का सुझाव देता है।
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कैंसर का सबसे घातक गुण ट्यूमर की वृद्धि नहीं, बल्कि उसके फैलने की क्षमता है। जब कैंसर कोशिकाएं अपने मूल स्थान से अलग होकर शरीर में यात्रा करती हैं और नए अंगों में बस जाती हैं, तो इस बीमारी का इलाज करना बहुत कठिन हो जाता है। यह यात्रा, जिसे मेटास्टेसिस (metastasis) कहा जाता है, पूरी तरह से कोशिका की हिलने-डुलने की क्षमता पर निर्भर करती है। प्रवास करने के लिए, एक कोशिका को अपना आकार बदलना पड़ता है, अपने परिवेश के विरुद्ध दबाव डालना पड़ता है, और खुद को आगे खींचने के लिए अपने पड़ोसियों को छोड़ना पड़ता है। यह एक जटिल भौतिक प्रक्रिया है जिसके लिए कोशिका को अपने आंतरिक कंकाल को बाहरी दुनिया के साथ समन्वय करने की आवश्यकता होती है। इस गति के केंद्र में कोशिका के भीतर सेंट्रियोल्स (centrioles) नामक सूक्ष्म संरचनाएं होती हैं। ये छोटे, बैरल के आकार के ऑर्गेनेल (organelles) हैं जो कोशिका के आंतरिक ढांचे को व्यवस्थित करने में मदद करते हैं और अक्सर सिलियम (cilium) नामक बाल जैसी एंटीना का आधार बनते हैं, जो वातावरण को महसूस करता है। जब ये संरचनाएं खराब हो जाती हैं, तो कोशिकाएं अपनी दिशा खो सकती हैं या चिपकने और सही ढंग से चलने की क्षमता खो सकती हैं, जो आक्रामक कैंसर में अक्सर देखी जाने वाली समस्या है।
ब्रूनल यूनिवर्सिटी ऑफ लंदन के शोधकर्ताओं ने अब एक विशिष्ट प्रोटीन की खोज की है जो इस गति के लिए एक महत्वपूर्ण समन्वयक के रूप में कार्य करता है। SAS-6 नामक यह प्रोटीन सेंट्रियोल्स का एक मौलिक निर्माण खंड है। एक नए अध्ययन में, टीम ने जांच की कि कैसे SAS-6 कोशिका की उस वातावरण में यात्रा करने की क्षमता को प्रभावित करता है जो एक वास्तविक, तीन-आयामी (3D) वातावरण है और जो उस ऊतक (tissue) की नकल करता है जिसका सामना वे मानव शरीर में करेंगे। उन्होंने फेफड़ों के कैंसर के एक प्रकार पर ध्यान केंद्रित किया जिसे 'स्मॉल सेल लंग कैंसर' (small cell lung cancer) के रूप में जाना जाता है, जो विशेष रूप से आक्रामक है और फैलने के प्रति प्रवृत्त है। इन कोशिकाओं में SAS-6 के स्तर में हेरफेर करके, वैज्ञानिकों ने पाया कि यह एकल प्रोटीन कोशिका के लिए अपना आकार बनाए रखने, अपने पड़ोसियों के साथ उचित संबंध बनाने और कुशलतापूर्वक चलने के लिए आवश्यक है। जब SAS-6 को हटा दिया गया, तो कोशिकाएं भ्रमित हो गईं, उन्होंने अपनी दिशा का बोध खो दिया और प्रवास करने में संघर्ष किया। जब SAS-6 को अत्यधिक मात्रा में डाला गया, तो कोशिकाएं तेजी से और अधिक दूरी तक चलीं। इससे पता चलता है कि SAS-6 केवल कोशिका की आंतरिक मशीनरी बनाने में ही नहीं मदद करता है; यह सक्रिय रूप से कोशिका को यह तय करने में भी मदद करता है कि उसे कहाँ जाना है और अपने आसपास की दुनिया के साथ कैसे बातचीत करनी है।
इन विचारों का परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने कोशिकाओं के गुजरने के लिए एक कस्टम वातावरण बनाया। साधारण कांच की स्लाइड या कृत्रिम जेल का उपयोग करने के बजाय, जो मानव ऊतक का पूर्ण प्रतिनिधित्व नहीं करते हैं, उन्होंने एक "सेल-डेराइव्ड मैट्रिक्स" (cell-derived matrix) विकसित किया। उन्होंने स्वस्थ फाइब्रोब्लास्ट कोशिकाओं से शुरुआत की, जो शरीर के प्राकृतिक ऊतक निर्माता होते हैं, और उन्हें आठ दिनों तक बढ़ने दिया। इन कोशिकाओं ने अपने स्वयं के प्राकृतिक प्रोटीन और रेशों का स्राव किया, जिससे एक जटिल, जाल जैसी संरचना बन गई। इसके बाद शोधकर्ताओं ने जीवित कोशिकाओं को हटा दिया, जिससे केवल उनके द्वारा बनाया गया मैट्रिक्स ही पीछे रह गया। इसने कैंसर कोशिकाओं के नेविगेट करने के लिए एक वास्तविक, तीन-आयामी परिदृश्य तैयार किया। फिर उन्होंने दो प्रकार की फेफड़ों की कैंसर कोशिकाओं को इस मैट्रिक्स पर रखा: एक समूह जिसमें SAS-6 का सामान्य स्तर था और दूसरा समूह जहाँ SAS-6 प्रोटीन को जेनेटिक रूप से साइलेंस (silence) कर दिया गया था। उन्होंने उच्च-रिज़ॉल्यूशन कैमरों के साथ उनके पथ और गति को ट्रैक करते हुए सोलह घंटों की अवधि तक इन कोशिकाओं की गति को देखा।
परिणाम चौंकाने वाले थे। जिन कैंसर कोशिकाओं से उनका SAS-6 हटा दिया गया था, वे सामान्य कोशिकाओं की तुलना में काफी धीमी गति से चलीं और बहुत कम दूरी तय की। वे अलग भी दिख रही थीं। जबकि स्वस्थ रूप से चलने वाली कोशिकाएं लंबी, सुव्यवस्थित आकृतियों में फैल गईं, SAS-6 की कमी वाली कोशिकाएं गोल और गुच्छों में सिमटी रहीं, और वे आगे खींचने के लिए आवश्यक अग्र-किनारों (leading edges) को बनाने में विफल रहीं। जब शोधकर्ताओं ने इन संघर्ष करती कोशिकाओं की आंतरिक संरचनाओं को करीब से देखा, तो पाया कि कोशिकाओं ने अपना आगे-पीछे का ओरिएंटेशन (orientation) खो दिया था। एक चलती हुई कोशिका को पर्यावरण के विरुद्ध धक्का देने के लिए एक स्पष्ट 'सामने' और पीछे छोड़ने के लिए एक 'पीछे' की आवश्यकता होती है। बिना SAS-6 के, कोशिकाएं हर दिशा में एक साथ धक्का और खिंचाव देती प्रतीत हुईं, जैसे कोई व्यक्ति दीवारों के चारों ओर धक्का देते हुए चलने की कोशिश कर रहा हो। दिशा की इस कमी के साथ कोशिका के आंतरिक रेशों की अव्यवस्थित व्यवस्था और 'फोकल एडहेशन्स' (focal adhesions) नामक चिपचिपे बिंदुओं की अत्यधिक संख्या भी देखी गई, जो कोशिका को मैट्रिक्स से बांधते हैं। आगे बढ़ने के लिए इन एंकरों को छोड़ने के बजाय, SAS-6 की कमी वाली कोशिकाएं उन्हें बहुत कसकर पकड़े रहीं, जिससे वे वहीं फंस गईं।
अध्ययन ने कोशिका की गति और अन्य कोशिकाओं से चिपकने की उसकी क्षमता के बीच एक आश्चर्यजनक संबंध भी प्रकट किया। कैंसर कोशिकाएं अक्सर समूहों में यात्रा करती हैं, और वे सामूहिक रूप से चलने के लिए अपने पड़ोसियों के साथ मजबूत संबंधों पर निर्भर करती हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि जब SAS-6 को हटा दिया गया, तो कोशिकाएं इन मजबूत बंधनों को बनाने की अपनी क्षमता खो दीं। ZO-1 नामक एक विशिष्ट प्रोटीन, जो कोशिकाओं को आपस में मजबूती से जोड़े रखने के लिए एक सील की तरह कार्य करता है, SAS-6 की कमी वाली कोशिकाओं में काफी कम पाया गया। कोशिकाएं बिखरी हुई और अव्यवस्थित हो गईं, जो नियंत्रण समूह (control group) में देखे गए घने समूहों को बनाए रखने में असमर्थ रहीं। यह सुझाव देता है कि SAS-6 की दोहरी भूमिका है: यह कोशिका को अपनी आंतरिक मशीनरी को व्यवस्थित करने में मदद करता है, और यह कोशिका को उसके पड़ोसी कोशिकाओं के साथ संबंधों की संरचनात्मक अखंडता बनाए रखने में भी मदद करता है। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि प्रोटीन SAS-6, ZO-1 के साथ मिलकर कार्य करता है, जो कोशिका की आंतरिक गति मशीनरी को कोशिका समूह की बाहरी सामाजिक संरचना के साथ जोड़ता है।
यह पुष्टि करने के लिए कि ये निष्कर्ष केवल एक विशिष्ट कोशिका प्रकार का संयोग नहीं थे, टीम ने विपरीत परिदृश्य का भी परीक्षण किया। उन्होंने एक अलग प्रकार की कोशिका ली और उसे बहुत अधिक मात्रा में स्थिर (stable) SAS-6 बनाने के लिए प्रेरित किया। इस मामले में, कोशिकाएं सामान्य से अधिक तेजी से चलीं और अधिक दूरी तय कीं, जिससे इस विचार को बल मिला कि SAS-6 की मात्रा प्रवास की गति और दूरी को नियंत्रित करती है। शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि SAS-6 प्रोटीन सिलिया (cilia) के आधार पर पाया जाता है, जो कोशिका की सतह पर संवेदी एंटीना होते हैं। जब SAS-6 को हटाया गया, तो इन सिलिया की संख्या घट गई, और कोशिकाएं अपने वातावरण को प्रभावी ढंग से महसूस करने की क्षमता खो बैठीं। संवेदी इनपुट की इस कमी ने गति में भ्रम में योगदान दिया, क्योंकि कोशिकाएं उन संकेतों को ठीक से नहीं पढ़ पाती हैं जो उन्हें बताते हैं कि किस दिशा में जाना है।
इन निष्कर्षों के निहितार्थ केवल यह समझने तक सीमित नहीं हैं कि एक एकल प्रोटीन कैसे कार्य करता है। यह अध्ययन बताता है कि सेंट्रियोल्स के निर्माण के लिए जिम्मेदार मशीनरी, कोशिका की गति और कोशिका-से-कोशिका संचार की प्रक्रियाओं के साथ गहराई से एकीकृत है। कई आक्रामक कैंसरों, जिनमें फेफड़े, स्तन और कोलोरेक्टल कैंसर शामिल हैं, में अक्सर SAS-6 की मात्रा सामान्य से अधिक पाई जाती है। यह नया शोध बताता है कि यह अधिकता इन ट्यूमर के तेजी से प्रसार के पीछे एक प्रेरक शक्ति हो सकती है। कोशिकाओं को तेजी से और अधिक आक्रामक रूप से चलाकर, उच्च स्तर का SAS-6 मेटास्टेसिस के लिए एक प्रमुख कारक हो सकता है। इसके विपरीत, अध्ययन दिखाता है कि SAS-6 को कम करने से इस गति को धीमा किया जा सकता है, जिससे यह संकेत मिलता है कि इस प्रोटीन को लक्षित करना कैंसर को फैलने से रोकने के लिए एक व्यवहार्य रणनीति हो सकती है। शोधकर्ता प्रस्तावित करते हैं कि SAS-6 एक केंद्रीय समन्वयक के रूप में कार्य करता है, जो कोशिका के आसपास के ऊतकों के साथ जुड़ाव और आगे बढ़ने की उसकी आवश्यकता के बीच संतुलन बनाता है। इस संतुलन के बिना, कोशिका या तो फंस जाती है या बिना किसी उद्देश्य के भटकती रहती है।
यह कार्य उन भौतिक और आणविक नियमों की एक स्पष्ट तस्वीर प्रदान करता है जो यह निर्धारित करते हैं कि कैंसर कोशिकाएं नए क्षेत्रों पर कैसे आक्रमण करती हैं। यह चर्चा को सरल आनुवंशिक उत्परिवर्तन (genetic mutations) से आगे ले जाकर कोशिका के वास्तविक भौतिक व्यवहार तक ले जाता है। यह दिखाते हुए कि एक एकल प्रोटीन यह तय कर सकता है कि कोशिका उद्देश्य के साथ चलेगी या अपने ही भ्रम में खो जाएगी, यह अध्ययन मेटास्टेसिस कैसे होता है, इस पर एक नया दृष्टिकोण प्रदान करता है। सेल-डेराइव्ड मैट्रिक्स का उपयोग महत्वपूर्ण था, क्योंकि इसने शोधकर्ताओं को एक सरल प्रयोगशाला डिश के बजाय एक ऐसे वातावरण में इन व्यवहारों को देखने की अनुमति दी जो मानव शरीर के बहुत करीब है। निष्कर्ष बताते हैं कि कैंसर कोशिका की यात्रा केवल मुक्त होने का मामला नहीं है, बल्कि अपनी आंतरिक संरचना और अन्य कोशिकाओं के साथ अपने संबंधों को सावधानीपूर्वक प्रबंधित करने का भी मामला है। जैसे-जैसे वैज्ञानिक SAS-6 की भूमिका की खोज जारी रखते हैं, यह कैंसर कोशिकाओं को एक स्थान पर रखने के लिए डिज़ाइन किए गए उपचारों के लिए एक मूल्यवान लक्ष्य बन सकता है, जिससे उन्हें उन महत्वपूर्ण अंगों तक पहुँचने से रोका जा सके जहाँ वे सबसे अधिक नुकसान पहुँचाते हैं।
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