भाग्य निर्णायक के रूप में भौतिक संकेत: कैसे यांत्रिक बल ऊतकों से कोशिकाओं को बाहर निकालते हैं

एपिथेलिया गतिशील हैं और उन्हें लगातार कोशिका नवीनीकरण से निपटना चाहिए। इसलिए, ऊतक से कोशिकाओं को हटाना, जिसे एपोप्टोटिक एक्सट्रूज़न कहा जाता है, नियमित रूप से होता है। इसका संतुलन एपिथेलिया होमियोस्टैसिस के लिए महत्वपूर्ण है। ऊतक होमियोस्टैसिस में इस भूमिका के अलावा, कोशिका बाहर निकालना ऊतक के आकार में परिवर्तन और ट्यूमर की प्रगति का एक प्रमुख कारण है। इस प्रकार, एक्सट्रूज़न तंत्र कोशिका भाग्य निर्धारित करते हैं क्योंकि मृत या जीवित कोशिकाओं को निचोड़ने से मौलिक रूप से भिन्न जैविक परिणाम हो सकते हैं। यह ऊतक या अंग निर्माण के दौरान विकासात्मक प्रक्रियाओं के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, और कैंसर जैसी बीमारियों के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। विकास और उम्र बढ़ने में सेल एक्सट्रूज़न के महत्व के साथ-साथ कैंसर की प्रगति में इसके रोग संबंधी महत्व के बावजूद, एक्सट्रूडेड सेल के भाग्य को निर्धारित करने वाले संकेतों को पहले बहुत कम समझा गया था।

यांत्रिक अंतरकोशिकीय बल बाहर निकलने वाली कोशिकाओं के भाग्य का निर्धारण करते हैं

उपकला मोनोलेयर के भीतर की कोशिकाएं अपने पड़ोसियों पर बल लगाती हैं, जो कोशिका पृथक्करण और बाद में उन्मूलन को गति प्रदान कर सकती हैं। जबकि मृत कोशिकाओं को बाहर निकालना अनुपयुक्त या अवांछित कोशिकाओं को हटाने के लिए आवश्यक है, जीवित कोशिकाओं को बाहर निकालना दोनों ही विकासात्मक प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं और अक्सर रोग संबंधी प्रतिक्रियाओं से जुड़े होते हैं। नील्स बोह्र इंस्टीट्यूट के प्रोफेसर अमीन दोस्तमोहम्मदी और इंस्टीट्यूट जैक्स मोनोड के डॉ. रेने-मार्क मेगे के सहयोग से एमपीजेडपीएम में “टिशू मैकेनोबायोलॉजी” के प्रमुख अन्वेषक प्रोफेसर बेनोइट लाडौक्स की टीम ने परिकल्पना की है कि उपकला कोशिकाओं के भीतर की भौतिक शक्तियां प्रभावित करती हैं। उन्हें कैसे बाहर निकाला जाता है और उनका अंतिम भाग्य कैसे निर्धारित किया जाता है।

वैज्ञानिक यह प्रदर्शित करने में सक्षम थे कि लगाए गए बल की तीव्रता और अवधि यह निर्धारित करती है कि मृत या जीवित कोशिकाएं बाहर निकाली गई हैं या नहीं। ये भौतिक संकेत अंतरकोशिकीय संपर्कों, ई-कैडरिन जंक्शनों की ताकत से निर्धारित होते हैं। इसके अलावा, उन्होंने दिखाया कि कोशिकाओं को या तो शीर्ष पर या मूल रूप से ऊतक में बाहर निकाला जाता है, जो फिर से यांत्रिक अंतरकोशिकीय बलों पर निर्भर करता है। शोधकर्ताओं ने यह भी बताया कि, कोशिका आक्रमण के समान, जीवित रहते हुए नष्ट की गई कोशिकाओं को अक्सर बेसल भाग की ओर बाहर निकलने से जोड़ा जा सकता है।

लैडौक्स, मेगे और डूस्टमोहम्मदी की टीमों ने त्रि-आयामी सेल असेंबली के भौतिक मॉडलिंग को विशिष्ट प्रोटीन के विभिन्न स्तरों को व्यक्त करने वाली कोशिकाओं से जुड़े प्रयोगों के साथ जोड़ा। ये प्रोटीन कोशिकाओं को जोड़ते हैं और सेल-सेल इंटरैक्शन को विनियमित करने वाले मैकेनो-सेंसर (ई-कैडरिन-आधारित) के रूप में काम करते हैं। डॉ. फिलिप चावरियर की टीम (क्यूरी इंस्टीट्यूट) के सहयोग से उनके संयुक्त प्रयास यह दिखाने में सक्षम थे कि सेल-सेल जंक्शनों (आसंजन जंक्शन) के माध्यम से बल का परिवर्तित संचरण एक्सट्रूज़न के दौरान एपोप्टोटिक कोशिका मृत्यु को बदल देता है। वैज्ञानिकों ने यह भी प्रदर्शित किया कि परिवर्तित बल संचरण एपिकल से बेसल पक्ष की ओर एक्सट्रूज़न मोड में बदलाव को बढ़ावा देता है, जो एक्सट्रूडेड कोशिकाओं के भाग्य को प्रभावित करता है।

लाडौक्स कहते हैं, “हमारा काम दर्शाता है कि सेल एक्सट्रूज़न प्रक्रियाओं के विभिन्न तरीकों को ऊतक के भीतर यांत्रिक बलों की पीढ़ी, परिश्रम और संचरण में परिवर्तन के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है, जिससे आनुवंशिक और प्रोटीन स्तर में परिवर्तन होता है।” “इस प्रकार, कोशिका-कोशिका संचार द्वारा विनियमित अंतरकोशिकीय बल संचरण कोशिका बाहर निकालना तंत्र में महत्वपूर्ण है, जिसमें कैंसर कोशिकाओं के मोर्फोजेनेसिस और आक्रमण के दौरान संभावित प्रभाव होते हैं।”

डॉ. लक्ष्मी बालासुब्रमण्यम और डॉ. ने कहा, “हमारा काम विभिन्न प्रकार के कैंसर ऊतकों में एडहेरेन्स जंक्शनों की भूमिका को समझने की क्षमता के साथ एडहेरेन्स जंक्शनों के माध्यम से एक दूसरे के साथ बातचीत करने के लिए उपकला ऊतकों की क्षमता द्वारा नियंत्रित होने वाले बल संचरण के महत्व को भी दर्शाता है।” सियावाश मोनफ़ारेड, पेपर के सह-प्रथम लेखक।