समाचार | कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने ‘प्रोग्राम किए जा सकने वाले भ्रूण मॉडलों’ से शुरुआती विकास को दोबारा निर्मित किया, जिससे प्रजनन अनुसंधान के नए रास्ते खुले

समाचार | कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने ‘प्रोग्राम किए जा सकने वाले भ्रूण मॉडलों’ से शुरुआती विकास को दोबारा निर्मित किया, जिससे प्रजनन अनुसंधान के नए रास्ते खुले

निषेचन के बाद शुरुआती दिनों में एक कोशिका कैसे पूर्ण जीव बन जाती है, यह विज्ञान के सबसे बड़े रहस्यों में से एक है। चूँकि स्तनधारियों का शुरुआती विकास गर्भाशय के भीतर होता है, इसलिए शोधकर्ताओं के लिए लंबे समय से इसे सीधे देखना या इसमें हस्तक्षेप करना कठिन रहा है। इससे यह समझना सीमित हो गया है कि कभी-कभी भ्रूण का विकास विफल क्यों हो जाता है।

कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय, सांताक्रूज़ का एक अग्रणी अध्ययन इस सीमा को पार कर रहा है। वास्तविक भ्रूणों के बिना उन्नत CRISPR तकनीक का उपयोग करते हुए शोधकर्ताओं ने स्वयं व्यवस्थित होने वाले “प्रोग्राम किए जा सकने वाले भ्रूण मॉडल” यानी भ्रूण-सदृश संरचनाएँ बनाई हैं, जो प्रयोगशाला में शुरुआती विकास के प्रमुख चरणों को दोहराती हैं। यह शोध Cell Stem Cell में प्रकाशित हुआ था।

“हम भ्रूण निर्माण जैसी प्राकृतिक प्रक्रियाओं को प्रयोगशाला की डिश में दोबारा बनाना और उनमें बदलाव करना चाहते हैं, ताकि शुरुआती विकास संबंधी विकारों पर अनुसंधान आगे बढ़ सके।”

—अली शरीयती, संबंधित लेखक और UC सांताक्रूज़ में जैव-आणविक अभियांत्रिकी के सहायक प्रोफेसर

CRISPR से स्टेम कोशिकाओं की प्रोग्रामिंग

कैलटेक में अब स्नातकोत्तर छात्रा पूर्व छात्रा सयाका कोज़ुकी और पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता गेराल्ड लोडवाइक ने प्रयोगशाला की चूहे की स्टेम कोशिकाओं का उपयोग करते हुए संयुक्त रूप से इस अध्ययन का नेतृत्व किया। स्टेम कोशिकाएँ एक खाली कैनवास जैसी होती हैं और सैद्धांतिक रूप से मस्तिष्क या आंत की कोशिकाओं सहित किसी भी प्रकार की कोशिका बन सकती हैं।

टीम ने CRISPR के एक अधिक सौम्य रूप, CRISPR सक्रियण प्रणाली (CRISPRa), का उपयोग किया। DNA को काटने के बजाय यह भ्रूणीय विकास के लिए आवश्यक जीन क्षेत्रों को नियंत्रित और सक्रिय करती है। यह सटीक सक्रियण स्टेम कोशिकाओं को विभिन्न प्रारंभिक भ्रूणीय कोशिका प्रकार बनाने के लिए प्रेरित करता है।

“बाहरी उद्दीपन देने के बजाय हम कोशिकाओं में पहले से मौजूद आनुवंशिक स्विच सक्रिय करते हैं और उन्हें स्वयं तय करने देते हैं कि विकास की यात्रा कैसे शुरू करनी है,” लोडवाइक ने समझाया।

स्टेम कोशिकाओं में से 80% से अधिक कुछ ही दिनों में स्वतः शुरुआती भ्रूण जैसी संरचनाओं में व्यवस्थित हो गईं और उन्होंने प्राकृतिक भ्रूणों से बहुत हद तक मेल खाने वाले जीन-अभिव्यक्ति कार्यक्रम शुरू कर दिए।

“स्व-संगठन आश्चर्यजनक रूप से तुलनीय है। कोशिकाएँ मानो जानती हैं कि उन्हें क्या करना है; हमें बस उन्हें हल्का-सा प्रोत्साहन देना होता है।”

—अली शरीयती

शुरुआती जीवन स्वयं को कैसे व्यवस्थित करता है, इसका अवलोकन

कल्चर में भ्रूण-सदृश कोशिकाओं ने सामूहिक व्यवहार दिखाया। इसमें घूर्णी प्रवासन भी शामिल था, जिसे पक्षियों के झुंड जैसी सुव्यवस्थित गति बताया गया है और जिसने अंततः शुरुआती भ्रूण के स्पष्ट प्रतिरूप बनाए।

विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं के निर्माण के लिए रसायनों का उपयोग करने वाली पिछली विधियों के विपरीत, इस अध्ययन ने सह-विकास पर जोर दिया, जो शरीर में होने वाले प्राकृतिक भ्रूणीय विकास से अधिक मिलता-जुलता है।

“हम कोशिकाओं को अलग-अलग नहीं बनाते। हम उन्हें साथ बढ़ने और एक-दूसरे को उसी तरह प्रभावित करने देते हैं जैसे वे वास्तविक भ्रूण में करती हैं। इस प्रकार पड़ोसी कोशिकाओं के रूप में उनकी जैविक स्मृति दोबारा बनती है।”

—शरीयती

प्रोग्राम किए जा सकने वाले मॉडल विकास संबंधी दोषों के कारण उजागर कर सकते हैं

इन भ्रूण मॉडलों का मुख्य लाभ यह है कि इन्हें बड़े स्तर पर प्रोग्राम किया जा सकता है। शोधकर्ता जीवन के सबसे शुरुआती चरणों का अध्ययन कर सकते हैं और जानबूझकर जीन को सक्रिय या निष्क्रिय करके देख सकते हैं कि किन बदलावों से कोशिका प्रकारों, ऊतकों की संरचना या पूरे भ्रूण में विफलता होती है।

यह वास्तविक भ्रूणों का उपयोग किए बिना विकास संबंधी असामान्यताओं का मॉडल बनाने के लिए एक प्रभावी मंच प्रदान करता है।

भविष्य में इस तकनीक का विस्तार मनुष्यों सहित अन्य प्रजातियों तक किया जा सकता है। इससे वैज्ञानिकों को यह जाँचने में मदद मिल सकती है कि शुरुआती मानव भ्रूण अक्सर गर्भाशय में प्रत्यारोपित या विकसित क्यों नहीं हो पाते। शरीयती ने कहा: “अब हम जीवन की शुरुआत में आने वाली बाधाओं को अधिक स्पष्टता से देख सकते हैं, जो मानव प्रजनन सफलता में सुधार के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।”

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