Oncometabolism
اونکومیٹابولزم مطالعہ کا وہ شعبہ ہے جو خلیوں میں ہونے والی میٹابولک تبدیلیوں پر توجہ مرکوز کرتا ہے جو ٹیومر مائکرو انوائرمنٹ (ٹی ایم ای) بناتے ہیں اور اونکوجینیسیس اور ٹیومر کی ترقی کے ساتھ نیوپلاسٹک حالت کی طرف جاتے ہیں۔ بڑھتی ہوئی نشوونما اور بقا کے حامل خلیے میٹابولزم کے لحاظ سے غیر ٹیوموریجینک خلیوں سے مختلف ہوتے ہیں۔ واربرگ اثر، جو بیان کرتا ہے کہ کس طرح کینسر کے خلیات اپنے میٹابولزم کو زیادہ آنکوجینک بننے کے لیے تبدیل کرتے ہیں تاکہ پھیل سکیں اور بالآخر دوسرے بافتوں پر حملہ کر سکیں جسے میٹاسٹیسس کہا جاتا ہے۔ آنکومیٹابولزم سے وابستہ کیمیائی رد عمل آنکوجینز کی تبدیلی سے شروع ہوتے ہیں، جو ایسے جین ہیں جن میں کینسر کا سبب بننے کی صلاحیت ہوتی ہے۔ یہ جین جسمانی حالات کے دوران فعال اور فعال ہو سکتے ہیں، جس سے عام مقدار میں میٹابولائٹس پیدا ہوتے ہیں۔ ڈی این اے کو پہنچنے والے نقصان کے نتیجے میں ان میں اضافہ ان میٹابولائٹس کی کثرت کا باعث بن سکتا ہے، اور ٹیومرجینسیس کا باعث بن سکتا ہے۔ ان میٹابولائٹس کو آنکومیٹابولائٹس کے نام سے جانا جاتا ہے، اور یہ بائیو مارکروں کے طور پر کام کر سکتے ہیں۔ 1920 کی دہائی میں، اوٹو ہینرچ واربرگ نے ایک دلچسپ بائیو اینرجیٹک فینوٹائپ دریافت کیا جو زیادہ تر ٹیومر خلیوں میں مشترک ہے: توانائی کی پیداوار کے لیے لیکٹک ایسڈ کے خمیر پر معمول سے زیادہ انحصار۔ انہیں "فادر آف اونکومیٹابولزم" کے نام سے جانا جاتا ہے۔ اگرچہ اس تحقیقی شعبے کی جڑیں 1920 کی دہائی میں ملتی ہیں، لیکن اسے حال ہی میں تسلیم کیا گیا تھا۔ پچھلی دہائی کے دوران، کینسر کی ترقی پر تحقیق نے کینسر اور مدافعتی خلیات دونوں کے لیے میٹابولک راستوں کو منتقل کرنے کے کردار پر توجہ مرکوز کی ہے، جس کی وجہ سے ٹی ایم ای میں خلیوں میں ہونے والی میٹابولک تبدیلیوں کی خصوصیت میں دلچسپی میں اضافہ ہوا ہے۔ واربرگ اثر ہائپوکسک حالات کی عدم موجودگی میں (یعنی۔ آکسیجن کی جسمانی سطح)، کینسر کے خلیات ترجیحی طور پر گلوکوز کو لیکٹیٹ میں تبدیل کرتے ہیں، اوٹو ایچ واربرگ کے مطابق، جن کا خیال تھا کہ ایروبک گلائکولیسس کینسر سیل بدنیتی میں کلیدی میٹابولک تبدیلی تھی۔ "واربرگ اثر" بعد میں اس میٹابولک تبدیلی کو بیان کرنے کے لیے وضع کیا گیا۔ واربرگ کا خیال تھا کہ میٹابولزم میں یہ تبدیلی مائٹوکونڈریل "تنفس کی چوٹ" کی وجہ سے ہے، لیکن اس تشریح پر دوسرے محققین نے 1956 میں سوال اٹھایا تھا جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ زیادہ تر ٹیومر خلیوں میں پائے جانے والے برقرار اور فعال سائٹوکروم واضح طور پر عام مائٹوکونڈریل بیماری کے خلاف بات کرتے ہیں۔ مزید برآں، پوٹر اور دیگر۔ اور کئی دیگر مصنفین نے اہم شواہد فراہم کیے کہ آکسیڈیٹیو فاسفوریلیشن اور ایک عام کریبس سائیکل زیادہ تر مہلک ٹیومرز میں برقرار رہتا ہے، جس سے بڑھتے ہوئے شواہد میں اضافہ ہوتا ہے کہ زیادہ تر کینسر مناسب مائٹوکونڈریل تنفس کو برقرار رکھتے ہوئے واربرگ اثر کی نمائش کرتے ہیں۔ ڈینگ اور دیگر۔ 2008 میں اس بات کا ثبوت فراہم کیا گیا کہ واربرگ کے تجربات میں استعمال ہونے والے ٹیومر ٹشو کے حصے آکسیجن کے پھیلاؤ کے مستقل کے لیے پتلے ہونے چاہئیں تھے، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ مطالعہ کیے گئے ٹشو کے ٹکڑے جزوی طور پر ہائپوکسک تھے اور حساب شدہ اہم پھیلاؤ کا فاصلہ 470 مائکرو میٹر تھا۔ نتیجے کے طور پر، واربرگ کی دریافت کے بارے میں لامتناہی مباحثے اور مباحثے ہوئے اور دنیا بھر کے سائنسدانوں کی دلچسپی بڑھ گئی، جس نے کینسر اور مدافعتی خلیوں میں سیل میٹابولزم اور جدید ٹیکنالوجی کے استعمال کی طرف توجہ دلانے میں مدد کی ہے تاکہ یہ دریافت کیا جا سکے کہ یہ راستے کیا ہیں اور ان میں کس طرح ترمیم کی گئی ہے اور ساتھ ہی ممکنہ علاج کے اہداف بھی۔ میٹابولک ری پروگرامنگ کارسنجینک خلیات آنکوجینیسیس کے دوران میٹابولک ری وائرنگ سے گزرتے ہیں، اور آنکومیٹابولائٹس ایک اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ کینسر میں، کئی دوبارہ پروگرام شدہ میٹابولک راستے ہیں جو غذائی اجزاء کی کمی ہونے پر خلیوں کو زندہ رہنے میں مدد کرتے ہیں: ایروبک گلائکولیسس، گلائکولیٹک فلکس میں اضافہ، جسے واربرگ اثر بھی کہا جاتا ہے، گلائکولیٹک انٹرمیڈیٹس کو ٹیومرجینک خلیوں کے پھیلاؤ کے میٹابولک مطالبات کو پورا کرنے کے لیے ذیلی راستوں کی فراہمی کی اجازت دیتا ہے۔ ایک اور مطالعہ شدہ دوبارہ پروگرام شدہ راستہ آنکوجین ایم وائی سی کے فنکشن کا فائدہ ہے۔ یہ جین ایک ٹرانسکرپشن عنصر کو انکوڈ کرتا ہے جو مائٹوکونڈریل میٹابولزم کے ذریعے انابولک نمو میں شامل متعدد جینوں کے اظہار کو فروغ دیتا ہے۔ اونکومیٹابولائٹ کی پیداوار میٹابولک ڈی ریگولیشن کی ایک اور مثال ہے۔ اونکومیٹابولائٹس میٹابولائٹس ہیں جن کی کثرت کینسر کے خلیوں میں ان کی پیداوار میں شامل مخصوص انزائموں میں فنکشن کے نقصان یا فنکشن کے حصول کے ذریعے نمایاں طور پر بڑھ جاتی ہے، ان اینڈوجینس میٹابولائٹس کا جمع ٹیومر کی نشوونما اور میٹاسٹاسس کو شروع کرتا ہے یا برقرار رکھتا ہے۔ کینسر کے خلیات ایروبک گلائکولیسس پر انحصار کرتے ہیں، جو عام سیل میٹابولزم میں شامل انزائموں میں نقائص کے ذریعے پہنچتا ہے، یہ کینسر کے خلیوں کو اپنی توانائی کی ضروریات کو پورا کرنے اور امینو ایسڈ اور لپڈ جیسے ضروری حیاتیاتی سالمات کی تعمیر کے لیے ٹی سی اے سائیکل سے ایسیٹائل-سی او اے کو ہٹانے کی اجازت دیتا ہے۔ یہ نقائص اینڈوجینس میٹابولائٹس کی کثرت کا سبب بنتے ہیں، جو اکثر اہم ایپیجینیٹک تبدیلیوں اور سگنلنگ راستوں میں شامل ہوتے ہیں جن کا کینسر سیل میٹابولزم پر براہ راست اثر پڑتا ہے۔ ایپیجینیٹکس اونکومیٹابولائٹ ڈس ریگولیشن اور کینسر کی ترقی کینسر کے خلیوں میں ایپیجینیٹک تبدیلیوں سے منسلک ہیں۔ کئی میکانزم کو ڈی-2-ہائیڈروکسی گلوٹاریٹ، سکینیٹ، اور فیومریٹ سے منسلک کیا گیا ہے جس میں α-KG-منحصر ڈائی آکسیجنیز کی روک تھام کے ساتھ، یہ ایپیجینیٹک تبدیلیوں کا سبب بنتا ہے جو خلیوں کی تفریق میں شامل جینوں کے اظہار اور مہلک خصوصیات کی نشوونما کو متاثر کرتا ہے۔ ٹموتھی اے چن کے گروپ نے ایک ایسا طریقہ کار بیان کیا جس کے ذریعے دماغی ٹیومر کے نمونوں میں آنکومیٹابولائٹ ڈی-2-ہائیڈروکسیگلوٹاریٹ کے غیر معمولی جمع ہونے سے ڈی این اے میتھیلیشن میں اضافہ ہوا، یہ ایک ایسا عمل ہے جو آنکوجینیسیس میں کلیدی کردار ادا کرتا ہے۔ دوسری طرف، پیراگنگلیوما خلیوں میں، سوکینٹ اور فیومریٹ میتھیلیٹ ہسٹونز کے لیے پائے گئے، جو پی این ایم ٹی اور کے آر ٹی 19 جینز کو مؤثر طریقے سے خاموش کرتے ہیں، جو بالترتیب نیورو اینڈوکرائن تفریق اور ایپیٹیلیل-میسینکائمل منتقلی میں شامل ہیں۔ کینسر کا پتہ لگانے کے لیے بائیو مارکر آنکومیٹابولائٹس کی دریافت نے کینسر حیاتیات میں ایک نئے دور کا آغاز کیا ہے، جس میں مریضوں کی دیکھ بھال کو بہتر بنانے کی صلاحیت ہے۔ نئے علاج اور قابل اعتماد مارکر کی دریافت جو کینسر کے خلیوں کی کمزوریوں کا استحصال کرتی ہے، ان راستوں کے اوپر کی طرف یا نیچے کی طرف اثر انداز کرنے والوں کو نشانہ بنانے کے لیے استعمال کیا جا رہا ہے۔ اونکومیٹابولائٹس کو تشخیصی بائیو مارکروں کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے اور یہ ٹیومرجینسیس کے ابتدائی مراحل میں، خاص طور پر ٹیومر کے زیادہ جارحانہ رویے کی پیش گوئی میں، زیادہ درست فیصلے کرنے میں کینسر کے ماہرین کی مدد کرنے کے قابل ہو سکتے ہیں۔ پروٹون مقناطیسی گونج سپیکٹروسکوپی (ایم آر ایس) کا استعمال کرتے ہوئے گلیوما کے مریضوں میں ڈی-2-ہائیڈروکسی گلوٹاریٹ کا پتہ لگانا ایک غیر ناگوار طریقہ کار ثابت ہوا ہے۔ آئی ڈی ایچ 1 یا آئی ڈی ایچ 2 تغیرات کی موجودگی اس آنکومیٹابولائٹ کے 100 فیصد وقت کا پتہ لگانے سے منسلک تھی۔ آئی ڈی ایچ 2/آر 140 کیو ایک مخصوص تغیر ہے جس نے چھوٹے مالیکیول اے جی آئی-6780 کے ذریعے اس کی روک تھام کے بعد امید افزا نتائج دکھائے ہیں۔ لہذا، دریافت شدہ میوٹینٹ آئی ڈی ایچ انزائموں کو روک کر ڈی-2-ہائیڈروکسی گلوٹاریٹ کی فراہمی کو محدود کرنا آئی ڈی ایچ-میوٹینٹ کینسر کے لیے ایک اچھا علاج معالجہ ہو سکتا ہے۔ کینسر کے ابتدائی مراحل میں ایس ڈی ایچ میوٹیشن ٹیسٹنگ کے لیے مریضوں کو ترجیح دینے کے لیے سکینیٹ ڈی ہائیڈروجنیز آئی ایچ سی سٹیننگ ایک مفید تشخیصی ٹول ثابت ہوا ہے۔ آئی ایچ سی سٹیننگ میں ایس ڈی ایچ بی کی عدم موجودگی کو ایس ڈی ایچ اونکوجین میوٹیشن کی موجودگی سے جوڑا جائے گا۔ پہلے سے ہی تجارتی دوا ڈیسیٹابائن (ڈیکوجن ®) ایس ڈی ایچ بی-میوٹینٹ خلیوں کی منتقلی کی صلاحیتوں کو دبانے کے لیے ایک موثر تھراپی ہو سکتی ہے، ایف ایچ کے لیے فومریٹ ہائیڈریٹیز آئی ایچ سی سٹیننگ کا استعمال پیپلری رینٹل سیل کارسنوما ٹائپ 2 کے مریضوں میں اس پروٹین کی کمی کا پتہ لگانے کے لیے کیا جاتا ہے۔ گردوں کے کارسنوما خلیوں میں ایف ایچ کی کمی بقا کے حامی میٹابولک موافقت کو جنم دیتی ہے جہاں کئی جھرنے متاثر ہوتے ہیں۔ گلائسین-این-میتھائل ٹرانسفرس کی کمی گلائسین-این-میتھائل ٹرانسفرس کو ہیپاٹو سیلولر کارسنوما اور پینکریٹک کینسر سے جوڑا گیا ہے۔ اونکوجینیسیس کے لیے ایک قابل اعتماد مارکر کے طور پر اس کی خدمت کرنا۔ جب جی این ایم ٹی میں حذف ہونے والے مریضوں کے مقابلے میں، جن مریضوں میں ابتدائی مرحلے کے پینکریٹک کینسر کو حذف نہیں کیا گیا تھا، ان کی مجموعی بقا میڈین مہینوں سے دوگنی تھی۔ آنکومیٹابولومکس میٹابولومکس کا اطلاق آنکومیٹابولزم پر کیا جا سکتا ہے، کیونکہ کینسر کے جینومک، ٹرانسکرپٹومیک اور پروٹومک پروفائلز میں ہونے والی تبدیلیوں کے نتیجے میں نیچے کی طرف میٹابولک راستوں میں تبدیلیاں آسکتی ہیں۔ اس معلومات سے ہم مختلف بیماریوں کے لیے ذمہ دار راستوں اور آنکومیٹابولائٹس کی وضاحت کر سکتے ہیں۔ دراصل، اس تکنیک کے استعمال کے ذریعے، کینسر کے خلیوں میں گلوکوز میٹابولزم میں پائروویٹ کینیز انزائم کی بے قاعدگی دریافت ہوئی۔ ایک اور عام استعمال شدہ تکنیک گلوکوز یا گلوٹامین ہے جس پر 13C کا لیبل لگا ہوا ہے تاکہ یہ ظاہر کیا جا سکے کہ ٹی سی اے سائیکل کا استعمال بڑی مقدار میں فیٹی ایسڈ (فاسفولیپیڈز) پیدا کرنے اور ٹی سی اے سائیکل انٹرمیڈیٹس کو بھرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ لیکن آنکومیٹابولومکس کو ضروری نہیں کہ کینسر کے خلیوں پر استعمال کیا جائے، بلکہ ٹی ایم ای میں فوری طور پر ان کے ارد گرد کے خلیوں پر استعمال کیا جائے۔ کینسر پر لاگو ہونے والی میٹابولومکس میں موجودہ کینسر کے علاج کو نمایاں طور پر بہتر بنانے کی صلاحیت ہے اور اس کی تشخیصی قدر بہت زیادہ ہے، کیونکہ میٹابولک تبدیلیاں خلیوں (اس طرح ٹشوز اور اعضاء) میں فینوٹائپک تبدیلیوں کا پیش خیمہ ہیں جو اسے مشکل سے پتہ لگانے والے کینسر کا جلد پتہ لگانے کے لیے موزوں بناتی ہیں۔ یہ زیادہ ذاتی دوا کی طرف بھی لے جاتا ہے اور کسی فرد کے کینسر کے علاج کو ان کے مخصوص آنکومیٹابولائٹ پروفائلز کے مطابق اپنی مرضی کے مطابق بناتا ہے، جو کینسر تھراپی کو بہتر بنانے یا باخبر ایڈجسٹمنٹ کی اجازت دے گا۔ سافٹ ویئر اور لائبریریاں انجینیٹی پاتھ وے تجزیہ (آئی پی اے) انجینیٹی پاتھ وے تجزیہ (آئی پی اے) ایک میٹابولک پاتھ وے تجزیہ سافٹ ویئر پیکیج ہے جو محققین کو ڈیٹا تجزیہ کے لیے ممکنہ میٹابولک راستوں کے ساتھ مخصوص میٹابولائٹس کو جوڑ کر پیچیدہ حیاتیاتی نظاموں کو ماڈل، تجزیہ اور سمجھنے میں مدد کرتا ہے۔ اس سافٹ ویئر کو محققین نے ہائیڈروکسی گلوٹاریٹ جیسے آنکومیٹابولائٹس پر ریگولیٹری نیٹ ورکس کو واضح کرنے کے لیے استعمال کیا ہے۔ میٹابولائٹس میٹابولومکس ریسرچ کے لیے ایک کھلی رسائی والا ڈیٹا بیس ہے جو معروف جرائد کے میٹابولک تجربات سے تمام تجرباتی ڈیٹا اکٹھا کرتا ہے۔ 2012 میں اپنی ابتدائی ریلیز کے بعد سے، میٹابولائٹس کے ذخیرے میں سال بہ سال مسلسل ترقی دیکھی گئی ہے۔ یہ ایک ایسا وسیلہ ہے جس نے میٹابولائٹ ڈیٹا تک آسان رسائی کے لیے سائنسی برادری کی ضروریات کے جواب میں اضافہ کیا۔ کینسر کی تحقیق صدیوں سے جاری ہے، جو اس کی وجہ کی اصل کو واضح کرنے کی کوشش کر رہی ہے۔ جیسے جیسے کینسر کی تحقیق وقت کے ساتھ ترقی کرتی ہے، سائنسی برادری سیل میٹابولزم پر زیادہ توجہ دیتی ہے اور ان میٹابولک ضروریات اور ان تبدیلیوں کو کس طرح نشانہ بنایا جائے جو خلیات کارسنوجینیسیس کے دوران ہوتے ہیں۔ اس بات کے بڑھتے ہوئے شواہد موجود ہیں کہ کینسر میں میٹابولک انحصار ٹشو کے ماحول سے متاثر ہوتے ہیں، کیونکہ کینسر کے مختلف منظرناموں میں آنکومیٹابولزم کا مطالعہ کرنے کے لیے مختلف ان وٹرو اور ان ویو ماڈلز کے لیے ٹی ایم ای پر غور کرنا ضروری ہے۔ چھاتی کے کینسر کے ماڈلز میں بی ای ٹی پروٹین کے ماڈیولیشن پر وسیع تحقیق ہے۔ یہ پروٹین آنکومیٹابولزم میں ملوث دکھائی دیتے ہیں اور کارسنجینک خلیوں میں بی آر ڈی 4 کے اعمال کو نشانہ بنانے اور غیر جوڑنے کے ساتھ ساتھ ہجرت کے حامی اشاروں کو روکنے اور سائٹوکین میٹابولزم کو تبدیل کرنے، خاص طور پر آئی ایل-6 میں شامل ہوتے ہیں۔ اسی گروپ نے ٹی ایم ای میں ایکزوسومز کی اہمیت کے بارے میں اطلاع دی ہے اور بتایا ہے کہ کس طرح یہ پھوڑے، جو ایڈیپوسائٹس کے ذریعے بہائے جاتے ہیں، ایک مخصوص مالیکیولر کارگو لے جا سکتے ہیں جو سیل میں میٹابولک تبدیلیوں کا سبب بنتا ہے، جس کی وجہ سے وصول کنندہ کے چھاتی کے کینسر کے خلیوں میں پرو میٹاسٹیٹک تبدیلیاں ہوتی ہیں۔ حوالہ جات ویکیپیڈیا اسٹوڈنٹ پروگرام اونکولوجی میٹابولزم