કેલિફોર્નિયા [યુએસ], તેના વારંવાર સારવારના પ્રતિકારને કારણે, સ્વાદુપિંડનું કેન્સર એ સારવાર માટે ખાસ કરીને આક્રમક અને પડકારજનક જીવલેણ છે. સ્ટેનફોર્ડના અભ્યાસ મુજબ, આ પ્રતિકાર આસપાસના પેશીઓની રાસાયણિક રચના તેમજ જીવલેણ કોષોની આસપાસની પેશીઓની ભૌતિક જડતા સાથે જોડાયેલો છે.
તેમનું સંશોધન દર્શાવે છે કે આ પ્રતિકારને દૂર કરી શકાય છે અને સ્વાદુપિંડના કેન્સરની નવી સારવાર માટે સંભવિત લક્ષ્યોને ઓળખે છે. તે નેચર મટિરિયલ્સમાં પ્રકાશિત થયું હતું.
સ્ટેનફોર્ડના મટિરિયલ સાયન્સ અને એન્જિનિયરિંગના પ્રોફેસર અને પેપરના વરિષ્ઠ લેખક સારાહ હેઇલશોર્ને જણાવ્યું હતું કે, "અમને જાણવા મળ્યું છે કે સખત પેશી સ્વાદુપિંડના કેન્સરના કોષોને કીમોથેરાપી માટે પ્રતિરોધક બનાવી શકે છે, જ્યારે નરમ પેશીઓએ કેન્સરના કોષોને કીમોથેરાપી માટે વધુ પ્રતિભાવશીલ બનાવે છે." "આ પરિણામો રસાયણ પ્રતિકારને દૂર કરવામાં મદદ કરવા માટે ભાવિ દવાના વિકાસ માટે એક આકર્ષક નવી દિશા સૂચવે છે, જે સ્વાદુપિંડના કેન્સરમાં એક મુખ્ય ક્લિનિકલ પડકાર છે."સંશોધકોએ તેમના પ્રયાસો સ્વાદુપિંડના ડક્ટલ એડેનોકાર્સિનોમા પર કેન્દ્રિત કર્યા, એક કેન્સર જે સ્વાદુપિંડની નળીઓને અસ્તર કરતા કોશિકાઓમાં શરૂ થાય છે અને સ્વાદુપિંડના કેન્સરના 90% કેસ માટે જવાબદાર છે. આ કેન્સરોમાં, કોષો વચ્ચેના પદાર્થોનું નેટવર્ક, જેને એક્સ્ટ્રા સેલ્યુલર મેટ્રિક્સ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, તે નોંધપાત્ર રીતે સખત બને છે. વૈજ્ઞાનિકોએ સિદ્ધાંત આપ્યો છે કે આ સખત સામગ્રી ભૌતિક અવરોધ તરીકે કામ કરે છે, કેમોથેરાપી દવાઓને કેન્સરગ્રસ્ત કોષો સુધી પહોંચતા અટકાવે છે, પરંતુ આ વિચાર પર આધારિત સારવાર મનુષ્યોમાં અસરકારક રહી નથી.
Heilshorn એ એક્સ્ટ્રા સેલ્યુલર મેટ્રિક્સમાં આ ફેરફારોનો અભ્યાસ કરવા અને સ્વાદુપિંડના કેન્સર કોષો પર તેમની અસરને વધુ સારી રીતે સમજવા માટે નવી સિસ્ટમ વિકસાવવા માટે, પેપરના મુખ્ય લેખક, પીએચડી વિદ્યાર્થી બૌર લેસેવેજ સાથે કામ કર્યું. તેઓએ ત્રિ-પરિમાણીય સામગ્રીઓ ડિઝાઇન કરી જે સ્વાદુપિંડની ગાંઠો અને તંદુરસ્ત સ્વાદુપિંડની પેશીઓ બંનેના બાયોકેમિકલ અને યાંત્રિક ગુણધર્મોની નકલ કરે છે, અને સ્વાદુપિંડના કેન્સરના દર્દીઓના કોષોને સંવર્ધન કરવા માટે તેનો ઉપયોગ કરે છે, જે તેમને સ્ટેનફોર્ડ મેડિસિન ખાતેના મૌરીન લાયલ્સ ડી'એમ્બ્રોગિયો પ્રોફેસર કેલ્વિન કુઓ પાસેથી પ્રાપ્ત થયા હતા. .
"અમે એક ડિઝાઇનર મેટ્રિક્સ બનાવ્યું છે જે અમને એ વિચારને ચકાસવા દેશે કે આ કેન્સરગ્રસ્ત કોષો તેમની આસપાસના મેટ્રિક્સમાં રાસાયણિક સંકેતો અને યાંત્રિક ગુણધર્મોને પ્રતિસાદ આપી શકે છે," હેઇલશોર્ને જણાવ્યું હતું.તેમની નવી સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરીને, સંશોધકોએ કેન્સરગ્રસ્ત કોષોમાં ચોક્કસ પ્રકારના રીસેપ્ટર્સને પસંદગીપૂર્વક સક્રિય કર્યા અને તેમના ડિઝાઇનર મેટ્રિક્સના રાસાયણિક અને ભૌતિક ગુણધર્મોને સમાયોજિત કર્યા. તેઓએ જોયું કે સ્વાદુપિંડના કેન્સરને કીમોથેરાપી સામે પ્રતિરોધક બનવા માટે બે વસ્તુઓની જરૂર છે: શારીરિક રીતે સખત એક્સ્ટ્રા સેલ્યુલર મેટ્રિક્સ અને હાઈલ્યુરોનિક એસિડની ઊંચી માત્રા - એક પોલિમર જે એક્સ્ટ્રા સેલ્યુલર મેટ્રિક્સને સખત કરવામાં મદદ કરે છે અને CD44 નામના રીસેપ્ટર દ્વારા કોષો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે.
શરૂઆતમાં, હાયલ્યુરોનિક એસિડથી ભરેલા સખત મેટ્રિક્સમાં સ્વાદુપિંડના કેન્સરના કોષોએ કીમોથેરાપીને પ્રતિસાદ આપ્યો. પરંતુ આ પરિસ્થિતિઓમાં થોડા સમય પછી, કેન્સરગ્રસ્ત કોષો કીમોથેરાપી માટે પ્રતિરોધક બની ગયા - તેઓએ કોષ પટલમાં પ્રોટીન બનાવ્યું જે કીમોથેરાપી દવાઓ અસર કરે તે પહેલાં ઝડપથી બહાર કાઢી શકે. સંશોધકોએ શોધી કાઢ્યું કે તેઓ કોષોને નરમ મેટ્રિક્સમાં ખસેડીને (ભલે તેમાં હાયલ્યુરોનિક એસિડનું પ્રમાણ વધુ હોય તો પણ) અથવા CD44 રીસેપ્ટરને અવરોધિત કરીને (મેટ્રિક્સ હજુ પણ સખત હોય તો પણ) આ વિકાસને ઉલટાવી શકે છે.
"અમે કોશિકાઓને એવી સ્થિતિમાં પાછા લાવી શકીએ છીએ જ્યાં તેઓ કીમોથેરાપી પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોય," હેઇલશોર્ને કહ્યું. "આ સૂચવે છે કે જો આપણે CD44 રીસેપ્ટર દ્વારા થઈ રહેલા જડતા સિગ્નલિંગને વિક્ષેપિત કરી શકીએ, તો અમે દર્દીઓના સ્વાદુપિંડના કેન્સરને સામાન્ય કીમોથેરાપી દ્વારા સારવાર યોગ્ય બનાવી શકીએ છીએ."સ્વાદુપિંડના કેન્સર કોષો CD44 રીસેપ્ટર્સ દ્વારા તેમની આસપાસના સખત મેટ્રિક્સ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે તે શોધ આશ્ચર્યજનક હતી, હેઇલશોર્ને જણાવ્યું હતું. અન્ય કેન્સર એક્સ્ટ્રા સેલ્યુલર મેટ્રિક્સના યાંત્રિક ગુણધર્મોથી પ્રભાવિત થઈ શકે છે, પરંતુ આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ સામાન્ય રીતે ઇન્ટિગ્રિન્સ નામના રીસેપ્ટર્સના એક અલગ વર્ગ દ્વારા કાર્ય કરે છે.
"અમે બતાવ્યું કે સ્વાદુપિંડના કેન્સર કોષો ખરેખર અમારી સામગ્રીમાં ઇન્ટિગ્રિન રીસેપ્ટર્સનો ઉપયોગ કરતા નથી," હેઇલશોર્ને કહ્યું. "તે મહત્વપૂર્ણ છે, કારણ કે જો તમે દર્દીના કોષોને કીમોથેરાપી માટે ફરીથી સંવેદનશીલ બનાવવા માટે દવા ડિઝાઇન કરવા માંગતા હો, તો તમારે જાણવાની જરૂર છે કે કયા જૈવિક માર્ગમાં દખલ કરવી."
હેઇલશોર્ન અને તેના સાથીદારો CD44 રીસેપ્ટર અને તે કેન્સરગ્રસ્ત કોષમાં સક્રિય થયા પછી બનેલી ઘટનાઓની સાંકળની તપાસ કરવાનું ચાલુ રાખે છે. તેઓ રસાયણ પ્રતિકાર તરફ દોરી જતી જૈવિક મિકેનિઝમ્સ વિશે જેટલું વધુ ઉજાગર કરી શકે છે, દવાના વિકાસકર્તાઓ માટે પ્રક્રિયાને વિક્ષેપિત કરવાનો માર્ગ શોધવાનું સરળ બનશે.સંશોધકો તેમના સેલ કલ્ચર મોડલને સુધારવા માટે પણ કામ કરી રહ્યા છે, ગાંઠની આસપાસના વાતાવરણની વધુ સારી રીતે નકલ કરવા માટે નવા પ્રકારના કોષો ઉમેરી રહ્યા છે, અને જડતા ઉપરાંત અન્ય યાંત્રિક ગુણધર્મોની તપાસ કરવા માટે તેને ટ્વિક કરી રહ્યા છે. સ્વાદુપિંડના કેન્સરમાં રસાયણ પ્રતિકારની સારવાર માટે નવા રસ્તાઓ ખોલવા ઉપરાંત, સંશોધકોને આશા છે કે આ કાર્ય કેન્સરની પ્રગતિમાં એક્સ્ટ્રા સેલ્યુલર મેટ્રિક્સની સંભવિત ભૂમિકા અને સારવાર શોધવા માટે વાસ્તવિક મોડલનો ઉપયોગ કરવાના મહત્વને પ્રકાશિત કરશે.
"જ્યારે આપણે કીમોથેરાપીની રચના કરીએ છીએ, ત્યારે આપણે દર્દી માટે સુસંગત હોય તેવા મેટ્રિસિસમાં અમારી સંસ્કૃતિઓનું પરીક્ષણ કરવું જોઈએ," હેઇલશોર્ને કહ્યું. "કારણ કે તે મહત્વનું છે - કોષો જે રીતે દવાઓને પ્રતિભાવ આપે છે તે તેમની આસપાસના મેટ્રિક્સ પર આધારિત છે."
તેમનું સંશોધન દર્શાવે છે કે આ પ્રતિકારને દૂર કરી શકાય છે અને સ્વાદુપિંડના કેન્સરની નવી સારવાર માટે સંભવિત લક્ષ્યોને ઓળખે છે. તે નેચર મટિરિયલ્સમાં પ્રકાશિત થયું હતું.
સ્ટેનફોર્ડના મટિરિયલ સાયન્સ અને એન્જિનિયરિંગના પ્રોફેસર અને પેપરના વરિષ્ઠ લેખક સારાહ હેઇલશોર્ને જણાવ્યું હતું કે, "અમને જાણવા મળ્યું છે કે સખત પેશી સ્વાદુપિંડના કેન્સરના કોષોને કીમોથેરાપી માટે પ્રતિરોધક બનાવી શકે છે, જ્યારે નરમ પેશીઓએ કેન્સરના કોષોને કીમોથેરાપી માટે વધુ પ્રતિભાવશીલ બનાવે છે." "આ પરિણામો રસાયણ પ્રતિકારને દૂર કરવામાં મદદ કરવા માટે ભાવિ દવાના વિકાસ માટે એક આકર્ષક નવી દિશા સૂચવે છે, જે સ્વાદુપિંડના કેન્સરમાં એક મુખ્ય ક્લિનિકલ પડકાર છે."સંશોધકોએ તેમના પ્રયાસો સ્વાદુપિંડના ડક્ટલ એડેનોકાર્સિનોમા પર કેન્દ્રિત કર્યા, એક કેન્સર જે સ્વાદુપિંડની નળીઓને અસ્તર કરતા કોશિકાઓમાં શરૂ થાય છે અને સ્વાદુપિંડના કેન્સરના 90% કેસ માટે જવાબદાર છે. આ કેન્સરોમાં, કોષો વચ્ચેના પદાર્થોનું નેટવર્ક, જેને એક્સ્ટ્રા સેલ્યુલર મેટ્રિક્સ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, તે નોંધપાત્ર રીતે સખત બને છે. વૈજ્ઞાનિકોએ સિદ્ધાંત આપ્યો છે કે આ સખત સામગ્રી ભૌતિક અવરોધ તરીકે કામ કરે છે, કેમોથેરાપી દવાઓને કેન્સરગ્રસ્ત કોષો સુધી પહોંચતા અટકાવે છે, પરંતુ આ વિચાર પર આધારિત સારવાર મનુષ્યોમાં અસરકારક રહી નથી.
Heilshorn એ એક્સ્ટ્રા સેલ્યુલર મેટ્રિક્સમાં આ ફેરફારોનો અભ્યાસ કરવા અને સ્વાદુપિંડના કેન્સર કોષો પર તેમની અસરને વધુ સારી રીતે સમજવા માટે નવી સિસ્ટમ વિકસાવવા માટે, પેપરના મુખ્ય લેખક, પીએચડી વિદ્યાર્થી બૌર લેસેવેજ સાથે કામ કર્યું. તેઓએ ત્રિ-પરિમાણીય સામગ્રીઓ ડિઝાઇન કરી જે સ્વાદુપિંડની ગાંઠો અને તંદુરસ્ત સ્વાદુપિંડની પેશીઓ બંનેના બાયોકેમિકલ અને યાંત્રિક ગુણધર્મોની નકલ કરે છે, અને સ્વાદુપિંડના કેન્સરના દર્દીઓના કોષોને સંવર્ધન કરવા માટે તેનો ઉપયોગ કરે છે, જે તેમને સ્ટેનફોર્ડ મેડિસિન ખાતેના મૌરીન લાયલ્સ ડી'એમ્બ્રોગિયો પ્રોફેસર કેલ્વિન કુઓ પાસેથી પ્રાપ્ત થયા હતા. .
"અમે એક ડિઝાઇનર મેટ્રિક્સ બનાવ્યું છે જે અમને એ વિચારને ચકાસવા દેશે કે આ કેન્સરગ્રસ્ત કોષો તેમની આસપાસના મેટ્રિક્સમાં રાસાયણિક સંકેતો અને યાંત્રિક ગુણધર્મોને પ્રતિસાદ આપી શકે છે," હેઇલશોર્ને જણાવ્યું હતું.તેમની નવી સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરીને, સંશોધકોએ કેન્સરગ્રસ્ત કોષોમાં ચોક્કસ પ્રકારના રીસેપ્ટર્સને પસંદગીપૂર્વક સક્રિય કર્યા અને તેમના ડિઝાઇનર મેટ્રિક્સના રાસાયણિક અને ભૌતિક ગુણધર્મોને સમાયોજિત કર્યા. તેઓએ જોયું કે સ્વાદુપિંડના કેન્સરને કીમોથેરાપી સામે પ્રતિરોધક બનવા માટે બે વસ્તુઓની જરૂર છે: શારીરિક રીતે સખત એક્સ્ટ્રા સેલ્યુલર મેટ્રિક્સ અને હાઈલ્યુરોનિક એસિડની ઊંચી માત્રા - એક પોલિમર જે એક્સ્ટ્રા સેલ્યુલર મેટ્રિક્સને સખત કરવામાં મદદ કરે છે અને CD44 નામના રીસેપ્ટર દ્વારા કોષો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે.
શરૂઆતમાં, હાયલ્યુરોનિક એસિડથી ભરેલા સખત મેટ્રિક્સમાં સ્વાદુપિંડના કેન્સરના કોષોએ કીમોથેરાપીને પ્રતિસાદ આપ્યો. પરંતુ આ પરિસ્થિતિઓમાં થોડા સમય પછી, કેન્સરગ્રસ્ત કોષો કીમોથેરાપી માટે પ્રતિરોધક બની ગયા - તેઓએ કોષ પટલમાં પ્રોટીન બનાવ્યું જે કીમોથેરાપી દવાઓ અસર કરે તે પહેલાં ઝડપથી બહાર કાઢી શકે. સંશોધકોએ શોધી કાઢ્યું કે તેઓ કોષોને નરમ મેટ્રિક્સમાં ખસેડીને (ભલે તેમાં હાયલ્યુરોનિક એસિડનું પ્રમાણ વધુ હોય તો પણ) અથવા CD44 રીસેપ્ટરને અવરોધિત કરીને (મેટ્રિક્સ હજુ પણ સખત હોય તો પણ) આ વિકાસને ઉલટાવી શકે છે.
"અમે કોશિકાઓને એવી સ્થિતિમાં પાછા લાવી શકીએ છીએ જ્યાં તેઓ કીમોથેરાપી પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોય," હેઇલશોર્ને કહ્યું. "આ સૂચવે છે કે જો આપણે CD44 રીસેપ્ટર દ્વારા થઈ રહેલા જડતા સિગ્નલિંગને વિક્ષેપિત કરી શકીએ, તો અમે દર્દીઓના સ્વાદુપિંડના કેન્સરને સામાન્ય કીમોથેરાપી દ્વારા સારવાર યોગ્ય બનાવી શકીએ છીએ."સ્વાદુપિંડના કેન્સર કોષો CD44 રીસેપ્ટર્સ દ્વારા તેમની આસપાસના સખત મેટ્રિક્સ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે તે શોધ આશ્ચર્યજનક હતી, હેઇલશોર્ને જણાવ્યું હતું. અન્ય કેન્સર એક્સ્ટ્રા સેલ્યુલર મેટ્રિક્સના યાંત્રિક ગુણધર્મોથી પ્રભાવિત થઈ શકે છે, પરંતુ આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ સામાન્ય રીતે ઇન્ટિગ્રિન્સ નામના રીસેપ્ટર્સના એક અલગ વર્ગ દ્વારા કાર્ય કરે છે.
"અમે બતાવ્યું કે સ્વાદુપિંડના કેન્સર કોષો ખરેખર અમારી સામગ્રીમાં ઇન્ટિગ્રિન રીસેપ્ટર્સનો ઉપયોગ કરતા નથી," હેઇલશોર્ને કહ્યું. "તે મહત્વપૂર્ણ છે, કારણ કે જો તમે દર્દીના કોષોને કીમોથેરાપી માટે ફરીથી સંવેદનશીલ બનાવવા માટે દવા ડિઝાઇન કરવા માંગતા હો, તો તમારે જાણવાની જરૂર છે કે કયા જૈવિક માર્ગમાં દખલ કરવી."
હેઇલશોર્ન અને તેના સાથીદારો CD44 રીસેપ્ટર અને તે કેન્સરગ્રસ્ત કોષમાં સક્રિય થયા પછી બનેલી ઘટનાઓની સાંકળની તપાસ કરવાનું ચાલુ રાખે છે. તેઓ રસાયણ પ્રતિકાર તરફ દોરી જતી જૈવિક મિકેનિઝમ્સ વિશે જેટલું વધુ ઉજાગર કરી શકે છે, દવાના વિકાસકર્તાઓ માટે પ્રક્રિયાને વિક્ષેપિત કરવાનો માર્ગ શોધવાનું સરળ બનશે.સંશોધકો તેમના સેલ કલ્ચર મોડલને સુધારવા માટે પણ કામ કરી રહ્યા છે, ગાંઠની આસપાસના વાતાવરણની વધુ સારી રીતે નકલ કરવા માટે નવા પ્રકારના કોષો ઉમેરી રહ્યા છે, અને જડતા ઉપરાંત અન્ય યાંત્રિક ગુણધર્મોની તપાસ કરવા માટે તેને ટ્વિક કરી રહ્યા છે. સ્વાદુપિંડના કેન્સરમાં રસાયણ પ્રતિકારની સારવાર માટે નવા રસ્તાઓ ખોલવા ઉપરાંત, સંશોધકોને આશા છે કે આ કાર્ય કેન્સરની પ્રગતિમાં એક્સ્ટ્રા સેલ્યુલર મેટ્રિક્સની સંભવિત ભૂમિકા અને સારવાર શોધવા માટે વાસ્તવિક મોડલનો ઉપયોગ કરવાના મહત્વને પ્રકાશિત કરશે.
"જ્યારે આપણે કીમોથેરાપીની રચના કરીએ છીએ, ત્યારે આપણે દર્દી માટે સુસંગત હોય તેવા મેટ્રિસિસમાં અમારી સંસ્કૃતિઓનું પરીક્ષણ કરવું જોઈએ," હેઇલશોર્ને કહ્યું. "કારણ કે તે મહત્વનું છે - કોષો જે રીતે દવાઓને પ્રતિભાવ આપે છે તે તેમની આસપાસના મેટ્રિક્સ પર આધારિત છે."
