मानव शरीर की वस्तुतः प्रत्येक कोशिका में एक आंतरिक घड़ी होती है। ये घड़ियाँ मस्तिष्क में स्थित एक केंद्रीय घड़ी से संकेत लेती हैं। सिंक्रोनी नामक एक सामान्य, जैविक प्रक्रिया में, केंद्रीय घड़ी शरीर के चारों ओर दैनिक लय का समन्वय करती है, ताकि प्रत्येक कोशिका और ऊतक दिन के समान बाहरी समय को पहचान सके।
स्थानीय समय जानने से हमारे शरीर को आवश्यक प्रक्रियाओं को विनियमित करने में मदद मिलती है, जिसमें कब सोना और जागना, कब खाना और कौन सा तापमान बनाए रखना है, सहित कई अन्य महत्वपूर्ण कार्य शामिल हैं।
लेकिन एक घातक घुसपैठिया समय को उसी तरह बनाए हुए है।
ग्लियोब्लास्टोमा एक आक्रामक, लाइलाज मस्तिष्क कैंसर है जो वयस्कों में सबसे आम घातक मस्तिष्क ट्यूमर है। सेंट लुइस में वाशिंगटन विश्वविद्यालय के नए शोध से पता चलता है कि ग्लियोब्लास्टोमा में एक आंतरिक घड़ी होती है और यह अपने मेजबान की लय से मेल खाने और उसका लाभ उठाने के लिए अपनी दैनिक लय को सिंक करती है। इस तरह, मस्तिष्क के ट्यूमर मेजबान द्वारा कोर्टिसोल जैसे स्टेरॉयड हार्मोन के दैनिक स्राव की प्रतिक्रिया में बढ़ते हैं।
वॉशयू वैज्ञानिकों ने पाया कि सर्कैडियन संकेतों को अवरुद्ध करने से ग्लियोब्लास्टोमा की वृद्धि और रोग की प्रगति नाटकीय रूप से धीमी हो गई। कैंसर सेल में 12 दिसंबर को प्रकाशित अध्ययन के अनुसार, यह प्रक्रिया डिश की कोशिकाओं और ट्यूमर वाले जानवरों दोनों में काम करती है।
विक्टर हैमबर्गर के प्रतिष्ठित प्रोफेसर और कला एवं विज्ञान में जीवविज्ञान के प्रोफेसर, वरिष्ठ लेखक, एरिक डी. हर्ज़ोग, पीएचडी, एरिक डी. हर्ज़ोग ने कहा, “ग्लियोब्लास्टोमा मेजबान में उसी केंद्रीय घड़ी द्वारा जारी हार्मोन से संकेत लेता है जो शरीर की नियमित दैनिक लय स्थापित करता है।” अध्ययन का. “ग्लूकोकॉर्टीकॉइड सिग्नलिंग में दैनिक वृद्धि को अवरुद्ध करने से मेजबान से ग्लियोब्लास्टोमा में सर्कैडियन लय को डीसिंक्रनाइज़ किया जाता है और ट्यूमर-असर चूहों में रोग की प्रगति नाटकीय रूप से धीमी हो जाती है।”
अध्ययन की पहली लेखिका, पीएचडी, मारिया एफ. गोंजालेज-अपोंटे ने कहा, “हमारे पिछले शोध ने हमें एक पैटर्न देखने में मदद की।” “चाहे हम क्लिनिकल डेटा देख रहे हों, या रोगी-व्युत्पन्न कोशिकाओं या मॉडल ग्लियोब्लास्टोमा ट्यूमर वाले चूहों को देख रहे हों, कीमोथेरेपी उपचार हमेशा सामान्य जागने के समय के आसपास सबसे अच्छा काम करता है। यही कारण है कि हमें यह सोचने के लिए प्रेरित किया गया कि ये ट्यूमर बाहर दिन के समय को जानते थे।”
“यह अध्ययन इस बात का एक और उदाहरण प्रदान करता है कि कैंसर के उपचार में सुधार के लिए वास्तविक जीवन जीव विज्ञान में प्रासंगिक अनुसंधान कितना महत्वपूर्ण है। सर्कैडियन समय के अनुसार उपचार को सिंक्रनाइज़ करके जीवित रहना संभव था। किसी नई दवा की आवश्यकता नहीं थी,” जोशुआ बी रुबिन, एमडी ने कहा , पीएचडी, वॉशयू मेडिसिन में बाल चिकित्सा और तंत्रिका विज्ञान के प्रोफेसर, हर्ज़ोग प्रयोगशाला के साथ लंबे समय से सहयोगी और पेपर पर सह-लेखक।
निष्कर्ष कुछ हद तक महत्वपूर्ण हैं क्योंकि वे उस तरीके को प्रभावित करते हैं जिससे ग्लियोब्लास्टोमा ट्यूमर डेक्सामेथासोन (DEX) नामक दवा पर प्रतिक्रिया करता है, एक सिंथेटिक स्टेरॉयड जो आमतौर पर विकिरण और सर्जरी के बाद मस्तिष्क शोफ को कम करने के लिए ग्लियोब्लास्टोमा रोगियों को दिया जाता है। इस अध्ययन से पता चलता है कि सुबह DEX देने से चूहों में ट्यूमर के विकास को बढ़ावा मिलता है, जबकि शाम को इसे देने से विकास रुक जाता है।
गोंजालेज-अपोंटे ने कहा, “कई वर्षों से, ग्लियोब्लास्टोमा के लिए DEX का उपयोग विवादास्पद बना हुआ है क्योंकि अध्ययन या तो विकास को बढ़ावा देने वाले या विकास को दबाने वाले प्रभाव दिखा रहे हैं।” “यह जानते हुए कि ग्लियोब्लास्टोमा में दैनिक लय होती है, हमने तुरंत पूछा कि क्या DEX प्रशासन के दिन का समय इन विभिन्न निष्कर्षों को समझा सकता है, और ऐसा लगता है जैसे यह करता है।”
हर्ज़ोग ने कहा, “ब्रेन ट्यूमर और सर्कैडियन सिस्टम के बीच की बातचीत अब उपचार को अनुकूलित करने के लिए एक लक्षित तंत्र है।”
घड़ी को रीसेट करना
हर दिन, किसी व्यक्ति या जानवर के जागने से ठीक पहले – प्रकाश और अन्य पर्यावरणीय संकेतों के जवाब में – मस्तिष्क ग्लुकोकोर्टिकोइड्स नामक स्टेरॉयड हार्मोन की वृद्धि देने के लिए अधिवृक्क ग्रंथियों को एक संकेत भेजता है। ये हार्मोन अच्छी तरह से मान्यता प्राप्त लड़ाई-या-उड़ान प्रतिक्रिया में शामिल हैं। लेकिन वे चयापचय और प्रतिरक्षा सहित कई अधिक आवश्यक जैविक प्रक्रियाओं को भी नियंत्रित करते हैं।
गोंजालेज-अपोंटे ने कहा, “सामान्य परिस्थितियों में, जागने से पहले हर दिन ग्लुकोकोर्तिकोइद का स्तर नाटकीय रूप से बढ़ जाता है।” उसने और हर्ज़ोग ने परिकल्पना की कि ग्लियोब्लास्टोमा अपनी घड़ी को अपने मेजबान के साथ समन्वयित करने के लिए इस विश्वसनीय दैनिक ग्लुकोकोर्तिकोइद विस्फोट पर प्रतिक्रिया करता है।
इस विचार का परीक्षण करने के लिए, गोंजालेज-अपोंटे ने सबसे पहले यह देखना शुरू किया कि क्या वह अपने मेजबान की दैनिक लय को रीसेट करके ट्यूमर के समय की भावना को बाधित कर सकती है।
उसने ट्यूमर वाले चूहों को पिंजरों में रखा जिन्हें टाइमर का उपयोग करके हल्का या अंधेरा बनाया जा सकता था। जब उसने रोशनी चालू की, तो गोंजालेज-अपोंटे ने चूहों को उलटा शेड्यूल अपनाने के लिए राजी किया। वह यह देखकर बता सकती थी कि यह तब काम कर रहा था जब हर दिन चूहे अपने पहियों में दौड़ना शुरू करते थे।
गोंजालेज-अपोंटे ने कहा, “चूहे दिन की तुलना में रात के दौरान अपने पहियों पर अधिक दौड़ते हैं।” “जब हम प्रकाश और अंधेरे शेड्यूल को उलट देते हैं, तो यह मूल रूप से सेंट लुइस से भारत के लिए उड़ान भरने जैसा होता है। हम उन्हें पुन: सिंक्रनाइज़ करने के लिए मजबूर कर रहे हैं।”
जैसे ही चूहों ने अपना नया, बदला हुआ शेड्यूल अपनाया, वैज्ञानिकों ने परिवर्तनों के लिए उनके मस्तिष्क के ट्यूमर में कैंसर कोशिकाओं की निगरानी की। उन्होंने स्वतंत्र रूप से व्यवहार करने वाले चूहों में कैंसर कोशिकाओं में क्लॉक जीन अभिव्यक्ति की छवि के लिए एक नई विधि का उपयोग किया – कई, लगातार दिनों तक हर मिनट डेटा एकत्र करना। वैज्ञानिकों ने देखा कि कैंसर कोशिकाओं में दो घड़ी जीन, Bmal1 और प्रति2जैसे ही चूहों ने अपना शेड्यूल बदला, उन्होंने अपना शेड्यूल बदल दिया।
“हमने जो पाया वह यही था Bmal1 और प्रति2 वही कार्य करें जो माउस पहिये में करता है। यानी, कैंसर कोशिकाएं अपनी दैनिक लय को फिर से सिंक्रनाइज़ कर रही हैं जैसे माउस अपनी लोकोमोटर गतिविधि को फिर से सिंक्रनाइज़ करता है,” गोंजालेज-अपोंटे ने कहा।
इसी तरह, ट्यूमर उन स्थितियों में मेजबान के साथ सिंक्रनाइज़ रहे जहां चूहे किसी भी पर्यावरणीय समय संकेत के अभाव में अपने स्वयं के सर्कैडियन चक्र के अनुसार जागते और सोते थे।
जागने के संकेत से भी अधिक
ग्लूकोकार्टोइकोड्स केवल सर्कैडियन संकेतों में से एक है जो शरीर के चारों ओर कोशिकाओं में घड़ियों को सिंक्रनाइज़ करने के लिए दिखाया गया है। लेकिन ग्लूकोकार्टोइकोड्स कैंसर देखभाल के संदर्भ में महत्वपूर्ण हैं क्योंकि इन स्टेरॉयड हार्मोन के सिंथेटिक संस्करणों का उपयोग कभी-कभी उन लक्षणों के इलाज के लिए उच्च खुराक में किया जाता है जो कैंसर रोगियों को सर्जरी और उपचार के बाद अनुभव होते हैं।
DEX इन सिंथेटिक ग्लुकोकोर्टिकोइड्स में से एक है। इसे अक्सर कीमोथेरेपी के अलावा दिया जाता है और ग्लियोब्लास्टोमा रोगियों को सर्जरी और विकिरण के बाद होने वाले मस्तिष्क शोफ को कम करने के लिए दिया जा सकता है। लेकिन इसके व्यापक उपयोग के बावजूद, डॉक्टर और वैज्ञानिक DEX के मिश्रित परिणामों की रिपोर्ट करना जारी रखते हैं। कुछ अध्ययनों से पता चला है कि DEX में ट्यूमर दमनकारी प्रभाव होते हैं, जबकि अन्य से पता चला है कि DEX ग्लियोब्लास्टोमा कोशिका प्रसार को बढ़ावा देता है।
गोंजालेज-अपोंटे और हर्ज़ोग को संदेह था कि यदि ग्लियोब्लास्टोमा की अपनी विश्वसनीय सर्कैडियन लय है, तो DEX – एक सिंथेटिक ग्लुकोकोर्तिकोइद हार्मोन – के प्रति इसकी प्रतिक्रिया दिन के उस समय के आधार पर भिन्न हो सकती है जब DEX प्रशासित किया गया था।
उन्होंने प्रयोगों का एक अतिरिक्त सेट तैयार किया जिससे पता चला कि ग्लूकोकार्टोइकोड्स दिन के समय के आधार पर ग्लियोब्लास्टोमा कोशिका वृद्धि को बढ़ावा देते हैं या दबा देते हैं। ग्लियोब्लास्टोमा ब्रेन ट्यूमर वाले चूहों में, वैज्ञानिकों ने पाया कि शाम या नियंत्रण अनुप्रयोगों की तुलना में, अगर DEX को सुबह में प्रशासित किया गया तो ट्यूमर का आकार काफी बढ़ गया।
गोंजालेज-अपोंटे ने कहा, चूहों में इन निष्कर्षों का क्लिनिक में DEX जैसे ग्लूकोकार्टोइकोड्स के उपयोग पर प्रभाव पड़ता है। यह निर्धारित करने के लिए अतिरिक्त शोध की आवश्यकता है कि क्या दिन में ऐसे समय होते हैं जब ग्लियोब्लास्टोमा वृद्धि को बढ़ावा दिए बिना सेरेब्रल एडिमा को कम करने के लिए DEX का उपयोग किया जा सकता है।
गोंजालेज-अपोंटे ने कहा, “जैसा कि हम इस मस्तिष्क ट्यूमर का अध्ययन करना जारी रखते हैं – यह कैसे बढ़ता है, यह मस्तिष्क में अन्य कोशिकाओं के साथ कैसे संपर्क करता है और यह उपचारों पर कैसे प्रतिक्रिया करता है – यह स्वीकार करना महत्वपूर्ण है कि समय एक आवश्यक चर है।”
सार्वजनिक रूप से उपलब्ध कैंसर डेटाबेस से डेटा का लाभ उठाते हुए, शोधकर्ताओं ने पाया कि ग्लियोब्लास्टोमा रोगी 60% अधिक समय तक जीवित रहते हैं यदि उनके ट्यूमर में ग्लुकोकोर्तिकोइद रिसेप्टर कम होता है। यह उन्हें सुबह के समय DEX उपचारों से बचने के उद्देश्य से नैदानिक परीक्षण करने के लिए प्रोत्साहित करता है।
हर्ज़ोग ने कहा, “विभिन्न कैंसर में क्रोनोथेरेपी की क्षमता का गंभीर मूल्यांकन करने के लिए, हमें इस बात पर विचार करना चाहिए कि दैनिक लय कैसे उत्पन्न होती है और विशिष्ट ऊतकों में सिंक्रनाइज़ होती है।”
हर्ज़ोग ने कहा, “यह समझना महत्वपूर्ण है कि सर्कैडियन लय कोशिका और ऊतक-विशिष्ट संदर्भ में ट्यूमर जीव विज्ञान को कैसे नियंत्रित करते हैं।” “हमारा मानना है कि यह सुव्यवस्थित और अनुवाद योग्य दृष्टिकोण अंततः यह निर्धारित करके रोगी की देखभाल को निजीकृत करेगा कि कैंसर रोगियों को उनके व्यक्तिगत सर्कैडियन लय के आधार पर उपचार कब दिया जाना चाहिए।”
