कैंसर कोशिकाएं शहरी योजनाकारों के बिना तेजी से बढ़ते शहरों की तरह हैं। वे तेज़ी से फैलते हैं, और ऐसा करने पर, परिणामी ट्यूमर आस-पास की रक्त वाहिकाओं से प्राप्त होने वाली ऊर्जा और अन्य संसाधनों की तुलना में अधिक ऊर्जा और अन्य संसाधनों का उपभोग करते हैं।
अपनी वृद्धि को अधिक टिकाऊ दरों तक सीमित करने के बजाय, कैंसर कोशिकाएं अपनी ज़रूरतों को पूरा करने के लिए वैकल्पिक तरीके ढूंढकर अनुकूलन करती हैं। अग्न्याशय डक्टल एडेनोकार्सिनोमा (पीडीएसी) में प्रचलित एक जांच रणनीति में कैंसर कोशिकाएं कोशिकाओं या बाह्य मैट्रिक्स के बीच जेली जैसे पदार्थ से अतिरिक्त पोषक तत्वों को छीनने के लिए अपनी कोशिका सतहों को दोबारा आकार देती हैं।
यह सेलुलर विकृति मैक्रोपिनोसाइटोसिस नामक एक प्रक्रिया है। इसे अवरुद्ध करने और इसके द्वारा प्रदान की जाने वाली ऊर्जा और प्रोटीन निर्माण ब्लॉकों को काटने से ट्यूमर के विकास को महत्वपूर्ण रूप से रोका जा सकता है। जबकि वैज्ञानिकों ने पीडीएसी में मैक्रोप्रिनोसाइटोसिस के कार्यात्मक महत्व के बारे में कई विवरण उजागर किए हैं, लेकिन कई रहस्य बने हुए हैं कि पर्याप्त पोषक तत्वों की कमी का सामना करने पर पीडीएसी कोशिकाएं अपनी कोशिका सतह जिम्नास्टिक को कैसे नियंत्रित करती हैं।
सैनफोर्ड बर्नहैम प्रीबिस में एनसीआई-नामित कैंसर केंद्र के शोधकर्ताओं ने 3 दिसंबर, 2024 को निष्कर्ष प्रकाशित किए। प्रकृति संचार जो मैक्रोपिनोसाइटोसिस को विनियमित करने में उनकी भूमिका के लिए नए पहचाने गए दो एंजाइमों का वर्णन करता है।
कोसिमो कमिसो, पीएचडी, वरिष्ठ लेखक और अंतरिम निदेशक और संस्थान के कैंसर केंद्र के उप निदेशक, और सहयोगियों ने एटिपिकल प्रोटीन किनेज सी (एपीकेसी) ज़ेटा और आयोटा की भागीदारी का खुलासा करने के लिए एक उच्च-थ्रूपुट स्क्रीन का आयोजन किया।
“हमने सोचा कि किनेसेस संभवतः एक नियामक भूमिका निभा रहे थे, इसलिए हमने मनुष्यों में मौजूद 560 किनेसेस की गतिविधि की तुलना करने के लिए एक स्क्रीन चलाई, जबकि कोशिकाएं पोषक तत्वों की कमी की स्थिति में मैक्रोपिनोसाइटोसिस से गुजर रही थीं,” कमिसो ने कहा।
ग्लूटामाइन, पूरे शरीर में प्रोटीन बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले 20 अमीनो एसिड में से एक, मुख्य पोषक तत्व था जिसे रोक दिया गया था क्योंकि पीडीएसी अन्य कैंसर की तुलना में ग्लूटामाइन पर अधिक निर्भर करता है।
शोध टीम के सामने अगला सवाल यह था कि एपीकेसी ज़ेटा और आयोटा पीडीएसी कोशिकाओं की ऊर्जा और अमीनो एसिड के वैकल्पिक स्रोतों की तलाश करने की क्षमता को कैसे प्रभावित करते हैं। आम तौर पर, एपीकेसी एंजाइम विभिन्न ऊतकों में कोशिकाओं के अद्वितीय आकार और संरचना को बनाए रखने में मदद करने के लिए जाने जाते हैं ताकि उनके विशेष कार्यों को सुविधाजनक बनाने में मदद मिल सके, जिसे सेल ध्रुवता के रूप में जाना जाता है।
कॉमिसो लैब में पोस्टडॉक्टरल एसोसिएट और अध्ययन के पहले लेखक, पीएचडी, गुइलेम लैम्बीज़ बरजौ ने कहा, “हमारे ऊतकों और अंगों के आसपास के एपिथेलिया को बहुत संरचित और कार्यात्मक तरीके से बनाए रखने के लिए सेल ध्रुवीयता आवश्यक है।” “कैंसर, हालांकि, तेजी से विस्तार करना चाहता है, उत्पत्ति के ऊतकों से बचना चाहता है और अन्य ऊतकों पर आक्रमण करना चाहता है ताकि यह अनियंत्रित तरीके से बढ़ने के लिए कोशिका ध्रुवता की संरचना से बच जाए।”
वैज्ञानिकों ने पाया कि एपीकेसी ज़ेटा और आयोटा – और तीन अन्य प्रोटीन जो किनेसेस सामान्य रूप से कोशिका ध्रुवता को विनियमित करने के लिए बातचीत करते हैं और उनके साथ जुड़ते हैं – पीडीएसी कोशिकाओं द्वारा मैक्रोपिनोसाइटोसिस को बढ़ाने और उनके आसपास के वातावरण से अधिक वैकल्पिक संसाधनों को निकालने के लिए ग्लूटामाइन तक पहुंच की कमी के कारण पुन: उपयोग किए जाते हैं।
अनुवर्ती प्रयोगों में, अनुसंधान टीम ने परीक्षण किया कि क्या पीडीएसी कोशिकाओं में एपीकेसी ज़ेटा और आयोटा के इस पुनर्प्रयोजन ने कैंसर कोशिकाओं के विकास और अस्तित्व में योगदान दिया है।
कमिसो ने कहा, “ग्लूटामाइन के निम्न स्तर वाली स्थितियों में एपीकेसी जेटा या आयोटा को कम करके, जो मानव शरीर में पीडीएसी ट्यूमर की पोषक तत्वों की कमी वाली स्थिति की नकल करता है, हमने देखा कि पीडीएसी कोशिकाएं इन किनेसेस के बिना बढ़ने में असमर्थ थीं।”
इसके बाद शोधकर्ताओं ने यह जांच कर सेलुलर प्रयोगों से इन निष्कर्षों को मान्य करने की कोशिश की कि क्या पीडीएसी के माउस मॉडल में भी इसी तरह के परिणाम आए थे। माउस पीडीएसी ट्यूमर में एपीकेसी जेटा या आयोटा को खत्म करने के बाद, चूहों ने सामान्य एपीकेसी स्तर वाले ट्यूमर वाले चूहों की तुलना में ट्यूमर के विकास में महत्वपूर्ण कमी का अनुभव किया।
बरजाउ ने कहा, “हमने यह भी पाया कि एपीकेसी को हटाने के लिए इलाज किए गए ट्यूमर के मूल में अधिक पोषक तत्वों से वंचित स्थानों में मैक्रोपिनोसाइटोसिस के निम्न स्तर हो रहे थे।” “एक साथ, एक पशु मॉडल में ये परिणाम हमारे समग्र निष्कर्ष को समर्थन देते हैं कि एपीकेसी ज़ेटा और आयोटा मैक्रोपिनोसाइटोसिस के नियंत्रण में योगदान करते हैं और पीडीएसी जैसे कैंसर के बढ़ने के लिए आवश्यक हैं।”
पीडीएसी जैसे कैंसर कैसे असामान्य वृद्धि दर को बढ़ावा देने के लिए सीमित आपूर्ति पर काबू पाते हैं, इस पर नई रोशनी डालते हुए, वैज्ञानिकों ने भविष्य के कैंसर उपचार विकसित करने के लिए एपीकेसी को लक्षित करने की क्षमता की ओर इशारा किया।
कमिसो ने कहा, “यह काम इस बात पर प्रकाश डालता है कि कैसे अग्न्याशय के कैंसर कोशिकाएं मैक्रोपिनोसाइटोसिस और ट्यूमर चयापचय को विनियमित करने के लिए कोशिका ध्रुवता प्रोटीन का अपहरण करती हैं और संभावित चिकित्सीय कमजोरियों को प्रकट करती हैं।”
अध्ययन के अतिरिक्त लेखकों में शामिल हैं: ज़ू-वेई ली, करेन डुओंग-पोलक, पेड्रो अज़ा-ब्लैंक, स्वेता मगंती, चेस्का मैरी गैलापेट, अनाघा देशपांडे, अनिरुद्ध जे. देशपांडे और डेविड ए. स्कॉट, सैनफोर्ड बर्नहैम प्रीबिस से; और कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय लॉस एंजिल्स में डेविड गेफेन स्कूल ऑफ मेडिसिन में डेविड डब्ल्यू डावसन।
अध्ययन को राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान (R01CA254806 और R01CA207189) और राष्ट्रीय कैंसर संस्थान (कैंसर केंद्र सहायता अनुदान P30CA030199 और R50CA283813) द्वारा समर्थित किया गया था।
