కృత్రిమ అవయవాల యుగంలో సింథటిక్ పిండాలు వస్తాయా?   

శాస్త్రవేత్తలు మెదడు మరియు గుండె అభివృద్ధి చెందే వరకు ప్రయోగశాలలో క్షీరద పిండం అభివృద్ధి యొక్క సహజ ప్రక్రియను పునరావృతం చేశారు. మూల కణాలను ఉపయోగించి, పరిశోధకులు గర్భాశయం వెలుపల సింథటిక్ మౌస్ పిండాలను సృష్టించారు, ఇది 8.5 రోజు వరకు గర్భంలో సహజమైన అభివృద్ధి ప్రక్రియను పునశ్చరణ చేసింది. సింథటిక్ బయాలజీలో ఇదొక మైలురాయి. భవిష్యత్తులో, ఇది మానవ సింథటిక్ పిండాలపై అధ్యయనాలకు మార్గనిర్దేశం చేస్తుంది చేయగలిగి సింథటిక్ యొక్క అభివృద్ధి మరియు ఉత్పత్తిని ప్రారంభించింది అవయవాలు మార్పిడి కోసం వేచి ఉన్న రోగుల కోసం. 

పిండాన్ని సాధారణంగా ఒక మధ్యంతర అభివృద్ధి దశగా అర్థం చేసుకుంటారు, పునరుత్పత్తి యొక్క వరుస సహజ దృగ్విషయంలో స్పెర్మ్ ఒక జైగోట్‌ను ఏర్పరచడానికి అండాన్ని కలవడం ద్వారా ప్రారంభించబడుతుంది, ఇది విభజించబడింది పిండం, తరువాత పిండంగా అభివృద్ధి చెందుతుంది మరియు గర్భధారణ పూర్తయిన తర్వాత నవజాత శిశువుగా అభివృద్ధి చెందుతుంది.  

పిండ కణంలో పురోగతి అణు బదిలీ స్పెర్మ్ ద్వారా గుడ్డు ఫలదీకరణం యొక్క దశను దాటవేయడం యొక్క ఉదాహరణను చూసింది. 1984లో, గుడ్డు నుండి పిండం సృష్టించబడింది, దాని అసలు హాప్లోయిడ్ న్యూక్లియస్ తొలగించబడింది మరియు దాత పిండ కణం యొక్క కేంద్రకం ద్వారా భర్తీ చేయబడింది, ఇది మొదటి క్లోన్ చేయబడిన పిల్ల గొర్రెలకు జన్మనివ్వడానికి సర్రోగేట్‌లో విజయవంతంగా అభివృద్ధి చెందింది. సోమాటిక్ సెల్ న్యూక్లియర్ ట్రాన్స్‌ఫర్ (SCNT) యొక్క పరిపూర్ణతతో, డాలీ 1996లో పరిపక్వ వయోజన సెల్ నుండి సృష్టించబడింది. వయోజన కణం నుండి క్షీరదం యొక్క క్లోనింగ్ యొక్క మొదటి కేసు ఇది. డాలీ కేసు వ్యక్తిగతీకరించిన మూలకణాల అభివృద్ధికి అవకాశం కూడా తెరిచింది. రెండు సందర్భాల్లో, స్పెర్మ్ ఉపయోగించబడలేదు, అయితే అది గుడ్డు (భర్తీ కేంద్రకంతో) పిండంగా మారింది. కాబట్టి, ఈ పిండాలు ఇప్పటికీ సహజమైనవి.  

గుడ్డు ప్రమేయం లేకుండా పిండాలను సృష్టించవచ్చా? అలా అయితే, అటువంటి పిండాలు ఏ గేమేట్స్ (సెక్స్ సెల్స్) ఉపయోగించబడనంత వరకు కృత్రిమంగా ఉంటాయి. ఈ రోజుల్లో, అటువంటి పిండాలు (లేదా 'పిండం లాంటివి' లేదా పిండాలు) పిండ మూల కణాలను (ESC) ఉపయోగించి మామూలుగా సృష్టించబడతాయి మరియు కల్చర్ చేయబడతాయి. విట్రో ప్రయోగశాలలో.  

క్షీరదాలలో, ఎలుకలు సంతానోత్పత్తికి తక్కువ వ్యవధి (19-21 రోజులు) తీసుకుంటాయి, ఇది ఎలుక పిండాన్ని అనుకూలమైన అధ్యయన నమూనాగా చేస్తుంది. మొత్తంలో, ఇంప్లాంటేషన్ ముందు కాలం 4-5 రోజులు అయితే మిగిలిన 15 రోజులు (మొత్తం 75%) ఇంప్లాంటేషన్ తర్వాత. ఇంప్లాంటేషన్ అనంతర అభివృద్ధి కోసం, పిండాన్ని గర్భాశయంలో అమర్చాలి, ఇది బయటి పరిశీలనకు అందుబాటులో ఉండదు. ప్రసూతి గర్భాశయంపై ఈ ఆధారపడటం పరిశోధనలో అడ్డంకిని విధిస్తుంది.    

క్షీరద పిండ సంస్కృతి చరిత్రలో 2017 సంవత్సరం ముఖ్యమైనది. పిండ మూలకణాలు స్వీయ-సమీకరణ మరియు స్వీయ-వ్యవస్థీకరణ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉన్నాయని పరిశోధకులు స్పష్టంగా నిరూపించినప్పుడు సింథటిక్ మౌస్ పిండాలను రూపొందించే ప్రయత్నాలకు పూర్తి ఫలితం లభించింది. విట్రో ముఖ్యమైన మార్గాల్లో సహజ పిండాలను పోలి ఉండే పిండం-వంటి నిర్మాణాలకు దారితీసింది^1,2. అయితే, దాని నుండి పరిమితులు ఉన్నాయి గర్భాశయం అడ్డంకులు. ఇంప్లాంటేషన్ ముందు పిండాన్ని కల్చర్ చేయడం పరిపాటి విట్రో కానీ పోస్ట్ ఇంప్లాంటేషన్ మౌస్ ఎంబ్రియో (గుడ్డు సిలిండర్ దశల నుండి అధునాతన ఆర్గానోజెనిసిస్ వరకు) యొక్క పూర్వ-గర్భాశయ సంస్కృతికి ఏదైనా బలమైన వేదిక అందుబాటులో లేదు. గత సంవత్సరం 2021లో ఒక పరిశోధనా బృందం తల్లి గర్భాశయం వెలుపల మౌస్ పిండం యొక్క ఇంప్లాంటేషన్ అనంతర అభివృద్ధికి సమర్థవంతమైన కల్చర్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌ను అందించినప్పుడు దీనిని పరిష్కరించడానికి ఒక పురోగతి వచ్చింది. ఈ ప్లాట్‌ఫారమ్ ఎక్స్‌టెరోలో పెరిగిన పిండం ఖచ్చితంగా పునశ్చరణ చేయడం కనుగొనబడిందిn గర్భాశయం అభివృద్ధి³. ఈ అభివృద్ధి గర్భాశయ అడ్డంకులను అధిగమించింది మరియు పోస్ట్-ఇంప్లాంటేషన్ మోర్ఫోజెనిసిస్‌ను బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి పరిశోధకులను ఎనేబుల్ చేసింది మరియు తద్వారా సింథటిక్ పిండం ప్రాజెక్ట్ అధునాతన దశకు రావడానికి సహాయపడింది. 

ఇప్పుడు, రెండు పరిశోధనా బృందాలు 8.5 రోజుల పాటు సింథటిక్ మౌస్ పిండాన్ని పెంచుతున్నట్లు నివేదించాయి, ఇది ఇప్పటివరకు అత్యంత పొడవైనది. ఇది ప్రత్యేకత కోసం చాలా పొడవుగా ఉంది అవయవాలు (గుండె కొట్టుకోవడం, గట్ ట్యూబ్, న్యూరల్ ఫోల్డ్ మొదలైనవి) అభివృద్ధి చెందాయి. ఈ తాజా పురోగతి నిజంగా విశేషమైనది.  

1 ఆగస్టు 2022న సెల్‌లో నివేదించినట్లుగా, పరిశోధనా బృందం తల్లి గర్భాశయం వెలుపల కేవలం అమాయక పిండ మూలకణాలను (ESCలు) ఉపయోగించి మౌస్ సింథటిక్ పిండాలను రూపొందించింది. వారు మూలకణాలను సహ-సమగ్రం చేసి, ఇటీవల అభివృద్ధి చేసిన సంస్కృతి ప్లాట్‌ఫారమ్‌ను ఉపయోగించి వాటిని సుదీర్ఘకాలం పాటు ప్రాసెస్ చేశారు పూర్వ గర్భాశయం పిండం మరియు ఎక్స్‌ట్రాఎంబ్రియోనిక్ కంపార్ట్‌మెంట్‌లతో పోస్ట్-గ్యాస్ట్రులేషన్ సింథటిక్ మొత్తం పిండాన్ని పొందడానికి పెరుగుదల. సింథటిక్ పిండం మౌస్ పిండాల 8.5 రోజుల దశకు సంతృప్తికరంగా మైలురాళ్లను సాధించింది. గ్యాస్ట్రులేషన్‌కు మించి మొత్తం క్షీరద పిండాన్ని స్వీయ-సమీకరణ మరియు స్వీయ-వ్యవస్థీకరణ మరియు మోడల్ చేసే అమాయక ప్లూరిపోటెంట్ కణాల సామర్థ్యాన్ని ఈ అధ్యయనం హైలైట్ చేస్తుంది.⁴. 

25 ఆగస్టు 2022న నేచర్‌లో ప్రచురించబడిన తాజా అధ్యయనంలో, పరిశోధకులు ఎక్స్‌ట్రాఎంబ్రియోనిక్ మూలకణాలను అలాగే పిండ మూలకణాల (ESC) అభివృద్ధి సామర్థ్యాన్ని విస్తరించడానికి ఉపయోగించారు. వారు మౌస్ ESCలు, TSCలు మరియు iXEN కణాలను ఉపయోగించి విట్రోలో సింథటిక్ పిండాలను సమీకరించారు, ఇవి 8.5 రోజు వరకు గర్భాశయంలోని ఎలుక యొక్క సహజ మొత్తం పిండ అభివృద్ధిని పునశ్చరణ చేశాయి. ఈ సింథటిక్ పిండం ఫోర్‌బ్రేన్ మరియు మిడ్‌బ్రేన్ ప్రాంతాలు, కొట్టుకునే గుండె లాంటి నిర్మాణం, న్యూరల్ ట్యూబ్‌తో కూడిన ట్రంక్, న్యూరోమెసోడెర్మల్ ప్రొజెనిటర్‌లను కలిగి ఉన్న టెయిల్ బడ్, గట్ ట్యూబ్ మరియు ప్రిమోర్డియల్ జెర్మ్ కణాలను నిర్వచించింది. మొత్తం విషయం ఒక అదనపు-పిండ సంచిలో ఉంది⁵. కాబట్టి, ఈ అధ్యయనంలో ఆర్గానోజెనిసిస్ అనేది 1 ఆగస్టు 2022న సెల్‌లో నివేదించబడిన అధ్యయనానికి సంబంధించి మరింత అధునాతనమైనది మరియు విశేషమైనది. బహుశా, రెండు రకాల అదనపు-పిండ మూలకణాల ఉపయోగం ఈ అధ్యయనంలో పిండ మూలకణాల అభివృద్ధి సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరిచింది. ఆసక్తికరంగా, మునుపటి అధ్యయనంలో కేవలం అమాయక ఎంబ్రియోనిక్ స్టెమ్ సెల్స్ (ESC లు) ఉపయోగించబడ్డాయి.  

సింథటిక్ క్షీరద పిండాలపై చేసిన అధ్యయనాలలో ఇది చాలా సుదూరమైన పాయింట్ కాబట్టి ఈ విజయాలు నిజంగా విశేషమైనవి. క్షీరద మెదడును సృష్టించగల సామర్థ్యం సింథటిక్ జీవశాస్త్రం యొక్క ప్రధాన లక్ష్యం. ప్రయోగశాలలో పోస్ట్-ఇంప్లాంటేషన్ పిండం అభివృద్ధి యొక్క సహజ ప్రక్రియను పునఃసృష్టించడం గర్భాశయ అవరోధాన్ని అధిగమించి, సాధారణంగా గర్భాశయంలో దాగి ఉన్న జీవితంలోని ప్రారంభ దశలను అధ్యయనం చేయడం పరిశోధకులకు సాధ్యం చేస్తుంది.  

నైతిక సమస్యలు ఏమైనప్పటికీ, మౌస్ సింథటిక్ పిండంపై అధ్యయనాలలో సాధించిన విజయాలు సమీప భవిష్యత్తులో మానవ సింథటిక్ పిండాలపై అధ్యయనాలకు మార్గనిర్దేశం చేస్తాయి, ఇది మార్పిడి కోసం ఎదురుచూస్తున్న రోగులకు సింథటిక్ అవయవాల అభివృద్ధి మరియు ఉత్పత్తికి దారితీస్తుంది.  

*** 

ప్రస్తావనలు:  

1. హారిసన్ SE ఎప్పటికి 2017. విట్రోలో ఎంబ్రియోజెనిసిస్‌ను అనుకరించడానికి పిండ మరియు ఎక్స్‌ట్రాఎంబ్రియోనిక్ మూలకణాల అసెంబ్లీ. సైన్స్. 2 మార్చి 2017. వాల్యూమ్ 356, సంచిక 6334. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aal1810  

2. వార్మ్‌ఫ్లాష్ A. 2017. సింథటిక్ పిండాలు: క్షీరదాల అభివృద్ధిలోకి విండోస్. సెల్ స్టెమ్ సెల్. వాల్యూమ్ 20, సంచిక 5, 4 మే 2017, పేజీలు 581-582. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2017.04.001   

3. అగ్యిలేరా-కాస్ట్రెజోన్, ఎ., ఎప్పటికి. 2021. ప్రీ-గ్యాస్ట్రులేషన్ నుండి లేట్ ఆర్గానోజెనిసిస్ వరకు ఎక్స్ యుటెరో మౌస్ ఎంబ్రియోజెనిసిస్. ప్రకృతి 593, 119–124. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03416-3  

4. తరాజీ ఎస్., మరియు ఇతరులు 2022. మౌస్ నైవ్ ESCల నుండి గ్యాస్ట్రులేషన్ అనంతర సింథటిక్ పిండాలు గర్భాశయం నుండి ఉత్పత్తి చేయబడ్డాయి. సెల్. ప్రచురణ: ఆగస్టు 01, 2022. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.07.028 

5. అమాడీ, జి., ఎప్పటికి 2022. సింథటిక్ పిండాలు న్యూరోలేషన్ మరియు ఆర్గానోజెనిసిస్‌కు గ్యాస్ట్రులేషన్‌ను పూర్తి చేస్తాయి. ప్రచురణ: 25 ఆగస్టు 2022. ప్రకృతి. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05246-3 

***