क्या कृत्रिम अंग कृत्रिम अंगों के युग में प्रवेश करेंगे?   

वैज्ञानिकों ने स्तनधारी भ्रूण के विकास की प्राकृतिक प्रक्रिया को मस्तिष्क और हृदय के विकास के बिंदु तक प्रयोगशाला में दोहराया है। स्टेम सेल का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने गर्भाशय के बाहर सिंथेटिक माउस भ्रूण बनाया जो गर्भ में विकास की प्राकृतिक प्रक्रिया को 8.5 दिन तक पुनर्पूंजीकृत करता है। यह सिंथेटिक जीव विज्ञान में एक मील का पत्थर है। भविष्य में, यह मानव सिंथेटिक भ्रूण पर अध्ययन का मार्गदर्शन करेगा, जो बदले में सका प्रत्यारोपण की प्रतीक्षा कर रहे रोगियों के लिए सिंथेटिक अंगों के विकास और उत्पादन की शुरुआत। 

एक भ्रूण को आमतौर पर प्रजनन की क्रमिक प्राकृतिक घटना में एक मध्यवर्ती विकासात्मक चरण के रूप में समझा जाता है, जो शुक्राणु द्वारा एक अंडाणु से मिलकर युग्मनज बनाने के लिए शुरू होता है, जो विभाजित होकर एक युग्मनज बन जाता है। भ्रूण, इसके बाद गर्भधारण पूरा होने पर एक भ्रूण और एक नवजात शिशु के रूप में विकास होता है।  

भ्रूण कोशिका में प्रगति परमाणु स्थानांतरण शुक्राणु द्वारा अंडे के निषेचन के चरण को छोड़ देने का उदाहरण देखा। 1984 में, एक अंडे से एक भ्रूण बनाया गया था जिसमें इसके मूल अगुणित नाभिक को हटा दिया गया था और एक दाता भ्रूण कोशिका के नाभिक द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था, जो पहले क्लोन शिशु भेड़ को जन्म देने के लिए एक सरोगेट में सफलतापूर्वक विकसित हुआ था। सोमैटिक सेल न्यूक्लियर ट्रांसफर (एससीएनटी) की पूर्णता के साथ, डॉली भेड़ को 1996 में एक परिपक्व वयस्क कोशिका से बनाया गया था। किसी वयस्क कोशिका से किसी स्तनपायी की क्लोनिंग का यह पहला मामला था। डॉली के मामले ने व्यक्तिगत स्टेम कोशिकाओं के विकास की संभावना भी खोल दी। दोनों मामलों में, शुक्राणु का उपयोग नहीं किया गया था, हालांकि यह अंडा (प्रतिस्थापित नाभिक के साथ) था जो भ्रूण बन गया। तो, इस प्रकार, ये भ्रूण अभी भी प्राकृतिक थे।  

क्या एक अंडे को भी शामिल किए बिना भ्रूण बनाया जा सकता है? यदि ऐसा है, तो ऐसे भ्रूण इस हद तक सिंथेटिक होंगे कि किसी भी युग्मक (सेक्स कोशिकाओं) का उपयोग नहीं किया जाएगा। इन दिनों, ऐसे भ्रूण (या 'भ्रूण की तरह' या भ्रूण के रूप में) नियमित रूप से भ्रूण स्टेम सेल (ईएससी) का उपयोग करके बनाए जाते हैं और सुसंस्कृत होते हैं। इन विट्रो में प्रयोगशाला में।  

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 संस्कृति के इतिहास में वर्ष 2017 महत्वपूर्ण था। सिंथेटिक माउस भ्रूण बनाने के प्रयासों को तब बढ़ावा मिला जब शोधकर्ताओं ने स्पष्ट रूप से प्रदर्शित किया कि भ्रूण स्टेम कोशिकाओं में आत्म-संयोजन और आत्म-व्यवस्थित करने की क्षमता होती है। इन विट्रो में महत्वपूर्ण तरीकों से प्राकृतिक भ्रूण के समान भ्रूण जैसी संरचनाओं को जन्म देने के लिए^1,2. हालाँकि, इससे उत्पन्न होने वाली सीमाएँ थीं गर्भाशय बाधाएँ प्रत्यारोपण से पहले भ्रूण का संवर्धन करना एक नियमित प्रक्रिया है इन विट्रो में लेकिन पोस्ट इम्प्लांटेशन माउस भ्रूण (अंडे के सिलेंडर चरणों से उन्नत ऑर्गोजेनेसिस तक) के एक्स-यूटरो कल्चर के लिए कोई भी मजबूत प्लेटफॉर्म अनुपलब्ध था। इसे संबोधित करने के लिए एक सफलता पिछले साल 2021 में आई जब एक शोध दल ने एक संस्कृति मंच प्रस्तुत किया जो मातृ गर्भाशय के बाहर माउस भ्रूण के प्रत्यारोपण के बाद के विकास के लिए प्रभावी था। इस प्लेटफॉर्म पर गर्भाशय के बाहर उगाए गए एक भ्रूण को ठीक से पुनर्पूंजीकरण करने के लिए पाया गया था iएन गर्भाशय विकास³. इस विकास ने गर्भाशय की बाधाओं पर काबू पा लिया और शोधकर्ताओं को पोस्ट-इम्प्लांटेशन मॉर्फोजेनेसिस को बेहतर ढंग से समझने में सक्षम बनाया और इस प्रकार सिंथेटिक भ्रूण परियोजना को एक उन्नत चरण में आने में मदद मिली है। 

अब, दो शोध समूहों ने सिंथेटिक माउस भ्रूण को 8.5 दिनों तक विकसित करने की सूचना दी है जो अब तक का सबसे लंबा समय है। यह अलग करने के लिए काफी लंबा था अंगों (जैसे धड़कने वाला दिल, आंत की नली, तंत्रिका तह आदि) का विकास होना। यह नवीनतम प्रगति सचमुच उल्लेखनीय है।  

जैसा कि 1 अगस्त 2022 को सेल में रिपोर्ट किया गया था, अनुसंधान दल ने मातृ गर्भाशय के बाहर केवल भोले भ्रूण स्टेम सेल (ESCs) का उपयोग करके माउस सिंथेटिक भ्रूण उत्पन्न किया। उन्होंने स्टेम कोशिकाओं को सह-एकत्रित किया और लंबे समय तक हाल ही में विकसित संस्कृति मंच का उपयोग करके उन्हें संसाधित किया पूर्व गर्भ गैस्ट्रुलेशन के बाद के सिंथेटिक पूरे भ्रूण को भ्रूण और अतिरिक्त भ्रूण दोनों डिब्बों के साथ प्राप्त करने के लिए विकास। सिंथेटिक भ्रूण ने माउस भ्रूण के 8.5 दिनों के चरण के लिए संतोषजनक रूप से मील के पत्थर हासिल किए। यह अध्ययन भोले प्लुरिपोटेंट कोशिकाओं की गैस्ट्रुलेशन से परे पूरे स्तनधारी भ्रूण को आत्म-इकट्ठा करने और आत्म-व्यवस्थित करने और मॉडल करने की क्षमता पर प्रकाश डालता है⁴. 

25 अगस्त 2022 को नेचर में प्रकाशित सबसे हालिया अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने भ्रूण स्टेम सेल (ईएससी) की विकास क्षमता का विस्तार करने के लिए एक्स्ट्राम्ब्रायोनिक स्टेम सेल का उपयोग किया। उन्होंने माउस ESCs, TSCs और iXEN कोशिकाओं का उपयोग करके कृत्रिम भ्रूणों को इन विट्रो में इकट्ठा किया, जिसने 8.5 दिन तक गर्भाशय में माउस के प्राकृतिक संपूर्ण भ्रूण विकास को पुनर्पूंजीकृत किया। इस सिंथेटिक भ्रूण ने अग्रमस्तिष्क और मध्यमस्तिष्क क्षेत्रों को परिभाषित किया था, एक धड़कते हुए दिल की तरह संरचना, एक तंत्रिका ट्यूब युक्त एक ट्रंक, एक पूंछ की कली जिसमें न्यूरोमेसोडर्मल पूर्वज, एक आंत ट्यूब और प्राइमर्डियल रोगाणु कोशिकाएं होती हैं। सब कुछ एक अतिरिक्त-भ्रूण थैली के भीतर था⁵. इस प्रकार, इस अध्ययन में 1 अगस्त 2022 को सेल में रिपोर्ट किए गए अध्ययन की तुलना में ऑर्गेनोजेनेसिस अधिक उन्नत और उल्लेखनीय था। शायद, इस अध्ययन में दो प्रकार के अतिरिक्त-भ्रूण स्टेम सेल के उपयोग ने भ्रूण स्टेम कोशिकाओं की विकास क्षमता को बढ़ाया। दिलचस्प बात यह है कि पहले के अध्ययन में केवल भोले भ्रूण स्टेम सेल (ईएससी) का इस्तेमाल 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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