क्या कृत्रिम अंग कृत्रिम अंगों के युग में प्रवेश करेंगे?   

वैज्ञानिकों ने प्रयोगशाला में स्तनधारी भ्रूण के प्राकृतिक विकास की प्रक्रिया को मस्तिष्क और हृदय के विकास तक दोहराया है। स्टेम कोशिकाओं का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने गर्भाशय के बाहर कृत्रिम चूहे के भ्रूण बनाए जो गर्भ में 8.5 दिनों तक प्राकृतिक विकास प्रक्रिया को दोहराते हैं। यह कृत्रिम जीव विज्ञान में एक महत्वपूर्ण उपलब्धि है। भविष्य में, यह मानव कृत्रिम भ्रूणों पर अध्ययन का मार्गदर्शन करेगा, जिससे प्रत्यारोपण की प्रतीक्षा कर रहे रोगियों के लिए कृत्रिम अंगों के विकास और उत्पादन का मार्ग प्रशस्त हो सकता है ।

भ्रूण को आमतौर पर प्रजनन की अनुक्रमिक प्राकृतिक घटना में एक मध्यवर्ती विकासात्मक चरण के रूप में समझा जाता है, जिसकी शुरुआत शुक्राणु और अंडाणु के मिलन से होती है जिससे युग्मनज बनता है, जो विभाजित होकर भ्रूण बन जाता है , जिसके बाद गर्भाधान की अवधि पूरी होने पर गर्भस्थ शिशु और नवजात शिशु का विकास होता है।

भ्रूण कोशिका नाभिकीय स्थानांतरण में हुई प्रगति के कारण शुक्राणु द्वारा अंडे के निषेचन की प्रक्रिया को छोड़ना संभव हो पाया। 1984 में, एक ऐसे अंडे से भ्रूण बनाया गया जिसमें मूल अगुणित नाभिक को हटाकर उसकी जगह दाता भ्रूण कोशिका का नाभिक स्थापित किया गया था। इस भ्रूण का सरोगेट मां में सफलतापूर्वक विकास हुआ और पहले क्लोन किए गए भेड़ के बच्चे का जन्म हुआ। दैहिक कोशिका नाभिकीय स्थानांतरण (एससीएनटी) की पूर्णता के साथ, 1996 में डॉली भेड़ को एक परिपक्व वयस्क कोशिका से बनाया गया। यह वयस्क कोशिका से स्तनधारी के क्लोनिंग का पहला मामला था। डॉली के मामले ने व्यक्तिगत स्टेम कोशिकाओं के विकास की संभावना भी खोल दी। दोनों ही मामलों में शुक्राणु का उपयोग नहीं किया गया था, बल्कि अंडा (प्रतिस्थापित नाभिक के साथ) ही विकसित होकर भ्रूण बना। अतः, ये भ्रूण प्राकृतिक ही थे।

क्या अंडे की भागीदारी के बिना भी भ्रूण बनाए जा सकते हैं? यदि हाँ, तो ऐसे भ्रूण कृत्रिम होंगे क्योंकि उनमें युग्मकों (यौन कोशिकाओं) का उपयोग नहीं होगा। आजकल, ऐसे भ्रूण (या 'भ्रूण जैसे' या एम्ब्रियोइड) को एम्ब्रियोनिक स्टेम कोशिकाओं (ESC) का उपयोग करके नियमित रूप से बनाया जाता है और प्रयोगशाला में इन विट्रो कल्चर किया जाता है।

स्तनधारियों में, चूहों को प्रजनन के लिए अपेक्षाकृत कम अवधि (19-21 दिन) लगती है जो माउस भ्रूण को एक सुविधाजनक अध्ययन मॉडल बनाती है। कुल में से, प्री-इम्प्लांटेशन अवधि लगभग 4-5 दिन है जबकि शेष 15 दिन (कुल का लगभग 75%) पोस्ट इम्प्लांटेशन है। आरोपण के बाद के विकास के लिए, भ्रूण को गर्भाशय के भीतर प्रत्यारोपित करना पड़ता है जो इसे बाहरी अवलोकन के लिए दुर्गम बनाता है। मातृ गर्भाशय पर यह निर्भरता जांच में बाधा डालती है।    

स्तनधारी भ्रूण संवर्धन के इतिहास में वर्ष 2017 महत्वपूर्ण रहा। कृत्रिम चूहे के भ्रूण बनाने के प्रयासों को तब गति मिली जब शोधकर्ताओं ने स्पष्ट रूप से प्रदर्शित किया कि भ्रूण स्टेम कोशिकाओं में प्राकृतिक भ्रूणों से मिलती-जुलती भ्रूण जैसी संरचनाओं को जन्म देने के लिए इन विट्रो में स्व-संयोजित और स्व-संगठित होने की क्षमता होती है।¹² हालांकि, गर्भाशय संबंधी बाधाओं के कारण कुछ सीमाएं थीं। प्री-इम्प्लांटेशन भ्रूण को इन विट्रो में संवर्धित करना तो सामान्य बात है ^, लेकिन पोस्ट-इम्प्लांटेशन चूहे के भ्रूण (अंडे के सिलेंडर चरण से लेकर उन्नत अंग निर्माण तक) के एक्स-यूटरो संवर्धन के लिए कोई मजबूत प्लेटफॉर्म उपलब्ध नहीं था। इस समस्या का समाधान पिछले वर्ष 2021 में हुआ जब एक शोध दल ने एक ऐसा संवर्धन प्लेटफॉर्म प्रस्तुत किया जो मातृ गर्भाशय के बाहर चूहे के पोस्ट-इम्प्लांटेशन विकास के लिए प्रभावी था। इस प्लेटफॉर्म पर एक्स-यूटरो विकसित भ्रूण को इन- यूटरो विकास को सटीक रूप से दोहराने वाला पाया गया।³ इस विकास ने गर्भाशय संबंधी बाधाओं को दूर किया और शोधकर्ताओं को पोस्ट-इम्प्लांटेशन मॉर्फोजेनेसिस को बेहतर ढंग से समझने में सक्षम बनाया ^, जिससे कृत्रिम भ्रूण परियोजना को उन्नत चरण तक पहुंचने में मदद मिली।

अब, दो शोध समूहों ने कृत्रिम चूहे के भ्रूण को 8.5 दिनों तक विकसित करने की रिपोर्ट दी है, जो अब तक का सबसे लंबा समय है। यह समय विभिन्न अंगों (जैसे धड़कता हुआ हृदय, आंत, तंत्रिका तंत्र आदि) के विकास के लिए पर्याप्त था। यह नवीनतम प्रगति वास्तव में उल्लेखनीय है।

सेल पत्रिका में 1 अगस्त 2022 को प्रकाशित रिपोर्ट के अनुसार, शोध दल ने मातृ गर्भाशय के बाहर केवल अविकसित भ्रूण स्टेम कोशिकाओं (ईएससी) का उपयोग करके चूहे के कृत्रिम भ्रूण तैयार किए। उन्होंने स्टेम कोशिकाओं को एक साथ एकत्रित किया और गर्भाशय के बाहर लंबे समय तक वृद्धि के लिए हाल ही में विकसित संवर्धन मंच का उपयोग करके उन्हें संसाधित किया , जिससे भ्रूण और बाह्य-भ्रूण दोनों भागों सहित गैस्ट्रुलेशन के बाद का एक कृत्रिम संपूर्ण भ्रूण प्राप्त हुआ। कृत्रिम भ्रूण ने चूहे के भ्रूण के 8.5 दिन के चरण के लिए निर्धारित लक्ष्यों को संतोषजनक ढंग से प्राप्त किया। यह अध्ययन अविकसित बहुसंभाव्य कोशिकाओं की स्व-संयोजन और स्व-संगठन की क्षमता को दर्शाता है और गैस्ट्रुलेशन के बाद संपूर्ण स्तनधारी भ्रूण का मॉडल तैयार करता है ^।

25 अगस्त 2022 को नेचर पत्रिका में प्रकाशित नवीनतम अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने भ्रूण स्टेम कोशिकाओं (ईएससी) की विकासात्मक क्षमता को बढ़ाने के लिए अतिरिक्त भ्रूण स्टेम कोशिकाओं का भी उपयोग किया। उन्होंने माउस ईएससी, टीएससी और आईएक्सईएन कोशिकाओं का उपयोग करके इन विट्रो में कृत्रिम भ्रूणों का निर्माण किया, जिन्होंने गर्भाशय में माउस के प्राकृतिक संपूर्ण भ्रूण विकास को 8.5 दिनों तक दोहराया। इस कृत्रिम भ्रूण में स्पष्ट अग्र मस्तिष्क और मध्य मस्तिष्क क्षेत्र, धड़कते हृदय जैसी संरचना, तंत्रिका नलिका से युक्त धड़, न्यूरोमेसोडर्मल पूर्वज कोशिकाओं वाली पूंछ की कली, आंत नलिका और आदिम जनन कोशिकाएं थीं। यह सब एक अतिरिक्त भ्रूण थैली के भीतर था। इस प्रकार, इस अध्ययन में अंग निर्माण ¹ अगस्त 2022 को सेल पत्रिका में प्रकाशित अध्ययन की तुलना में अधिक उन्नत और उल्लेखनीय था। संभवतः, दो प्रकार की अतिरिक्त भ्रूण स्टेम कोशिकाओं के उपयोग ने इस अध्ययन में भ्रूण स्टेम कोशिकाओं की विकासात्मक क्षमता को बढ़ाया। दिलचस्प बात यह है कि पहले के अध्ययन में केवल अविकसित भ्रूण स्टेम कोशिकाओं (ईएससी) का ही उपयोग किया गया था।

ये उपलब्धियां वास्तव में उल्लेखनीय हैं क्योंकि सिंथेटिक स्तनधारी भ्रूण पर अध्ययन में यह अब तक का सबसे दूर का बिंदु है। स्तनधारी मस्तिष्क बनाने की क्षमता सिंथेटिक जीव विज्ञान का एक प्रमुख लक्ष्य रहा है। प्रयोगशाला में प्रत्यारोपण के बाद भ्रूण के विकास की प्राकृतिक प्रक्रिया को फिर से बनाना गर्भाशय की बाधा को दूर करता है और शोधकर्ताओं के लिए जीवन के शुरुआती चरणों का अध्ययन करना संभव बनाता है जो आमतौर पर गर्भाशय में छिपा होता है।  

नैतिक मुद्दों के बावजूद, माउस सिंथेटिक भ्रूण पर अध्ययन में उपलब्धियां निकट भविष्य में मानव सिंथेटिक भ्रूण पर अध्ययन का मार्गदर्शन करेंगी जो प्रत्यारोपण की प्रतीक्षा कर रहे रोगियों के लिए सिंथेटिक अंगों के विकास और उत्पादन की शुरुआत कर सकती हैं।  

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सन्दर्भ:  

1. हैरिसन एसई एट अल 2017. इन विट्रो में भ्रूणजनन की नकल करने के लिए भ्रूण और अतिरिक्त भ्रूण स्टेम कोशिकाओं की असेंबली। विज्ञान। 2 मार्च 2017. वॉल्यूम 356, अंक 6334। डीओआई: https://doi.org/10.1126/science.aal1810  

2. वार्मफ्लैश ए. 2017. सिंथेटिक भ्रूण: स्तनधारी विकास में विंडोज़। सेल स्टेम सेल। खंड 20, अंक 5, 4 मई 2017, पृष्ठ 581-582। डीओआई: https://doi.org/10.1016/j.stem.2017.04.001   

3. एगुइलेरा-कास्त्रेजोन, ए।, एट अल. 2021. प्री-गैस्ट्रुलेशन से लेट ऑर्गोजेनेसिस तक एक्स यूटरो माउस एम्ब्रियोजेनेसिस। प्रकृति 593, 119-124। https://doi.org/10.1038/s41586-021-03416-3  

4. ताराज़ी एस., वगैरह 2022. पोस्ट-गैस्ट्रुलेशन सिंथेटिक भ्रूण माउस भोले ईएससी से गर्भाशय से उत्पन्न होता है। कक्ष। प्रकाशित: 01 अगस्त, 2022। डीओआई:https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.07.028 

5. अमादेई, जी., एट अल 2022. सिंथेटिक भ्रूण न्यूरुलेशन और ऑर्गेनोजेनेसिस के लिए गैस्ट्रुलेशन पूरा करते हैं। प्रकाशित: 25 अगस्त 2022। प्रकृति। डीओआई: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05246-3 

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