NSCLC में ओसिमर्टिनिब प्रतिरोध और लेप्टोमेनिन्जियल मेटास्टेसिस से जुड़े लिपिड-संबद्ध मैक्रोफेज

NSCLC में ओसिमर्टिनिब प्रतिरोध और लेप्टोमेनिन्जियल मेटास्टेसिस से जुड़े लिपिड-संबद्ध मैक्रोफेज

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Lipid-associated macrophages for osimertinib resistance and leptomeningeal metastases in NSCLC
गैर-लघु कोशिका फेफड़ों के कैंसर (NSCLC) में ओसिमर्टिनिब प्रतिरोध और लेप्टोमेनिन्जियल मेटास्टेसिस से जुड़े लिपिड-संबद्ध मैक्रोफेज

पत्रिका का नाम और प्रकाशन वर्ष
Cell Reports, 2024

प्रथम और अंतिम लेखक
Yang-Si Li, Yi-Long Wu

प्रथम संबद्ध संस्थान
Guangdong Lung Cancer Institute, Guangdong Provincial People’s Hospital (Guangdong Academy of Medical Sciences), Southern Medical University, Guangzhou, China

सारांश
गैर-लघु कोशिका फेफड़ों के कैंसर (NSCLC) में ओसिमर्टिनिब प्रतिरोध और लेप्टोमेनिन्जियल मेटास्टेसिस (LM) में लिपिड-संबद्ध मैक्रोफेज की भूमिका को स्पष्ट करने के लिए, मस्तिष्कमेरु द्रव (CSF) से एकल-कोशिका RNA अनुक्रमण किया गया। LM में, प्रतिरक्षा-दमनकारी गुणों वाले मैक्रोफेज की विषमता की पुष्टि हुई, और यह दिखाया गया कि लिपिड-संबद्ध मैक्रोफेज का एक विशिष्ट उपसमूह (RNASE1_M) ओसिमर्टिनिब प्रतिरोध और LM के विकास में शामिल है।

पृष्ठभूमि
NSCLC में लेप्टोमेनिन्जियल मेटास्टेसिस विशेष रूप से ओसिमर्टिनिब प्रतिरोध के उभरने के बाद प्रमुख होता है, और इसके लिए उपचार के विकल्प सीमित हैं। विशेष रूप से, प्रतिरक्षा से बचाव को ओसिमर्टिनिब प्रतिरोध का एक कारक माना जाता है, परंतु इससे संबंधित विस्तृत क्रियाविधि अब भी अस्पष्ट है।

विधियाँ
EGFR उत्परिवर्तन वाले NSCLC रोगियों के मस्तिष्कमेरु द्रव का उपयोग करके एकल-कोशिका RNA अनुक्रमण किया गया। इस अध्ययन में प्रगतिशील रोग वाले रोगी और पूर्व-उपचाररहित रोगी शामिल थे, और कोशिका समूहों का विशेषीकरण एवं कार्यात्मक विश्लेषण किया गया।

परिणाम
अध्ययन ने पुष्टि की कि LM वाले रोगियों में लिपिड-संबद्ध मैक्रोफेज बढ़े हुए थे, और विशेष रूप से यह स्पष्ट हुआ कि RNASE1_M उपप्रकार ओसिमर्टिनिब प्रतिरोध से संबद्ध है। इसके अतिरिक्त, यह दिखाया गया कि MDK (Midkine) प्रोटीन इन मैक्रोफेज के ध्रुवीकरण को प्रेरित करता है।

चर्चा
यह अध्ययन NSCLC रोगियों के लेप्टोमेनिन्जियल मेटास्टेसिस में प्रतिरक्षा वातावरण की व्यापक समझ को संभव बनाता है, और विशेष रूप से इसने ओसिमर्टिनिब प्रतिरोध से जुड़े मैक्रोफेज की भूमिका को स्पष्ट किया। इससे नए चिकित्सीय लक्ष्यों की संभावना का संकेत मिलता है।

पूर्व शोध की तुलना में नवीनता
लेप्टोमेनिन्जियल मेटास्टेसिस में लिपिड-संबद्ध मैक्रोफेज की पहचान करने और यह दिखाने में नवीनता है कि वे ओसिमर्टिनिब प्रतिरोध से संबद्ध हैं। इसके अतिरिक्त, MDK प्रोटीन की भूमिका को नए सिरे से पहचाना गया।

सीमाएँ
इस अध्ययन की सीमाएँ इस दृष्टि से हैं कि इसका नमूना आकार छोटा है और यह मस्तिष्कमेरु द्रव के नमूनों तक सीमित है। इससे निपटने के लिए, मौजूदा डेटा का एकीकरण और स्वतंत्र समूहों (कोहोर्ट) में सत्यापन किया गया।

संभावित अनुप्रयोग
इस अध्ययन में पहचाने गए RNASE1_M उपप्रकार और MDK प्रोटीन को भविष्य के चिकित्सीय लक्ष्यों और पूर्वानुमान संबंधी मार्कर के रूप में लागू किया जा सकता है।

ओसिमर्टिनिब क्या है?

ओसिमर्टिनिब (Osimertinib) एक तीसरी पीढ़ी का EGFR टायरोसिन काइनेज अवरोधक (TKI) है, जिसका उपयोग मुख्यतः गैर-लघु कोशिका फेफड़ों के कैंसर (NSCLC) के उपचार में किया जाता है। यह विशेष रूप से EGFR जीन उत्परिवर्तन (जैसे एक्सॉन 19 विलोपन और L858R उत्परिवर्तन) वाले फेफड़ों के कैंसर के विरुद्ध प्रभावी है, और इसके अतिरिक्त, यह T790M उत्परिवर्तन वाले ट्यूमर के विरुद्ध भी प्रभावी है, जो पहली और दूसरी पीढ़ी के TKI के प्रति प्रतिरोध प्रदान करता है।

ओसिमर्टिनिब EGFR के उत्परिवर्तित टायरोसिन काइनेज डोमेन से जुड़कर उसकी गतिविधि को अवरुद्ध करता है, जिससे कैंसर कोशिकाओं के प्रसार को दबा देता है। इसके अतिरिक्त, इसमें रक्त-मस्तिष्क अवरोध को पार करने की क्षमता है और कभी-कभी इसका उपयोग केंद्रीय तंत्रिका तंत्र में मेटास्टेसिस (लेप्टोमेनिन्जियल मेटास्टेसिस और मस्तिष्क मेटास्टेसिस) के उपचार में भी किया जाता है। ओसिमर्टिनिब को मानक उपचार के रूप में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से उन्नत या मेटास्टैटिक EGFR-उत्परिवर्तन-धनात्मक NSCLC रोगियों के लिए।

लिपिड-संबद्ध मैक्रोफेज (RNASE1_M) क्या हैं?

लिपिड-संबद्ध मैक्रोफेज (RNASE1_M) मैक्रोफेज का एक उपप्रकार है जो विशिष्ट लिपिड-चयापचय संबंधी जीन को उच्च स्तर पर अभिव्यक्त करता है और विशेष रूप से गैर-लघु कोशिका फेफड़ों के कैंसर (NSCLC) में ओसिमर्टिनिब प्रतिरोध और लेप्टोमेनिन्जियल मेटास्टेसिस (LM) की प्रगति से संबद्ध है। इन मैक्रोफेज में प्रतिरक्षा-दमनकारी गुण होते हैं और ये ट्यूमर सूक्ष्म-वातावरण के भीतर प्रतिरक्षा से बचाव को बढ़ावा देने की भूमिका निभाते हैं।

RNASE1_M मैक्रोफेज लिपिड चयापचय में शामिल जीन (उदाहरण के लिए, APOE और PLA2G7) और कोलेजन अपघटन एवं अल्प-ऑक्सीजन प्रतिक्रिया से संबंधित जीन को उच्च स्तर पर अभिव्यक्त करते हैं। इसके कारण, माना जाता है कि वे ट्यूमर की वृद्धि को बढ़ावा देते हैं और ओसिमर्टिनिब जैसे EGFR टायरोसिन काइनेज अवरोधकों के प्रति प्रतिरोध को बढ़ाते हैं।

इसके अतिरिक्त, यह दिखाया गया है कि RNASE1_M मैक्रोफेज का ध्रुवीकरण ट्यूमर कोशिकाओं द्वारा स्रावित MDK (Midkine) नामक प्रोटीन द्वारा प्रेरित होता है, और यह अंतःक्रिया प्रतिरक्षा-दमनकारी वातावरण के निर्माण में योगदान देती है। इसलिए, RNASE1_M मैक्रोफेज एक नए चिकित्सीय लक्ष्य के रूप में अपनी संभावना के लिए ध्यान आकर्षित कर रहे हैं।

लिपिड-संबद्ध मैक्रोफेज का व्यापक वर्णन

लिपिड-संबद्ध मैक्रोफेज (Lipid-associated macrophages, LAM) विशेष मैक्रोफेज का एक समूह है जो लिपिड चयापचय से घनिष्ठ रूप से संबद्ध है, और ये ट्यूमर, दीर्घकालिक सूजन एवं चयापचय रोगों जैसे विविध रोगजनक वातावरणों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। ये मैक्रोफेज मुख्यतः वसा ऊतक और लिपिड-समृद्ध वातावरणों में मौजूद होते हैं और लिपिड के ग्रहण, चयापचय एवं भंडारण में शामिल होते हैं।

विशेषताएँ

1. जीन अभिव्यक्ति प्रोफ़ाइल: LAM लिपिड चयापचय से संबंधित जीन को उच्च स्तर पर अभिव्यक्त करते हैं। इनमें एपोलिपोप्रोटीन E (APOE), वसा अम्ल बंधनकारी प्रोटीन (FABP), ग्लाइकोसिलेटेड प्रोटीन (LGALS3), और फॉस्फोलाइपेज (PLA2G7) शामिल हैं।

2. कार्य:

   • लिपिड ग्रहण और भंडारण: LAM में रक्त सीरम में मौजूद लिपिड को ग्रहण कर उसे आंतरिक रूप से संचित करने की क्षमता होती है। इसी कारण, वसा ऊतक, एथेरोस्क्लेरोटिक पट्टिका और ट्यूमर सूक्ष्म-वातावरण जैसे लिपिड-समृद्ध स्थानों में उनकी सक्रियता विशेष रूप से उच्च होती है।
   • प्रतिरक्षा नियमन: LAM में प्रायः प्रतिरक्षा-दमनकारी गुण होते हैं और ट्यूमर सूक्ष्म-वातावरण में वे ट्यूमर कोशिकाओं के प्रतिरक्षा से बचाव को बढ़ावा देने की भूमिका निभाते हैं।

3. रोगजनक भूमिका:

   • ट्यूमर सूक्ष्म-वातावरण: ट्यूमर के भीतर LAM ट्यूमर की वृद्धि और प्रगति को बढ़ावा देने की भूमिका निभाते हैं और विशेष रूप से प्रतिरक्षा-दमनकारी कार्यों का प्रयोग करते हुए ट्यूमर कोशिकाओं को प्रतिरक्षा निगरानी से बचने में सहायता करते हैं। उदाहरण के लिए, EGFR उत्परिवर्तन वाले गैर-लघु कोशिका फेफड़ों के कैंसर (NSCLC) में, यह रिपोर्ट किया गया है कि LAM ओसिमर्टिनिब प्रतिरोध के अर्जन में योगदान देते हैं।
   • एथेरोस्क्लेरोसिस: एथेरोस्क्लेरोटिक पट्टिका में मौजूद LAM पट्टिका के निर्माण और स्थिरता को प्रभावित करते हैं और हृदय-संवहनी रोग के जोखिम में शामिल होते हैं।
   • मोटापा और चयापचय रोग: मोटापे से ग्रस्त ऊतक में, LAM सूजनकारी साइटोकाइन के स्राव को नियंत्रित करते हैं और इंसुलिन प्रतिरोध एवं मधुमेह के विकास में शामिल होते हैं।

4. नियामक कारक: LAM के कार्य और स्वरूप (फेनोटाइप) को ट्यूमर कोशिकाओं और अन्य आसपास की कोशिकाओं द्वारा स्रावित कारकों द्वारा नियंत्रित किया जाता है। उदाहरण के लिए, यह दिखाया गया है कि Midkine (MDK) जैसे वृद्धि कारक LAM के ध्रुवीकरण को प्रेरित करते हैं और ट्यूमर के प्रतिरक्षा से बचाव को बढ़ावा देते हैं।

संभावित चिकित्सीय लक्ष्य के रूप में महत्व

चूँकि LAM ट्यूमर सूक्ष्म-वातावरण और दीर्घकालिक सूजन के नियमन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, इसलिए इन मैक्रोफेज को लक्षित करने वाली नई चिकित्सीय रणनीतियों पर शोध किया जा रहा है। विशेष रूप से, यह अपेक्षा की जाती है कि प्रतिरक्षा चेकपॉइंट अवरोधकों के साथ संयोजन में LAM की सक्रियता को नियंत्रित करने से ट्यूमर के विरुद्ध प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को सुदृढ़ करने की संभावना है।

LAM की व्यापक समझ कैंसर उपचार और दीर्घकालिक रोग प्रबंधन में नई चिकित्सा पद्धतियों के विकास में योगदान दे सकती है।

LAM और तंत्रिका पुनर्जनन का क्या संबंध है?

लिपिड-संबद्ध मैक्रोफेज (LAM) और तंत्रिका पुनर्जनन का संबंध हाल के शोध में ध्यान आकर्षित करने वाला क्षेत्र है। LAM लिपिड चयापचय में शामिल मैक्रोफेज हैं, जो मुख्यतः ट्यूमर सूक्ष्म-वातावरण और दीर्घकालिक सूजन के नियमन में शामिल होते हैं, परंतु ये तंत्रिका तंत्र में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं।

LAM और तंत्रिका पुनर्जनन की संबद्धता

1. तंत्रिका तंत्र का लिपिड चयापचय और LAM: तंत्रिका ऊतक, विशेष रूप से केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (CNS) में, लिपिड से समृद्ध होता है, और लिपिड चयापचय तंत्रिका कोशिकाओं के कार्य और स्वास्थ्य के रखरखाव के लिए अनिवार्य है। LAM इस लिपिड चयापचय के नियमन में शामिल होते हैं और तंत्रिका पुनर्जनन की प्रक्रिया को प्रभावित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, यह कल्पना की जा सकती है कि LAM तंत्रिका कोशिकाओं के आसपास लिपिड का ग्रहण और प्रसंस्करण करते हैं और तंत्रिका कोशिकाओं के पुनर्जनन एवं मरम्मत के लिए आवश्यक ऊर्जा एवं घटकों की आपूर्ति करते हैं।
2. सूजन और तंत्रिका पुनर्जनन: तंत्रिका क्षति के बाद की सूजन प्रतिक्रिया पुनर्जनन प्रक्रिया में दोहरी भूमिका निभाती है। एक ओर, अत्यधिक सूजन तंत्रिका पुनर्जनन में बाधा डालती है, परंतु मध्यम सूजन क्षतिग्रस्त स्थल की सफाई और पुनर्जनन प्रक्रिया को बढ़ावा देती है। LAM सूजन-रोधी मैक्रोफेज के रूप में कार्य कर सकते हैं, जो सूजन प्रतिक्रिया को नियंत्रित करते हुए तंत्रिका पुनर्जनन का समर्थन करते हैं।
3. LAM द्वारा सहायक कोशिकाओं का नियमन: केंद्रीय तंत्रिका तंत्र में, मैक्रोफेज माइक्रोग्लिया और एस्ट्रोसाइट के साथ अंतःक्रिया करते हैं और तंत्रिका पुनर्जनन के लिए आवश्यक वातावरण को तैयार करने की भूमिका निभाते हैं। LAM इन सहायक कोशिकाओं को प्रभावित कर सकते हैं और तंत्रिका कोशिकाओं के पुनर्जनन को प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से बढ़ावा दे सकते हैं।
4. नैदानिक महत्व और शोध की प्रगति: LAM और तंत्रिका पुनर्जनन की संबद्धता अब भी एक विकासशील शोध क्षेत्र है, परंतु भविष्य में तंत्रिका क्षति के बाद के उपचार एवं तंत्रिका-अपह्रासी रोगों के उपचार में LAM को लक्षित करने वाली नई चिकित्सा पद्धतियों के विकास की अपेक्षा की जाती है। विशेष रूप से, यह समझकर कि LAM तंत्रिका पुनर्जनन को कैसे बढ़ावा देते हैं या बाधित करते हैं, अधिक प्रभावी चिकित्सीय रणनीतियाँ तैयार करने के लिए एक आधार प्रदान किया जा सकता है।

LAM न केवल लिपिड चयापचय में शामिल होते हैं, बल्कि तंत्रिका पुनर्जनन प्रक्रिया में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं, और तंत्रिका क्षति के बाद पुनर्जनन एवं मरम्मत को बढ़ावा देने वाली क्रियाविधियों में महत्वपूर्ण नियामक कारक बन सकते हैं। भविष्य के शोध से LAM और तंत्रिका पुनर्जनन के बीच विशिष्ट संबंध, तथा इसका उपयोग करने वाली चिकित्सा पद्धतियों की संभावना और स्पष्ट होने की अपेक्षा है।

M2 मैक्रोफेज से क्या संबंध है?

लिपिड-संबद्ध मैक्रोफेज (LAM) M2 मैक्रोफेज से गहराई से संबद्ध हैं। M2 मैक्रोफेज सूजन-रोधी मैक्रोफेज के रूप में जाने जाते हैं और ऊतक मरम्मत, प्रतिरक्षा दमन एवं ट्यूमर प्रगति में शामिल होते हैं, जबकि LAM भी इसी प्रकार प्रतिरक्षा-दमनकारी गुण रखते हैं और लिपिड चयापचय में विशेषीकृत विशेषताओं वाले उपप्रकार के रूप में स्थित होते हैं।

M2 मैक्रोफेज और LAM की संबद्धता

1. ध्रुवीकरण और कार्य: M2 मैक्रोफेज एक “वैकल्पिक रूप से सक्रिय” अवस्था में होते हैं जो सूजन के दमन और ऊतक मरम्मत को बढ़ावा देती है, और वे सूजन-रोधी साइटोकाइन (जैसे IL-10, TGF-β) स्रावित करते हैं। LAM भी, M2 मैक्रोफेज की तरह, सूजन-रोधी भूमिका रखते हैं और विशेष रूप से लिपिड के ग्रहण एवं चयापचय में शामिल होते हैं। ये मैक्रोफेज ट्यूमर सूक्ष्म-वातावरण और दीर्घकालिक सूजन के स्थलों में प्रतिरक्षा-दमनकारी प्रभाव डालते हैं, और ट्यूमर की वृद्धि एवं प्रगति में सहायता कर सकते हैं।
2. जीन अभिव्यक्ति की समानता: LAM और M2 मैक्रोफेज में प्रायः एक सामान्य जीन अभिव्यक्ति प्रोफ़ाइल होती है। उदाहरण के लिए, M2 मैक्रोफेज के मार्कर CD206 (MRC1) और CD163, LAM में भी उच्च स्तर पर अभिव्यक्त हो सकते हैं। इससे यह संकेत मिलता है कि LAM, M2 मैक्रोफेज का एक उपसमूह हैं।
3. लिपिड चयापचय से संबंध: M2 मैक्रोफेज लिपिड चयापचय से घनिष्ठ रूप से संबद्ध हैं। उन वातावरणों में जहाँ लिपिड चयापचय सक्रिय होता है, M2 मैक्रोफेज अधिक आसानी से LAM में विभेदित हो जाते हैं, और विशेष रूप से लिपिड-चयापचय संबंधी जीन (जैसे APOE, FABP5) की अभिव्यक्ति प्रबल होती है। इसके कारण, LAM लिपिड चयापचय के माध्यम से ट्यूमर और सूजनकारी रोगों की प्रगति में योगदान देते हैं।
4. ट्यूमर सूक्ष्म-वातावरण में भूमिका: M2 मैक्रोफेज ट्यूमर सूक्ष्म-वातावरण में ट्यूमर के प्रतिरक्षा से बचाव को बढ़ावा देने की भूमिका निभाते हैं और ट्यूमर प्रगति को बढ़ावा देते हैं। इसी प्रकार, LAM भी ट्यूमर सूक्ष्म-वातावरण में प्रतिरक्षा-दमनकारी प्रभाव रखते हैं और ट्यूमर कोशिकाओं को प्रतिरक्षा तंत्र से बचने में सहायता करने की भूमिका निभाते हैं। विशेष रूप से, EGFR उत्परिवर्तन वाले गैर-लघु कोशिका फेफड़ों के कैंसर (NSCLC) के ओसिमर्टिनिब प्रतिरोध के संबंध में, यह दिखाया गया है कि LAM, M2 मैक्रोफेज की विशेषताओं को धारण करके, उपचार प्रतिरोध को बढ़ावा देते हैं।

LAM को प्रायः M2 मैक्रोफेज के उपप्रकार या उसके एक भाग के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, और दोनों प्रतिरक्षा दमन, ऊतक मरम्मत एवं लिपिड चयापचय में शामिल होने की दृष्टि से प्रबल रूप से संबद्ध हैं। विशेष रूप से ट्यूमर और दीर्घकालिक सूजन के वातावरण में, यह समझा जाता है कि M2 मैक्रोफेज LAM में विभेदित होते हैं, लिपिड चयापचय के माध्यम से प्रतिरक्षा-दमनकारी वातावरण बनाते हैं, और रोग की प्रगति में योगदान देते हैं।

M2 और LAM में क्या अंतर है?

M2 मैक्रोफेज और लिपिड-संबद्ध मैक्रोफेज (LAM) दोनों ही मैक्रोफेज के उपप्रकार हैं जो प्रतिरक्षा-दमनकारी भूमिका निभाते हैं, परंतु ये कई बिंदुओं पर भिन्न होते हैं। नीचे मुख्य अंतर दर्शाए गए हैं।

1. परिभाषा और विशेषताएँ

• M2 मैक्रोफेज:

  • परिभाषा: M2 मैक्रोफेज “वैकल्पिक रूप से सक्रिय” मैक्रोफेज हैं जो सूजन-रोधी क्रिया और ऊतक मरम्मत में शामिल होते हैं, और एक प्रतिरक्षा-दमनकारी वातावरण बनाते हैं।
  • विशेषताएँ: ये IL-10 और TGF-β जैसे सूजन-रोधी साइटोकाइन स्रावित करते हैं, सूजन को दबाते हैं, और ऊतकों की मरम्मत एवं पुनर्जनन को बढ़ावा देते हैं। इसके अतिरिक्त, ये परजीवी संक्रमण, घाव भरने और ट्यूमर प्रगति में शामिल होने के लिए जाने जाते हैं।

• लिपिड-संबद्ध मैक्रोफेज (LAM):

  • परिभाषा: LAM मैक्रोफेज का एक उपप्रकार है जिसकी विशेषताएँ विशेष रूप से लिपिड चयापचय से संबंधित हैं, और जो वसा ऊतक एवं ट्यूमर सूक्ष्म-वातावरण जैसे लिपिड-समृद्ध वातावरणों में सक्रिय होते हैं।
  • विशेषताएँ: ये लिपिड के ग्रहण और भंडारण में विशेषीकृत होते हैं और लिपिड-चयापचय संबंधी जीन (जैसे APOE, FABP, PLA2G7) को उच्च स्तर पर अभिव्यक्त करते हैं। ये मुख्यतः ट्यूमर सूक्ष्म-वातावरण में प्रतिरक्षा-दमनकारी भूमिका निभाते हैं और ट्यूमर की प्रगति एवं उपचार प्रतिरोध में शामिल होते हैं।

2. जीन अभिव्यक्ति और कार्य

• M2 मैक्रोफेज:

  • जीन अभिव्यक्ति: M2 मैक्रोफेज CD206 (MRC1), CD163, Arginase-1 (ARG1) जैसे जीन को उच्च स्तर पर अभिव्यक्त करते हैं।
  • कार्य: ये ऊतक मरम्मत, घाव भरने, परजीवी निष्कासन और ट्यूमर के प्रतिरक्षा से बचाव को बढ़ावा देने में शामिल होते हैं। सामान्यतः, ये सूजन के समाधान और दीर्घकालिक सूजन के नियंत्रण में शामिल होते हैं।

• LAM:

  • जीन अभिव्यक्ति: LAM, APOE, FABP, LGALS3, PLA2G7 जैसे लिपिड-चयापचय संबंधी जीन को उच्च स्तर पर अभिव्यक्त करते हैं।
  • कार्य: ये लिपिड चयापचय में विशेषीकृत होते हैं और लिपिड के ग्रहण, संचय एवं चयापचय में शामिल होते हैं। विशेष रूप से, ये ट्यूमर की वृद्धि और उपचार प्रतिरोध से संबंधित भूमिका निभाते हैं।

3. ऊतक वितरण और वातावरण

• M2 मैक्रोफेज:

  • ऊतक वितरण: ये शरीर के विभिन्न ऊतकों में पाए जाते हैं और विशेष रूप से घाव स्थलों, परजीवी संक्रमण स्थलों और दीर्घकालिक सूजन स्थलों पर सक्रिय होते हैं।
  • वातावरण: ये प्रायः सूजन के बाद की मरम्मत प्रक्रिया और दीर्घकालिक सूजन वातावरण में सक्रिय होते हैं।

• LAM:

  • ऊतक वितरण: ये मुख्यतः वसा ऊतक, लिपिड-समृद्ध वातावरण, या ट्यूमर सूक्ष्म-वातावरण में मौजूद होते हैं।
  • वातावरण: ये उन वातावरणों में सक्रिय होते हैं जहाँ लिपिड चयापचय महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जैसे ट्यूमर सूक्ष्म-वातावरण, एथेरोस्क्लेरोटिक पट्टिका, और मोटापे से ग्रस्त ऊतक।

4. नैदानिक महत्व

• M2 मैक्रोफेज:
  • नैदानिक महत्व: M2 मैक्रोफेज घाव भरने और ऊतक मरम्मत को बढ़ावा देने के साथ-साथ, ट्यूमर के प्रतिरक्षा से बचाव में सहायता कर सकते हैं और उपचार प्रतिरोध को बढ़ावा दे सकते हैं।
• LAM:
  • नैदानिक महत्व: LAM विशेष रूप से ट्यूमर सूक्ष्म-वातावरण में ट्यूमर की वृद्धि और उपचार प्रतिरोध को सुदृढ़ करने की भूमिका निभाते हैं, और लिपिड चयापचय से संबंधित रोगों (जैसे एथेरोस्क्लेरोसिस, मोटापा, कैंसर) में महत्वपूर्ण हैं। चिकित्सीय लक्ष्य के रूप में LAM की संभावना पर शोध किया जा रहा है।

M2 मैक्रोफेज और LAM दोनों में प्रतिरक्षा-दमनकारी गुण होते हैं, परंतु LAM इस दृष्टि से भिन्न हैं कि वे विशेष रूप से लिपिड चयापचय में विशेषीकृत हैं। जहाँ M2 मैक्रोफेज में व्यापक प्रतिरक्षा-नियामक कार्य होते हैं और वे विविध रोगजनक स्थितियों में भूमिका निभाते हैं, वहीं LAM में लिपिड चयापचय और ट्यूमर वातावरण में विशेषीकृत भूमिकाएँ होती हैं। इन अंतरों को समझना रोग की रोगस्थिति की समझ और नई चिकित्सा पद्धतियों के विकास में महत्वपूर्ण है।

किस प्रकार का एकल-कोशिका विश्लेषण किया जाता है?

एकल-कोशिका विश्लेषण व्यक्तिगत कोशिकाओं की जीन अभिव्यक्ति प्रोफ़ाइल का विश्लेषण करने की एक तकनीक है, और यह विशेष रूप से उच्च विषमता वाली कोशिका जनसंख्या को समझने में उपयोगी है। साहित्य में उल्लिखित एकल-कोशिका विश्लेषण के संबंध में, निम्नलिखित तकनीकों का उपयोग किया जाता है।

1. एकल-कोशिका RNA अनुक्रमण (scRNA-seq)

• उद्देश्य: एकल-कोशिका स्तर पर जीन अभिव्यक्ति प्रोफ़ाइल का विश्लेषण करके, कोशिका जनसंख्या के भीतर विषमता का आकलन करने और विशिष्ट कोशिका उपप्रकारों एवं उनकी कार्यात्मक विशेषताओं को स्पष्ट करने के लिए यह किया जाता है।

• लक्ष्य: मस्तिष्कमेरु द्रव (CSF) में मौजूद EGFR उत्परिवर्तन वाले गैर-लघु कोशिका फेफड़ों के कैंसर (NSCLC) के रोगियों से प्राप्त कोशिकाएँ।

• विश्लेषण प्रक्रिया:

  • कोशिकाओं को पृथक किया जाता है और एकल-कोशिका स्तर पर RNA अनुक्रमण किया जाता है ताकि प्रत्येक कोशिका का जीन अभिव्यक्ति डेटा प्राप्त हो सके।
  • प्राप्त डेटा के आधार पर, t-SNE (t-distributed stochastic neighbor embedding) और UMAP (Uniform Manifold Approximation and Projection) जैसी विमीयता-न्यूनीकरण तकनीकों का उपयोग करके कोशिका जनसंख्या का क्लस्टरीकरण किया जाता है।
  • प्रत्येक क्लस्टर के लिए, विशिष्ट मार्कर जीन की अभिव्यक्ति के आधार पर कोशिका के प्रकार की पहचान की जाती है।

2. कोशिका क्लस्टरों का विशेषीकरण

• क्लस्टरों की पहचान:
  • प्राप्त कोशिका समूहों को T कोशिका, B कोशिका, मैक्रोफेज, मोनोसाइट, वृक्षाभ कोशिका (DCs) और उपकला कोशिका आदि में वर्गीकृत किया जाता है, और इन कोशिकाओं के भीतर और उपविभाजित उपप्रकारों (उदाहरण के लिए RNASE1_M, LYVE1_FOLR2_M आदि) की पहचान की जाती है।
• कार्यात्मक स्कोरिंग:
  • प्रत्येक कोशिका क्लस्टर की कार्यात्मक विशेषताओं (उदाहरण के लिए प्रतिजन प्रस्तुतीकरण, भक्षकाणुक्रिया, रक्तवाहिका जनन आदि) का मूल्यांकन किया जाता है ताकि प्रत्येक क्लस्टर की भूमिका को स्पष्ट किया जा सके।

3. अभिव्यक्ति मार्ग विश्लेषण और प्रक्षेपपथ विश्लेषण

• उद्देश्य: मैक्रोफेज के विकासात्मक प्रक्षेपपथ का अनुसरण करने और ओसिमर्टिनिब प्रतिरोध से जुड़े उपप्रकारों (जैसे RNASE1_M) की निर्माण प्रक्रिया को समझने के लिए यह किया जाता है।

• विधि:

  • कोशिकाओं के विकासात्मक प्रक्षेपपथ को दर्शाने वाला एक वृक्ष आरेख बनाया जाता है ताकि यह दृश्यमान हो सके कि प्रत्येक कोशिका किस प्रकार के मार्ग का अनुसरण करती है।
  • यह विश्लेषण किया जाता है कि विशिष्ट जीन की अभिव्यक्ति प्रक्षेपपथ के साथ-साथ किस प्रकार बदलती है, और प्रतिरोध से संबंधित जीन एवं मार्गों की पहचान की जाती है।

4. कोशिका-कोशिका अंतःक्रियाओं का विश्लेषण

• उद्देश्य: यह स्पष्ट करने के लिए कि मैक्रोफेज और अन्य कोशिकाओं (उदाहरण के लिए, ट्यूमर कोशिका और T कोशिका) के बीच किस प्रकार की अंतःक्रियाएँ होती हैं।

• विधि:

  • कोशिकाओं के बीच लिगैंड-रिसेप्टर अंतःक्रियाओं का पूर्वानुमान लगाने के लिए CellPhoneDB जैसे उपकरणों का उपयोग किया जाता है।
  • विशिष्ट अंतःक्रियाओं (उदाहरण के लिए, CD47-SIRPA मार्ग) का विश्लेषण किया जाता है, और यह मूल्यांकन किया जाता है कि वे ट्यूमर के प्रतिरक्षा से बचाव और उपचार प्रतिरोध में किस प्रकार योगदान देती हैं।

5. उपप्रकार-विशिष्ट जीन अभिव्यक्ति और नियामक कारकों की पहचान

• उद्देश्य: विशिष्ट मैक्रोफेज उपप्रकारों (उदाहरण के लिए, RNASE1_M) की विशेषता वाली जीन अभिव्यक्ति प्रोफ़ाइल की पहचान करना और उन्हें नियंत्रित करने वाले नियामक कारकों को स्पष्ट करना।

• विधि:

  • प्रत्येक उपप्रकार में भिन्नता दर्शाने वाले जीन की पहचान की जाती है, और उनके जैविक कार्यों एवं उनसे जुड़े मार्गों का विश्लेषण किया जाता है।
  • इसके अतिरिक्त, अनुलेखन कारकों के नियामक नेटवर्क का निर्माण किया जाता है, और यह स्पष्ट किया जाता है कि कौन-से अनुलेखन कारक विशिष्ट उपप्रकारों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

इस अध्ययन में, एकल-कोशिका RNA अनुक्रमण पर केंद्रित विविध विश्लेषण तकनीकों का उपयोग किया गया, और गैर-लघु कोशिका फेफड़ों के कैंसर के मस्तिष्कमेरु द्रव में मैक्रोफेज की विषमता तथा उपचार प्रतिरोध में शामिल क्रियाविधियों का व्यापक रूप से विश्लेषण किया गया। इसके कारण, व्यक्तिगत कोशिका स्तर पर विस्तृत समझ आगे बढ़ती है, और यह अपेक्षा की जाती है कि इससे नए चिकित्सीय लक्ष्यों की खोज होगी।

कौन-से उपकरण उपयोग किए जाते हैं?

इस अध्ययन में, एकल-कोशिका RNA अनुक्रमण (scRNA-seq) करने के लिए निम्नलिखित उपकरणों और सॉफ़्टवेयर का उपयोग किया गया:

उपकरण

• BD Rhapsody Single-Cell Analysis System (BD, USA): एकल-कोशिका लाइब्रेरी की तैयारी के लिए उपयोग किया गया।
• Illumina NextSeq Platform: अनुक्रमण के लिए उपयोग किया गया।
• NanoDrop 2000 Spectrophotometer (Thermo Fisher Scientific): RNA सांद्रता के परिमाणन के लिए उपयोग किया गया।
• CFX96 Touch Real-Time PCR Detection System (Bio-RAD): रियल-टाइम PCR के लिए उपयोग किया गया।

सॉफ़्टवेयर

• fastp: एडैप्टर अनुक्रमों के निस्पंदन और निम्न-गुणवत्ता रीड के हटाने के लिए उपयोग किया गया।
• UMI-tools: एकल-कोशिका ट्रांसक्रिप्टोम विश्लेषण के लिए उपयोग किया गया।
• STAR: मानव जीनोम पर मानचित्रण के लिए उपयोग किया गया।
• Seurat: सामान्यीकरण और क्लस्टरीकरण के लिए उपयोग किया गया।
• Monocle 2.0: मैक्रोफेज के विकासात्मक प्रक्षेपपथ के पुनर्निर्माण के लिए उपयोग किया गया।
• SCENIC: अनुलेखन कारक नियामक नेटवर्क विश्लेषण के लिए उपयोग किया गया।

ये उपकरण और सॉफ़्टवेयर मिलकर एकल-कोशिका स्तर पर विस्तृत जीन अभिव्यक्ति विश्लेषण करने के लिए कार्य करते हैं, और अध्ययन के उद्देश्य, अर्थात ओसिमर्टिनिब प्रतिरोध एवं लेप्टोमेनिन्जियल मेटास्टेसिस से जुड़े मैक्रोफेज उपप्रकारों की पहचान, को पूरा किया गया।