Integrated Exon and Intron Splicing Analysis Identifies Novel GAS5 and PVT1 Regulatory Junctions in Esophageal Adenocarcinoma

प्रत्येक मानव कोशिका के भीतर, शरीर के निर्माण और रखरखाव के निर्देश डीएनए (DNA) नामक एक लंबे, जटिल कोड में लिखे होते हैं। हालाँकि, इन निर्देशों को सीधे नहीं पढ़ा जाता है। इसके बजाय, कोशिका पहले उन्हें आरएनए (RNA) के रूप में एक कामकाजी मसौदे (working draft) में कॉपी करती है। इस मसौदे में अक्सर ऐसे अतिरिक्त भाग होते हैं जो अंतिम उत्पाद का हिस्सा नहीं होते, ठीक वैसे ही जैसे किसी पत्र के कच्चे मसौदे में संपादक के लिए नोट्स या काट-छाँट के निशान शामिल होते हैं। संदेश को उपयोगी बनाने के लिए, कोशिका को इन अनावश्यक भागों को सावधानीपूर्वक काटकर शेष टुकड़ों को आपस में जोड़ना होता है। स्प्लिसिंग (splicing) नामक यह प्रक्रिया जीवन के लिए आवश्यक है। यदि काटने और जोड़ने की प्रक्रिया गलत हो जाए, तो परिणामी निर्देश गड़बड़ हो सकते हैं, जिससे रोग उत्पन्न हो सकते हैं। जबकि वैज्ञानिक लंबे समय से अध्ययन कर रहे हैं कि यह प्रोटीन बनाने वाले जीन में कैसे होता है, नॉन-कोडिंग आरएनए (non-coding RNA)—ऐसे मसौदे जो कभी प्रोटीन नहीं बनते लेकिन फिर भी कोशिकाएं कैसे व्यवहार करती हैं इसे नियंत्रित करते हैं—की एक विशाल और रहस्यमय दुनिया काफी हद तक अनछुए रह गई है। इन नॉन-कोडिंग संदेशों के संपादन (editing) को समझना महत्वपूर्ण है, क्योंकि उनकी स्प्लिसिंग में त्रुटियां कैंसर के एक छिपे हुए चालक हो सकती हैं, जो निदान और उपचार के लिए नए सुराग प्रदान करती हैं।

शोधकर्ताओं ने हाल ही में एसोफैगल एडेनोकार्सिनोमा (esophageal adenocarcinoma) की ओर अपना ध्यान केंद्रित किया, जो भोजन नली को प्रभावित करने वाला एक घातक कैंसर है। वे यह देखना चाहते थे कि क्या इन नॉन-कोडिंग आरएनए मसौदों को संपादित करने का तरीका स्वस्थ ऊतकों और कैंसर कोशिकाओं के बीच भिन्न था। ऐसा करने के लिए, उन्होंने सामान्य एसोफेजियल ऊतक के पंद्रह नमूनों और लैब में विकसित कैंसर सेल लाइन्स के पंद्रह नमूनों से आनुवंशिक डेटा एकत्र किया। उन्होंने एक कंप्यूटर सिस्टम बनाया जो दोनों समूहों के आरएनए को देख सकता था और सटीक रूप से मैप कर सकता था कि स्प्लिसिंग कहाँ हुई थी। टीम ने अपने काम की जांच करने के लिए दो अलग-अलग विधियों का उपयोग किया: एक जिसने अंतिम जुड़े हुए खंडों को देखा और दूसरा जिसने उन हिस्सों की जांच की जिन्हें हटाया जाना था। दोनों विधियों से प्राप्त परिणामों की तुलना करके, वे सुनिश्चित कर सके कि उनके द्वारा पाए गए अंतर वास्तविक थे और केवल रैंडम शोर (random noise) नहीं थे।

विश्लेषण से पता चला कि जबकि कैंसर कोशिकाओं में कई जीन चालू या बंद किए गए थे, सबसे दिलचस्प बदलाव नॉन-कोडिंग क्षेत्रों में हो रहे थे। शोधकर्ताओं ने पाया कि कैंसर कोशिकाएं अपने आरएनए मसौदों को उन अनूठे तरीकों से संपादित कर रही थीं जिनका स्वस्थ कोशिकाएं उपयोग नहीं करती थीं। विशेष रूप से, उन्होंने GAS5 और PVT1 नामक दो नॉन-कोडिंग जीन की पहचान की, जिन्होंने इन असामान्य संपादन घटनाओं का उच्च घनत्व दिखाया। कैंसर कोशिकाओं में, इन जीनों को एक विशिष्ट पैटर्न में स्प्लिस किया जा रहा था जो परिवर्तनों का एक विशिष्ट, सघन क्लस्टर बनाता था। यह पैटर्न इतना विशिष्ट था कि यह बीमारी के एक हस्ताक्षर (signature) के रूप में दिखाई दिया। टीम ने पुष्टि की कि ये विशिष्ट संपादन पैटर्न सामान्य एसोफेजियल ऊतक के नमूनों में मौजूद नहीं थे, जो यह सुझाव देता है कि वे सामान्य भिन्नता के बजाय स्वयं कैंसर की एक विशेषता हैं।

सबसे महत्वपूर्ण खोजों में से एक GAS5 जीन में एक विशिष्ट संपादन घटना थी। शोधकर्ताओं ने एक क्लस्टर पाया जहाँ आरएनए का एक हिस्सा जिसे हटाया जाना चाहिए था उसे रखा गया था, जबकि अन्य हिस्सों को इस तरह जोड़ा गया था जिससे एक नई, सघन संरचना बनी। यह विन्यास कैंसर के नमूनों में स्पष्ट रूप से दिखाई दे रहा था लेकिन सामान्य ऊतक में पूरी तरह से अनुपस्थित था। टीम ने हजारों रोगियों से प्राप्त आनुवंशिक जानकारी वाले बड़े सार्वजनिक डेटाबेस की जांच की और पाया कि इस विशिष्ट पैटर्न को अनदेखा कर दिया गया था। यह ऐसा था मानो इन विशाल डेटासेट को स्कैन करने वाले मानक उपकरण सही जगह पर नहीं देख रहे थे या इस प्रकार के परिवर्तन को देखने के लिए पर्याप्त संवेदनशील नहीं थे। शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि उनके द्वारा उपयोग की गई कैंसर सेल लाइन्स ने एक बहुत ही स्पष्ट संकेत प्रदान किया, जबकि बड़े डेटाबेस में स्वस्थ और कैंसर कोशिकाओं का मिश्रण प्रभाव को कम कर सकता था, जिससे यह अदृश्य हो गया।

PVT1 जीन के साथ भी एक समान कहानी सामने आई। टीम ने इस जीन के आरएनए में एक नया कनेक्शन पॉइंट खोजा जो केवल कैंसर के नमूनों में मौजूद था। यह कनेक्शन वैज्ञानिकों द्वारा आज उपयोग किए जाने वाले आनुवंशिक विविधताओं के प्रमुख कैटलॉग में सूचीबद्ध नहीं था। शोधकर्ताओं का तर्क है कि यह लैब में कोशिकाएं उगाने के कारण हुई गलती नहीं थी, बल्कि एक वास्तविक जैविक घटना थी। उन्होंने बताया कि इस परिवर्तन की संरचना ज्ञात जैविक पैटर्न से मेल खाती है और अन्य प्रकार के अनुक्रमण (sequencing) से प्राप्त साक्ष्यों द्वारा समर्थित है। तथ्य यह है कि ये परिवर्तन शुद्ध कैंसर कोशिकाओं में पाए गए लेकिन व्यापक सर्वेक्षणों में छूट गए, यह सुझाव देता है कि कैंसर जेनेटिक्स का अध्ययन करने वाली वर्तमान विधियाँ महत्वपूर्ण विवरणों को अनदेखा कर सकती हैं।

अध्ययन इस निष्कर्ष पर पहुँचता है कि GAS5 और PVT1 में ये नए पाए गए संपादन पैटर्न संभवतः वास्तविक और जैविक रूप से महत्वपूर्ण हैं, भले ही उन्हें पिछले बड़े पैमाने के अध्ययनों में उजागर नहीं किया गया हो। शोधकर्ताओं का मानना है कि आरएनए को संपादित करने के ये विशिष्ट तरीके कैंसर के विकसित होने और जीवित रहने में भूमिका निभा सकते हैं। इन छिपे हुए पैटर्न को खोजने के लिए एक स्पष्ट, चरण-दर-चरण विधि प्रदान करके, यह कार्य वैज्ञानिकों के लिए एक नया रोडमैप प्रदान करता है। यह सुझाव देता है कि एसोफेगल कैंसर को पूरी तरह से समझने के लिए, शोधकर्ताओं को यह देखना चाहिए कि नॉन-कोडिंग आरएनए को कैसे संपादित किया जाता है, और ऐसे उपकरणों का उपयोग करना चाहिए जो उन सूक्ष्म परिवर्तनों को पकड़ने के लिए पर्याप्त संवेदनशील हों जिन्हें बड़े, मिश्रित नमूने छिपा सकते हैं। यह दृष्टिकोण अंततः इस बीमारी के उपचार के लिए नए लक्ष्यों की पहचान करने में मदद कर सकता है, जिससे कैंसर की जीव विज्ञान के एक पहले से अदृश्य हिस्से को एक संभावित कमजोरी में बदला जा सके जिसका डॉक्टर लाभ उठा सकें।