ബീജവും അണ്ഡവും ഇല്ല; ശാസ്ത്രജ്ഞർ മനുഷ്യ ഭ്രൂണത്തിന്റെ മുഴുവൻ മാതൃകയും വളർത്തുന്നതെങ്ങനെ?

അണ്ഡമോ ബീജമോ ഉപയോഗിക്കാതെ ശാസ്ത്രജ്ഞർ ലാബിൽ ഒരു "മനുഷ്യ ഭ്രൂണം" വിജയകരമായി വളർത്തി. അവർ അതിനായി ഉപയോഗിച്ചത് സ്റ്റെം സെല്ലുകളുടെ ഒരു മിശ്രിതമാണ്. മറ്റ് തരത്തിലുള്ള കോശങ്ങളായി വേർതിരിക്കാൻ കഴിവുള്ള ആദ്യകാല കോശങ്ങളാണ് സ്റ്റെം സെല്ലുകൾ. ഒരു ഭ്രൂണത്തിന്റെ തന്മാത്രാ സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ അനുകരിക്കുന്ന ഘടനയിലേക്ക് സ്വയമേവ ഒത്തുചേരാൻ കഴിഞ്ഞു.

എങ്ങനെയാണ് ഭ്രൂണ മാതൃക സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ടത്?

14 ദിവസം പ്രായമുള്ള മനുഷ്യ ഭ്രൂണത്തിന്റെ ഏറ്റവും പൂർണ്ണമായ മാതൃകകളിലൊന്ന് എന്നാണ് ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഇതിനെ വിശേഷിപ്പിച്ചത്. ഈ മനുഷ്യ ഭ്രൂണം പോലുള്ള മോഡലുകൾ വികസിപ്പിക്കുന്നതിനായി നിരവധി ടീമുകൾ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഈ വർഷം തന്നെ അത്തരം ആറോളം മോഡലുകൾ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. അവയൊന്നും ഭ്രൂണവളർച്ചയുടെ പ്രാരംഭ ഘട്ടത്തിൽ സംഭവിക്കുന്ന പ്രക്രിയകൾ പൂർണ്ണമായി ആവർത്തിക്കുന്നില്ല, എന്നാൽ അവയെല്ലാം അവരുടെ ധാരണ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

ഇസ്രായേലിൽ നിന്നുള്ള ഗവേഷകർ സ്റ്റെം സെല്ലുകളുടെയും രാസവസ്തുക്കളുടെയും ഒരു മിശ്രിതം ഉപയോഗിച്ചു. അതിൽ ഒരു ചെറിയ ഭാഗം സ്വയമേവ കൂട്ടിച്ചേർത്ത് ഫീറ്റസിന്റെ രൂപപ്പെടുന്ന വിവിധ തരം കോശങ്ങൾ, അവയ്കക്ക് പോഷകങ്ങൾ നൽകുന്നവ, വികസിക്കാനുള്ള കോശങ്ങൾ ഭ്രൂണത്തെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നതിനായി മറുപിള്ള, പൊക്കിൾക്കൊടി തുടങ്ങിയ ഘടനകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്ന ശരീരവും കോശങ്ങളും എന്നിവ ഉണ്ടാക്കാൻ കഴിഞ്ഞു.

എന്നിരുന്നാലും, ടീം അഭിമുഖീകരിച്ച ഒരു പ്രശ്‌നം ഈ മിശ്രിതത്തിന്റെ ഒരു ശതമാനം മാത്രമേ യഥാർത്ഥത്തിൽ സ്വയമേവ ഒത്തുചേരുന്നുള്ളൂ എന്നത്. പ്രക്രിയ വളരെ കാര്യക്ഷമമല്ല.

ഭ്രൂണ മാതൃകകളും ഗവേഷണവും പ്രധാനമായിരിക്കുന്നത് എന്തുകൊണ്ട്?

ഭ്രൂണത്തിന്റെ വികാസത്തിന്റെ പ്രാരംഭ ഘട്ടങ്ങളെക്കുറിച്ച് ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് ധാർമ്മികമായി ഗവേഷണം നടത്താൻ ഒരു മാർഗവുമില്ല. കാരണം ഗർഭാശയത്തിൽ ഇംപ്ലാന്റ് ചെയ്ത ശേഷം അത് പഠിക്കുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. വിവിധ ലാബ് മോഡലുകളിലോ ദാനം ചെയ്ത ഭ്രൂണങ്ങളിലോ ഈ പ്രാരംഭ മാറ്റങ്ങൾ നിലവിൽ ശാസ്ത്രജ്ഞർ പഠിക്കുന്നു.

ഈ ഗവേഷണം നിർണായകമാണ്, കാരണം ഭ്രൂണവളർച്ചയുടെ ആദ്യ ദിവസങ്ങളിൽ ഭൂരിഭാഗം ഗർഭം അലസലുകളും ജനന വൈകല്യങ്ങളും സംഭവിക്കുന്നു. പ്രാരംഭ ഘട്ടങ്ങൾ പഠിക്കുന്നത്, ജനിതകവും പാരമ്പര്യവുമായ രോഗങ്ങളെ നന്നായി മനസ്സിലാക്കാൻ സഹായിക്കുമെന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർ പറയുന്നു.

ചില ഭ്രൂണങ്ങൾ സാധാരണഗതിയിൽ വികസിക്കുന്നതും ശരിയായ ജനിതക കോഡ് നിലനിർത്തുന്നതും മറ്റുള്ളവ അങ്ങനെ ചെയ്യാത്തപ്പോൾ ഗർഭപാത്രത്തിൽ ശരിയായി ഇംപ്ലാന്റ് ചെയ്യുന്നതും എന്തുകൊണ്ടാണെന്ന ധാരണയും ഇൻ വിട്രോ ഫെർട്ടിലൈസേഷന്റെ വിജയ നിരക്ക് മെച്ചപ്പെടുത്താൻ സഹായിച്ചേക്കാം.

ഭ്രൂണ മൂലകോശ ജീവശാസ്ത്രത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ജീനോമിക്‌സ് ആൻഡ് ഇന്റഗ്രേറ്റീവ് ബയോളജിയിലെ പ്രിൻസിപ്പൽ സയന്റിസ്റ്റ് ദേബോജ്യോതി ചക്രവർത്തി പറഞ്ഞു: “ഭ്രൂണ ഗവേഷണം വളരെ പ്രധാനമാണ്. കാരണം ഈ ആദ്യകാല പ്രക്രിയകൾ പഠിക്കാനുള്ള ഒരേയൊരു മാർഗം നിലവിൽ ലാബിൽ വളർത്താൻ കഴിയുന്ന ബദൽ മാതൃകകൾ വികസിപ്പിക്കുക എന്നതാണ്. അവ വികസനത്തിന്റെ പല വശങ്ങളെ അനുകരിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും, അവ യഥാർത്ഥ ഭ്രൂണങ്ങളുടെ പകരക്കാരല്ല.

വികസിക്കുന്ന ഭ്രൂണത്തിലെ ജനിതക, എപിജെനെറ്റിക്, പാരിസ്ഥിതിക പ്രത്യാഘാതങ്ങൾ മനസ്സിലാക്കാൻ ഈ ഭ്രൂണ മാതൃകകൾക്ക് കഴിയുമെന്ന് ദേബോജ്യോതി പറഞ്ഞു. "യഥാർത്ഥ ഭ്രൂണങ്ങളിൽ കാണുന്ന കോശങ്ങളുടെ ഓർഗനൈസേഷനെ ശാസ്ത്രജ്ഞർ സാവധാനം അനുകരിക്കുന്നു. അങ്ങനെ ജനിതക വൈകല്യങ്ങൾ ചില രോഗങ്ങളിലേക്ക് നയിക്കുന്നതെങ്ങനെ അല്ലെങ്കിൽ ചില അവസ്ഥകളുടെ ചികിത്സയ്ക്കായി ഭാവിയിലെ ജനിതക മരുന്നുകൾ എങ്ങനെ നടപ്പിലാക്കാം എന്നതിനെക്കുറിച്ച് മനസ്സിലാക്കാൻ ഞങ്ങളെ സഹായിക്കുന്നു."

ലാബിൽ വളർത്തിയ ഭ്രൂണങ്ങൾ ഗർഭിണിയാകാൻ ഉപയോഗിക്കാമോ?

ഇല്ല. ഈ മോഡലുകൾ ഫീറ്റസിന്റെ വികാസത്തിന്റെ പ്രാരംഭ ഘട്ടങ്ങളെ കുറിച്ച് പഠിക്കാൻ വേണ്ടിയുള്ളതാണ്. ആദ്യത്തെ 14 ദിവസങ്ങൾ പഠിച്ച ശേഷം ഈ ഭ്രൂണ മാതൃകകൾ നശിപ്പിക്കപ്പെടുമെന്ന് പൊതുവെ അംഗീകരിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ളതാണ് (മിക്ക രാജ്യങ്ങളിലും നിയമപരമായി പിന്തുണയ്ക്കുന്നു). ഇംപ്ലാന്റ് ചെയ്യാനുള്ള ശ്രമങ്ങൾ അനുവദനീയമല്ല.

കൂടാതെ, ആദ്യകാല ഭ്രൂണങ്ങളുടെ ഗുണങ്ങളെ അനുകരിക്കുന്ന ഒരു ലാബ് അധിഷ്ഠിത മോഡൽ സൃഷ്ടിക്കുന്നത് ഗർഭാശയത്തിന്റെ പാളിയിലേക്ക് സ്ഥാപിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു യഥാർത്ഥ ഭ്രൂണത്തിൽ നിന്ന് വളരെ വ്യത്യസ്തമാണ്.

ഭ്രൂണ ഗവേഷണത്തിന് 14 ദിവസത്തെ പരിധി ഉള്ളത് എന്തുകൊണ്ട്?

1979-ൽ യുകെയിലെ ഒരു കമ്മിറ്റിയാണ് ഈ പരിധി ആദ്യമായി നിർദ്ദേശിച്ചത്. ആദ്യത്തെ ടെസ്റ്റ് ട്യൂബ് ശിശു ലൂയിസ് ബ്രൗൺ, ഭ്രൂണങ്ങളെ ലബോറട്ടറികളിൽ ജീവനോടെ സൂക്ഷിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് തെളിയിച്ചതിന് ശേഷമാണിത്. ഭ്രൂണങ്ങൾ സ്വാഭാവികമായി ഇംപ്ലാന്റേഷൻ പൂർത്തിയാക്കുന്നതിന് തുല്യമാണ് 14 ദിവസത്തെ കാലയളവ്. കോശങ്ങൾ ഒരു "വ്യക്തി" ആകാൻ തുടങ്ങുമ്പോൾ, ഇരട്ടയായി വിഘടിക്കുന്നത് സാധ്യമല്ല.

"കോശങ്ങളുടെ കൂട്ടമായിരിക്കുമ്പോൾ അത് ഒരു വ്യക്തിയായി മാറുമ്പോൾ, പലപ്പോഴും പ്രാകൃത സ്ട്രീക്ക് എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്നതുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന ധാർമ്മിക പരിഗണനകൾ വ്യത്യസ്തമാകും," ചക്രബർത്തി പറഞ്ഞു. മോഡലുകൾ മനുഷ്യ ഭ്രൂണങ്ങളല്ലെങ്കിലും, അവ അതിനോട് വളരെ അടുത്താണ്. പ്രിമിറ്റീവ് സ്ട്രീക്ക് എന്നത് ഭ്രൂണത്തിൽ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്ന ഒരു രേഖീയ ഘടനയാണ്.

വികസനത്തിന്റെ പ്രാരംഭ ഘട്ടങ്ങളെക്കുറിച്ച് ഈ മോഡലുകൾ എന്താണ് കാണിച്ചത്?

ഡിഎൻഎ ഡ്യൂപ്ലിക്കേറ്റ് ചെയ്യുമ്പോൾ പിശകുകൾ ഉണ്ടാകുന്നത് എന്തുകൊണ്ടാണെന്നും ചിലപ്പോൾ മകളുടെ കോശങ്ങളിൽ ഒന്നിന് വളരെയധികം അല്ലെങ്കിൽ വളരെ കുറച്ച് ക്രോമസോമുകൾ ലഭിക്കുന്നത് എന്തുകൊണ്ടാണെന്നും മനസ്സിലാക്കാൻ ഇസ്രായേലിൽ നിന്നുള്ള സംഘം വികസിപ്പിച്ച മാതൃകകൾ ശാസ്ത്രജ്ഞരെ സഹായിച്ചിട്ടുണ്ട്.

രണ്ട് കോശങ്ങൾ വേർപെടുത്തിയപ്പോൾ പിശകുകൾ സംഭവിച്ചുവെന്ന് ഗവേഷകർ അനുമാനിക്കാറുണ്ടായിരുന്നു. എന്നാൽ ഡിഎൻഎ തനിപ്പകർപ്പ് നടന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന പ്രക്രിയയിൽ വളരെ മുമ്പാണ് ഇത് സംഭവിച്ചതെന്ന് മനസ്സിലാക്കാൻ അത്തരമൊരു മാതൃക ഗവേഷകരെ സഹായിച്ചു. തനിപ്പകർപ്പ് സാധാരണമല്ലാത്തപ്പോൾ, പിളർപ്പ് സാധാരണമല്ല. ഭ്രൂണത്തിന്റെ വികാസത്തിൽ വിവിധ ജീനുകൾ വഹിക്കുന്ന പങ്ക് എന്താണെന്ന് കാണാൻ ഈ മാതൃകകൾ ശാസ്ത്രജ്ഞരെ അനുവദിക്കുന്നു.

“ഈ ആവേശകരമായ വികസനം, മാതൃകാ സംവിധാനത്തിൽ ജീനുകളുടെ വികാസപരമായ പങ്ക് മനസ്സിലാക്കാൻ അവയെ കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ ഞങ്ങളെ അനുവദിക്കുന്നു. സ്വാഭാവിക ഭ്രൂണത്തിൽ ചെയ്യാൻ ബുദ്ധിമുട്ടുള്ള നിർദ്ദിഷ്ട ഘടകങ്ങളുടെ പ്രവർത്തനം പരിശോധിക്കാൻ ഇത് ഞങ്ങളെ അനുവദിക്കും," ബയോളജിസ്റ്റ് മഗ്ദലീന സെർനിക്ക-ഗോറ്റ്സ് ഈ വർഷം ആദ്യം പുറത്തിറക്കിയ ഒരു റിലീസിൽ തന്റെ ടീം സമാനമായ ഒരു മാതൃക പ്രസിദ്ധീകരിച്ചതിന് ശേഷം പറഞ്ഞു.