कृत्रिम अवयवांच्या युगात कृत्रिम भ्रूण प्रवेश करतील का?   

शास्त्रज्ञांनी प्रयोगशाळेत मेंदू आणि हृदयाच्या विकासापर्यंत सस्तन प्राण्यांच्या भ्रूण विकासाच्या नैसर्गिक प्रक्रियेची प्रतिकृती तयार केली आहे. स्टेम पेशींचा वापर करून, संशोधकांनी गर्भाशयाच्या बाहेर कृत्रिम माऊस भ्रूण तयार केले ज्याने 8.5 दिवसापर्यंत गर्भाच्या विकासाच्या नैसर्गिक प्रक्रियेची पुनरावृत्ती केली. सिंथेटिक जीवशास्त्रातील हा एक मैलाचा दगड आहे. भविष्यात, हे मानवी कृत्रिम भ्रूणांवरील अभ्यासाचे मार्गदर्शन करेल, जे यामधून शक्य झाले सिंथेटिकचा विकास आणि उत्पादन सुरू करा अवयव प्रत्यारोपणाच्या प्रतीक्षेत असलेल्या रुग्णांसाठी. 

भ्रूण सामान्यतः बीजांड तयार करण्यासाठी शुक्राणूंच्या भेटीमुळे सुरू झालेल्या पुनरुत्पादनाच्या अनुक्रमिक नैसर्गिक घटनेत मध्यवर्ती विकासात्मक टप्पा म्हणून समजला जातो, ज्याचे विभाजन होऊन झिगोट बनते. गर्भ, त्यानंतर गर्भाचा विकास होतो आणि गर्भधारणा पूर्ण झाल्यावर नवजात.  

भ्रूण पेशी मध्ये प्रगती आण्विक हस्तांतरण शुक्राणूंद्वारे अंड्याच्या फलनाची पायरी वगळण्याचे उदाहरण पाहिले. 1984 मध्ये, एका अंड्यातून एक भ्रूण तयार करण्यात आला ज्यामध्ये त्याचे मूळ हॅप्लॉइड न्यूक्लियस काढून टाकण्यात आले आणि दाता भ्रूण पेशीच्या केंद्रकाने बदलले गेले ज्याचा विकास यशस्वीरित्या सरोगेटमध्ये पहिल्या क्लोन केलेल्या बाळाला जन्म देण्यासाठी झाला. सोमॅटिक सेल न्यूक्लियर ट्रान्सफर (एससीएनटी) च्या परिपूर्णतेसह, डॉली मेंढी 1996 मध्ये प्रौढ प्रौढ पेशीपासून तयार केली गेली. प्रौढ पेशीमधून सस्तन प्राण्याचे क्लोनिंग करण्याची ही पहिलीच घटना होती. डॉलीच्या प्रकरणाने वैयक्तिक स्टेम पेशींच्या विकासाची शक्यता देखील उघडली. दोन्ही प्रकरणांमध्ये, शुक्राणूंचा वापर केला गेला नाही, तथापि ते अंडी (बदललेल्या न्यूक्लियससह) भ्रूण बनण्यासाठी वाढले. त्यामुळे, हे भ्रूण अजूनही नैसर्गिक होते.  

अगदी अंड्याचाही सहभाग न घेता भ्रूण तयार करता येईल का? तसे असल्यास, असे भ्रूण सिंथेटिक असतील की कोणत्याही गेमेट्स (सेक्स पेशी) वापरल्या जाणार नाहीत. आजकाल, असे भ्रूण (किंवा 'भ्रूण सारखे' किंवा भ्रूण) नियमितपणे भ्रूण स्टेम पेशी (ESC) वापरून तयार केले जातात आणि संवर्धित केले जातात. ग्लासमध्ये प्रयोगशाळेत  

सस्तन प्राण्यांमध्ये, उंदरांना प्रजननासाठी तुलनेने कमी कालावधी (19-21 दिवस) लागतो ज्यामुळे उंदीर भ्रूण एक सोयीस्कर अभ्यास मॉडेल बनते. एकूण, प्रत्यारोपणपूर्व कालावधी सुमारे 4-5 दिवसांचा असतो तर उर्वरित 15 दिवस (एकूण 75%) रोपणानंतरचा असतो. इम्प्लांटेशन नंतरच्या विकासासाठी, गर्भाला गर्भाशयात प्रत्यारोपण करावे लागते ज्यामुळे ते बाहेरील निरीक्षणासाठी अगम्य होते. मातृ गर्भाशयावरील हे अवलंबित्व तपासात अडथळा आणते.    

2017 हे वर्ष सस्तन प्राण्यांच्या भ्रूण संस्कृतीच्या इतिहासात महत्त्वपूर्ण ठरले. कृत्रिम माऊस भ्रूण तयार करण्याच्या प्रयत्नांना गती मिळाली जेव्हा संशोधकांनी स्पष्टपणे दाखवून दिले की भ्रूणाच्या स्टेम पेशींमध्ये स्वत: ची एकत्र येण्याची आणि स्वत: ची व्यवस्था करण्याची क्षमता असते. ग्लासमध्ये महत्त्वपूर्ण मार्गांनी नैसर्गिक भ्रूणांसारखे दिसणारे भ्रूण-सदृश संरचना निर्माण करणे^1,2. मात्र, त्यातून मर्यादा येत होत्या गर्भाशयाच्या अडथळे प्री-इम्प्लांटेशन भ्रूण संवर्धन करणे हे नित्याचे आहे ग्लासमध्ये परंतु इम्प्लांटेशन माऊस भ्रूणाच्या एक्स-यूटेरो कल्चरसाठी (अंडी सिलेंडरच्या टप्प्यापासून प्रगत ऑर्गनोजेनेसिसपर्यंत) कोणतेही मजबूत व्यासपीठ अनुपलब्ध होते. गेल्या वर्षी 2021 मध्ये जेव्हा एका संशोधन संघाने एक कल्चर प्लॅटफॉर्म सादर केला होता, जे प्रत्यारोपणानंतर मातृ गर्भाशयाच्या बाहेर उंदराच्या भ्रूणाच्या विकासासाठी प्रभावी होते. ex utero या प्लॅटफॉर्मवर वाढलेला एक गर्भ तंतोतंत i recapitulate करण्यासाठी आढळलाn गर्भाशय विकास³. या विकासाने गर्भाशयाच्या अडथळ्यांवर मात केली आणि संशोधकांना इम्प्लांटेशन नंतरचे मॉर्फोजेनेसिस अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घेण्यास सक्षम केले आणि त्यामुळे कृत्रिम भ्रूण प्रकल्पाला प्रगत टप्प्यावर येण्यास मदत झाली. 

आता, दोन संशोधन गटांनी 8.5 दिवसांसाठी कृत्रिम माऊस भ्रूण वाढल्याची नोंद केली आहे जी आतापर्यंतची सर्वात मोठी आहे. हे वेगळे करण्यासाठी पुरेसे होते अवयव (जसे की धडधडणारे हृदय, आतड्याची नळी, न्यूरल फोल्ड इ.) विकसित होणे. ही नवीनतम प्रगती खरोखरच उल्लेखनीय आहे.  

1 ऑगस्ट 2022 रोजी सेलमध्ये नोंदवल्याप्रमाणे, संशोधन कार्यसंघाने मातृ गर्भाशयाच्या बाहेर फक्त भोळे भ्रूण स्टेम सेल (ESCs) वापरून माउस सिंथेटिक भ्रूण तयार केले. त्यांनी स्टेम पेशी एकत्रित केल्या आणि अलीकडे विकसित कल्चर प्लॅटफॉर्मचा वापर करून दीर्घकाळ प्रक्रिया केली माजी गर्भाशय भ्रूण आणि एक्स्ट्रेम्ब्रियोनिक दोन्ही कंपार्टमेंटसह गॅस्ट्रुलेशन नंतर सिंथेटिक संपूर्ण गर्भ मिळविण्यासाठी वाढ. कृत्रिम भ्रूणाने माऊस भ्रूणांच्या 8.5 दिवसांच्या टप्प्यात समाधानकारक टप्पे गाठले. हा अभ्यास भोळ्या प्लुरिपोटेंट पेशींच्या जठराच्या पलीकडे असलेल्या संपूर्ण सस्तन प्राण्यांच्या भ्रूणाला स्वयं-एकत्रित करण्याची आणि स्वत: ची व्यवस्था करण्याची आणि मॉडेल करण्याची क्षमता दर्शवितो.⁴. 

25 ऑगस्ट 2022 रोजी नेचरमध्ये प्रकाशित झालेल्या सर्वात अलीकडील अभ्यासात, संशोधकांनी भ्रूण स्टेम पेशी (ESC) ची विकास क्षमता वाढवण्यासाठी एक्स्ट्राएम्ब्रियोनिक स्टेम पेशींचा वापर केला. त्यांनी माउस ESCs, TSCs आणि iXEN पेशी वापरून विट्रोमध्ये कृत्रिम भ्रूण एकत्र केले ज्याने 8.5 दिवसापर्यंत गर्भाशयात उंदराच्या नैसर्गिक संपूर्ण भ्रूण विकासाची पुनरावृत्ती केली. या कृत्रिम भ्रूणाने पूर्वमस्तिष्क आणि मध्य मेंदूचे प्रदेश, धडधडणाऱ्या हृदयासारखी रचना, न्यूरल ट्यूब असलेली खोड, न्यूरोमेसोडर्मल प्रोजेनिटर्स असलेली शेपटीची कळी, आतड्याची नळी आणि आदिम जंतू पेशी यांची व्याख्या केली होती. संपूर्ण गोष्ट अतिरिक्त-भ्रूण पिशवीत होती⁵. अशा प्रकारे, 1 ऑगस्ट 2022 रोजी सेलमध्ये नोंदवलेल्या अभ्यासाच्या तुलनेत या अभ्यासात ऑर्गनोजेनेसिस अधिक प्रगत आणि उल्लेखनीय होते. कदाचित, या अभ्यासात दोन प्रकारच्या अतिरिक्त-भ्रूण स्टेम पेशींच्या वापरामुळे भ्रूण स्टेम पेशींच्या विकासाची क्षमता वाढली आहे. विशेष म्हणजे, पूर्वीच्या अभ्यासात केवळ भोळ्या भ्रूण स्टेम सेलचा (ESCs) वापर करण्यात आला होता.  

या सिद्धी खरोखरच उल्लेखनीय आहेत कारण सिंथेटिक सस्तन भ्रूणांवरील अभ्यासात हा आतापर्यंतचा सर्वात दूरचा मुद्दा आहे. सस्तन प्राण्यांचा मेंदू तयार करण्याची क्षमता हे कृत्रिम जीवशास्त्राचे प्रमुख उद्दिष्ट आहे. प्रयोगशाळेत प्रत्यारोपणानंतर भ्रूण विकासाची नैसर्गिक प्रक्रिया पुन्हा तयार केल्याने गर्भाशयाच्या अडथळ्यावर मात होते आणि संशोधकांना गर्भाशयात लपलेल्या जीवनाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यांचा अभ्यास करणे शक्य होते.  

नैतिक समस्या असूनही, माऊस सिंथेटिक भ्रूणावरील अभ्यासातील यश नजीकच्या भविष्यात मानवी कृत्रिम भ्रूणांवरील अभ्यासाचे मार्गदर्शन करेल जे प्रत्यारोपणाच्या प्रतीक्षेत असलेल्या रुग्णांसाठी कृत्रिम अवयवांच्या विकासास आणि उत्पादनास सुरुवात करू शकेल.  

*** 

संदर्भ:  

1. हॅरिसन एसई इत्यादी 2017. विट्रोमध्ये भ्रूणजननाची नक्कल करण्यासाठी भ्रूण आणि एक्स्ट्राएम्ब्रियोनिक स्टेम पेशींची असेंब्ली. विज्ञान. 2 मार्च 2017. खंड 356, अंक 6334. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aal1810  

2. वॉर्मफ्लॅश ए. 2017. सिंथेटिक भ्रूण: सस्तन विकासामध्ये विंडोज. सेल स्टेम सेल. खंड 20, अंक 5, 4 मे 2017, पृष्ठे 581-582. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2017.04.001   

3. Aguilera-Castrejon, A., इत्यादी. 2021. प्री-गॅस्ट्रुलेशन ते उशीरा ऑर्गनोजेनेसिसपर्यंत एक्स यूटेरो माउस एम्ब्रोजेनेसिस. निसर्ग 593, 119-124. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03416-3  

4. तराझी एस., इत्यादी 2022. पोस्ट-गॅस्ट्रुलेशन सिंथेटिक भ्रूणांनी माऊस भोळे ESCs पासून एक्स यूटेरो व्युत्पन्न केले. सेल. प्रकाशित: ऑगस्ट 01, 2022. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.07.028 

5. अमादेई, जी., इत्यादी 2022. सिंथेटिक भ्रूण न्यूर्युलेशन आणि ऑर्गनोजेनेसिसपर्यंत गॅस्ट्रुलेशन पूर्ण करतात. प्रकाशित: 25 ऑगस्ट 2022. निसर्ग. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05246-3 

***