2024 সালে, ম্যালিগন্যান্ট টিউমারের কারণে অস্ট্রিয়াতে 21,300 জনের বেশি মৃত্যু হয়েছে, যা 2014 সালের তুলনায় 4.7% বেশি। একই রকম জরুরি বৈশ্বিক চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি হয়ে, বিজ্ঞানীরা আরও ভালভাবে বোঝার চেষ্টা করছেন যে কী কারণে ক্যান্সার কোষগুলি বৃদ্ধি, বিস্তার এবং সুস্থ টিস্যুতে আক্রমণ করে। অন বিজ্ঞানের অগ্রগতিঅস্ট্রিয়ান ইনস্টিটিউট অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি (ISTA) এর একটি দল এখন নতুন সূত্র দেয়: একটি সরলীকৃত মডেল ব্যবহার করে, গবেষকরা দেখান কিভাবে টিউমার কোষের চারপাশে বিশৃঙ্খল পরিবেশ তাদের আক্রমণাত্মক আচরণকে প্রচার করতে পারে। এই তাত্ত্বিক ধারণাটি বাস্তব টিউমার টিস্যুতে আরও পরীক্ষা করা দরকার।
টিউমার কোষ থেকে গঠিত হয় যা তাদের উৎপত্তির টিস্যুতে সংখ্যাবৃদ্ধি করে এবং একটি যৌথ গঠন করে। কিছু কোষ সেখানে অবস্থান করলে, অন্যরা প্রতিবেশী টিস্যুতে আক্রমণ করে, সারা শরীরে ছড়িয়ে পড়ে এবং অবশেষে ফুসফুস বা লিভারে মেটাস্টেসাইজ করে, উদাহরণস্বরূপ। এটি করার জন্য, পৃথক কোষগুলি সম্মিলিত থেকে বিচ্ছিন্ন হয় – একটি প্রক্রিয়া যা মূলত জেনেটিক কারণগুলির দ্বারা নির্ধারিত হয় বলে মনে করা হয়। যাইহোক, সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, ক্যান্সার কোষগুলির আশেপাশের অ-ম্যালিগন্যান্ট মাইক্রোএনভায়রনমেন্ট ম্যালিগন্যান্সির আরেকটি সম্ভাব্য চালক হিসাবে আবির্ভূত হয়েছে।
ISTA-এর সিক্সট এবং হ্যানেজো গ্রুপের পরীক্ষামূলক জীববিজ্ঞানী এবং তাত্ত্বিক পদার্থবিদদের সমন্বয়ে গঠিত একটি আন্তঃবিভাগীয় গবেষণা দল, সেইসাথে ফ্রান্সিস ক্রিক ইনস্টিটিউট থেকে, এখন দেখায় যে কীভাবে একটি বিপর্যস্ত পরিবেশ টিউমার কোষের বিস্তারে খুব নির্দিষ্ট আচরণকে প্ররোচিত করতে পারে।
ক্যান্সার কোষ এবং তাদের মাইক্রোএনভায়রনমেন্ট
“টিউমার ছড়িয়ে পড়ার প্রথম পর্যায়ে, কোষগুলি সমষ্টি থেকে বিচ্ছিন্ন হয়ে যায়,” ISTA অধ্যাপক মাইকেল সিক্সট ব্যাখ্যা করেন। “এটি ক্যান্সারের একটি বৈশিষ্ট্য। পৃথক কোষ হিসাবে, তারা অনেক বেশি দক্ষতার সাথে প্রতিবেশী টিস্যুতে আক্রমণ করতে পারে। যদি তারা কোষের সমষ্টির মধ্যে থাকে তবে তারা খুব বেশি দূরে যেতে পারবে না এবং তারা যে টিস্যুতে উদ্ভূত হয়েছিল সেখানেই থাকবে।”
কিছু টিউমার কোষ ভেঙে যাওয়ার বিভিন্ন কারণ রয়েছে। একটি হল জিনগত ভিন্নতা – জিনগত বৈচিত্র্য যা টিউমারের বিকাশকে চালিত করে। এটি একটি পুরানো দৃষ্টান্ত: প্রকরণ প্রয়োজন, এবং নির্দিষ্ট রূপগুলি বেছে নেওয়া হয়েছে৷
একই সময়ে, টিউমার কোষের আশেপাশের পরিবেশ নিয়ে গবেষণা বাড়ছে। এটি ক্যান্সার কোষ এবং তাদের মাইক্রোএনভায়রনমেন্টের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া সম্পর্কে উদ্বেগ প্রকাশ করে, যার মধ্যে স্ট্রোমাল কোষ, রক্তনালী, ইমিউন কোষ, সংযোজক টিস্যু এবং সংকেত অণু এবং এই কারণগুলি কীভাবে ম্যালিগন্যান্ট অগ্রগতি প্রচার করতে পারে।
“বেশ কিছু গবেষণায় দেখা গেছে যে টিউমার পরিবেশে বৃহত্তর ভিন্নতা উচ্চতর ম্যালিগন্যান্সির চিহ্নিতকারী হতে পারে,” সিক্সট চালিয়ে যায়। “সুতরাং আমরা নিজেদেরকে জিজ্ঞাসা করলাম: টিউমার কোষের পরিবেশে ভিন্নতা বলতে কী বোঝায়? আমরা কিভাবে সহজতম মডেলে এটি অধ্যয়ন করতে পারি?”
কলাম একটি বন সঙ্গে ল্যাব চিপ
ISTA অ্যালাম এবং গবেষণার প্রথম লেখক, সারেন তাসিয়ানের সাথে, দলটি পরিবেশের জ্যামিতি বিশ্লেষণ করার সিদ্ধান্ত নিয়েছে। পরীক্ষাটি এমনভাবে ডিজাইন করা হয়েছিল যাতে কোষগুলি সরানো জ্যামিতি ছাড়া সবকিছুই স্থির থাকে।
গবেষকরা তথাকথিত মাইক্রোফ্লুইডিক চিপস ব্যবহার করেছেন: ছোট পরীক্ষাগার ডিভাইস যেখানে সংকীর্ণ চ্যানেলের মধ্য দিয়ে অল্প পরিমাণে তরল প্রবাহিত হয়। এগুলি পেট্রি ডিশের মতো যে এগুলি টিউমার কোষগুলি চাষ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, তবে তারা বিজ্ঞানীদের কোষের শারীরিক পরিবেশকে আরও সুনির্দিষ্টভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে দেয়।
চিয়ান একটি স্তম্ভের বন দিয়ে চিপগুলি ডিজাইন করেছিলেন যার মাধ্যমে টিউমার কোষগুলি সরাতে বাধ্য হয়েছিল – অনেকটা মাইক্রোস্কোপিক বাধা কোর্সের মতো। প্রথমত, পৃষ্ঠাগুলি যতটা সম্ভব সমানভাবে এবং একজাতীয়ভাবে সাজানো হয়েছিল; তারপরে তারা একটি অনিয়মিত এবং ভিন্নধর্মী প্যাটার্নে সাজানো হয়েছিল। দুটি অবস্থার তুলনা করে, গবেষকরা দেখেছেন যে টিউমার কোষের সমষ্টি ভিন্ন ভিন্ন জ্যামিতিতে আরও সহজে বিচ্ছিন্ন হয়ে গেছে, আরও পৃথক কোষ বিচ্ছিন্ন হয়ে গেছে।
সম্মিলিত স্মৃতি
কেন এটি ঘটল তা খুঁজে বের করার জন্য, সিক্সট গ্রুপটি ISTA অধ্যাপক এডওয়ার্ড হ্যানজোর গবেষণা গ্রুপ থেকে তাদের সহকর্মীদের দিকে ফিরেছে, যারা জৈবিক সিস্টেমের শারীরিক নীতিতে বিশেষজ্ঞ।
ISTA অ্যালুম এবং প্রথম লেখক জুজানা দুনাজোভা কম্পিউটার সিমুলেশন ব্যবহার করেছেন যা কোষের মৌলিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করে, যার মধ্যে তাদের নিজেদের সরানোর এবং অন্যান্য কোষ এবং তাদের পরিবেশের সাথে সংযুক্ত করার ক্ষমতা সহ। সিমুলেশনে, কোষগুলিও একটি ক্রমশ এবং বিশৃঙ্খল পরিবেশে স্থানান্তরিত হয়েছিল। ফলাফলগুলি পরীক্ষামূলক পর্যবেক্ষণগুলিকে ভালভাবে প্রতিফলিত করেছে।
“যদিও আমরা এই সিমুলেশনগুলি প্রথমে বুঝতে পারিনি, তবুও তারা জীববিজ্ঞানের তুলনায় অনেক কম জটিল, তাই আমরা ভেবেছিলাম যে আমরা সম্ভাব্য প্রক্রিয়াগুলির জন্য একটি পরীক্ষার ভিত্তি হিসাবে ব্যবহার করতে পারি,” হ্যানজো ব্যাখ্যা করেন।
বিশ্লেষণগুলি অবশেষে স্পষ্ট করে যে কোষগুলি একটি সমষ্টি থেকে সংযোগ বিচ্ছিন্ন হয়ে গেলে শুধুমাত্র তাদের তাত্ক্ষণিক পরিবেশে প্রতিক্রিয়া দেখায় না। তাদেরও একটি ইতিহাস রয়েছে: তারা ইতিমধ্যে কিছু সীমাবদ্ধতা বা বাধার মধ্য দিয়ে যেতে পারে।
“এটাই সিদ্ধান্তমূলক বিন্দু ছিল,” হ্যানজো চালিয়ে যায়। “একটি বিশৃঙ্খল পরিবেশে, একটি কোষ কেবল এক মুহুর্তে একটি ব্যাঘাতের সম্মুখীন হয় না। এটি ইতিমধ্যেই বারবার বিশৃঙ্খল অঞ্চলের মধ্য দিয়ে চলে গেছে। ফলস্বরূপ, কোষের সমগ্র সীমানা পরিবর্তিত হয় – এটি অনেক রুক্ষ হয়ে ওঠে এবং উল্লেখযোগ্যভাবে আঙুলের মতো প্রোট্রুশন বিকাশ করে।”
উপসংহারে, কোষগুলির একটি সমষ্টি যা দীর্ঘ সময়ের জন্য একটি অত্যন্ত ভিন্নধর্মী পরিবেশের সংস্পর্শে আসে এবং আরও বেশি করে বিচ্ছিন্ন হওয়ার ঝুঁকিতে থাকে। এটি কার্যকরভাবে প্রস্তুত – বা “প্রস্তুত”। একবার একটি জটিল থ্রেশহোল্ডে পৌঁছে গেলে, এমনকি ছোট দুর্বলতার কারণে কোষগুলি টিস্যু সমষ্টি থেকে বিচ্ছিন্ন হতে পারে।
পদার্থবিজ্ঞানের দৃষ্টিকোণ থেকে, ফলাফলগুলি আরও বিস্তৃত নীতির দিকে নির্দেশ করে। টিউমার কোষ আক্রমণের সম্মুখের আচরণ গাণিতিক কাঠামো ব্যবহার করে বর্ণনা করা যেতে পারে যা আপাতদৃষ্টিতে সম্পর্কহীন শারীরিক সিস্টেমগুলিতেও প্রযোজ্য। এটি মেশিনের ধারণাকে প্রতিফলিত করে সর্বজনীনতা: জটিল সিস্টেম বিভিন্ন স্কেল এবং উপকরণ জুড়ে একই মৌলিক নিদর্শন প্রদর্শন করতে পারে. উদাহরণগুলির মধ্যে রয়েছে কফির দাগের ছড়ানো প্রান্ত বা বনের আগুন।
ক্যান্সার গবেষক এবং পদার্থবিদদের জন্য একটি তাত্ত্বিক ধারণা
সিক্সট এবং হ্যানেজো গ্রুপের জন্য, প্রেরণা ছিল একটি মৌলিক ধারণাগত ধারণা দৃশ্যমান করা: টিউমার কোষগুলি তাদের পরিবেশের সাথে কীভাবে আচরণ করে। তাদের কাজ ক্যান্সার জীববিজ্ঞান এবং পদার্থবিদ্যার সেতুবন্ধন করে এবং আন্তঃবিভাগীয় গবেষণায় ISTA-এর মূল প্রতিশ্রুতি প্রতিফলিত করে।
জেনেটিক এবং এপিজেনেটিক কারণগুলির পাশাপাশি, গবেষণাটি আবার টিউমারের মাইক্রোএনভায়রনমেন্টের গুরুত্বের উপর জোর দেয়। যাইহোক, এই উপাদানগুলির কোনটিই বিচ্ছিন্নভাবে দেখা উচিত নয়: তারা ক্রমাগত একে অপরের সাথে যোগাযোগ করে এবং একসাথে কীভাবে একটি ম্যালিগন্যান্ট টিউমার রূপান্তরিত হয় তা প্রভাবিত করে।
“আমাদের জন্য এই ধারণাটি প্রণয়ন করা এবং প্রকাশ করা গুরুত্বপূর্ণ ছিল এই আশায় যে আরও বিশেষ দক্ষতা সহ অন্যান্য গবেষকরা এটি গ্রহণ করবেন,” বলেছেন দুই ISTA অধ্যাপক। “পরবর্তী পদক্ষেপ হল বিজ্ঞানীদের এই পদ্ধতিটি বাস্তব টিউমার টিস্যুতে অনুসরণ করা এবং সেখানে এটি পরীক্ষা করা।”
উৎস:
ইনস্টিটিউট অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি অস্ট্রিয়া
ডায়েরির রেফারেন্স:
DOI: 10.1126/sciadv.aed0587