2023 लेखक: Christopher Dowman | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-05-24 14:05
स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी स्कूल ऑफ मेडिसिन के शोधकर्ताओं ने पहली बार टिशू कल्चर डिश में सामान्य मानव ऊतक को त्रि-आयामी कैंसर में सफलतापूर्वक बदल दिया है। यह देखना कि कोशिकाएं कैसे व्यवहार करती हैं क्योंकि वे विभाजित होती हैं और आसपास के ऊतकों पर आक्रमण करती हैं, इससे चिकित्सकों को यह समझने में मदद मिलेगी कि मानव कैंसर शरीर में कैसे कार्य करता है। नई तकनीक प्रयोगशाला पशुओं की आवश्यकता के बिना कैंसर रोधी दवाओं का त्वरित और सस्ते में परीक्षण करने का एक तरीका भी प्रदान करती है।
"इस प्रकार के अध्ययन, जो जानवरों के मॉडल में महीनों लगते थे, अब समय के पैमाने पर हो सकते हैं," पॉल खवरी, एमडी, पीएचडी, कार्ल जे। हर्ज़ोग प्रोफेसर और स्टैनफोर्ड में त्वचाविज्ञान के अध्यक्ष ने कहा। शोधकर्ताओं ने उपकला कोशिकाओं पर ध्यान केंद्रित किया, जो शरीर की सतहों और गुहाओं को रेखाबद्ध करती हैं। उपकला कोशिकाओं के कैंसर सभी मानव कैंसर का लगभग 90 प्रतिशत हिस्सा बनाते हैं।
त्रि-आयामी ट्यूमर का अध्ययन भी कैंसर सेल लाइनों के उपयोग से बचा जाता है, जो आम तौर पर एकल परतों में उगाए जाते हैं और इसमें अनुवांशिक परिवर्तन जमा हो सकते हैं जो मनुष्यों में क्या होता है इसे सटीक रूप से प्रतिबिंबित नहीं करते हैं।
खवरी, जो स्टैनफोर्ड कैंसर सेंटर के सदस्य भी हैं और वेटरन्स अफेयर्स पालो ऑल्टो हेल्थ केयर सिस्टम में त्वचाविज्ञान सेवा प्रमुख के रूप में कार्य करते हैं, शोध के वरिष्ठ लेखक हैं, जो नेचर मेडिसिन में 21 नवंबर को ऑनलाइन प्रकाशित किया जाएगा। टॉड रिडकी, एमडी, पीएचडी, खावरी की प्रयोगशाला में एक पूर्व पोस्टडॉक्टरल विद्वान, पहले लेखक हैं। रिडकी अब पेन्सिलवेनिया विश्वविद्यालय में सहायक प्रोफेसर हैं।
शोधकर्ताओं ने त्वचा, गर्भाशय ग्रीवा, अन्नप्रणाली और गले से सर्जिकल नमूनों से एकत्रित सामान्य मानव उपकला कोशिकाओं के साथ काम किया। कैंसर सेल लाइनों के विपरीत, जिनमें से कुछ वर्षों से दुनिया भर की प्रयोगशालाओं में उगाए गए हैं, इन प्राथमिक कोशिकाओं को न्यूनतम रूप से सुसंस्कृत किया गया था।
इन सामान्य कोशिकाओं को कैंसरयुक्त बनाने के लिए, शोधकर्ताओं ने अनियंत्रित विकास में शामिल होने के लिए जाने जाने वाले केवल दो आनुवंशिक मार्गों को बदलने के लिए वायरस का उपयोग किया। एक सेल चक्र में कोशिकाओं को आगे बढ़ाता है जबकि दूसरा एक आंतरिक चेकपॉइंट को निष्क्रिय कर देता है जो सामान्य रूप से असामान्य प्रसार को रोकता है। कई स्वाभाविक रूप से होने वाले मानव कैंसर समान अनुवांशिक परिवर्तन प्रदर्शित करते हैं, और शोधकर्ताओं ने पाया कि एक साथ दो मार्गों को बदलने से सामान्य कोशिकाओं को बदलने में अत्यधिक प्रभावी होता है।
खवरी और रिडकी ने तब परिवर्तित, पूर्व-कैंसर उपकला कोशिकाओं को मानव त्वचा के अन्य घटकों वाले टिशू कल्चर डिश में जोड़ा। उपकला कोशिकाएं आम तौर पर एक पतली विभाजन पर बैठती हैं जिसे बेसमेंट झिल्ली कहा जाता है जो उन्हें स्ट्रोमा नामक त्वचा की निचली परत से अलग करती है। उन्होंने पाया कि सबसे पहले कोशिकाएं तहखाने की झिल्ली पर बसती हैं और त्वचा के एक सामान्य, त्रि-आयामी क्रॉस-सेक्शन की तरह दिखती हैं। लेकिन लगभग छह दिनों के भीतर, कोशिकाओं ने अधिक अशुभ व्यवहार करना शुरू कर दिया - झिल्ली के माध्यम से छिद्र करना और नीचे के स्ट्रोमल ऊतक पर आक्रमण करना।
"यह दर्शाता है कि हम सहज मानव ट्यूमर में क्या हो रहा है," खावरी ने कहा। "कोशिकाएं पूर्व-घातक अवस्था से आक्रामक कैंसर तक जाती हैं, अक्सर वर्षों के दौरान। केवल इस अक्षुण्ण, मानव-ऊतक मॉडल में यह बहुत अधिक तेज़ी से होता है।" इसके विपरीत, अपरिवर्तित कोशिकाएं आज्ञाकारी रूप से तहखाने की झिल्ली के किनारे पर बनी रहीं।
जब शोधकर्ताओं ने नई कैंसर कोशिकाओं में जीन अभिव्यक्ति के पैटर्न की जांच की, तो उन्होंने पाया कि पैटर्न स्वचालित रूप से होने वाले मानव कैंसर के अनुवांशिक प्रोफाइल से मेल खाते हैं। लेकिन जब कोशिकाओं को एक परत में विकसित किया गया था, बेसमेंट झिल्ली, स्ट्रोमा और सामान्य त्रि-आयामी ऊतक संरचना के बिना, उनकी जीन अभिव्यक्ति प्रोफाइल स्पष्ट रूप से भिन्न थी।
"यह हमें बताता है कि द्वि-आयामी संस्कृति में विकसित कोशिकाओं के अध्ययन से निकाले गए निष्कर्षों को नैदानिक प्रासंगिकता सुनिश्चित करने में मदद करने के लिए अन्य निष्कर्षों के साथ सहसंबंधित करने की आवश्यकता है," खावरी ने कहा।
शोधकर्ताओं ने 20 नई प्रयोगात्मक कैंसर रोधी दवाओं का परीक्षण करने के लिए अपने नए "ट्यूमर-इन-ए-डिश" मॉडल का लाभ उठाया। इनमें से कई दवाओं का जानवरों में आसानी से परीक्षण नहीं किया जा सकता है क्योंकि उन्हें प्रशासित करना मुश्किल होता है और वे अपने वर्तमान स्वरूप में विषाक्त हो सकते हैं। लेकिन खवरी और रिडकी तीन होनहार उम्मीदवारों को जल्दी से घर में लाने में सक्षम थे जिन्होंने परिवर्तित उपकला कोशिकाओं को झिल्ली के माध्यम से आक्रमण करने से रोक दिया। जबकि दवाओं को अभी भी जानवरों में परीक्षण के लिए अनुकूलित करना होगा, इस प्रकार की प्री-स्क्रीनिंग शोधकर्ताओं को संभावनाओं को कम करने की अनुमति देती है।
त्रि-आयामी संस्कृति प्रणाली ने यह भी संकेत दिया कि स्ट्रोमल कोशिकाएं स्वयं किसी तरह परिवर्तित उपकला कोशिकाओं के आक्रमण को प्रोत्साहित करती हैं, और यह कि कोशिकाओं को आक्रमण करने में सक्षम होने के लिए बेतहाशा विभाजित होने की आवश्यकता नहीं है।
"इन चीजों का मानव ऊतक में पहले कभी सीधे परीक्षण नहीं किया गया था," खावरी ने कहा, जिन्होंने बताया कि नए मॉडल में अभी भी कई अन्य जैविक खिलाड़ी शामिल नहीं हैं, जैसे कि प्रतिरक्षा प्रणाली और एक सक्रिय चयापचय। और फिर भी "अब जब हम कई अलग-अलग मानव ऊतकों से मानव ट्यूमर बना सकते हैं, तो हमारे पास यह आकलन करने का एक नया तरीका है कि सहज मानव ट्यूमर में क्या हो सकता है।"