Violet light induces apoptosis via the reactive oxygen species-mitochondrial signaling pathway in chordoma

एक जिद्दी, धीरे बढ़ने वाले राक्षस की कल्पना करें जिसे कॉर्डोमा (chordoma) कहा जाता है। यह एक दुर्लभ हड्डी का ट्यूमर है जो रीढ़ या खोपड़ी में गहराई में छिपना पसंद करता है, और अक्सर इससे पहले कि किसी को पता चले, यह इतना बड़ा और नसों के साथ उलझ जाता है कि सर्जन इसे पूरी तरह से बाहर नहीं निकाल पाते। एक बार जब यह वहां पहुँच जाता है, तो रेडिएशन या कीमोथेरेपी जैसे मानक हथियारों से इसे हराना कठिन होता है; यह अक्सर बस कहता है, "नहीं, मैं यहीं रहूँगा," और वापस आ जाता है।

लेकिन क्या होगा अगर हम इसे प्रकाश के एक विशिष्ट रंग से मार सकें? यही वह चीज़ है जिसे टोकुशिमा विश्वविद्यालय और शिज़ुओका कैंसर सेंटर के शोधकर्ताओं की एक टीम ने परीक्षण करने का निर्णय लिया। उन्होंने किसी विशाल लेजर या भारी हथौड़े का उपयोग नहीं किया; उन्होंने एक लाइट-एमिटिंग डायोड (LED) से निकलने वाली एक सौम्य, कम शक्ति वाली चमक का उपयोग किया, जो कोशिकाओं के लिए एक बहुत ही विशिष्ट 'नाइटलाइट' की तरह है।

रंग का परीक्षण: जादुई गोली की खोज

वैज्ञानिकों ने दो प्रकार की कॉर्डोमा कोशिकाओं (जिन्हें MUG-chor1 और U-CH1 नाम दिया गया है) के साथ एक छोटा सा प्रयोग किया। उन्होंने उन पर चार अलग-अलग रंगों की रोशनी डाली: लाल, हरी, नीली और बैंगनी।

कोशिकाओं को छोटे कारखानों के रूप में सोचें। शोधकर्ता यह देखना चाहते थे कि प्रकाश का कौन सा रंग कारखाने को काम करने से रोक देगा।

• लाल, हरी और नीली रोशनी? कोशिकाओं को इससे ज्यादा फर्क नहीं पड़ा। वे लगभग वैसे ही काम करती रहीं, विभाजित होती रहीं और बढ़ती रहीं, जैसे कि वहां रोशनी थी ही नहीं।
• बैंगनी रोशनी? यह गेम-चेंजर साबित हुआ। जब कोशिकाओं को बैंगनी रोशनी (विशेष रूप से 405 nm पर केंद्रित) में रखा गया, तो वे घबराने लगीं। वे जितनी अधिक समय तक बैंगनी चमक में रहीं, उनकी गति उतनी ही धीमी होती गई। 24 घंटों के संपर्क के बाद, कोशिकाओं की जीवित रहने की दर गिरकर लगभग 40% रह गई। अन्य रंगों की तुलना में यह एक बहुत बड़ी गिरावट है, जिन्होंने मुश्किल से कोई प्रभाव डाला था।

शोधकर्ताओं ने बैंगनी रोशनी की चमक को 0.7, 0.9, और 1.7 mW/cm² तक भी बढ़ाया। उन्होंने पाया कि रोशनी जितनी चमकदार थी ( 1.7 mW/cm² तक), कोशिकाएं जीवित रहने के लिए उतना ही अधिक संघर्ष करती थीं। यह एक स्पष्ट "डोज़-डिपेंडेंट" (खुराक पर निर्भर) प्रभाव था: अधिक रोशनी का मतलब था ट्यूमर के लिए अधिक मुसीबत।

प्रकाश कैसे जीतता है: "ऑक्सीडेटिव स्ट्रेस" का बम

तो, एक सौम्य बैंगनी रोशनी एक कठिन ट्यूमर को कैसे हरा देती है? यह उन्हें गर्मी से नहीं जलाती। टीम ने तापमान की जांच की और पाया कि 24 घंटों तक रोशनी डालने के बाद भी, कोशिकाएं कमरे के तापमान से केवल 1°C ही गर्म हुई थीं। यह मूल रूप से मेज पर रखी चाय के कप के तापमान जैसा ही है। इसलिए, यह गर्मी का हमला नहीं था; यह एक रासायनिक हमला था।

दिलचस्प बात यह है: बैंगनी रोशनी ने कोशिका के अंदर रिएक्टिव ऑक्सीजन स्पीशीज (ROS) नामक एक रासायनिक बम के लिए ट्रिगर के रूप में काम किया।

• उपमा: कल्पना करें कि कोशिका एक शांत पुस्तकालय है। बैंगनी रोशनी उस व्यक्ति की तरह है जो पुस्तकालय में मुट्ठी भर ग्लिटर बम (ROS) फेंकता है। अचानक, पुस्तकालय में अराजकता फैल जाती है। ग्लिटर (ROS) अलमारियों और किताबों को नुकसान पहुँचाना शुरू कर देता है।
• नुकसान: शोधकर्ताओं ने देखा कि बैंगनी रोशनी ने इन "ग्लिटर बमों" की कोशिका के चारों ओर भारी वृद्धि की, लेकिन विशेष रूप से माइटोकॉन्ड्रिया के अंदर। माइटोकॉन्ड्रिया कोशिका के पावर प्लांट (ऊर्जा केंद्र) होते हैं। जब ग्लिटर बम पावर प्लांट से टकराते हैं, तो लाइटें टिमटिमाती हैं, ऊर्जा उत्पादन ठप हो जाता है, और पूरा सिस्टम विफल होने लगता है।

अंतिम प्रहार: कोशिका का आत्मघाती बटन

एक बार जब माइटोकॉन्ड्रिया क्षतिग्रस्त हो गए, तो कोशिका ने हार नहीं मानी; उसने आत्मघाती बटन दबा दिया। इस प्रक्रिया को एपॉप्टोसिस (apoptosis), या प्रोग्राम्ड सेल डेथ कहा जाता है।

• बैंगनी रोशनी ने कोशिका के "पावर प्लांट" से साइटोक्रोम सी (cytochrome c) नामक प्रोटीन को लीक कर दिया।
• इस रिसाव ने कैस्पेसेस (caspases) (विशेष रूप से कैस्पेज़-9) नामक एंजाइमों की एक श्रृंखला को सक्रिय कर दिया।
• कैस्पेसेस को कैंची के रूप में समझें जो कोशिका के जीवन रक्षक तंत्र को काट देती है। एक बार जब उन्होंने काटना शुरू किया, तो कोशिका इसे रोक नहीं सकी। वह सिकुड़ गई, बह गई और मर गई।

टीम ने एक विशेष "स्टॉप" बटन का उपयोग करके इसे सिद्ध किया। उन्होंने Z-VAD नामक एक रसायन जोड़ा जो कैस्पेसेस को रोकता है। जब उन्होंने ऐसा किया, तो बैंगनी रोशनी कोशिकाओं को मार नहीं सकी। कोशिकाएं जीवित रहीं! इसने सिद्ध किया कि प्रकाश विशेष रूप से इस कैस्पेज़ कैंची श्रृंखला को सक्रिय करके कोशिकाओं को मारता है।

उन्होंने एक अन्य रसायन, NAC का भी उपयोग किया, जो "ग्लिटर बमों" (ROS) के लिए एक वैक्यूम क्लीनर की तरह काम करता है। जब उन्होंने NAC का उपयोग किया, तो बैंगनी रोशनी अपनी शक्ति खो बैठी। कोशिकाएं नहीं मरीं। इसने पुष्टि की कि "ग्लिटर बम" (ROS) ही आवश्यक पहला कदम थे जिससे माइटोकॉन्ड्रिया विफल हुए और कोशिका मर गई।

प्रवास और आक्रमण के बारे में क्या?

ट्यूमर डरावने होते हैं क्योंकि वे केवल स्थिर नहीं रहते; वे चलते हैं और अन्य ऊतकों पर आक्रमण करते हैं। शोधकर्ताओं ने परीक्षण किया कि क्या बैंगनी रोशनी कॉर्डोमा कोशिकाओं को प्रवास (चलने) या आक्रमण (बाधाओं को तोड़ने) से रोकती है।

• प्रवास (Migration): एक "घाव भरने" वाले परीक्षण में, जहाँ उन्होंने देखा कि कोशिकाएं अंतराल भरने के लिए कितनी तेजी से चलती हैं, बैंगनी-रोशनी वाले समूह ने सामान्य समूह की तुलना में बहुत धीमी गति से काम किया।
• आक्रमण (Invasion): एक परीक्षण में जहाँ कोशिकाओं ने एक सख्त जाल (Matrigel) के माध्यम से रेंगने की कोशिश की, बैंगनी-रोशनी वाले समूह को वहीं रोक दिया गया। वे आगे नहीं बढ़ सके।

कमी और भविष्य

तो, क्या यह एक जादुई इलाज है? पेपर सुझाव देता है कि यह एक बहुत ही आशाजनक नया दृष्टिकोण है, लेकिन इसमें कुछ बड़े "लेकिन" हैं।

• गहराई की समस्या: बैंगनी रोशनी कोशिकाओं को मारने में बहुत अच्छी है, लेकिन यह एक शर्मीला यात्री है। यह त्वचा में केवल लगभग 1 मिमी तक ही प्रवेश कर सकती है। हालांकि, कॉर्डोमा अक्सर शरीर के अंदर गहराई में, रीढ़ या खोपड़ी के पास होते हैं। आप अपनी पीठ पर टॉर्च जलाकर यह उम्मीद नहीं कर सकते कि वह ट्यूमर तक पहुँच जाएगी।
• समाधान? लेखक सुझाव देते हैं कि बाहर से रोशनी दिखाने के बजाय, डॉक्टर भविष्य में सर्जरी के बाद शरीर के अंदर, ट्यूमर के ठीक बगल में एक छोटा, वायरलेस LED लगा सकते हैं। इससे प्रकाश को त्वचा और मांसपेशियों के मीलों लंबे सफर के बिना अपना काम करने में मदद मिलेगी।
• स्थिति: अभी, यह सब इन विट्रो (in vitro) है, जिसका अर्थ है कि यह प्रयोगशाला में पेट्री डिश में हुआ है। शोधकर्ता बहुत स्पष्ट हैं कि यह एक नया रास्ता है, न कि एक पूर्ण इलाज। उन्हें यह देखने के लिए कि क्या यह एक वास्तविक शरीर में काम करता है, जीवित जानवरों (in vivo) में परीक्षण करने की आवश्यकता है।

निचोड़

यह अध्ययन बताता है कि बैंगनी रोशनी (405 nm) कॉर्डोमा कोशिकाओं के खिलाफ एक शक्तिशाली हथियार हो सकती है, जो एक रासायनिक अराजकता (ROS) पैदा करती है जो कोशिका के पावर प्लांट को तोड़ देती है और उसे आत्मघाती होने के लिए मजबूर करती है। यह गर्मी से जलना नहीं है, और न ही यह कोई जादुई छड़ी है जो अभी शरीर के बाहर से काम करती है। लेकिन एक ऐसे ट्यूमर के लिए जिसे आमतौर पर उपचार करना और निकालना कठिन होता है, काम को पूरा करने के लिए एक छोटे, प्रत्यारोपित प्रकाश स्रोत का उपयोग करने का विचार एक आकर्षक नई संभावना है जिसे वैज्ञानिक अब और अधिक विस्तार से तलाशने के लिए उत्सुक हैं।