वैज्ञानिकों ने फ्रीज-ड्राई स्किन सेल्स से चूहों का क्लोन बनाया, बायोप्रेजर्वेशन का दरवाजा खोल दिया

सतह पर, डोरामी सिर्फ एक औसत चूहा था। वह एक स्वस्थ वजन में बढ़ी, उसके खुद के पिल्ले थे, और उसके दूसरे जन्मदिन के करीब स्वाभाविक रूप से मृत्यु हो गई - मानव युग में लगभग 70 वर्ष, और एक प्रयोगशाला माउस के लिए पूरी तरह से अप्रत्याशित।

एक बात को छोड़कर: डोरामी को फ्रीज-सूखे कोशिकाओं से क्लोन किया गया था। और सिर्फ कोई कोशिका ही नहीं - उसे शुक्राणु या अंडे के बजाय दैहिक कोशिकाओं (हमारे शरीर को बनाने वाली कोशिकाएं) से क्लोन किया गया था।

डोरामी जैव विविधता को संरक्षित करने के तरीके के रूप में क्लोनिंग का उपयोग करने के लिए दशकों से चल रहे प्रयास में नवीनतम प्रयास है। की विजय डॉली भेड़ यह स्पष्ट किया कि प्रजनन कोशिकाओं का उपयोग करके जानवरों को पुनर्जीवित करना संभव है। विलुप्त जानवरों को बहाल करने, या वर्तमान बायोबैंकिंग को बहाल करने के सपने ने तब से वैज्ञानिकों की कल्पना पर कब्जा कर लिया है। किसी प्रजाति के डीएनए को संरक्षित करने का एक शक्तिशाली तरीका शुक्राणु को तरल नाइट्रोजन में संग्रहित करना है। मोटे तौर पर -320 डिग्री फ़ारेनहाइट पर, कोशिकाओं को वर्षों तक समय पर जमाया जा सकता है।

लेकिन एक हिचकी है। विलुप्त होने के कगार पर मौजूद जानवरों से प्रजनन कोशिकाओं को इकट्ठा करना-इसे हल्के ढंग से करना-बेहद मुश्किल है। इसके विपरीत, कुछ त्वचा कोशिकाओं को खरोंचना या कुछ फर को शेव करना अपेक्षाकृत सरल है। इन कोशिकाओं में जानवर का पूरा डीएनए होता है, लेकिन वे नाजुक होती हैं।

नया अध्ययन, जापान में यामानाशी विश्वविद्यालय में डॉ. तेरुहिको वाकायामा के नेतृत्व में, शुक्राणु से त्वचा तक छलांग लगाई। एक उच्च तकनीकी नुस्खा विकसित करना जो किसी भी बढ़िया भोजन करने वाले शेफ को गौरवान्वित करेगा, टीम ने पुरुष और महिला दोनों दाताओं से एकत्र किए गए फ्रीज-सूखे दैहिक कोशिकाओं से 75 स्वस्थ चूहों का सफलतापूर्वक क्लोन बनाया। डोरामी सहित कई संतानों के अपने स्वयं के पिल्ले हुए।

लगभग पांच प्रतिशत की सफलता दर के साथ-साथ कम से कम 0.2 प्रतिशत-तकनीक कुशल से बहुत दूर है। लेकिन रणनीति बड़ी तस्वीर की ओर एक रास्ता बनाती है: लगभग विलुप्त प्रजातियों की आनुवंशिक विविधताओं को संग्रहीत करने और संभावित रूप से पुनर्जीवित करने की हमारी क्षमता।

सेवा मेरे डॉ. बेन नोवाकी, रिवाइव एंड रिस्टोर के प्रमुख वैज्ञानिक, अध्ययन अपनी खामियों के बावजूद एक स्वागत योग्य प्रगति है। "संरक्षण के दृष्टिकोण से, बायोबैंक प्रजनन योग्य ऊतक प्रकारों के लिए नए तरीकों का नवाचार करना एक बड़ी आवश्यकता है ... इसलिए इस तरह की सफलता को देखना वास्तव में रोमांचक है," उन्होंने कहा। कहा.

जैवसंरक्षण कुकबुक

कोशिकाएँ सूक्ष्म जीव हैं। कल्पना कीजिए कि पानी जैसी छोटी-छोटी आणविक फैक्ट्रियां इसकी गुब्बारे जैसी दीवारों से जुड़ी हुई हैं। बिना सुरक्षा के सेल को फ्रीज करने से पानी के घटक तेज बर्फ के क्रिस्टल बना सकते हैं, जो सेल के आंतरिक घटकों को नुकसान पहुंचाते हैं और सेल की दीवार को पंचर करते हैं। जब सामान्य तापमान पर वापस गर्म किया जाता है, जैसे लीक होने वाले पिनकुशन, सेल के पास जीवित रहने का मौका नहीं होता है।

वैज्ञानिकों ने अंततः कोशिकाओं को संरक्षित करने के लिए एक विजयी नुस्खा निकाला: कुंजी एक रासायनिक एंटीफ्ीज़ जोड़ना और कोशिकाओं को तरल नाइट्रोजन के भारी धातु टैंक में संग्रहित करना है। कोशिकाओं को बक्से के अंदर छोटी शीशियों में निलंबित कर दिया जाता है जो एक टॉवर जैसे धातु के पिंजरे में स्लाइड करते हैं। सेल प्रकार के आधार पर, उन्हें वर्षों तक संरक्षित किया जा सकता है। समस्या? सेटअप महंगा है, इसे बनाए रखना कठिन है, और बिजली की विफलता का खतरा है। किसी भी व्यवधान से सभी नमूनों में विनाशकारी नुकसान हो सकता है। जैव विविधता के लिए, जानवर के पास इतना परिष्कृत सेटअप होना हमेशा संभव नहीं होता है।

कोई बेहतर तरीका होना चाहिए।

वर्षों पहले, वाकायामा ने सेल स्टोरेज की सीमा को आगे बढ़ाने के लिए धर्मयुद्ध किया था। उन्होंने एक विशिष्ट विधि पर ध्यान केंद्रित किया: फ्रीज-सुखाने। ज्यादातर बैकपैकर्स और अंतरिक्ष यात्रियों को भोजन में पोषक तत्वों को संरक्षित करने के तरीके के रूप में जाना जाता है, फ्रीज-सुखाने वाली कोशिकाएं अपेक्षाकृत सरल निकलीं। सदी के अंत में, वाकायामा और उनकी टीम दिखाया यह संभव है प्रजनन के लिए शुक्राणु को फ्रीज करने के लिए। नुस्खा इतना मजबूत था शुक्राणु को जीवित रखा अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर वर्षों तक, विकिरण के परिवेश स्तरों के साथ बमबारी करते हुए। यह भी नेतृत्व किया जीवित संतान एक डेस्क दराज में चकमा देने के बाद एक साल के लिए जलवायु नियंत्रण के बिना।

दैहिक कोशिकाएं एक अलग मामला हैं। शुक्राणुओं के विपरीत, हमारे शरीर को बनाने वाली कोशिकाएं पानी के अणुओं के प्रति अधिक संवेदनशील होती हैं, जो हमारे डीएनए संरचना को अधिक नाजुक नाभिक के साथ गले लगाते हैं। जमे हुए होने पर, इसका मतलब है कि कोशिकाओं को अधिक नुकसान का अनुभव हो सकता है, जिससे वे क्लोनिंग के लिए अनुपयोगी हो जाते हैं।

"आज तक, फ्रीज सुखाने के बाद संतान पैदा करने वाली एकमात्र कोशिकाएं परिपक्व शुक्राणु [शुक्राणु] हैं," टीम ने लिखा।

एक नई रेसिपी

नया काम असंभव के लिए चला गया: क्या हम किसी जानवर को फ्रीज-सूखे दैहिक कोशिकाओं से क्लोन कर सकते हैं?

प्रयोगों के पहले दौर में, टीम ने मादा चूहों से कोशिकाओं को अलग किया जो आमतौर पर अंडा कोशिका का समर्थन करते हैं। उन्होंने कोशिकाओं को दो सुरक्षात्मक रसायनों में फेंक दिया और तरल नाइट्रोजन में नमूनों को फ्रीज कर दिया। यह सुंदर नहीं था: सभी कोशिकाओं की सुरक्षात्मक झिल्ली टूट गई, बिखरने के संकेत के साथ-लेकिन अपेक्षाकृत बरकरार-डीएनए।

आगे जुताई करते हुए, टीम ने आठ महीने तक भंडारण के बाद जमे हुए नमूने को फिर से बहाल किया। बेजान पाउडर से उन्होंने नाभिक को अलग कर दिया, बीज जैसी संरचना आवास डीएनए, और इसे एक अंडे की कोशिका में प्रत्यारोपित किया, जिसमें इसकी आनुवंशिक सामग्री को चूसा गया था। यह एक किताब के पाठ को दूसरी किताब के साथ बदलने जैसा है—इसका जैविक अर्थ पूरी तरह से बदल रहा है।

यह और जटिल हो गया। ये प्रारंभिक "संपादित" अंडा कोशिकाएं डीएनए और एपिजेनेटिक क्षति के कारण पुन: उत्पन्न नहीं हो सकीं। वर्कअराउंड के रूप में, टीम ने कई भ्रूण कोशिका लाइनों को बनाने के लिए कोशिकाओं का उपयोग किया। ये लचीला कार्यकर्ता हैं, विशेष रूप से डीएनए क्षति को ठीक करने में कुशल हैं।

एक बार फलने-फूलने के बाद, टीम ने फिर उनकी आनुवंशिक सामग्री को चूसा और उसे काले फर वाले चूहों के अंडों में इंजेक्ट किया। परिणामी भ्रूण को सफेद फर वाले चूहों में विकसित होने के लिए छोड़ दिया गया था - सरोगेट मदर। सभी परिणामी पिल्लों ने अपने डीएनए दाताओं के चमकदार काले फर को पूरी तरह से सामान्य वजन और प्रजनन क्षमता के साथ लिया।

"परिपक्वता के बाद, हमने सामान्य प्रयोगशाला चूहों के साथ संभोग के लिए नौ मादा और तीन नर क्लोन चूहों को यादृच्छिक रूप से चुना," टीम ने समझाया। लगभग तीन महीनों में, सभी क्लोन मादा चूहों ने अगली पीढ़ी को जन्म दिया - चार पंजे, मूंछें, और चूहे-आदतें बरकरार। पूंछ की नोक से त्वचा कोशिकाओं के साथ प्रयोग को दोहराते हुए, टीम ने एक और दर्जन चूहों का क्लोन बनाया।

नुस्खा बिल्कुल योजना के अनुसार नहीं चला। एक अजीब परीक्षण में, टीम ने अगली पीढ़ी को क्लोन करने के लिए नर चूहों से कोशिकाओं का इस्तेमाल किया, और सभी संतान मादा बन गईं। गहराई से खुदाई करने पर, उन्होंने पाया कि किसी तरह Y गुणसूत्र - एक जैविक पुरुष को नामित करना - इस प्रक्रिया के दौरान खो गया, जिससे एक सर्व-महिला हो गई। Themyscira . का द्वीप. लेखकों के लिए, यह प्रक्रिया में एक किंक है, लेकिन व्यावहारिक उपयोग के लिए एक झटका नहीं है। "इन परिणामों से पता चलता है कि भले ही Y गुणसूत्र का नुकसान होता है, फिर भी इस तकनीक का उपयोग चरम परिस्थितियों में उपलब्ध आनुवंशिक संसाधनों के लिए किया जा सकता है, जैसे कि लगभग विलुप्त प्रजातियां," उन्होंने कहा।

संरक्षण के लिए एक पुस्तकालय?

तकनीक परिपूर्ण से बहुत दूर है। यह थकाऊ है, कम सफलता दर है, और अभी भी फ्रीजर भंडारण तापमान की आवश्यकता है जो इसे ऊर्जा ग्रिड विफलताओं के लिए प्रवण बनाता है।

हर्टफोर्डशायर विश्वविद्यालय में डॉ. एलेना पेंस के लिए, जो अध्ययन में शामिल नहीं थे, सबसे महत्वपूर्ण सवाल यह है कि आनुवंशिक सामग्री को कितने समय तक संग्रहीत किया जा सकता है। "इस प्रणाली के लिए प्रजातियों और नमूनों के प्रभावी दीर्घकालिक संरक्षण प्रदान करने के लिए इन परिस्थितियों में विस्तारित, अनिश्चितकालीन भंडारण दिखाना सर्वोपरि होगा," वह कहा.

लेखक इस बात से सहमत हैं कि और भी रहस्य हैं। शुक्राणु की तुलना में शरीर को दैहिक कोशिकाओं में डीएनए क्षति की मरम्मत करने में कठिन समय हो सकता है, जो पूरी तरह से काम कर रहे अंडे को विकसित करने से उनकी ऊर्जा को दूर करता है। उनका epigenetics-जो नियंत्रित करता है कि जीन कैसे चालू या बंद होते हैं - अपूर्ण रीप्रोग्रामिंग के कारण भी गड़बड़ हो सकते हैं।

आखिरकार, यह सिर्फ पहला कदम है। प्रजनन कोशिकाओं की तुलना में दैहिक कोशिकाओं को पकड़ना आसान होता है, खासकर बांझ या किशोर जानवरों के लिए। इसे आसान और सस्ता करना एक प्लस है। टीम अब दायरे को व्यापक बनाने के लिए शवों या मल से आनुवंशिक सामग्री को पकड़ने की तलाश कर रही है।

"इस काम में वर्णित दृष्टिकोण वर्तमान बैंकिंग विधियों का एक विकल्प प्रदान करता है और निश्चित रूप से अधिक अनुमेय तापमान की अनुमति देना एक बड़ा लाभ होगा," पेंस ने कहा।

छवि क्रेडिट: वाकायामा एट। अल./प्रकृति संचार