കൃത്രിമ അവയവങ്ങളുടെ കാലഘട്ടത്തിൽ സിന്തറ്റിക് ഭ്രൂണങ്ങൾ ഉണ്ടാകുമോ?   

മസ്തിഷ്കത്തിന്റെയും ഹൃദയത്തിന്റെയും വികാസം വരെ ലബോറട്ടറിയിൽ സസ്തനികളുടെ ഭ്രൂണ വികസനത്തിന്റെ സ്വാഭാവിക പ്രക്രിയ ശാസ്ത്രജ്ഞർ ആവർത്തിക്കുന്നു. സ്റ്റെം സെല്ലുകൾ ഉപയോഗിച്ച്, ഗവേഷകർ ഗര്ഭപാത്രത്തിന് പുറത്ത് സിന്തറ്റിക് മൗസ് ഭ്രൂണങ്ങൾ സൃഷ്ടിച്ചു, അത് 8.5 ദിവസം വരെ ഗർഭാശയത്തിലെ സ്വാഭാവിക വികാസ പ്രക്രിയയെ പുനർനിർമ്മിച്ചു. സിന്തറ്റിക് ബയോളജിയിലെ ഒരു നാഴികക്കല്ലാണിത്. ഭാവിയിൽ, ഇത് മനുഷ്യ സിന്തറ്റിക് ഭ്രൂണങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനങ്ങളെ നയിക്കും could സിന്തറ്റിക് വികസനത്തിലും ഉൽപാദനത്തിലും തുടക്കമിടുന്നു അവയവങ്ങൾ ട്രാൻസ്പ്ലാൻറ് കാത്തിരിക്കുന്ന രോഗികൾക്ക്. 

ശുക്ലം ഒരു അണ്ഡവുമായി കൂടിച്ചേർന്ന് ഒരു സൈഗോട്ട് രൂപപ്പെടാൻ തുടങ്ങുന്ന പ്രത്യുൽപാദനത്തിന്റെ തുടർച്ചയായ സ്വാഭാവിക പ്രതിഭാസത്തിലെ ഒരു ഇന്റർമീഡിയറ്റ് വികസന ഘട്ടമായാണ് ഭ്രൂണത്തെ സാധാരണയായി മനസ്സിലാക്കുന്നത്. ഭ്രൂണം, പിന്നീട് ഒരു ഗര്ഭപിണ്ഡമായും നവജാതശിശുമായും വികാസം പ്രാപിച്ചു.  

ഭ്രൂണകോശത്തിലെ പുരോഗതി ആണവ കൈമാറ്റം ബീജം വഴി അണ്ഡത്തിന്റെ ബീജസങ്കലനത്തിന്റെ ഘട്ടം ഒഴിവാക്കുന്ന സംഭവം കണ്ടു. 1984-ൽ, ഒരു മുട്ടയിൽ നിന്ന് ഒരു ഭ്രൂണം സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ടു, അതിൽ അതിന്റെ യഥാർത്ഥ ഹാപ്ലോയിഡ് ന്യൂക്ലിയസ് നീക്കം ചെയ്യുകയും പകരം ഒരു ദാതാവിന്റെ ഭ്രൂണകോശത്തിന്റെ ന്യൂക്ലിയസ് സ്ഥാപിക്കുകയും ചെയ്തു, അത് ഒരു സറോഗേറ്റിൽ വിജയകരമായി വികസിപ്പിച്ച് ആദ്യത്തെ ക്ലോൺ ചെയ്ത ആടുകൾക്ക് ജന്മം നൽകി. സോമാറ്റിക് സെൽ ന്യൂക്ലിയർ ട്രാൻസ്ഫറിന്റെ (SCNT) പൂർണ്ണതയോടെ, പ്രായപൂർത്തിയായ ഒരു സെല്ലിൽ നിന്ന് 1996 ൽ ഡോളി ആടിനെ സൃഷ്ടിച്ചു. പ്രായപൂർത്തിയായ ഒരു കോശത്തിൽ നിന്ന് ഒരു സസ്തനിയെ ക്ലോണിംഗ് ചെയ്യുന്ന ആദ്യ കേസായിരുന്നു ഇത്. ഡോളിയുടെ കേസ് വ്യക്തിഗത സ്റ്റെം സെല്ലുകളുടെ വികാസത്തിനുള്ള സാധ്യതയും തുറന്നു. രണ്ടിടത്തും ബീജം ഉപയോഗിച്ചിരുന്നില്ല, എന്നിരുന്നാലും അണ്ഡമാണ് (പകരം വച്ച ന്യൂക്ലിയസിനൊപ്പം) ഭ്രൂണമായി വളർന്നത്. അതിനാൽ, ഈ ഭ്രൂണങ്ങൾ ഇപ്പോഴും സ്വാഭാവികമായിരുന്നു.  

ഒരു മുട്ടയുടെ പങ്കാളിത്തമില്ലാതെ ഭ്രൂണങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുമോ? അങ്ങനെയാണെങ്കിൽ, അത്തരം ഭ്രൂണങ്ങൾ ഒരു ഗമേറ്റുകളും (ലൈംഗിക കോശങ്ങൾ) ഉപയോഗിക്കാത്ത പരിധി വരെ കൃത്രിമമായിരിക്കും. ഈ ദിവസങ്ങളിൽ, അത്തരം ഭ്രൂണങ്ങൾ (അല്ലെങ്കിൽ 'ഭ്രൂണം പോലെയുള്ള' അല്ലെങ്കിൽ ഭ്രൂണങ്ങൾ) ഭ്രൂണ മൂലകോശങ്ങൾ (ESC) ഉപയോഗിച്ച് സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുകയും സംസ്ക്കരിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. vitro ലെ ലാബിൽ.  

സസ്തനികൾക്കിടയിൽ, എലികൾക്ക് പ്രത്യുൽപാദനത്തിന് താരതമ്യേന ചെറിയ കാലയളവ് (19-21 ദിവസം) എടുക്കും, ഇത് എലിയുടെ ഭ്രൂണത്തെ സൗകര്യപ്രദമായ പഠന മാതൃകയാക്കുന്നു. മൊത്തത്തിൽ, ഇംപ്ലാന്റേഷന് മുമ്പുള്ള കാലയളവ് ഏകദേശം 4-5 ദിവസമാണ്, ബാക്കി 15 ദിവസങ്ങൾ (മൊത്തം 75%) പോസ്റ്റ് ഇംപ്ലാന്റേഷനാണ്. ഇംപ്ലാന്റേഷനു ശേഷമുള്ള വികാസത്തിന്, ഭ്രൂണം ഗർഭാശയത്തിനുള്ളിൽ സ്ഥാപിക്കേണ്ടതുണ്ട്, ഇത് ബാഹ്യ നിരീക്ഷണത്തിന് അപ്രാപ്യമാക്കുന്നു. അമ്മയുടെ ഗർഭപാത്രത്തെ ആശ്രയിക്കുന്നത് അന്വേഷണത്തിൽ ഒരു തടസ്സം സൃഷ്ടിക്കുന്നു.    

സസ്തനികളുടെ ഭ്രൂണ സംസ്‌കാരത്തിന്റെ ചരിത്രത്തിൽ 2017 പ്രാധാന്യമുള്ളതാണ്. ഭ്രൂണ മൂലകോശങ്ങൾക്ക് സ്വയം കൂട്ടിച്ചേർക്കാനും സ്വയം ക്രമീകരിക്കാനുമുള്ള കഴിവുണ്ടെന്ന് ഗവേഷകർ വ്യക്തമായി തെളിയിച്ചപ്പോൾ സിന്തറ്റിക് മൗസ് ഭ്രൂണങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കാനുള്ള ശ്രമങ്ങൾ സജീവമായി. vitro ലെ പ്രധാന വഴികളിൽ സ്വാഭാവിക ഭ്രൂണങ്ങളോട് സാമ്യമുള്ള ഭ്രൂണം പോലുള്ള ഘടനകൾ ഉണ്ടാകാൻ^1,2. എന്നിരുന്നാലും, അതിൽ നിന്ന് പരിമിതികൾ ഉണ്ടായി ഗർഭാശയം വേലിക്കെട്ടുകൾ. ഇംപ്ലാന്റേഷന് മുമ്പുള്ള ഭ്രൂണത്തെ സംസ്‌കരിക്കുന്നത് പതിവാണ് vitro ലെ എന്നാൽ പോസ്റ്റ് ഇംപ്ലാന്റേഷൻ മൗസ് ഭ്രൂണത്തിന്റെ (മുട്ട സിലിണ്ടർ ഘട്ടങ്ങൾ മുതൽ വിപുലമായ ഓർഗാനോജെനിസിസ് വരെ) എക്‌സ്-ഗർഭാശയ സംസ്‌കാരത്തിന് ശക്തമായ ഒരു പ്ലാറ്റ്‌ഫോം ലഭ്യമല്ല. ഇത് പരിഹരിക്കാനുള്ള ഒരു വഴിത്തിരിവ്, കഴിഞ്ഞ വർഷം 2021-ൽ ഒരു ഗവേഷക സംഘം മാതൃ ഗർഭപാത്രത്തിന് പുറത്ത് മൗസ് ഭ്രൂണത്തിന്റെ ഇംപ്ലാന്റേഷന് ശേഷമുള്ള വികസനത്തിന് ഫലപ്രദമായ ഒരു കൾച്ചർ പ്ലാറ്റ്ഫോം അവതരിപ്പിച്ചു. ഈ പ്ലാറ്റ്‌ഫോമിൽ വളർന്ന ഒരു ഭ്രൂണം ഗർഭാശയത്തിനു മുമ്പുള്ള ഐയെ കൃത്യമായി പുനർചിന്തിക്കുന്നതായി കണ്ടെത്തിഎൻ ഗർഭപാത്രം വികസനം³. ഈ വികസനം ഗർഭാശയ തടസ്സങ്ങളെ മറികടക്കുകയും പോസ്റ്റ്-ഇംപ്ലാന്റേഷൻ മോർഫോജെനിസിസ് നന്നായി മനസ്സിലാക്കാൻ ഗവേഷകരെ പ്രാപ്തരാക്കുകയും ചെയ്തു, അങ്ങനെ സിന്തറ്റിക് ഭ്രൂണ പദ്ധതി ഒരു വിപുലമായ ഘട്ടത്തിലേക്ക് വരാൻ സഹായിച്ചു. 

ഇപ്പോൾ, രണ്ട് ഗവേഷണ ഗ്രൂപ്പുകൾ 8.5 ദിവസത്തേക്ക് സിന്തറ്റിക് മൗസ് ഭ്രൂണം വളരുന്നതായി റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തിട്ടുണ്ട്, ഇത് ഇതുവരെയുള്ളതിൽ വച്ച് ഏറ്റവും ദൈർഘ്യമേറിയതാണ്. ഇത് വ്യതിരിക്തതയ്ക്ക് ദൈർഘ്യമേറിയതായിരുന്നു അവയവങ്ങൾ (ഇടിക്കുന്ന ഹൃദയം, കുടൽ ട്യൂബ്, ന്യൂറൽ ഫോൾഡ് മുതലായവ) വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്. ഈ ഏറ്റവും പുതിയ പുരോഗതി ശരിക്കും ശ്രദ്ധേയമാണ്.  

1 ഓഗസ്റ്റ് 2022-ന് സെല്ലിൽ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തതുപോലെ, ഗവേഷക സംഘം മാതൃ ഗർഭപാത്രത്തിന് പുറത്ത് നിഷ്കളങ്കമായ ഭ്രൂണ മൂലകോശങ്ങൾ (ESCs) മാത്രം ഉപയോഗിച്ച് മൗസ് സിന്തറ്റിക് ഭ്രൂണങ്ങൾ സൃഷ്ടിച്ചു. അവർ സ്റ്റെം സെല്ലുകളെ സംയോജിപ്പിച്ച്, അടുത്തിടെ വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത കൾച്ചർ പ്ലാറ്റ്‌ഫോം ഉപയോഗിച്ച് ദീർഘനേരം പ്രോസസ്സ് ചെയ്തു മുൻ ഗർഭപാത്രം ഭ്രൂണവും എക്‌സ്‌ട്രാ എംബ്രിയോണിക് അറകളുമുള്ള പോസ്‌റ്റ് ഗാസ്‌ട്രലേഷൻ സിന്തറ്റിക് മുഴുവനായും ലഭിക്കുന്നതിനുള്ള വളർച്ച. എലിയുടെ ഭ്രൂണത്തിന്റെ 8.5 ദിവസത്തെ ഘട്ടത്തിൽ സിന്തറ്റിക് ഭ്രൂണം തൃപ്തികരമായി നാഴികക്കല്ലുകൾ കൈവരിച്ചു. സസ്തനികളുടെ മുഴുവൻ ഭ്രൂണത്തെയും ഗ്യാസ്ട്രലേഷനപ്പുറം സ്വയം കൂട്ടിച്ചേർക്കാനും സ്വയം ക്രമീകരിക്കാനും മാതൃകയാക്കാനുമുള്ള നിഷ്കളങ്കമായ പ്ലൂറിപോട്ടന്റ് കോശങ്ങളുടെ കഴിവിനെ ഈ പഠനം എടുത്തുകാണിക്കുന്നു.⁴. 

25 ഓഗസ്റ്റ് 2022-ന് നേച്ചറിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ഏറ്റവും പുതിയ പഠനത്തിൽ, ഗവേഷകർ ഭ്രൂണ മൂലകോശങ്ങളുടെ (ESC) വികസന സാധ്യതകൾ വിപുലീകരിക്കാൻ എക്സ്ട്രാ എംബ്രിയോണിക് സ്റ്റെം സെല്ലുകൾ ഉപയോഗിച്ചു. മൗസ് ESC-കൾ, TSC-കൾ, iXEN സെല്ലുകൾ എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് അവർ സിന്തറ്റിക് ഭ്രൂണങ്ങളെ വിട്രോയിൽ കൂട്ടിയോജിപ്പിച്ചു, ഇത് 8.5 ദിവസം വരെ ഗര്ഭപാത്രത്തിലെ എലിയുടെ സ്വാഭാവിക ഭ്രൂണ വികാസത്തെ പുനഃപരിശോധിച്ചു. ഈ സിന്തറ്റിക് ഭ്രൂണത്തിന് മുൻ മസ്തിഷ്കവും മധ്യ മസ്തിഷ്കവും, ഹൃദയം പോലെയുള്ള ഒരു ഘടന, ഒരു ന്യൂറൽ ട്യൂബ് അടങ്ങുന്ന ഒരു തുമ്പിക്കൈ, ന്യൂറോമെസോഡെർമൽ പ്രോജെനിറ്ററുകൾ അടങ്ങിയ ഒരു ടെയിൽ ബഡ്, ഒരു ഗട്ട് ട്യൂബ്, ആദിമ ബീജകോശങ്ങൾ എന്നിവ നിർവചിച്ചിട്ടുണ്ട്. മുഴുവനും ഒരു അധിക ഭ്രൂണ സഞ്ചിക്കുള്ളിലായിരുന്നു⁵. അതിനാൽ, 1 ഓഗസ്റ്റ് 2022-ന് സെല്ലിൽ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്ത പഠനത്തെ അപേക്ഷിച്ച് ഈ പഠനത്തിൽ ഓർഗാനോജെനിസിസ് കൂടുതൽ പുരോഗമിച്ചതും ശ്രദ്ധേയവുമായിരുന്നു. ഒരുപക്ഷേ, രണ്ട് തരത്തിലുള്ള ഭ്രൂണ-ഭ്രൂണ മൂലകോശങ്ങളുടെ ഉപയോഗം ഈ പഠനത്തിൽ ഭ്രൂണ മൂലകോശങ്ങളുടെ വികാസ സാധ്യതകൾ വർദ്ധിപ്പിച്ചേക്കാം. രസകരമെന്നു പറയട്ടെ, നേരത്തെയുള്ള പഠനത്തിൽ നിഷ്കളങ്കമായ ഭ്രൂണ മൂലകോശങ്ങൾ (ഇഎസ്‌സി) മാത്രമാണ് ഉപയോഗിച്ചിരുന്നത്.  

സിന്തറ്റിക് സസ്തനി ഭ്രൂണങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനങ്ങളിൽ ഇതുവരെയുള്ള ഏറ്റവും ദൂരെയുള്ള പോയിന്റ് ആയതിനാൽ ഈ നേട്ടങ്ങൾ ശരിക്കും ശ്രദ്ധേയമാണ്. ഒരു സസ്തനിയുടെ മസ്തിഷ്കം സൃഷ്ടിക്കാനുള്ള കഴിവ് സിന്തറ്റിക് ബയോളജിയുടെ പ്രധാന ലക്ഷ്യമാണ്. ലബോറട്ടറിയിൽ ഇംപ്ലാന്റേഷനു ശേഷമുള്ള ഭ്രൂണ വികസനത്തിന്റെ സ്വാഭാവിക പ്രക്രിയ പുനർനിർമ്മിക്കുന്നത് ഗർഭാശയ തടസ്സത്തെ മറികടക്കുകയും ഗർഭാശയത്തിൽ സാധാരണയായി മറഞ്ഞിരിക്കുന്ന ജീവിതത്തിന്റെ ആദ്യ ഘട്ടങ്ങൾ പഠിക്കാൻ ഗവേഷകർക്ക് സാധ്യമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.  

ധാർമ്മിക പ്രശ്‌നങ്ങൾ ഉണ്ടെങ്കിലും, മൗസ് സിന്തറ്റിക് ഭ്രൂണത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനങ്ങളിലെ നേട്ടങ്ങൾ സമീപഭാവിയിൽ മനുഷ്യ സിന്തറ്റിക് ഭ്രൂണങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനങ്ങളെ നയിക്കും, ഇത് ട്രാൻസ്പ്ലാൻറ് ചെയ്യാൻ കാത്തിരിക്കുന്ന രോഗികൾക്ക് സിന്തറ്റിക് അവയവങ്ങളുടെ വികസനത്തിനും ഉൽപാദനത്തിനും കാരണമാകും.  

*** 

അവലംബം:  

1. ഹാരിസൺ എസ്.ഇ Et al 2017. വിട്രോയിലെ ഭ്രൂണജനനത്തെ അനുകരിക്കാൻ ഭ്രൂണത്തിന്റെയും എക്‌സ്‌ട്രാ എംബ്രിയോണിക് സ്റ്റെം സെല്ലുകളുടെയും അസംബ്ലി. ശാസ്ത്രം. 2 മാർച്ച് 2017. വാല്യം 356, ലക്കം 6334. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aal1810  

2. Warmflash A. 2017. സിന്തറ്റിക് ഭ്രൂണങ്ങൾ: സസ്തനി വികസനത്തിലേക്ക് വിൻഡോസ്. സെൽ സ്റ്റെം സെൽ. വാല്യം 20, ലക്കം 5, 4 മെയ് 2017, പേജുകൾ 581-582. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2017.04.001   

3. അഗിലേറ-കാസ്ട്രെജോൺ, എ., et al. 2021. പ്രീ-ഗ്യാസ്ട്രുലേഷൻ മുതൽ ലേറ്റ് ഓർഗാനോജെനിസിസ് വരെയുള്ള എക്‌സ് യൂറോ മൗസ് എംബ്രിയോജെനിസിസ്. നേച്ചർ 593, 119–124. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03416-3  

4. താരാസി എസ്. തുടങ്ങിയവർ 2022. ഗർഭാശയത്തിനു ശേഷമുള്ള സിന്തറ്റിക് ഭ്രൂണങ്ങൾ എലിയുടെ നിഷ്കളങ്കമായ ESC-കളിൽ നിന്ന് ഗര്ഭപാത്രത്തില് നിന്ന് ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. സെൽ. പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത്: ഓഗസ്റ്റ് 01, 2022. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.07.028 

5. അമാഡെ, ജി. Et al 2022. സിന്തറ്റിക് ഭ്രൂണങ്ങൾ ന്യൂറലേഷനിലേക്കും ഓർഗാനോജെനിസിസിലേക്കും പൂർണ്ണമായ ഗ്യാസ്ട്രലേഷൻ നടത്തുന്നു. പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത്: 25 ഓഗസ്റ്റ് 2022. പ്രകൃതി. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05246-3 

***