मेमोरियल स्लोन केटरिंग कैंसर सेंटर (जिसे आगे MSK टीम के नाम से जाना जाएगा) के शोधकर्ताओं ने एक नए अध्ययन में कैंसर की दो महत्वपूर्ण विशेषताओं - क्रोमोसोमल अस्थिरता और एपिजेनेटिक परिवर्तनों के बीच पहले से अज्ञात लिंक का खुलासा किया है। यह खोज न केवल बुनियादी विज्ञान जीव विज्ञान अनुसंधान के लिए एक उपजाऊ नया क्षेत्र खोलती है, बल्कि नैदानिक उपचार के लिए भी निहितार्थ रखती है। निष्कर्ष 7 जून, 2023 को जर्नल नेचर में "माइक्रोन्यूक्लियर में क्रोमोसोमल ट्रांज़िट से एपिजेनेटिक डिसरेग्यूलेशन" शीर्षक के तहत ऑनलाइन प्रकाशित किए गए थे।
गुणसूत्रीय अस्थिरता प्रत्येक कैंसर कोशिका द्वारा ले जाए जाने वाले गुणसूत्रों की संख्या में परिवर्तन से जुड़ी है। एपिजेनेटिक परिवर्तन इस बात को प्रभावित करते हैं कि कोशिका में कौन से जीन चालू या बंद होते हैं, लेकिन उनके डीएनए कोड को संशोधित नहीं करते हैं।
गुणसूत्र डीएनए के कसकर पैक किए गए धागे होते हैं जो हमारी आनुवंशिक जानकारी ले जाते हैं। आम तौर पर, हमारे पास प्रति कोशिका 46 गुणसूत्र होते हैं - आधे हमारे पिता से और आधे हमारी माँ से। जब कोई कोशिका विभाजित होकर अपनी बेटी कोशिकाओं का निर्माण करती है, तो इन सभी गुणसूत्रों को नई बेटी कोशिकाओं में स्थानांतरित कर दिया जाना चाहिए, लेकिन कैंसर में, यह प्रक्रिया बुरी तरह से गलत हो सकती है।
मेमोरियल स्लोन केटरिंग कैंसर सेंटर के सह-लेखक सैमुअल बखौम, पीएचडी ने कहा, "मेरी प्रयोगशाला जिस बड़े सवाल का जवाब देने की कोशिश कर रही है, वह यह है कि गुणसूत्रीय अस्थिरता कैंसर के विकास, प्रगति, मेटास्टेसिस और दवा प्रतिरोध को कैसे प्रभावित करती है।" यह कैंसर की एक विशेषता है, विशेष रूप से उन्नत कैंसर की, जो कोशिका विभाजन की सामान्य प्रक्रिया को गड़बड़ा सकती है। 46 गुणसूत्रों के बजाय, आपके पास 80 गुणसूत्रों वाली कोशिका के ठीक बगल में 69 गुणसूत्रों वाली कोशिका हो सकती है।"
इस क्षेत्र में प्रचलित दृष्टिकोण यह है कि कैंसर कोशिकाएँ विभाजित होने के दौरान अपने आनुवंशिक पदार्थ को पुनर्गठित करके अपने बचने की संभावनाएँ बढ़ाती हैं। इस प्रक्रिया से कुछ यादृच्छिक परिवर्तनों की संभावनाएँ बढ़ जाती हैं जो नव निर्मित संतति कोशिकाओं को प्रतिरक्षा प्रणाली के हमलों और चिकित्सा हस्तक्षेपों का प्रतिरोध करने की अनुमति देती हैं।
बखौम कहते हैं, "हालाँकि, यह नया अध्ययन बताता है कि यह कहानी का केवल एक हिस्सा है।" ऐसा इसलिए है क्योंकि आपके पास दो कैंसर कोशिकाएँ हो सकती हैं, जिनमें से प्रत्येक में एक विशेष गुणसूत्र की अतिरिक्त प्रतियों की समान संख्या होती है, लेकिन प्रत्येक में अलग-अलग जीन चालू या बंद होते हैं। यह अतिरिक्त एपिजेनेटिक परिवर्तनों के कारण होता है।
माइक्रोन्यूक्लिआई में क्रोमोसोमल परिवहन वंशानुगत एपिजेनेटिक असामान्यताओं को बढ़ावा देता है। नेचर, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06084-7 से छवि।
डॉ. बखौम ने कहा, "हमारा अध्ययन आगे दिखाता है कि एपिजेनेटिक संशोधित एंजाइमों को एन्कोड करने वाले जीन में उत्परिवर्तन वास्तव में एपिजेनेटिक असामान्यताओं के लिए आवश्यक नहीं हैं। बस लगातार गुणसूत्र अस्थिरता की उपस्थिति की आवश्यकता है। यह एक अप्रत्याशित खोज है, लेकिन वास्तव में महत्वपूर्ण है। यह यह भी बताता है कि हम अक्सर उन्नत दवा प्रतिरोधी कैंसर में गुणसूत्र अस्थिरता और एपिजेनेटिक असामान्यताएं क्यों पाते हैं, तब भी जब उत्परिवर्तन के प्रकार का कोई सबूत नहीं होता है जिससे हम एपिजेनेटिक व्यवधान पैदा करने की उम्मीद करते हैं।"
कोशिकाओं में छोटे, अतिरिक्त नाभिक - माइक्रोन्यूक्लियस (सूक्ष्म नाभिक) - आमतौर पर दुर्लभ होते हैं और कोशिका के प्राकृतिक मरम्मत तंत्र द्वारा जल्दी से समाप्त हो जाते हैं। जब किसी कोशिका में ऐसे कई माइक्रोन्यूक्लियस देखे जाते हैं, तो यह संकेत है कि कोशिका में कुछ बहुत गलत हो गया है, जैसा कि कैंसर में होता है।
कोशिका में मुख्य नाभिक (जिसे प्राथमिक नाभिक भी कहा जाता है) की तरह, इन सूक्ष्म नाभिकों में आनुवंशिक सामग्री का एक हिस्सा होता है। यह नया अध्ययन दर्शाता है कि गुणसूत्रों को सूक्ष्म नाभिकों में अलग करने से क्रोमेटिन की असेंबली बाधित होती है, जिसमें कोशिका विभाजन के दौरान क्रोमेटिन को गुणसूत्रों में पैक किया जाता है। इसके परिणामस्वरूप एक निरंतर एपिजेनेटिक डिसरेगुलेशन होता है जो माइक्रोन्यूक्लियस को कोशिका के नाभिक में फिर से एकीकृत करने के बाद भी जारी रहता है।
कोशिका विभाजन के कई चक्रों के दौरान माइक्रोन्यूक्लियस के बार-बार बनने और पुनः एकीकृत होने से एपिजेनेटिक परिवर्तनों का संचय होता है। इसके परिणामस्वरूप, विभिन्न कैंसर कोशिकाओं के बीच अंतर बढ़ता है। एक ही ट्यूमर के भीतर विभिन्न कैंसर कोशिकाओं के बीच जितना अधिक अंतर होगा, उतनी ही अधिक संभावना है कि कुछ कैंसर कोशिकाएं किसी भी उपचार के प्रति प्रतिरोधी हो जाएँगी, जिससे वे जीवित रह सकेंगी और अनियंत्रित रूप से बढ़ती रहेंगी।
कोशिकाओं के भीतर होने वाले एपिजेनेटिक परिवर्तनों को समझने और मात्रात्मक रूप से निर्धारित करने के लिए, इन लेखकों ने माइक्रोन्यूक्लियस को अलग करने और कोशिकाओं में नाभिक की तुलना में उनमें होने वाले परिवर्तनों की जांच करने के लिए जटिल प्रयोगों की एक श्रृंखला का उपयोग किया। इससे उन्हें हिस्टोन संशोधनों के पैटर्न में परिवर्तन देखने की अनुमति मिली, जिसने बदले में जीन तक पहुंच को बदल दिया। उन्होंने टूटे हुए माइक्रोन्यूक्लियस के साथ बरकरार माइक्रोन्यूक्लियस की तुलना भी की और पाया कि टूटे हुए माइक्रोन्यूक्लियस में परिवर्तन की डिग्री और भी अधिक थी। उन्होंने यह भी पाया कि माइक्रोन्यूक्लियस में नाभिक की तुलना में कई अधिक प्रमोटर क्षेत्र थे।
एक महत्वपूर्ण प्रयोग में, इन लेखकों ने एक गुणसूत्र को माइक्रोन्यूक्लियस में जबरन डाला और फिर उसे नाभिक में पुनः एकीकृत होने दिया। उन्होंने इस साहसिक गुणसूत्र की तुलना एक ऐसे गुणसूत्र से की जो अपनी जगह पर बना रहा। मेमोरियल स्लोन केटरिंग कैंसर सेंटर के डॉ. येल डेविड, जो पेपर के सह-लेखक हैं, ने कहा, "हमारा मॉडल गुणसूत्र, जो कि वाई गुणसूत्र है, अपने एपिजेनेटिक परिदृश्य और डीएनए पहुंच में पर्याप्त परिवर्तन दिखाता है। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि जिस प्रक्रिया से एक गुणसूत्र माइक्रोन्यूक्लियस में प्रवेश करता है, उसका नाभिक में एपिजेनेटिक परिवर्तनों पर बड़ा प्रभाव पड़ता है, जिसे हम जानते हैं कि ट्यूमर की प्रगति और विकास में एक भूमिका निभाता है। अब हमारे पास पुष्टि है कि गुणसूत्र अस्थिरता और एपिजेनेटिक परिवर्तन निकटता से जुड़े हुए हैं, और हम गहराई से देख सकते हैं और कैसे और क्यों के बारे में बिल्कुल सही सवाल पूछ सकते हैं।"
इस बीच, हार्वर्ड विश्वविद्यालय और डाना-फारबर कैंसर संस्थान के शोधकर्ताओं ने नेचर के उसी अंक में "परमाणु संरचना के विचलन से वंशानुगत ट्रांस्क्रिप्शनल दोष" शीर्षक से एक और शोधपत्र प्रकाशित किया, जिसमें एमएसके टीम के निष्कर्षों के समर्थन में अतिरिक्त साक्ष्य पाए गए।
नैदानिक निहितार्थ
लेखकों ने कहा कि यह नया शोध न केवल कैंसर कोशिकाओं में होने वाले परिवर्तनों को उजागर करता है, बल्कि रोगियों के उपचार के लिए आशा भी प्रदान करता है।
डॉ. बखौम ने कहा कि गुणसूत्रीय अस्थिरता और माइक्रोन्यूक्लिआई की उपस्थिति का उपयोग बायोमार्कर के रूप में किया जा सकता है, जिससे यह निर्धारित करने में मदद मिलेगी कि किन रोगियों को एपिजेनेटिक रूप से संशोधित दवाओं से अधिक मदद मिलने की संभावना है।
इसके अलावा, ये निष्कर्ष नए उपचारों का मार्ग प्रशस्त कर सकते हैं। एक सवाल यह है कि क्या हमें गुणसूत्रीय रूप से अस्थिर कोशिकाओं के इलाज के लिए इन एपिजेनेटिक संशोधन उपचारों का उपयोग करना चाहिए," उन्होंने कहा। यह अध्ययन दर्शाता है कि आनुवंशिक उत्परिवर्तन की उपस्थिति के बिना एपिजेनेटिक परिवर्तन हो सकते हैं।"
डॉ. बखौम ने कहा कि इसके अतिरिक्त, यह नया अध्ययन यह सुझाव देता है कि गुणसूत्रीय अस्थिरता को सीधे लक्षित करने वाली दवाओं पर चल रहे अनुसंधान को एपिजेनेटिक परिवर्तनों को दबाने के प्रयासों के साथ संयोजित करने से लाभ हो सकता है।
