के सिंथेटिक भ्रूणले कृत्रिम अंगहरूको युगमा प्रवेश गर्नेछ?   

वैज्ञानिकहरूले स्तनधारी भ्रूण विकासको प्राकृतिक प्रक्रियालाई प्रयोगशालामा मस्तिष्क र मुटुको विकासको बिन्दुसम्म प्रतिकृति गरेका छन्। स्टेम सेलहरू प्रयोग गरेर, अन्वेषकहरूले पाठेघर बाहिर सिंथेटिक माउस भ्रूणहरू सिर्जना गरे जसले गर्भमा 8.5 दिनसम्मको विकासको प्राकृतिक प्रक्रियालाई दोहोर्याउँदछ। यो सिंथेटिक जीवविज्ञान मा एक कोसेढुङ्गा हो। भविष्यमा, यसले मानव सिंथेटिक भ्रूणहरूको अध्ययनलाई मार्गदर्शन गर्नेछ, जुन बारीमा सकेजति सिंथेटिक को विकास र उत्पादन मा प्रवेश अंगहरू प्रत्यारोपण पर्खिरहेका बिरामीहरूको लागि। 

भ्रूणलाई सामान्यतया प्रजननको क्रमिक प्राकृतिक घटनामा एक मध्यवर्ती विकास चरणको रूपमा बुझिन्छ जुन शुक्रकीटले अण्डासँग मिलेर जाइगोट बनाउँछ, जुन विभाजित हुन्छ। भ्रूण, पछि भ्रूणमा विकास र गर्भावस्था पूरा भएपछि नवजात शिशुको रूपमा पछ्याइएको छ।  

भ्रूण कोशिका मा प्रगति आणविक स्थानान्तरण शुक्रकीटद्वारा अण्डाको निषेचन गर्ने चरण छोड्ने उदाहरण देखे। 1984 मा, एउटा अण्डाबाट एउटा भ्रूण सिर्जना गरिएको थियो जसमा यसको मूल ह्याप्लोइड न्यूक्लियस हटाइयो र दाता भ्रूण कोशिकाको न्यूक्लियसले प्रतिस्थापित गर्यो जुन पहिलो क्लोन बच्चा भेडालाई जन्म दिन सरोगेटमा सफलतापूर्वक विकास भयो। सोमाटिक सेल न्यूक्लियर ट्रान्सफर (एससीएनटी) को पूर्णताको साथ, डली भेडालाई 1996 मा परिपक्व वयस्क कोशिकाबाट सिर्जना गरिएको थियो। वयस्क कोषबाट स्तनधारी जनावरको क्लोनिङको यो पहिलो घटना थियो। डलीको केसले व्यक्तिगत स्टेम सेलहरूको विकासको सम्भावना पनि खोल्यो। दुवै अवस्थामा, शुक्राणु प्रयोग गरिएको थिएन, तर यो अण्डा (प्रतिस्थापित न्यूक्लियस संग) थियो जुन भ्रूण बन्यो। त्यसोभए, यी भ्रूणहरू अझै प्राकृतिक थिए।  

के अण्डाको संलग्नता बिना भ्रूण सिर्जना गर्न सकिन्छ? यदि त्यसो हो भने, त्यस्ता भ्रूणहरू कुनै गेमेट (सेक्स कोशिकाहरू) प्रयोग नगर्ने हदसम्म सिंथेटिक हुनेछन्। आजकल, त्यस्ता भ्रूणहरू (वा 'भ्रूण-जस्तै' वा भ्रूण) नियमित रूपमा भ्रूण स्टेम सेलहरू (ESC) प्रयोग गरेर बनाइन्छ र संस्कारित गरिन्छ। कृत्रिम परिवेशीय प्रयोगशालामा।  

स्तनधारी जनावरहरूमा, मुसाले उत्पादन गर्न अपेक्षाकृत छोटो अवधि (19-21 दिन) लिन्छन् जसले मुसाको भ्रूणलाई एक सुविधाजनक अध्ययन मोडेल बनाउँछ। कुल मध्ये, पूर्व प्रत्यारोपण अवधि लगभग 4-5 दिन हो र बाँकी 15 दिन (कुल को 75%) पोस्ट प्रत्यारोपण हो। प्रत्यारोपण पछिको विकासको लागि, भ्रूण पाठेघर भित्र प्रत्यारोपण गर्नुपर्छ जसले यसलाई बाहिरी अवलोकनको लागि पहुँचयोग्य बनाउँछ। मातृ पाठेघरमा यो निर्भरताले अनुसन्धानमा अवरोध खडा गर्छ।    

स्तनधारी भ्रूण संस्कृतिको इतिहासमा 2017 महत्त्वपूर्ण थियो। सिंथेटिक मुसा भ्रूणहरू सिर्जना गर्ने प्रयासले गति पायो जब अन्वेषकहरूले स्पष्ट रूपमा भ्रूणको स्टेम कोशिकाहरू आत्म-संमेलन र आत्म-व्यवस्थित गर्ने क्षमता छ भनेर प्रदर्शन गरे। कृत्रिम परिवेशीय महत्त्वपूर्ण तरिकामा प्राकृतिक भ्रूणसँग मिल्दोजुल्दो भ्रूण-जस्तै संरचनाहरूलाई जन्म दिन^1,2। तर, त्यहाँबाट सीमाहरू उत्पन्न भए गर्भाशय अवरोधहरू। यो पूर्व प्रत्यारोपण भ्रूण संस्कृति को लागि नियमित छ कृत्रिम परिवेशीय तर पोस्ट इम्प्लान्टेशन माउस भ्रूण (अण्डा सिलिन्डर चरणहरू देखि उन्नत अर्गानोजेनेसिस सम्म) को पूर्व-utero संस्कृति को लागी कुनै बलियो प्लेटफर्म अनुपलब्ध थियो। यसलाई सम्बोधन गर्न एक सफलता गत वर्ष २०२१ मा आएको थियो जब एक अनुसन्धान टोलीले मातृ गर्भाशय बाहिर मुसाको भ्रूणको प्रत्यारोपण पछिको विकासको लागि प्रभावकारी संस्कृति प्लेटफर्म प्रस्तुत गर्‍यो। यस प्लेटफर्ममा हुर्किएको भ्रूण ex utero लाई ठ्याक्कै पुन: क्यापिटुलेट गर्न पाइएको थियोn गर्भाशय विकास³। यो विकासले गर्भाशय अवरोधहरू पार गर्यो र अनुसन्धानकर्ताहरूलाई पोस्ट-इम्प्लान्टेशन मोर्फोजेनेसिसलाई अझ राम्रोसँग बुझ्न सक्षम बनायो र यसरी सिंथेटिक भ्रूण परियोजनालाई उन्नत चरणमा आउन मद्दत गरेको छ। 

अब, दुई अनुसन्धान समूहहरूले 8.5 दिनको लागि सिंथेटिक मुसा भ्रूण बढेको रिपोर्ट गरेका छन् जुन अहिलेसम्मको सबैभन्दा लामो हो। यो फरक को लागी पर्याप्त लामो थियो अंगहरू (जस्तै मुटुको धड्कन, आन्द्राको नली, न्यूरल फोल्ड आदि) विकास भएको छ। यो पछिल्लो प्रगति साँच्चै उल्लेखनीय छ।  

सेलमा १ अगस्ट २०२२ मा रिपोर्ट गरिए अनुसार, अनुसन्धान टोलीले मातृ पाठेघर बाहिर केवल भोले भ्रूण स्टेम सेलहरू (ESCs) प्रयोग गरेर माउस सिंथेटिक भ्रूणहरू उत्पन्न गर्यो। तिनीहरूले स्टेम सेलहरू सह-एकत्रित गरे र हालै विकसित कल्चर प्लेटफर्म प्रयोग गरेर लामो समयसम्म प्रशोधन गरे पूर्व गर्भाशय दुबै भ्रूण र एक्स्ट्रेम्ब्रियोनिक कम्पार्टमेन्टहरू सहित पोस्ट-ग्यास्ट्रुलेशन सिंथेटिक सम्पूर्ण भ्रूण प्राप्त गर्न वृद्धि। सिंथेटिक भ्रूणले सन्तोषजनक रूपमा माउस भ्रूणको 8.5 दिनको चरणमा कोसेढुङ्गाहरू हासिल गर्यो। यस अध्ययनले ग्यास्ट्रुलेशनभन्दा बाहिरको सम्पूर्ण स्तनधारी भ्रूणलाई आत्म-संकलन र आत्म-व्यवस्थित र मोडेल गर्ने भोली प्लुरिपोटेन्ट कोशिकाहरूको क्षमतालाई हाइलाइट गर्दछ।⁴. 

25 अगस्ट 2022 मा नेचरमा प्रकाशित सबैभन्दा भर्खरको अध्ययनमा, अन्वेषकहरूले भ्रूण स्टेम सेल (ESC) को विकास क्षमता विस्तार गर्न एक्स्ट्रेम्ब्रियोनिक स्टेम सेलहरू प्रयोग गरे। तिनीहरूले माउसको ESCs, TSCs र iXEN कोशिकाहरू प्रयोग गरेर भिट्रोमा सिंथेटिक भ्रूणहरू जम्मा गरे जसले 8.5 दिनसम्म गर्भाशयमा माउसको प्राकृतिक सम्पूर्ण भ्रूण विकासलाई पुन: क्यापिट्युलेट गर्यो। यो सिंथेटिक भ्रूणले अग्रमस्तिष्क र मिडब्रेन क्षेत्रहरू, मुटुको धड्कन जस्तो संरचना, न्यूरल ट्युब समावेश भएको ट्रंक, न्यूरोमेसोडर्मल प्रोजेनिटरहरू भएको पुच्छरको कोपिला, आन्द्राको नली, र आदिम कीटाणु कोशिकाहरू परिभाषित गरेको थियो। सबै कुरा अतिरिक्त-भ्रूण थैली भित्र थियो⁵। तसर्थ, यस अध्ययनमा 1 अगस्त 2022 को सेलमा रिपोर्ट गरिएको अध्ययनको तुलनामा यस अध्ययनमा अर्गानोजेनेसिस अझ उन्नत र उल्लेखनीय थियो। हुनसक्छ, यस अध्ययनमा दुई प्रकारका अतिरिक्त-भ्रूण स्टेम सेलहरूको प्रयोगले भ्रूण स्टेम सेलहरूको विकास क्षमता बढाएको छ। चाखलाग्दो कुरा के छ भने, पहिलेको अध्ययनमा केवल भोले भ्रूण स्टेम सेलहरू (ESCs) प्रयोग गरिएको थियो।  

यी उपलब्धिहरू साँच्चै उल्लेखनीय छन् किनभने यो सिंथेटिक स्तनधारी भ्रूणहरूमा अध्ययनमा अहिलेसम्मको सबैभन्दा टाढाको बिन्दु हो। स्तनधारी मस्तिष्क सिर्जना गर्ने क्षमता सिंथेटिक जीवविज्ञानको प्रमुख लक्ष्य भएको छ। प्रयोगशालामा प्रत्यारोपणपछिको भ्रूण विकासको प्राकृतिक प्रक्रियालाई पुन: बनाउँदा पाठेघरको अवरोध हट्छ र अनुसन्धानकर्ताहरूलाई सामान्यतया पाठेघरमा लुकेको जीवनको प्रारम्भिक चरणहरू अध्ययन गर्न सम्भव बनाउँछ।  

नैतिक मुद्दाहरूको बावजुद, माउस सिंथेटिक भ्रूणको अध्ययनमा उपलब्धिहरूले निकट भविष्यमा मानव सिंथेटिक भ्रूणहरूको अध्ययनलाई मार्गदर्शन गर्नेछ जसले प्रत्यारोपणको पर्खाइमा रहेका बिरामीहरूको लागि सिंथेटिक अंगहरूको विकास र उत्पादन गर्न सक्छ।  

*** 

सन्दर्भ:  

1. ह्यारिसन एसई एट अल 2017. भिट्रोमा भ्रूणजनन नक्कल गर्न भ्रूण र एक्स्ट्राएम्ब्रियोनिक स्टेम सेलहरूको संयोजन। विज्ञान। 2 मार्च 2017। भोल्युम 356, अंक 6334। DOI: https://doi.org/10.1126/science.aal1810  

2. Warmflash A. 2017. सिंथेटिक भ्रूण: स्तनधारी विकासमा विन्डोज। सेल स्टेम सेल। खण्ड 20, अंक 5, 4 मे 2017, पृष्ठ 581-582। DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2017.04.001   

3. Aguilera-Castrejon, A., et al। 2021. पूर्व ग्यास्ट्रुलेशन देखि लेट अर्गानोजेनेसिस सम्म एक्स यूटेरो माउस एम्ब्रोजेनेसिस। प्रकृति ५९३, ११९-१२४। https://doi.org/10.1038/s41586-021-03416-3  

4. तराजी एस., et el 2022. पोस्ट-ग्यास्ट्रुलेशन सिंथेटिक भ्रूणले माउस भोली ESCs बाट पूर्व गर्भाशय उत्पन्न गर्यो। सेल। प्रकाशित: अगस्त ०१, २०२२। DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.07.028 

5. Amadei, G., एट अल 2022. सिंथेटिक भ्रूणले न्यूरुलेसन र अर्गानोजेनेसिसमा ग्यास्ट्रुलेशन पूरा गर्दछ। प्रकाशित: 25 अगस्त 2022। प्रकृति। DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05246-3 

***