Thursday, September 29, 2022
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प्रोस्टेट कोशिकाओं के 2डी आनुवंशिक मानचित्र कैंसर के विकास को दर्शाता है

मैं10 अगस्त को प्रकाशित एक अध्ययन प्रकृतिवैज्ञानिकों ने उच्च रिज़ॉल्यूशन में एक मानव प्रोस्टेट में आनुवंशिक परिदृश्य को चार्ट किया है और पता लगाया है कि गुणसूत्रों के अतिरिक्त या लापता भाग, जिन्हें प्रतिलिपि संख्या भिन्नता के रूप में जाना जाता है, कैंसर के लिए अद्वितीय माना जाता है, अक्सर स्वस्थ ऊतक में मौजूद होते हैं।

“यह आश्चर्यजनक रूप से और पूरी तरह से अप्रत्याशित था,” अध्ययन के सह-लेखक कहते हैं एलेस्टेयर लैम्बऑक्सफ़ोर्ड यूनिवर्सिटी के नफ़िल्ड डिपार्टमेंट ऑफ़ सर्जिकल साइंसेज में यूरोलॉजिस्ट। “हमने सोचा कि इस प्रकार के परिवर्तनों ने प्रोस्टेट कैंसर को परिभाषित किया है। लेकिन वे मौजूद हैं [tissue] जो पूरी तरह से सौम्य है।”

कोशिकाओं के एक समान द्रव्यमान से दूर, ट्यूमर में घातक, सौम्य और स्वस्थ ऊतकों का एक पैचवर्क होता है। यह समझना कि सामान्य कोशिकाएं कैंसर कैसे बन जाती हैं, इसके लिए वैज्ञानिकों को इस जटिल पारिस्थितिकी तंत्र के भीतर आनुवंशिक परिवर्तनों की साजिश रचने की आवश्यकता है। जीन प्रौद्योगिकी शोधकर्ता के सहयोग से जोकिम लुंडेबर्ग और स्वीडन में केटीएच रॉयल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में सहयोगियों, लैम्ब की टीम ने प्रोस्टेट के भीतर सटीक स्थानों पर प्रतिलिपि संख्या भिन्नताओं को मैप करने के लिए स्थानिक ट्रांसक्रिप्टोमिक्स नामक एक तकनीक का उपयोग किया।

थोक डीएनए अनुक्रमण जैसे तरीकों के विपरीत, जहां कोशिकाओं को अलग कर दिया जाता है और उनके भौतिक स्थान के बारे में कोई भी जानकारी खो जाती है, स्थानिक ट्रांसक्रिप्टोमिक्स अनुक्रमित होने से पहले स्थान डेटा के साथ आरएनए अणुओं को आनुवंशिक रूप से टैग करके नमूने की 3 डी संरचना को संरक्षित करता है, जिससे प्रत्येक अनुक्रम का मिलान किया जा सके। अंग के भीतर अपने मूल स्थान पर।

प्रोस्टेटक्टोमी द्वारा कैंसर रोगी से निकाले गए एक पूरे प्रोस्टेट को क्षैतिज रूप से ऊतक वर्गों में काटा गया और फिर आगे ब्लॉक में विभाजित किया गया। एकल ब्लॉक से mRNA को स्थानिक रूप से बारकोडेड जांच का उपयोग करके कैप्चर किया गया और अनुक्रमित किया गया। इसने शोधकर्ताओं को यह देखने की अनुमति दी कि क्या माइक्रोस्कोप (सर्वसम्मति विकृति) के तहत कैंसर के रूप में पहचाने जाने वाले क्षेत्रों पर डीएनए (inferCNV) या जीन अभिव्यक्ति प्रोफाइल (ट्रांसस्क्रिप्टोमिक्स) मानचित्र में अनुमानित संख्या भिन्नताएं हैं।

चित्र 1क से प्रकृति, 608:360-67, 2022; सीसी बाय 4.0

इसमें एक कांच की सतह पर एक ऊतक अनुभाग रखना शामिल है जिसमें डॉट्स का एक ग्रिड होता है, जिनमें से प्रत्येक में छोटे न्यूक्लियोटाइड स्ट्रैंड होते हैं जिनमें एक स्थानिक बारकोड होता है और थाइमिन अवशेषों की एक स्ट्रिंग होती है जो एमआरएनए अणुओं से जुड़ती है। ऊतक के नमूने को कांच पर रखने से ठीक पहले पारगम्य किया जाता है ताकि एमआरएनए कोशिकाओं से बाहर निकल जाए, जिससे यह ग्रिड से जुड़ सके, जिससे ऊतक के भीतर प्रत्येक अणु को उसके स्थान के साथ चिह्नित किया जा सके।

अध्ययन में, शोधकर्ता एक प्रोस्टेट के भीतर प्रतिलिपि संख्या भिन्नताओं का एक नक्शा बनाना चाहते थे जिसे शल्य चिकित्सा से एक बुजुर्ग रोगी से हटा दिया गया था, इसलिए उन्होंने 30,000 स्पॉट वाले ग्रिड का उपयोग करके टेप के लिए ऊतक क्रॉस-सेक्शन का पता लगाया। प्रत्येक बिंदु, केवल दस कोशिकाओं के क्षेत्र के अनुरूप, निकटतम कोशिकाओं से जारी लगभग 3,500 एमआरएनए अणुओं पर कब्जा कर लिया, जिससे टीम को जीन अभिव्यक्ति को मैप करने की इजाजत मिली। फिर, एक कम्प्यूटेशनल दृष्टिकोण का उपयोग करते हुए, टीम ने आरएनए का उपयोग किया जिसे उन्होंने कोशिकाओं के डीएनए में प्रतिलिपि संख्या भिन्नताओं की भविष्यवाणी करने के लिए अनुक्रमित किया और आनुवंशिक रूप से समान कोशिकाओं, या क्लोन के समूहों की पहचान की। फिर उन्होंने क्लोनों को एक फाईलोजेनेटिक पदानुक्रम में इकट्ठा किया ताकि यह चार्ट किया जा सके कि समय के साथ कोशिकाओं की अनुवांशिक संरचना कैसे बदल गई है।

इस बीच, टीम ने आकृति विज्ञान के आधार पर कैंसर और सौम्य ऊतक के क्षेत्रों को एनोटेट करने के लिए माइक्रोस्कोप के तहत बरकरार ऊतक की कल्पना की। स्थानिक आनुवंशिक प्रोफाइल के साथ इमेजिंग डेटा के संयोजन से एक ट्यूमर के भीतर विषमता की एक महत्वपूर्ण मात्रा का पता चला, लैम्ब कहते हैं, निम्न-श्रेणी के ट्यूमर कोशिकाओं (जो लगभग स्वस्थ कोशिकाओं के समान होते हैं) के साथ स्वस्थ और आगे-प्रगति वाले, उच्च-श्रेणी के ट्यूमर दोनों के बीच बसे हुए हैं। कोशिकाएं। जैसा कि अपेक्षित था, कैंसर कोशिकाओं में ऑन्कोजीन में प्रतिलिपि संख्या भिन्नताएं थीं जैसे कि MYC और ट्यूमर-शमन जीन पीटीईएन. हैरानी की बात है, हालांकि, समान परिवर्तन आस-पास के स्वस्थ ऊतकों में हुए।

पैथोलॉजी और आनुवंशिक क्लोन दिखाने वाले प्रोस्टेट ऊतक अनुभाग का ऊतक विज्ञान

प्रोस्टेट कैंसर के आनुवंशिक लक्षण के साथ कोशिकाएं पैथोलॉजिकल सीमाओं को फैलाती हैं: प्रत्येक स्थान, केवल दस कोशिकाओं के क्षेत्र के अनुरूप, व्यक्तिगत रूप से सौम्य (नीला), अग्रदूत (हरा), निम्न-श्रेणी (लाल), या उच्च-श्रेणी के रूप में लेबल किया गया था। गहरा लाल) प्रोस्टेट कैंसर (बाएं)। समान क्षेत्रों को भी उनके आनुवंशिक प्रोफ़ाइल के आधार पर समूहीकृत किया गया था, प्रत्येक रंग आनुवंशिक रूप से समान कोशिकाओं (दाएं) के समूहों का प्रतिनिधित्व करता है।

आंकड़े 3सी,डी प्रकृति, 608:360-67, 2022; सीसी बाय 4.0

“यहाँ क्या शानदार है द्वि-आयामी स्नैपशॉट है। हम देखते हैं कि बहुत शुरुआती घटनाएं, मध्यवर्ती घटनाएं और ट्यूमर अलग हो गया है, “लुंडेबर्ग कहते हैं। वह तकनीक को हिस्टोलॉजिकल सैंपलिंग के विपरीत करता है, जिसमें एक रोगविज्ञानी माइक्रोस्कोप के तहत एक ट्यूमर की पहचान करता है और एक लेजर का उपयोग करके इसे विच्छेदित करता है। लुंडेबर्ग कहते हैं, यह ट्यूमर में विस्तृत अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है लेकिन इसके आसपास के सेलुलर वातावरण को अनदेखा करता है। “लेकिन स्थानिक ट्रांसक्रिपटॉमिक्स के साथ, आप उन शुरुआती घटनाओं को पकड़ लेते हैं जो माइक्रोस्कोप के नीचे देखने पर स्पष्ट नहीं होती हैं।”

कैंसर आनुवंशिकी के लिए इस प्रकार का संपूर्ण अंग दृष्टिकोण कुछ ऐसा है जो एलाना फर्टिगोजॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय के एक कैंसर शोधकर्ता, जिन्होंने अध्ययन में भाग नहीं लिया, विशेष रूप से उत्साहित हैं। “मुझे लगता है कि यह अविश्वसनीय है और ऐसा कुछ है जिसे हमें तेजी से करने की ज़रूरत है। हम यह सुनिश्चित करना चाहते हैं कि हम पुनरावृत्ति के आणविक मार्करों को याद नहीं कर रहे हैं जो प्रमुख घाव में नहीं हो सकते हैं, “वह कहती हैं।

यह जांचने के लिए कि क्या अन्य कैंसर प्रकारों में समान पैटर्न होते हैं, लुंडेबर्ग और उनके सहयोगियों ने त्वचा कैंसर, स्तन कैंसर और ग्लियोब्लास्टोमा के ऊतक वर्गों का उपयोग करके प्रक्रिया को दोहराया। पहले की तरह, उन्होंने ट्यूमर कोशिकाओं और आस-पास के स्वस्थ ऊतक दोनों में गुणसूत्र परिवर्तन पाए।

इन निष्कर्षों से पता चलता है कि प्रतिलिपि संख्या भिन्नताएं पहले होती हैं, बाद में नहीं, सौम्य कोशिकाएं घातक ऊतक में बदल जाती हैं, कहते हैं फ्रांसेस्का सिसकारेली, किंग्स कॉलेज लंदन में एक कैंसर आनुवंशिकीविद् जो अध्ययन में शामिल नहीं थे। “बहुत ही अवलोकन जो सामान्य रूप से सामान्य कोशिकाएं ट्यूमर से जुड़ी होती हैं” [copy number variations] तात्पर्य है कि वे परिवर्तन के लिए पर्याप्त नहीं हैं,” वह एक ईमेल में लिखती हैं वैज्ञानिक.

यह सवाल उठाता है कि क्या आनुवंशिक घटनाएं, यदि ये प्रतिलिपि संख्या भिन्नताएं नहीं हैं, तो ट्यूमरजेनिसिस को चलाती हैं। अध्ययन में डीएनए परिवर्तन की जांच नहीं की गई, जैसे एपिजेनेटिक संशोधन, एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है, मेम्ने सुझाव देते हैं। “इसके लिए भी संभावना है [chemical] कैंसर क्लोन और आसपास के स्ट्रोमल टिश्यू के बीच सिग्नलिंग, ”उन्होंने आगे कहा।

फिर भी, प्रारंभिक आनुवंशिक घटनाओं को कैप्चर करना जो सूक्ष्म रूप से दिखाई नहीं दे रहे हैं, शोधकर्ताओं को यह अनुमान लगाने की अनुमति दे सकते हैं कि क्या सौम्य ऊतक का एक क्षेत्र घातक कैंसर को जन्म दे सकता है, प्रारंभिक निदान और लक्षित चिकित्सा के लिए महत्वपूर्ण प्रभाव के साथ। “यह इतना शक्तिशाली है,” लुंडेबर्ग कहते हैं।

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