ലിക്വിഡ് ബയോപ്സി: കാൻസറിന്റെ പ്രാരംഭനിർണയത്തിനുള്ള നൂതന വിദ്യ

കാൻസർ ചികിത്സാ വിജയത്തിൽ നിർണ്ണായകമാണ് അതിന്റെ പ്രാരംഭത്തിൽ തന്നെയുള്ള ഡിറ്റക്ഷൻ (ഡയഗ്നോസിസ്). അതിന്  ഉതകുന്ന ഏറ്റവും നൂതനമായ ഒരു സങ്കേതത്തെയാണ് ഈ പോസ്റ്റിൽ പരിചയപ്പെടുത്തന്നത്.

അതിന് മുൻപ് സ്വല്പം പശ്ചാത്തല വിവരങ്ങൾ. 

2016ൽ മസ്സാച്ചുസെറ്റ് ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ടെക്നോളജി (എംഐറ്റി) യിൽ  നടന്ന ഒരു മീറ്റിങ്ങിൽ  ജോൺസ് ഹോപ്കിൻസ് സർവ്വകലാശാലായിലെ പ്രശസ്തനായ കാൻസർ വിദഗ്ദൻ  പ്രൊഫസർ ബെർട്ട് വോഗൽസ്റ്റൈൻ നടത്തിയ പ്രഭാഷണത്തിൽ നർമ്മത്തിന്റെ അകമ്പടിയോടെ ചില വസ്തുതകളെ ചൂണ്ടിക്കാട്ടുകയുണ്ടായി. 

നിങ്ങൾ ഒരു എലിയാണെങ്കിൽ, നിങ്ങളിൽ ആരെങ്കിലും ബലമായി കാൻസർ കോശങ്ങൾ കുത്തിവെച്ച് കാൻസർ വരുത്തിയിട്ടുണ്ടെങ്കിൽ നിങ്ങൾ എന്റടുത്ത് വന്നാൽ ചികിത്സിച്ച് പരിപൂർണ്ണമായും കാൻസർ വിമുക്തരാക്കാം എന്നാണ് അദ്ദേഹം പറഞ്ഞത്. സംഭവം ശരിയാണ്.
കാൻസർ മരുന്നു ഗവേഷണത്തിന്റെ ഭാഗമായി നിരവധി എലികളെ ഗവേഷകർ നിഷ്പ്രയാസം കാൻസർ വിമുക്തരാക്കാറുണ്ട്. എന്നാൽ എലികളെ വിട്ട് മനുഷ്യരിലേക്ക് എത്തുമ്പോൾ മരുന്നുകളുടെ ഫലപ്രാപ്തിയുടെ തോത് കുത്തനെ കുറയും.

ഈ പ്രതിഭാസത്തിന് പല കാരണങ്ങളുണ്ട്. ഒന്നാമത് മനുഷ്യൻ എലിയല്ല എന്നത് തന്നെ. :) എന്നാൽ  വോഗൽസ്റ്റൈൻ പറയുന്നത് ലോകത്തിന്റെ സ്പന്ദനം എന്നതുപോലെ ഇതും ലളിതമായ ഒരു അരിത്ത്മെറ്റിക്കൽ പ്രശ്നമാണെന്നാണ്. കണക്കിന്റെ കളി. ഇതിന് പരിഹാരമായി അദ്ദേഹം നിർദ്ദേശിക്കുന്നതും കാൻസർ ചികിത്സയുടെ കോണ്ടക്സ്റ്റിൽ മനുഷ്യനെ 'എലിയായി' മാറ്റുക എന്നതാണ്.

കാൻസർ ചികിത്സ: എണ്ണത്തിലാണ് കാര്യം.

സംഭവം വളരെ സിമ്പിളാണ്, ഒബ്‌വിയസുമാണ്. പരീക്ഷണത്തിനുപയോഗിക്കുന്ന എലി ഒരു ചെറിയ ജീവിയാണ്. എലിയിലെ കാൻസർ ആ ജീവിയെക്കാൾ ചെറുതായിരിക്കും. കാൻസറുള്ള എലിയെ  മനുഷ്യരിലെ കാൻസറിന്റെ അടുത്ത് വെച്ച് നോക്കിയാൽ മൊത്തത്തിൽ എലിയെക്കാൾ വലിപ്പമുണ്ടാവും മനുഷ്യരിലെ കാൻസറിന് (ചിത്രം 1). കാൻസർ എന്നത് കോശങ്ങളുടെ അനിയന്ത്രിതമായ പെരുകലാണ്. കാൻസർ കോശങ്ങളുടെ എണ്ണം കൂടുന്തോറും കാൻസറിന്റെ വലിപ്പവും (വ്യാപ്തിയും) കൂടും. അതായത് എലികളിലെ വലിയ കാൻസറിൽ ഉള്ളതിനെക്കാൾ പലമടങ്ങ് കൂടുതൽ കാൻസർ കോശങ്ങളാണ് മനുഷ്യരിലെ കാൻസറിൽ ഉള്ളത്. 

ചിത്രം 1 : മനുഷ്യരിലെ ട്യൂമറും (കരൾ) എലിയുടെ ട്യൂമറും തമ്മിലുള്ള വലിപ്പ വ്യത്യാസം

എണ്ണത്തിൽ കുറവായ കാൻസർ കോശങ്ങളെ കൊല്ലാൻ മരുന്നുകൾക്ക് എളുപ്പമാണ്. പോരിന് വരുന്ന പത്താളുള്ള കാലാൾപ്പടയെ പതിനായിരമാളുള്ള കാലാൾപ്പടയെക്കാൾ എളുപ്പത്തിലും വേഗത്തിലും പരാജയപ്പെടുത്താൻ സാധിക്കുമെന്നതു പോലെ തന്നെ.

ഫലപ്രദമായ കാൻസർ ചികിത്സയ്ക്ക് മനുഷ്യനെ 'എലിയാക്കുക' എന്ന് വോഗൽസ്റ്റൈൻ പറയുന്നതും ഈ കണക്കിന്റെ കാര്യത്തിലാണ്. മനുഷ്യരിലെ  കാൻസറിനെ എത്രയും നേരത്തെ കണ്ടെത്തി ചികിത്സിക്കുക. കാൻസർ കോശങ്ങൾ എണ്ണത്തിൽ എലികളുടേതിനു സമാനമായ (എണ്ണത്തിൽ കുറവായ) അവസ്ഥയിൽ കണ്ടെത്തിയാൽ അവയെ മരുന്നു പ്രയോഗത്തിലൂടെ പൂർണ്ണമായും നശിപ്പിക്കാൻ എളുപ്പമാകും. 

കാൻസർ ചികിത്സയിലെ മറ്റൊരു കീറാമുട്ടിയും പ്രധാന പരാജയകാരണങ്ങളിലൊന്നുമാണ് മരുന്നുകൾക്കെതിരെയുള്ള കാൻസർ കോശങ്ങളുടെ പ്രതിരോധം. വളർന്നു വലുതായ ഒരു മനുഷ്യ ട്യൂമറിൽ കോശങ്ങളുടെ സ്വാഭാവിക പരിണാമഫലമായി, മരുന്നു ചികിത്സ തുടങ്ങുന്നതിന് മുൻപ് തന്നെ അതിനെ ചെറുക്കാൻ ശേഷിയുള്ള കാൻസർ കോശങ്ങൾ ഉണ്ടായിരിക്കും എന്നത്   വോഗൽസ്റ്റൈൻ ചൂണ്ടിക്കാണിക്കുന്നു. മരുന്നു പ്രയോഗത്തിന്റെ ഫലമായി ഒട്ടുമിക്ക കാൻസർ കോശങ്ങളും കൊല്ലപ്പെടുമ്പോൾ ആ സ്ഥാനത്തേക്ക് ഈ പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള  കോശങ്ങൾ പെരുകുകയാണ് ചെയ്യുക. കാൻസർ പ്രാരംഭത്തിൽ തന്നെ നിർണ്ണയിക്കാൻ സാധിച്ചാൽ ഇത്തരം പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള കോശങ്ങളുടെ ഉത്ഭവ സാധ്യതയും കുറയ്ക്കാം.

ഇവിടെയാണ് ലിക്വിഡ് ബയോപ്സി എന്ന നൂതന അർബുദ പ്രാരംഭനിർണയ സങ്കേതം പ്രതീക്ഷയാകുന്നത്.

രക്തത്തിലെ അർബുദ അടയാളങ്ങൾ

ശരീരകലകളെ പുറത്തെടുത്ത് ലാബിൽ പരിശോധിക്കുന്നതിനെയാണല്ലോ ബയോപ്സി എന്ന് പൊതുവെ പറയുന്നത്. പ്രാഥമിക രക്താർബുദം ഒഴിച്ച് മറ്റു ആന്തരിക അവയവങ്ങളിലെ കാൻസറുകളുടെ നിർണ്ണയത്തിന് ആവശ്യമായ ശരീരഭാഗം അതായത് അവയവങ്ങളിൽ നിന്നും ശേഖരിക്കാൻ   പലപ്പോഴും കൂടുതൽ ഇൻവേസീവ് ആയ സർജറി പോലുള്ള മാർഗങ്ങൾ വേണ്ടിവരും. എന്നാൽ താരതമ്യേന എളുപ്പം ശേഖരിക്കാവുന്ന രക്തത്തിന്റെ പരിശോധനയിലൂടെ തന്നെ കാൻസർ നിർണ്ണയം (Early detection) നടത്താൻ ഉതകുന്ന സങ്കേതമാണ് ലിക്വിഡ് ബയോപ്സി (ചിത്രം 2 ). 

ചിത്രം 2 : ലിക്വിഡ് ബയോപ്സി ഉദാഹരണങ്ങളും ഉപയോഗങ്ങളും (ചിത്രത്തിന് കടപ്പാട് ഗൂഗിൾ)

അർബുദ ഡിഎൻഎ / ആർഎൻഎ

സ്വാഭാവികമായ പ്രക്രിയയിലൂടെയും ശരീരത്തിലെ പ്രതിരോധ കോശങ്ങളുടെ പ്രവർത്തനഫലമായും മറ്റു കോശങ്ങളെപ്പോലെ കാൻസർ കോശങ്ങളും മരണപ്പെടുന്നുണ്ട്. അവയുടെ ഭൗതീകാവശിഷ്ടങ്ങൾ ഡിഎൻഎയുടെയും ആർഎൻഎയുടെയും ഒക്കെ രൂപത്തിൽ രക്തത്തിലേക്ക് ഒഴുകിയെത്തുന്നു. ഇത്തരത്തിലുള്ള  ഡിഎൻഎയെ  സർക്കുലേറ്റിങ്ങ് ടൂമർ ഡിഎൻഎ (ctDNA) എന്ന് വിളിക്കുന്നു. 

രക്തത്തിൽ നിന്നും ctDNA വേർതിരിച്ചെടുത്ത് അതിന്റെ ശ്രേണിയിൽ  കാൻസറുകളിൽ പൊതുവായി കാണപ്പെടുന്ന ചില ഉൽപരിവർത്തനങ്ങളുടെ (മ്യൂട്ടേഷൻ) സാന്നിധ്യം വിലയിരുത്താം. ഉദാഹരണം ബ്രാക്കാ (BRCA1) ജീനിലെ മ്യൂട്ടേഷൻ ബ്രെസ്റ്റ് കാൻസറിന്റെ സൂചനയാവാം. അതുപോലെ EGFR ജീനിലെ മ്യൂട്ടേഷൻ ശ്വാസകോശാർബുദത്തിന്റെ സൂചന. KRAS മ്യൂട്ടേഷൻ പാൻക്രിയാറ്റിക് കാൻസറിന്റെ. ഒരേസമയം നിരവധി ജീൻ മ്യൂട്ടേഷനുകൾ പരിശോധിക്കാൻ കഴിയുമെന്നതു കൊണ്ട് ഒന്നിലധികം മ്യൂട്ടേഷനുകൾ കാണപ്പെട്ടാൽ രോഗനിർണയത്തിന് അത് കൂടുതൽ സഹായകരമാകും.

ജീനുകളുടെ ഉല്പരിവർത്തനത്തിനു  പുറമെ കാൻസറിന്റെ വളർച്ചയെ സഹായിക്കുന്ന ഉപരിജനിതക മാറ്റങ്ങളും (ഉദാഹരണത്തിന് DNA Methylation) ലിക്വിഡ് ബയോപ്സി വഴി കണ്ടെത്താൻ കഴിയും.

സ്വാഭാവികമായും കാൻസർ കോശങ്ങളുടെ എണ്ണം (കാൻസറിന്റെ വലിപ്പം) കൂടുന്നതനുസരിച്ച് രക്തത്തിലെ ctDNAയുടെ അളവും കൂടും. ഈ ടെക്നിക് വളരെയധികം സെൻസിറ്റീവ് ആയതിനാൽ കാൻസറിനെ തുടക്കത്തിൽ തന്നെ കണ്ടെത്താൻ കഴിയുമെന്നതാണ് ഗവേഷകരെ ഉത്സാഹിതരാക്കുന്നത്. ഈ സങ്കേതത്തിന്റെ വ്യാപകമായ ക്ളിനിക്കൽ ഉപയോഗത്തിന് ആവശ്യമുയ വിപുലമായ പഠനങ്ങൾ നടന്നുവരുന്നു. 

ഡിഎൻഎ കൂടാതെ ടൂമർ ആർഎൻഎ യുടെ സാന്നിധ്യവും വേർതിരിച്ചറിയാൻ ഉതകുന്ന ടെക്നിക്കുകൾ വികസിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ട്. 

അർബുദ കോശങ്ങൾ

രക്തത്തിൽ അർബുദ കോശങ്ങളുടെ (Circulating Tumor Cells, CTCs ) തന്നെ സാന്നിധ്യം കണ്ടെത്തുന്ന സങ്കേതമാണിത്. അർബുദ കോശങ്ങളുടെ ഉപരിതലത്തിൽ  കാണപ്പെടുന്ന ചില യുണീക്ക്  പ്രോട്ടീൻ അടയാളങ്ങളെയോ രൂപഘടനയിലുള്ള വ്യതിയാനങ്ങളെയോ ഉപയുക്തമാക്കി ഈ കോശങ്ങളെ വേർതിരിക്കാനും പരീക്ഷണശാലയിൽ വളർത്താനും അവയുടെ ഉത്ഭവസ്ഥാനമുൾപ്പെടെയുള്ള  സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ നിർണ്ണയിക്കാനും സാധിക്കും. 

അർബുദ എക്സോസോമുകൾ (Tumor-Derived Exosomes: TEX )

കോശങ്ങളിലെ ഡിഎൻഎ, ആർഎൻഎ പ്രോട്ടീൻ മറ്റു സംയുക്തങ്ങൾ ഒക്കെ പാക്ക് ചെയ്ത് പുറത്തേക്ക് സ്രവിക്കപ്പെടുന്ന, 30 -150nm ഡയമീറ്റർ വലിപ്പമുള്ള കുമിളകളെയാണ്    (Vesicle) എക്സോസോം എന്ന് വിളിക്കുന്നത്.  അനിയന്ത്രിതമായി പെരുകുന്ന കോശങ്ങൾ പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന ഇത്തരം കുമിളകളെ രക്തത്തിൽ നിന്നും വേർതിരിച്ചെടുത്ത് കാൻസറിന്റെ സൂചകമായ ഡിഎൻഎ, പ്രോട്ടീൻ, ആർഎൻഎ എന്നിവയെ വിലയിരുത്താൻ സാധിക്കും.

ഭാവിയിലേക്കൊരു സമഗ്ര പദ്ധതി

നിലവിലുള്ള പരമ്പരാഗത ടിഷ്യൂ ബയോപ്സിയുടെ ഒപ്പം ലിക്വിഡ് ബയോപ്സിയിലെ നൂതനമായ ഈ സാങ്കേതിക വിദ്യകളും ചേരുമ്പോൾ കൃത്യതയോടെയുള്ള കാൻസറിന്റെ പ്രാരംഭ നിർണ്ണയം സാധ്യമാകുമെന്നാണ് കരുതപ്പെടുന്നത്. പ്രാരംഭ നിർണയത്തിന് പുറമെ ചികിത്സയുടെ ഭാഗമായി കാൻസറിനുണ്ടാകുന്ന മാറ്റങ്ങളെ ഫലപ്രദമായി പിന്തുടരുവാനും, അവശേഷിക്കുന്ന അര്ബുദകോശങ്ങളെ (റെസിജുവൽ ഡിസീസ്) പോലും കണ്ടെത്തുവാനും ഈ സങ്കേതത്തിന്  സാധിക്കും. ഇങ്ങനെ ഒരു സമഗ്രമായ രോഗനിർണയ ചികിത്സാ പദ്ധതിയിലൂടെ ഭാവിയിൽ കാൻസറിന്റെ സമ്പൂർണ്ണ ചികിത്സാവിജയം ഉറപ്പാക്കാനും സാധിച്ചേക്കും.

അധികവായനയ്ക്ക് 

1. https://www.youtube.com/watch?v=43N75VjQ708

2 .Bettegowda C, Sausen M, Leary RJ, et al. Detection of circulating tumor DNA in early- and late-stage human malignancies. Sci Transl Med 2014;6:224ra–24

3 . Levy B, Hu ZI, Cordova KN, Close S, Lee K, Becker D. Clinical Utility of Liquid Diagnostic Platforms in Non-Small Cell Lung Cancer.Oncologist. 2016 Sep; 21(9):1121-30. Epub 2016 Jul 7.

4 . Esposito A, Criscitiello C, Trapani D, Curigliano G. The Emerging Role of "Liquid Biopsies," Circulating Tumor Cells, and Circulating Cell-Free Tumor DNA in Lung Cancer Diagnosis and Identification of Resistance Mutations. Curr Oncol Rep. 2017 Jan; 19(1):1. 

5. Wan JC, Massie C, Garcia-Corbacho J, Mouliere F, Brenton JD, Caldas C, Pacey S, Baird R, Rosenfeld N. Liquid biopsies come of age: towards implementation of circulating tumour DNA. Nat Rev Cancer. 2017 Apr;17(4):223-238. doi: 10.1038/nrc.2017.7. Epub 2017 Feb 24.

 

6 . Boyiadzis, M. & Whiteside, T. L. Information transfer by exosomes: a new frontier in hematological malignancies. Blood Rev. 29, 281–90 (2015)