प्रकृति: मानव रीढ़ के विकास को नियंत्रित करने वाली खंड घड़ियों को प्रकट करता है

20 साल से अधिक समय पहले, विकासवादी जीवविज्ञानी ओलिवियर पौरक्वे की प्रयोगशाला ने चिकन भ्रूण में एक सेलुलर घड़ी की खोज की, जहां सेलुलर घड़ी के प्रत्येक "टिक" एक तथाकथित सोमाइट को बढ़ावा देता है) संरचना का गठन होता है, और जिसके परिणामस्वरूप परत कशेरुक में बदल जाती है।

बाद के वर्षों में, पोर्की और अन्य लोगों ने प्रयोगशाला के व्यंजनों में इस तथाकथित विभाजन घड़ी के पहले मॉडल के निर्माण के लिए माउस कोशिकाओं का उपयोग किया और कई जीवों में खंडित घड़ियों के इस तंत्र को और स्पष्ट करने के लिए अन्य प्रयोग किए।

हालांकि इन शोध प्रयासों ने रीढ़ के सामान्य और असामान्य विकास की समझ में सुधार किया है, लेकिन अब तक कोई भी इस बात की पुष्टि नहीं कर पाया है कि इस तरह की खंडित घड़ी मनुष्यों में मौजूद है या नहीं।

एक नए अध्ययन में, पौरक्वे और उनकी शोध टीम की रिपोर्ट है कि दशकों की कड़ी मेहनत के बाद, उन्होंने ऐसी घड़ियों के मॉडल के पहले बैच का निर्माण करने के लिए प्रयोगशाला संस्कृति व्यंजनों में वयस्क ऊतकों से प्राप्त स्टेम कोशिकाओं का उपयोग किया। यह उपलब्धि न केवल पहला सबूत है कि एक खंडित घड़ी मानव शरीर में टिक रही है, बल्कि वैज्ञानिकों को शुरुआती मानव रीढ़ की हड्डी के विकास का अध्ययन करने के लिए इन विट्रो मॉडल के साथ प्रदान की गई है। संबंधित अनुसंधान परिणाम 8 जनवरी, 2020 को जर्नल नेचर में ऑनलाइन प्रकाशित किए गए थे। पेपर का शीर्षक "मानव विभाजन घड़ी का इन विट्रो लक्षण वर्णन" था।

पोर्कीसी ने कहा, "हम मानव शरीर के सरकोमेरे के विकास के बारे में लगभग कुछ भी नहीं जानते हैं, जो कि निषेचन के बाद तीसरे सप्ताह और चौथे सप्ताह के बीच बनता है। इस समय, ज्यादातर महिलाओं को यह नहीं पता है कि वे गर्भवती हैं। हमारे शरीर को चाहिए।" अनुभाग घड़ियों के बुनियादी नियमों का अध्ययन करने के लिए एक शक्तिशाली प्रणाली हो। "

"हमारा अभिनव प्रयोगात्मक मॉडल अब हमें चूहों और मनुष्यों के विकास की तुलना करने की अनुमति देता है। मैं मानव विकास की विशिष्टता को उजागर करने के लिए उत्साहित हूं," मार्गरेते डियाज-क्यूआड्रोस ने कहा, कागज के सह-प्रथम लेखक और एक स्नातक छात्र पौरक्वे की प्रयोगशाला।

ये स्टेम सेल मॉडल रीढ़ की हड्डी के विकास की स्थितियों को समझने के लिए द्वार खोलते हैं, जैसे जन्मजात स्कोलियोसिस, और पैरेक्सियल मेसोडर्म से उत्पन्न होने वाले ऊतकों से जुड़ी बीमारियां। इन ऊतकों में कंकाल की मांसपेशी और पूरे शरीर में भूरी वसा, साथ ही ट्रंक और पीठ में हड्डियों, त्वचा और रक्त वाहिकाओं की आंतरिक दीवारें शामिल हैं।

पौरक्वे को उम्मीद है कि वैज्ञानिक इन नए स्टेम सेल मॉडल का उपयोग अनुसंधान और नैदानिक अभ्यास के लिए विभेदित ऊतक कोशिकाओं को उत्पन्न करने में कर पाएंगे, जैसे कि मांसपेशियों की डिस्ट्रोफी के लिए कंकाल की मांसपेशी कोशिकाएं और टाइप 2 मधुमेह के लिए ब्राउन एडिपोसाइट्स।

हालांकि वैज्ञानिकों ने वयस्क कोशिकाओं को प्रेरित प्लुरिपोटेंट स्टेम सेल (आईपीएस कोशिकाओं) में फिर से विकसित किया है और फिर उन्हें विशिष्ट विकास मार्गों के साथ कई ऊतकों का उत्पादन करने के लिए प्रेरित किया है, मस्कुलोस्केलेटल ऊतक को संभालना मुश्किल साबित हुआ। हालांकि, पौरक्वे और सहयोगियों ने अंततः पता लगाया कि जब प्राप्त IPS कोशिकाओं को एक मानक विकास माध्यम में डुबोया गया था, तो केवल दो यौगिकों के अलावा मस्कुलोस्केलेटल ऊतक के उनके गठन को बढ़ावा दे सकते थे।

"हम टिशू का उत्पादन कर सकते हैं जो लगभग 90% दक्षता के साथ पैराक्सियल मेसोडर्म से उत्पन्न होता है। यह एक बहुत अच्छी शुरुआत है," पौरक्वे ने कहा।

पौरक्वे की टीम ने एक समान मॉडल बनाने के लिए भ्रूण स्टेम सेल का भी इस्तेमाल किया।

Pourquié टीम को यह जानकर आश्चर्य हुआ कि माउस और मानव कोशिका संस्कृति व्यंजनों में, इस खंड घड़ी ने टिक करना शुरू कर दिया था, और इन कोशिकाओं को पहले मानव शरीर के करीब तीन आयामी पाड़ पर रखने की आवश्यकता नहीं थी।

"यह आश्चर्यजनक है कि यह दो-आयामी मॉडल में काम करता है। यह एक आदर्श मॉडल है," पौरक्वी ने कहा।

Pourquié टीम ने पाया कि यह खंडित घड़ी मानव कोशिकाओं में हर 5 घंटे और माउस कोशिकाओं में हर 2.5 घंटे पर टिक करती है। उन्होंने कहा कि आवृत्ति में यह अंतर माउस और मानव गर्भावस्था के समय के अंतर के अनुरूप है।

पॉर्की की अगली परियोजनाओं में से एक का अध्ययन करना है कि इस खंडित घड़ी की चर दर को नियंत्रित करता है, और अधिक महत्वाकांक्षी क्या है जो विभिन्न प्रजातियों में भ्रूण के विकास के समय को नियंत्रित करता है। "कई बहुत ही दिलचस्प मुद्दे हैं जिन्हें संबोधित करने की आवश्यकता है," उन्होंने कहा।