Beyond organoids: restoring the value of patient-derived two- dimensional colorectal cancer models
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि रोगी-व्युत्पन्न टू-डायमेंशनल (दो-आयामी) कोलोरेक्टल कैंसर सेल लाइनों को परिभाषित सीरम-मुक्त मीडिया, ROCK इनहिबिटर Y-27632 और एक रोगी-व्युत्पन्न जेनोट्राफ्ट बैकअप रणनीति का उपयोग करके कुशलतापूर्वक स्थापित किया जा सकता है, जो बिना किसी नैदानिक या आणविक पूर्वाग्रह के ऑर्गेनोइड्स के समान सफलता दर प्राप्त करता है, साथ ही यह सुझाव देता है कि सफल एक्स विवो (ex vivo) विकास खराब रोगी उत्तरजीविता से सहसंबंधित हो सकता है।
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कोलोरेक्टल कैंसर बड़ी आंत का एक रोग है जो दुनिया भर में सबसे आम और घातक कैंसर रूपों में से एक बना हुआ है। इसे प्रभावी ढंग से लड़ने के लिए, वैज्ञानिकों को यह समझने की आवश्यकता है कि व्यक्तिगत ट्यूमर कैसे व्यवहार करते हैं और कौन सी दवाएं उन्हें रोक सकती हैं। दशकों से, शोधकर्ता प्लास्टिक डिशों पर चपटी परतों में कैंसर कोशिकाओं को उगाने पर निर्भर रहे हैं, जिसे टू-डायमेंशनल (2D) कल्चर कहा जाता है। ये मॉडल सस्ते और उपयोग में आसान होते हैं, लेकिन इनमें एक बड़ी खामी है: रोगी के ताज़ा ट्यूमर ऊतक से सीधे इन्हें बनाना बहुत कठिन होता है। अक्सर, अध्ययन करने से पहले ही कोशिकाएं मर जाती हैं, या बैक्टीरिया उन पर हावी हो जाते हैं। हाल के वर्षों में, एक अलग दृष्टिकोण लोकप्रिय हुआ है: ट्यूमर को ऑर्गेनॉइड्स नामक छोटे, थ्री-डायमेंशनल (3D) समूहों में उगाना, या उन्हें विशेष चूहों के भीतर उगाना। हालांकि ये तरीके बेहतर काम करते हैं, लेकिन ये महंगे और जटिल हैं। सवाल यह बना रहा कि क्या पुराने, सरल फ्लैट-कल्चर तरीके को मरीजों के लिए विश्वसनीय रूप से काम करने के लिए पुनर्जीवित किया जा सकता है, जो बीमारी का अध्ययन करने का एक सस्ता और तेज़ तरीका प्रदान करे बिना ट्यूमर की अनूठी विशेषताओं को खोए।
जर्मनी के यूनिवर्सिटी मेडिकल सेंटर रोस्टॉक के शोधकर्ताओं की एक टीम ने लगभग एक दशक के कोलोरेक्टल कैंसर के नमूनों के साथ किए गए कार्य को देखते हुए इस प्रश्न का उत्तर देने का प्रयास किया। उन्होंने 2015 और 2023 के बीच 136 रोगियों से लिए गए 158 ऊतक नमदों (tissue samples) का परीक्षण किया। इनमें से कुछ नमूने सीधे रोगियों के ट्यूमर से आए थे, जबकि अन्य उन ट्यूमर से आए थे जिन्हें पहले चूहों के भीतर उगाया गया था, एक ऐसी प्रक्रिया जो ऊतक को बैक्टीरिया से साफ करने और कैंसर कोशिकाओं को समृद्ध करने में मदद करती है। शोधकर्ताओं ने बारह अलग-अलग तरल वातावरणों, या मीडिया का परीक्षण किया, यह देखने के लिए कि कौन से माध्यम कैंसर कोशिकाओं को जीवित रहने और बढ़ने में सक्षम बनाएंगे। इनमें पशु सीरम वाले पुराने नुस्खे और नए, सावधानीपूर्वक परिभाषित मिश्रण शामिल थे जिनमें कोई पशु उत्पाद नहीं होता है लेकिन विशिष्ट ग्रोथ फैक्टर्स होते हैं। उन्होंने यह भी परीक्षण किया कि क्या एक विशिष्ट रासायनिक यौगिक, जिसे ROCK इनहिबिटर कहा जाता है, कोशिकाओं को डिश से चिपकने में मदद करता है और शरीर से लैब में स्थानांतरित होने के तनाव से बचाता है।
परिणामों ने दिखाया कि इन कोशिकाओं को उगाने के पुराने तरीके वास्तव में अक्षम थे, लेकिन नए तरीकों ने खेल बदल दिया। जब शोधकर्ताओं ने नए, परिभाषित, सीरम-मुक्त मीडिया का उपयोग किया, तो सफलता दर पुराने, सीरम युक्त व्यंजनों की तुलना में काफी बढ़ गई। ROCK इनहिबिटर को जोड़ने से एक और बढ़ावा मिला, जिसने कई मामलों में विफल प्रयासों को सफलताओं में बदल दिया। शायद सबसे महत्वपूर्ण बात यह थी कि पहले चूहों में उगाए गए ऊतक का उपयोग करना एक शक्तिशाली रणनीति साबित हुआ। चूहों में उगाए गए ट्यूमर से प्राप्त कल्चर 58 प्रतिशत समय सफल रहे, जबकि सीधे रोगियों से लिए गए ताज़ा ऊतकों के लिए यह दर केवल 39 प्रतिशत थी। जब टीम ने दोनों दृष्टिकोणों को एक साथ उपयोग किया—पहले ताज़ा ऊतक का प्रयास करना और फिर विफल होने पर चूहे में उगाए गए ऊतक पर निर्भर होना—तो वे 80 प्रतिशत से अधिक नमूनों से एक स्थिर सेल लाइन बनाने में सक्षम रहे। यह सफलता दर अब अधिक महंगे और जटिल थ्री-डायमेंशनल ऑर्गेनॉइड तरीकों के बराबर है, जो यह सुझाव देती है कि सरल, फ्लैट-कल्चर मॉडल एक बार फिर प्रिसिजन मेडिसिन के लिए एक व्यवहार्य और कुशल उपकरण है।
इन तकनीकी सफलताओं के बावजूद, शोधकर्ताओं ने पाया कि वे रोगी के मेडिकल इतिहास या कैंसर की विशिष्ट आनुवंशिक संरचना के आधार पर यह भविष्यवाणी नहीं कर सकते कि कौन से ट्यूमर उगेंगे और कौन से विफल होंगे। उन्होंने रोगी की आयु, कैंसर के चरण, ट्यूमर के आकार और विशिष्ट आनुवंशिक उत्परिवर्तन (mutations) जैसे कारकों को देखा, लेकिन इनमें से कोई भी सुराग विश्वसनीय रूप से यह संकेत नहीं दे सका कि कल्चर सफल होगा या नहीं। यह वैज्ञानिक समुदाय के लिए वास्तव में एक सकारात्मक खोज है, क्योंकि इसका अर्थ है कि परिणामी सेल लाइनों का संग्रह किसी विशिष्ट प्रकार के रोगी या किसी विशेष आनुवंशिक उपसमूह की ओर झुका हुआ नहीं है। सेल लाइनों का पैनल कोलोरेक्टल कैंसर की पूरी विविधता का प्रतिनिधित्व करता है, जो नए उपचारों के परीक्षण के लिए एक निष्पक्ष और प्रतिनिधि संसाधन है।
अध्ययन ने लैब में ट्यूमर के उगने की क्षमता और रोगी के परिणाम के बीच एक आश्चर्यजनक संबंध भी उजागर किया। जिन रोगियों के ट्यूमर ने लैब में सफलतापूर्वक सेल लाइन स्थापित की, उनकी उत्तरजीविता (survival) का समय उन रोगियों की तुलना में कम था जिनके ट्यूमर विफल रहे, यहाँ तक कि कैंसर के चरण और सर्जरी द्वारा दृश्यमान बीमारी को हटाने के बाद भी इसकी गणना की गई। शोधकर्ता सुझाव देते हैं कि जो ट्यूमर शरीर के बाहर डिश में फलने-फूलने में सक्षम हैं, वे शरीर के भीतर स्वाभाविक रूप से अधिक आक्रामक हो सकते हैं। हालांकि, वे चेतावनी देते हैं कि यह अवलोकन अध्ययन का मुख्य लक्ष्य नहीं था और किसी भी ठोस निष्कर्ष पर पहुँचने से पहले रोगियों के बड़े समूहों में इसकी पुष्टि की जानी चाहिए।
अंततः, यह कार्य प्रदर्शित करता है कि आधुनिक, परिभाषित मीडिया, एक सहायक रासायनिक पदार्थ और चूहे में उगाए गए ऊतक का बैकअप प्लान उपयोग करके, वैज्ञानिक अब कोलोरेक्टल कैंसर रोगियों से विश्वसनीय रूप से टू-डायमेंशनल सेल लाइन्स बना सकते हैं। यह दृष्टिकोण जटिल थ्री-डायमेंशनल संरचनाओं या महंगे पशु मॉडलों की आवश्यकता के बिना, बीमारी का अध्ययन करने और दवाओं का परीक्षण करने का एक लागत प्रभावी और स्केलेबल तरीका प्रदान करता है। सेल लाइनों का परिणामी संग्रह बीमारी की एक व्यापक और निष्पक्ष खिड़की प्रदान करता है, जो कोलोरेक्टल कैंसर से प्रभावित लोगों की विविध आबादी के लिए बेहतर उपचार विकसित करने में मदद करने के लिए तैयार है।
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