செயற்கை உறுப்புகளின் சகாப்தத்தில் செயற்கை கருக்கள் உருவாகுமா?   

மூளை மற்றும் இதயத்தின் வளர்ச்சி வரை ஆய்வகத்தில் பாலூட்டிகளின் கரு வளர்ச்சியின் இயற்கையான செயல்முறையை விஞ்ஞானிகள் நகலெடுத்துள்ளனர். ஸ்டெம் செல்களைப் பயன்படுத்தி, ஆராய்ச்சியாளர்கள் கருப்பைக்கு வெளியே செயற்கை சுட்டி கருக்களை உருவாக்கினர், இது 8.5 நாள் வரை கருப்பையில் இயற்கையான வளர்ச்சியை மறுபரிசீலனை செய்தது. செயற்கை உயிரியலில் இது ஒரு மைல்கல். எதிர்காலத்தில், இது மனித செயற்கை கருக்கள் பற்றிய ஆய்வுகளுக்கு வழிகாட்டும் முடிந்த செயற்கையின் வளர்ச்சி மற்றும் உற்பத்தியைத் தூண்டுகிறது உறுப்புகள் மாற்று அறுவை சிகிச்சைக்காக காத்திருக்கும் நோயாளிகளுக்கு. 

விந்தணுக்கள் கருமுட்டையைச் சந்தித்து ஒரு சினைப்பையை உருவாக்குவதன் மூலம் தொடங்கப்பட்ட இனப்பெருக்கத்தின் தொடர்ச்சியான இயற்கையான நிகழ்வில் ஒரு கரு பொதுவாக ஒரு இடைநிலை வளர்ச்சி நிலையாக புரிந்து கொள்ளப்படுகிறது, இது ஒரு ஜிகோட்டை உருவாக்குகிறது. கரு, அதைத் தொடர்ந்து கருவாகவும், கர்ப்பம் முடிந்தவுடன் புதிதாகப் பிறந்த குழந்தையாகவும் வளர்ச்சியடைந்தது.  

கரு உயிரணுவில் முன்னேற்றங்கள் அணு பரிமாற்றம் விந்தணுவின் மூலம் ஒரு முட்டையின் கருத்தரித்தல் படியைத் தவிர்க்கும் நிகழ்வைப் பார்த்தேன். 1984 ஆம் ஆண்டில், ஒரு கரு முட்டையிலிருந்து உருவாக்கப்பட்டது, அதில் அதன் அசல் ஹாப்ளாய்டு கரு அகற்றப்பட்டு, நன்கொடையாளர் கரு உயிரணுவின் உட்கருவால் மாற்றப்பட்டது, இது முதல் குளோன் செய்யப்பட்ட குழந்தை செம்மறி ஆடுகளைப் பெற்றெடுக்க வாடகைக்கு வெற்றிகரமாக வளர்ச்சியடைந்தது. Somatic Cell Nuclear Transfer (SCNT) பரிபூரணத்துடன், டோலி செம்மறி ஆடு 1996 இல் முதிர்ந்த வயது வந்தோரிலிருந்து உருவாக்கப்பட்டது. வயது வந்த உயிரணுவிலிருந்து பாலூட்டியை குளோனிங் செய்த முதல் வழக்கு இதுவாகும். டோலியின் வழக்கு தனிப்பயனாக்கப்பட்ட ஸ்டெம் செல்களை உருவாக்குவதற்கான வாய்ப்பையும் திறந்தது. இரண்டு சந்தர்ப்பங்களிலும், விந்தணு பயன்படுத்தப்படவில்லை, இருப்பினும் அது கருவாக மாறியது முட்டை (மாற்றப்பட்ட கருவுடன்) இருந்தது. எனவே, இந்த கருக்கள் இன்னும் இயற்கையாகவே இருந்தன.  

கரு முட்டை கூட இல்லாமல் உருவாக்க முடியுமா? அப்படியானால், அத்தகைய கருக்கள் எந்த கேமட்களும் (செக்ஸ் செல்கள்) பயன்படுத்தப்படாத அளவிற்கு செயற்கையாக இருக்கும். இந்த நாட்களில், அத்தகைய கருக்கள் (அல்லது 'கரு போன்ற' அல்லது கருக்கள்) வழக்கமாக கரு ஸ்டெம் செல்களை (ESC) பயன்படுத்தி உருவாக்கப்பட்டு வளர்க்கப்படுகின்றன. ஆய்வுக்கூட சோதனை முறையில் ஆய்வகத்தில்.  

பாலூட்டிகளில், எலிகள் இனப்பெருக்கம் செய்வதற்கு ஒப்பீட்டளவில் குறுகிய காலமே (19-21 நாட்கள்) எடுக்கும், இது சுட்டி கருவை ஒரு வசதியான ஆய்வு மாதிரியாக மாற்றுகிறது. மொத்தத்தில், உள்வைப்புக்கு முந்தைய காலம் சுமார் 4-5 நாட்கள் ஆகும், மீதமுள்ள 15 நாட்கள் (மொத்தத்தில் சுமார் 75%) பொருத்தப்பட்ட பிறகு. பொருத்துதலுக்குப் பிந்தைய வளர்ச்சிக்கு, கரு கருப்பையில் பொருத்தப்பட வேண்டும், இது வெளிப்புறக் கண்காணிப்புக்கு அணுக முடியாததாகிறது. தாய்வழி கருப்பையின் இந்த சார்பு விசாரணையில் ஒரு தடையை விதிக்கிறது.    

பாலூட்டிகளின் கரு கலாச்சார வரலாற்றில் 2017 ஆம் ஆண்டு குறிப்பிடத்தக்கது. கரு ஸ்டெம் செல்கள் சுய-அசெம்பிள் மற்றும் சுய-ஒழுங்கமைக்கும் திறன் கொண்டவை என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் தெளிவாக நிரூபித்தபோது, ​​செயற்கை சுட்டி கருக்களை உருவாக்கும் முயற்சிகள் நிறைவடைந்தன. ஆய்வுக்கூட சோதனை முறையில் முக்கியமான வழிகளில் இயற்கை கருக்களை ஒத்த கரு போன்ற கட்டமைப்புகளை உருவாக்குவதற்கு^1,2. இருப்பினும், வரம்புகள் இருந்தன கருப்பை தடைகள். பொருத்துவதற்கு முன் கருவை வளர்ப்பது வழக்கம் ஆய்வுக்கூட சோதனை முறையில் ஆனால் பிந்தைய உள்வைப்பு சுட்டி கருவின் (முட்டை சிலிண்டர் நிலைகளில் இருந்து மேம்பட்ட ஆர்கனோஜெனிசிஸ் வரை) முன்னாள் கருப்பை கலாச்சாரத்திற்கான எந்த வலுவான தளமும் கிடைக்கவில்லை. இதை நிவர்த்தி செய்வதற்கான ஒரு திருப்புமுனை கடந்த ஆண்டு 2021 இல் வந்தது, ஒரு ஆராய்ச்சி குழு ஒரு கலாச்சார தளத்தை வழங்கியது, இது தாய்வழி கருப்பைக்கு வெளியே சுட்டி கருவை பொருத்திய பின் வளர்ச்சிக்கு பயனுள்ளதாக இருந்தது. இந்த பிளாட்ஃபார்மில் முன்னாள் கருப்பையில் வளர்க்கப்பட்ட ஒரு கரு துல்லியமாக நான் மறுபரிசீலனை செய்வது கண்டறியப்பட்டதுn கருப்பை வளர்ச்சி³. இந்த வளர்ச்சி கருப்பைத் தடைகளை முறியடித்தது மற்றும் பிந்தைய உள்வைப்பு மார்போஜெனீசிஸை நன்கு புரிந்துகொள்ள ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு உதவியது, இதனால் செயற்கை கரு திட்டம் ஒரு மேம்பட்ட நிலைக்கு வர உதவியது. 

இப்போது, ​​​​இரண்டு ஆராய்ச்சி குழுக்கள் செயற்கை சுட்டி கருவை 8.5 நாட்களுக்கு வளர்ந்து வருவதாக அறிவித்துள்ளன, இது இதுவரை மிக நீளமானது. தனித்துவத்திற்கு இது போதுமானதாக இருந்தது உறுப்புகள் (துடிக்கும் இதயம், குடல் குழாய், நரம்பு மடிப்பு போன்றவை) உருவாக வேண்டும். இந்த சமீபத்திய முன்னேற்றம் உண்மையிலேயே குறிப்பிடத்தக்கது.  

ஆகஸ்ட் 1, 2022 அன்று செல்லில் தெரிவிக்கப்பட்டபடி, தாய்வழி கருப்பைக்கு வெளியே அப்பாவியான கரு ஸ்டெம் செல்களை (ESCs) மட்டுமே பயன்படுத்தி சுட்டி செயற்கை கருக்களை ஆராய்ச்சி குழு உருவாக்கியது. அவர்கள் ஸ்டெம் செல்களை ஒருங்கிணைத்து, சமீபத்தில் உருவாக்கப்பட்ட கலாச்சார தளத்தைப் பயன்படுத்தி நீண்ட காலத்திற்கு அவற்றை செயலாக்கினர் முன்னாள் கருப்பை இரைப்பைக்கு பிந்தைய செயற்கை முழு கருவை கரு மற்றும் எக்ஸ்ட்ராஎம்பிரியோனிக் பெட்டிகளுடன் பெறுவதற்கான வளர்ச்சி. செயற்கை கரு திருப்திகரமாக மைல்கற்களை அடைந்தது 8.5 நாட்கள் சுட்டி கருக்கள். இரைப்பைக்கு அப்பால் முழு பாலூட்டிகளின் கருவையும் சுய-அசெம்பிள் மற்றும் சுய-ஒழுங்கமைத்தல் மற்றும் மாதிரியாக்கும் அப்பாவி ப்ளூரிபோடென்ட் செல்களின் திறனை இந்த ஆய்வு எடுத்துக்காட்டுகிறது.⁴. 

25 ஆகஸ்ட் 2022 அன்று நேச்சரில் வெளியிடப்பட்ட மிக சமீபத்திய ஆய்வில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் கரு ஸ்டெம் செல்களின் (ESC) வளர்ச்சி திறனை நீட்டிக்க எக்ஸ்ட்ராஎம்பிரியோனிக் ஸ்டெம் செல்களைப் பயன்படுத்தினர். அவர்கள் மவுஸ் ESCகள், TSCகள் மற்றும் iXEN செல்களைப் பயன்படுத்தி செயற்கை கருக்களை விட்ரோவில் சேகரித்தனர், அவை 8.5 ஆம் நாள் வரை கருப்பையில் உள்ள எலியின் இயற்கையான முழு கரு வளர்ச்சியை மறுபரிசீலனை செய்தன. இந்த செயற்கை கரு முன்மூளை மற்றும் நடுமூளை பகுதிகள், துடிப்பு இதயம் போன்ற அமைப்பு, நரம்பியல் குழாயை உள்ளடக்கிய ஒரு தண்டு, நியூரோமெசோடெர்மல் முன்னோடிகளைக் கொண்ட வால் மொட்டு, குடல் குழாய் மற்றும் முதன்மையான கிருமி செல்கள் ஆகியவற்றை வரையறுக்கிறது. முழு விஷயமும் ஒரு கூடுதல் கருப் பைக்குள் இருந்தது⁵. ஆக, 1 ஆம் ஆண்டு ஆகஸ்ட் 2022 ஆம் தேதி Cell இல் அறிவிக்கப்பட்ட ஆய்வில் ஆர்கனோஜெனீசிஸ் மிகவும் மேம்பட்டது மற்றும் குறிப்பிடத்தக்கது. ஒருவேளை, இரண்டு வகையான கூடுதல் கரு ஸ்டெம் செல்களைப் பயன்படுத்துவது இந்த ஆய்வில் கரு ஸ்டெம் செல்களின் வளர்ச்சி திறனை மேம்படுத்தியிருக்கலாம். சுவாரஸ்யமாக, முந்தைய ஆய்வில் அப்பாவி கரு ஸ்டெம் செல்கள் (ESC கள்) மட்டுமே பயன்படுத்தப்பட்டன.  

இந்த சாதனைகள் உண்மையிலேயே குறிப்பிடத்தக்கவை, ஏனெனில் இது செயற்கை பாலூட்டிகளின் கருக்கள் பற்றிய ஆய்வுகளில் இதுவரை மிக தொலைவில் உள்ளது. பாலூட்டிகளின் மூளையை உருவாக்கும் திறன் செயற்கை உயிரியலின் முக்கிய குறிக்கோளாக இருந்து வருகிறது. ஆய்வகத்தில் பொருத்துதலுக்குப் பிந்தைய கரு வளர்ச்சியின் இயற்கையான செயல்முறையை மீண்டும் உருவாக்குவது கருப்பைத் தடையைத் தாண்டி, பொதுவாக கருப்பையில் மறைந்திருக்கும் வாழ்க்கையின் ஆரம்ப நிலைகளைப் படிப்பதை ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு சாத்தியமாக்குகிறது.  

நெறிமுறை சிக்கல்கள் இருந்தபோதிலும், சுட்டி செயற்கை கரு பற்றிய ஆய்வுகளின் சாதனைகள் மனித செயற்கை கருக்கள் பற்றிய ஆய்வுகளை எதிர்காலத்தில் வழிநடத்தும், இது மாற்று அறுவை சிகிச்சைக்காக காத்திருக்கும் நோயாளிகளுக்கு செயற்கை உறுப்புகளின் வளர்ச்சி மற்றும் உற்பத்திக்கு வழிவகுக்கும்.  

*** 

குறிப்புகள்:  

1. ஹாரிசன் எஸ்.ஈ et al 2017. விட்ரோவில் கரு உருவாக்கத்தை பிரதிபலிக்கும் கரு மற்றும் எக்ஸ்ட்ராஎம்பிரியோனிக் ஸ்டெம் செல்கள். அறிவியல். 2 மார்ச் 2017. தொகுதி 356, வெளியீடு 6334. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aal1810  

2. வார்ம்ஃப்ளாஷ் ஏ. 2017. செயற்கை கருக்கள்: பாலூட்டிகளின் வளர்ச்சியில் விண்டோஸ். செல் ஸ்டெம் செல். தொகுதி 20, வெளியீடு 5, 4 மே 2017, பக்கங்கள் 581-582. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2017.04.001   

3. Aguilera-Castrejon, A., மற்றும் பலர். 2021. இரைப்பைக்கு முந்தைய காலத்திலிருந்து தாமதமான ஆர்கனோஜெனீசிஸ் வரை கர்ப்பப்பையின் எலியின் கரு உருவாக்கம். இயற்கை 593, 119–124. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03416-3  

4. தாராசி எஸ்., மற்றும் பலர் 2022. இரைப்பைக்குப் பிந்தைய செயற்கை கருக்கள் சுட்டியின் அப்பாவி ESC களில் இருந்து கருப்பையிலிருந்து உருவாக்கப்படுகின்றன. செல். வெளியிடப்பட்டது: ஆகஸ்ட் 01, 2022. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.07.028 

5. அமேடி, ஜி., et al 2022. செயற்கை கருக்கள் நரம்பியல் மற்றும் ஆர்கனோஜெனீசிஸுக்கு இரைப்பையை முழுமையாக்குகின்றன. வெளியிடப்பட்டது: 25 ஆகஸ்ட் 2022. இயற்கை. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05246-3 

***