रहस्यमय RNA खोज कैंसर जीव विज्ञान की छिपी परत को प्रकट करती है

एक रहस्यमय अणु से 260,000 तक

2018 में, स्तन कैंसर का अध्ययन करने वाले वैज्ञानिकों को कुछ ऐसा मिला जिसे वे समझा नहीं सकते थे। एक छोटा RNA अणु जिसे उन्होंने T3p नाम दिया था, ट्यूमर ऊतक में मौजूद था लेकिन स्वस्थ कोशिकाओं में पूरी तरह से अनुपस्थित था। यह किसी भी ज्ञात जीन से मेल नहीं खाता था। यह गैर-कोडिंग RNA के किसी भी मान्यता प्राप्त वर्ग से मेल नहीं खाता था। आणविक जीव विज्ञान की भाषा में, यह एक अनाथ था — मानव जीनोम की मौजूदा वर्गीकरण में कोई घर न होने वाला अणु। इस एकल रहस्यमय खोज ने एक छह साल की जांच शुरू की जो अब एक उल्लेखनीय दायरे की खोज के साथ समाप्त हुई: लगभग 260,000 पहले से अज्ञात कैंसर-विशिष्ट छोटे RNAs जो 32 विभिन्न प्रकार के मानव कैंसर में छिपे हुए हैं।

Arc Institute के Jeffrey Wang, Hani Goodarzi और उनके सहयोगियों द्वारा किया गया यह शोध कैंसर-विशिष्ट गैर-कोडिंग RNA के सबसे व्यापक सर्वेक्षणों में से एक का प्रतिनिधित्व करता है जो कभी किया गया है। The Cancer Genome Atlas से डेटा की खान करके — एक मील का पत्थर डेटाबेस जिसमें हजारों ट्यूमर से जीनोमिक जानकारी शामिल है — टीम ने छोटे RNA अणुओं का एक विशाल और पहले अदृश्य परिदृश्य पहचाना जो कैंसर कोशिकाओं में विशेष रूप से दिखाई देते हैं।

डिजिटल आणविक बारकोड

जो इन अनाथ गैर-कोडिंग RNA, या oncRNAs को विशेष रूप से उल्लेखनीय बनाता है वह उनकी विशिष्टता है। परीक्षा किए गए 32 प्रकार के कैंसर में से प्रत्येक ने oncRNA अभिव्यक्ति का अपना विशिष्ट पैटर्न प्रदर्शित किया, जो शोधकर्ताओं द्वारा डिजिटल आणविक बारकोड के रूप में वर्णित है। ये बारकोड कई स्तरों पर कैंसर की पहचान को कैप्चर करते हैं — न केवल स्तन बनाम फेफड़े के कैंसर जैसे विभिन्न ट्यूमर प्रकारों के बीच अंतर करते हैं, बल्कि एकल कैंसर के भीतर उप-प्रकारों के बीच और एकल ट्यूमर के भीतर विभिन्न कोशिका राज्यों के बीच भी।

यह परीक्षा करने के लिए कि क्या इन आणविक हस्ताक्षर को व्यावहारिक निदान के लिए उपयोग किया जा सकता है, टीम ने oncRNA अभिव्यक्ति पैटर्न पर प्रशिक्षित मशीन लर्निंग वर्गीकरण मॉडल का निर्माण किया। परिणाम प्रभावशाली थे: मॉडल ने ट्यूमर ऊतक नमूनों से कैंसर के प्रकारों को वर्गीकृत करने में 90.9 प्रतिशत सटीकता हासिल की। जब 938 ट्यूमर के एक अलग समूह के विरुद्ध सत्यापित किया गया जो मॉडल ने पहले कभी नहीं देखा था, तो सटीकता 82.1 प्रतिशत पर मजबूत रही — एक प्रदर्शन स्तर जो वास्तविक नैदानिक संभावना का सुझाव देता है।

केवल RNA हस्ताक्षर से कैंसर के प्रकार को वर्गीकृत करने की क्षमता अज्ञात प्राथमिक के कैंसर वाले रोगियों के लिए गहरे परिणाम हो सकते हैं, एक नैदानिक परिदृश्य जो सभी कैंसर रोगियों के लगभग 3 से 5 प्रतिशत को प्रभावित करता है और विशेष रूप से खराब रोग का निदान करता है क्योंकि उपचार निर्णय यह जानने पर बहुत निर्भर करते हैं कि कैंसर कहां से उत्पन्न हुआ।

कुछ oncRNAs कैंसर की प्रगति को आगे बढ़ाते हैं

260,000 कैंसर-विशिष्ट RNAs की खोज ने एक स्पष्ट सवाल उठाया: क्या ये अणु केवल कैंसर कोशिकाओं के अंदर अराजक आनुवंशिक गतिविधि के उप-उत्पाद हैं, या क्या इनमें से कुछ सक्रिय रूप से ट्यूमर की वृद्धि और प्रसार में योगदान देते हैं? इसका पता लगाने के लिए, शोधकर्ताओं ने चूहों में बड़े पैमाने पर कार्यात्मक प्रयोग किए, लगभग 400 व्यक्तिगत oncRNAs को जैविक प्रभावों के लिए परीक्षण किया।

परीक्षण किए गए अणुओं का लगभग पांच प्रतिशत मापने योग्य जैविक गतिविधि का प्रदर्शन करता है। कुछ ने उपकला-मेसेनकाइमल संक्रमण को ट्रिगर किया, एक कोशिका प्रक्रिया जो कैंसर कोशिकाओं को उनके मूल ऊतक से मुक्त होने और शरीर के दूर के हिस्सों में स्थानांतरित करने में सक्षम बनाती है — मेटास्टेसिस के रूप में जानी जाने वाली घातक प्रक्रिया। दूसरों ने प्रसार मार्गों को सक्रिय किया जो अनियंत्रित कोशिका विभाजन को चलाते हैं। ये निष्कर्ष बताते हैं कि कम से कम oncRNAs का एक सबसेट निरीह दर्शक नहीं बल्कि कैंसर की प्रगति के सक्रिय प्रतिभागी हैं।

यह समझना कि कौन से oncRNAs कैंसर के व्यवहार को चलाते हैं, चिकित्सीय हस्तक्षेप के लिए बिल्कुल नई संभावनाएं खोल सकता है। यदि विशिष्ट oncRNAs मेटास्टेसिस या दवा प्रतिरोध को बढ़ावा देते हैं, तो उन्हें RNA-आधारित चिकित्सा के साथ लक्षित करना — एक दृष्टिकोण जिसने पहले से ही antisense oligonucleotides और small interfering RNAs के साथ नैदानिक संभावना दिखाई है — मौजूदा उपचारों के प्रति प्रतिरोधी कैंसर के खिलाफ नए हथियार प्रदान कर सकता है।

कैंसर के छिपे हुए संकेतों के लिए रक्त परीक्षण

शायद सबसे तुरंत अनुवादयोग्य खोज यह है कि लगभग 30 प्रतिशत oncRNAs कैंसर कोशिकाओं द्वारा रक्तप्रवाह में सक्रिय रूप से स्रावित होते हैं। इसका मतलब है कि वे संभावित रूप से एक सरल रक्त ड्रॉ — तरल बायोप्सी के माध्यम से पता लगाए जा सकते हैं — न कि आक्रामक ऊतक नमूने लेने की आवश्यकता है।

शोधकर्ताओं ने I-SPY 2 neoadjuvant chemotherapy परीक्षण में नामांकित 192 स्तन कैंसर रोगियों से रक्त के नमूने का उपयोग करके इस अवधारणा का परीक्षण किया, एक प्रमुख नैदानिक अध्ययन जो सर्जरी से पहले नए दवा संयोजन का परीक्षण करता है। परिणाम चौंकाने वाले थे: जिन रोगियों ने chemotherapy को पूरा करने के बाद अपने रक्त में उच्च स्तर के अवशिष्ट oncRNAs को बनाए रखा, वे oncRNA स्तर गिरने वाले लोगों की तुलना में लगभग चार गुना खराब समग्र जीवन परिणाम दिखाते हैं।

यह खोज oncRNA प्रोफाइलिंग को न्यूनतम अवशिष्ट रोग की निगरानी के लिए एक संभावित उपकरण के रूप में तैनात करती है — कैंसर कोशिकाओं की छोटी संख्या जो उपचार से बच सकती है और अंततः पुनरावृत्ति का कारण बन सकती है। अवशिष्ट रोग का पता लगाने के लिए वर्तमान विधियां मुख्य रूप से इमेजिंग और परिसंचारी ट्यूमर DNA पर निर्भर करती हैं, दोनों में महत्वपूर्ण सीमाएं हैं। एक रक्त परीक्षण जो अवशिष्ट कैंसर कोशिकाओं के आणविक बारकोड को पढ़ता है, पुनरावृत्ति के बारे में पहले और अधिक विशिष्ट चेतावनियां प्रदान कर सकता है, जिससे डॉक्टर को बीमारी के पूर्ण बल से लौटने से पहले हस्तक्षेप करने सक्षम बनाया जा सकता है।

कैंसर जीनोमिक्स के नक्शे को फिर से लिखना

260,000 पहले से असंपादित कैंसर-विशिष्ट RNAs का अस्तित्व इस बारे में मौलिक प्रश्न उठाता है कि वैज्ञानिकों ने कैंसर के आणविक परिदृश्य को कितना अच्छी तरह से मैप किया है। मानव जीनोम में लगभग 20,000 प्रोटीन-कोडिंग जीन हैं, और कैंसर अनुसंधान के दशकों ने मुख्य रूप से इन जीनों में उत्परिवर्तन पर ध्यान केंद्रित किया है — oncogenes और tumor suppressors जो malignancy को चलाते हैं। oncRNA खोज से पता चलता है कि कैंसर जीव विज्ञान की एक पूरी समानांतर परत पहचान की सीमा के नीचे काम कर रही है, जीनोम के गैर-कोडिंग क्षेत्रों में छिपी हुई है जिन्हें एक बार "junk DNA" के रूप में खारिज कर दिया गया था।

गैर-कोडिंग जीनोम कुल मानव DNA का लगभग 98 प्रतिशत बनाता है, और शोधकर्ताओं ने तेजी से मान्यता दी है कि यह स्वास्थ्य और बीमारी में महत्वपूर्ण नियामक भूमिका निभाता है। लेकिन इस अध्ययन में पहचाने गए कैंसर-विशिष्ट गैर-कोडिंग RNAs की शुद्ध संख्या — दो सौ साठ हजार से अधिक विशिष्ट अणु — अधिकांश वैज्ञानिकों ने जो की भविष्यवाणी की होती उससे अधिक है और सुझाव है कि क्षेत्र ने केवल यह समझने की सतह को खरोंच किया है कि कैंसर गैर-कोडिंग जीनोम को कैसे दोहन करता है।

अगला क्या आता है

Arc Institute टीम कैंसर की प्रगति में ड्राइवर बनाम यात्री यात्रियों को निर्धारित करने के लिए व्यक्तिगत oncRNAs को चिह्नित करना जारी रखती है। वे नैदानिक-ग्रेड तरल बायोप्सी परख विकसित करने पर भी काम कर रहे हैं जो oncRNA-आधारित कैंसर निगरानी को नियमित अभ्यास में ला सकते हैं। यदि दृष्टिकोण बड़े नैदानिक परीक्षणों में मजबूत साबित होता है, तो यह मौलिक रूप से बदल सकता है कि ऑन्कोलॉजिस्ट उपचार प्रतिक्रिया को कैसे ट्रैक करते हैं और पुनरावृत्ति का पता लगाते हैं — प्रतिक्रियाशील दवा से जो दिखाई देने वाले ट्यूमर के पुन: प्रकट होने की प्रतीक्षा करती है, एक सक्रिय मॉडल के लिए जो रक्त में अवशिष्ट रोग की आणविक कानाफूसी को पढ़ता है।

कैंसर अनुसंधान के व्यापक क्षेत्र के लिए, संदेश स्पष्ट है: नक्शा क्षेत्र नहीं है, और कैंसर जीव विज्ञान का क्षेत्र पहले कल्पना किए गए से बहुत अधिक जटिल है। आठ साल पहले एक स्तन कैंसर नमूने में खोजा गया एक रहस्यमय अणु बीमारी के एक पूरी तरह से छिपे हुए आयाम की खोज की ओर ले गया है — और निहितार्थ केवल समझे जाना शुरू हो रहे हैं।

यह लेख Science Daily की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें।