कैंसर कोशिकाएं गाढ़े तरल पदार्थों में तेजी से इकट्ठा होती हैं

ए कैंसर की प्रगति में महत्वपूर्ण मोड़ मेटास्टेसिस है, जहां कोशिकाएं प्राथमिक ट्यूमर से अलग हो जाती हैं और पूरे शरीर में अन्य ऊतकों को उपनिवेशित करने के लिए यात्रा करती हैं। प्रयोगशाला में विकसित कोशिकाओं के विपरीत, जो एक पानी के घोल में पोषित होते हैं, वास्तविक जीवन में कैंसर कोशिकाओं को प्रतिरोध का सामना करना पड़ता है क्योंकि वे शारीरिक तरल पदार्थों के माध्यम से आगे बढ़ते हैं। पिछले अध्ययनों से पता चला है कि कैसे, सहज रूप से, कोशिकाएं गति पकड़ें जैसा कि वे मोटे समाधानों के माध्यम से आगे बढ़ते हैं। हालाँकि, प्रयोगों में शरीर में पाए जाने वाले तरल पदार्थों की तुलना में कहीं अधिक चिपचिपा होता है।

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अब, 2 नवंबर को प्रकाशित एक अध्ययन प्रकृति पता चलता है कि कैंसर कोशिकाएं चिपचिपाहट के शारीरिक स्तरों का पता लगाती हैं और प्रतिक्रिया देती हैं। सिरप भरे परिवेश में, कोशिकाएं अपने सेलुलर आर्किटेक्चर में परिवर्तन को ट्रिगर करती हैं जो उन्हें बाहरी ताकतों पर काबू पाने और अधिक कुशलता से माइग्रेट करने में मदद करती हैं। यहां तक ​​​​कि वे चिपचिपाहट की स्मृति भी रखते हैं, पानी के माध्यम में लौटने पर तेजी से आगे बढ़ना जारी रखते हैं।

सेल बायोलॉजिस्ट कहते हैं, “यह रोमांचक शोध है जो यांत्रिक संकेतों की सूची में चिपचिपापन जोड़ता है जो कोशिकाओं द्वारा महसूस किए जाते हैं और उनके व्यवहार को नियंत्रित करते हैं।” रॉबर्टो मेयर यूके में यूनिवर्सिटी कॉलेज लंदन के, जो अध्ययन में शामिल नहीं थे।

दूसरा आधुनिक अध्ययन उसी समूह द्वारा दिखाया गया था कि कैसे, सीमित परिस्थितियों में, कैंसर कोशिकाएं कोशिका के सामने पानी लेकर चलती हैं और इसे पीछे से बाहर निकालती हैं, संकीर्ण स्थानों के माध्यम से खुद को ऑक्टोपस की तरह आगे बढ़ाती हैं। नए अध्ययन में यह निर्धारित करने के लिए कि कोशिकाएं चिपचिपा माध्यम में कैसे माइग्रेट करती हैं, शोधकर्ताओं ने ए का उपयोग किया गणित का मॉडल पहले सेलुलर आंदोलन की भविष्यवाणी करने के लिए डिज़ाइन किया गया था और इसे उच्च चिपचिपाहट के लिए खाते में अनुकूलित किया गया था।

संशोधित मॉडल ने भविष्यवाणी की कि बाहरी प्रतिरोध कोशिकाओं को एक्टिन-एक प्रोटीन को पुनर्गठित करने के लिए ट्रिगर करता है जो कोशिका के सामने आंतरिक कंकाल बनाता है। इसके बाद, एनएचई1 नामक एक परिवहन प्रोटीन, एक्टिन-बाइंडिंग प्रोटीन द्वारा भर्ती किया जाता है, झिल्ली पर इकट्ठा होता है और पानी के अवशोषण में मध्यस्थता करता है। कोशिका सूज जाती है, अपनी झिल्ली को तना हुआ खींचती है और TRPV4 खोलती है, एक आयन चैनल जो झिल्ली तनाव के प्रति संवेदनशील होता है। कैल्शियम आयन कोशिका में भर जाते हैं और इसे अनुबंधित करने के लिए उत्तेजित करते हैं, जिससे एक बल उत्पन्न होता है जो कोशिका को आगे बढ़ाने के लिए उच्च चिपचिपाहट पर काबू पाता है।

मानव स्तन कैंसर कोशिकाओं की सुपर-रिज़ॉल्यूशन माइक्रोस्कोपी ने पुष्टि की कि वास्तव में, एक्टिन मोटे मीडिया के माध्यम से आगे बढ़ने वाली कोशिकाओं के अग्रणी किनारे पर इकट्ठा होता है। व्यवस्थित रूप से प्रत्येक घटक की जांच करके, शोधकर्ताओं ने मार्ग के भीतर घटनाओं के अनुक्रम की पुष्टि की। उदाहरण के लिए, TRPV4 को सक्रिय करके NHE1-कमी वाली कोशिकाओं में तेजी से प्रवास बहाल किया गया था, जिससे पता चलता है कि TRPV4 चैनल जल परिवहन के डाउनस्ट्रीम कार्य करता है। “यह चौंकाने वाला था,” अध्ययन के सह-लेखक कहते हैं मिगुएल वाल्वरडेबार्सिलोना, स्पेन में पोम्पेउ फबरा विश्वविद्यालय में एक आणविक शरीर विज्ञानी, क्योंकि यह आम धारणा को चुनौती देता है कि आयन चैनल बाहरी घटनाओं के शुरुआती उत्तरदाता हैं।

वाल्वरडे और उनके सहयोगियों को यह जानकर भी आश्चर्य हुआ कि कोशिकाओं में चिपचिपी स्थितियों के संपर्क में आने की “स्मृति” होती है: मानव स्तन कैंसर कोशिकाओं को उच्च-चिपचिपापन मीडिया में छह दिनों तक सुसंस्कृत किया जाता है और फिर पानी की स्थिति में स्विच किया जाता है, जो कोशिकाओं के सापेक्ष उनके तेज गति को बनाए रखता है। पूरे समय कम-चिपचिपे घोल में रहा था। इसी तरह, स्तन कैंसर की कोशिकाओं को एक चिपचिपे माध्यम में उकेरा गया और चूहों में इंजेक्ट किया गया, जो कम-चिपचिपापन समाधान में दिखाए गए लोगों की तुलना में अधिक व्यापक रूप से मेटास्टेसाइज़ किया गया। उच्च-चिपचिपापन माध्यम से उपचारित कोशिकाएं जेब्राफिश में भी अधिक तेजी से चलीं और जल्दी से चिक भ्रूणों में रक्तप्रवाह से बाहर चली गईं।

इस “मेमोरी” का विकास TRPV4 पर निर्भर प्रतीत होता है। कोशिकाओं को एक चिपचिपे घोल में छह दिनों के लिए ऊष्मायन किया गया था, लेकिन इसने आयन चैनल को व्यक्त नहीं किया, कार्यात्मक चैनलों वाले कोशिकाओं की तुलना में चूहों में कम ट्यूमर कॉलोनियों का गठन किया, जिनका उसी तरह से इलाज किया गया था। इससे पता चलता है कि चैनल के बिना, पूर्व-उपचार ने जानवरों के भीतर उनकी गति को प्रभावित नहीं किया।

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वाल्वरडे कहते हैं, निष्कर्ष टीआरपीवी 4 को कैंसर मेटास्टेसिस को अवरुद्ध करने के संभावित लक्ष्य के रूप में इंगित करते हैं। “टीआरपीवी 4 चैनलों के लिए पशु नॉकआउट सामान्य रूप से विकसित होते हैं,” वह कहते हैं, यह सुझाव देते हुए कि स्वस्थ कोशिकाएं चिपचिपे तरल पदार्थों के माध्यम से तेजी से प्रवास पर निर्भर नहीं हो सकती हैं – इस मामले में, टीआरपीवी 4 को लक्षित करने वाली चिकित्सा महत्वपूर्ण दुष्प्रभाव पैदा नहीं कर सकती है। दरअसल, स्वस्थ कोशिकाओं की तुलना में, ट्यूमर कोशिकाओं के आसपास के तरल पदार्थ में ए उच्च चिपचिपाहट आसपास के ऊतकों को नष्ट करने और लसीका वाहिकाओं को अवरुद्ध करने की ट्यूमर की प्रवृत्ति के कारण। लेकिन भूमिका का पता लगाना – यदि कोई हो – कि मार्ग सामान्य कोशिकाओं में खेलता है, एक “सवाल है जिसे हमें संबोधित करने की आवश्यकता है,” अध्ययन के सह-लेखक कहते हैं कॉन्स्टेंटिनोस कॉन्स्टैंटोपोलोसजॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय में एक बायोमोलेक्यूलर इंजीनियर।

हालांकि, निष्कर्षों की सावधानी से व्याख्या की जानी चाहिए, कैंसर जीवविज्ञानी कहते हैं जैकी गोएट्ज़ स्ट्रासबर्ग, फ्रांस में INSERM के, जो अध्ययन में शामिल नहीं थे, लेकिन पांडुलिपि की समीक्षा की प्रकृति. सिर्फ इसलिए कि कोशिकाएं मोटे घोल में तेजी से आगे बढ़ती हैं, इसका मतलब यह नहीं है कि वे माध्यमिक कैंसर बनाने की अधिक संभावना रखते हैं, वे कहते हैं; ट्यूमर मेटास्टेसिस एक “बहुत जटिल घटना है जिसमें चरणों की एक लंबी श्रृंखला शामिल है, जिनमें से कुछ प्रवासन से स्वतंत्र हैं।”

चाहे वे सीधे चिकित्सा में लागू हों या नहीं, निष्कर्ष सेल-आधारित कैंसर अनुसंधान में बदलाव ला सकते हैं। “सेल कल्चर में किए गए अधिकांश शोध पानी के करीब चिपचिपाहट वाले मीडिया का उपयोग करते हैं,” कोन्स्टेंटोपोलोस कहते हैं। वे कहते हैं कि शारीरिक तरल पदार्थों के समान चिपचिपाहट वाले मीडिया का उपयोग करने से मेटास्टेसिस-अवरुद्ध दवा लक्ष्यों की पहचान करने में मदद मिल सकती है जो अन्यथा छूट सकती हैं। एंड्रयू होलेसिंगापुर के राष्ट्रीय विश्वविद्यालय में एक कैंसर बायोइंजीनियर जिसने अध्ययन की समीक्षा भी की प्रकृति, इससे सहमत। वे कहते हैं, “कैंसर शोधकर्ताओं के रूप में हमारा लक्ष्य बाह्य कोशिकीय वातावरण को जितना हो सके उतना करीब से पुन: उपयोग करना है,” और मीडिया चिपचिपापन एक अन्य कारक हो सकता है।