आखिरी ऊनी मैमथ 4,000 साल पहले विशाल आर्कटिक टुंड्रा में घूमता था। उनके जीन आज भी एक शानदार जानवर—एशियाई हाथी—में जीवित हैं।
अपनी आनुवंशिक संरचना में 99.6 प्रतिशत समानता के साथ, एशियाई हाथी मैमथ - या इसके करीब कुछ - को विलुप्त होने से वापस लाने की साहसिक योजना के लिए एकदम सही शुरुआती बिंदु हैं। परियोजना, बायोटेक्नोलॉजी कंपनी द्वारा लॉन्च किया गया प्रकांड 2021 में, अपने मूनशॉट लक्ष्य के लिए भौंहें तन गईं।
समग्र प्लेबुक सीधी लगती है।
पहला कदम मैमथ और हाथी के जीनोम को अनुक्रमित करना और तुलना करना है। इसके बाद, वैज्ञानिक शारीरिक लक्षणों-लंबे बाल, वसा जमाव-के पीछे के जीन की पहचान करेंगे, जिसने मैमथ को ठंडे तापमान में पनपने की अनुमति दी और फिर जीन संपादन का उपयोग करके उन्हें हाथी कोशिकाओं में डाला जाएगा। अंत में, टीम संपादित कोशिकाओं से नाभिक-जिसमें डीएनए होता है-को एक हाथी के अंडे में स्थानांतरित करेगी और भ्रूण को एक सरोगेट में प्रत्यारोपित करेगी।
समस्या? एशियाई हाथी ख़तरे में हैं, और उनकी कोशिकाएँ—विशेषकर अंडे—मुश्किल से मिलते हैं।
पिछले हफ्ते, कंपनी एक प्रमुख समाधान की सूचना दी. पहली बार, उन्होंने हाथी की त्वचा की कोशिकाओं को स्टेम कोशिकाओं में बदल दिया, जिनमें से प्रत्येक में शरीर में कोई भी कोशिका या ऊतक बनने की क्षमता थी।
इस प्रगति से संभावित गर्भावस्था के लिए प्रतिबद्ध होने से पहले प्रयोगशाला में जीन संपादन परिणामों को मान्य करना आसान हो जाता है - जो हाथियों के लिए 22 महीने तक रहता है। उदाहरण के लिए, वैज्ञानिक इंजीनियर हाथी स्टेम कोशिकाओं को बाल कोशिकाएं बनाने के लिए तैयार कर सकते हैं और जीन संपादन का परीक्षण कर सकते हैं जो मैमथ को उसका प्रतिष्ठित मोटा, गर्म कोट देता है।
इन प्रेरित प्लुरिपोटेंट स्टेम कोशिकाओं या आईपीएससी को हाथी कोशिकाओं से बनाना विशेष रूप से कठिन रहा है। जानवर "एक बहुत ही विशेष प्रजाति हैं और हमने अभी उनके मौलिक जीव विज्ञान की सतह को खंगालना शुरू ही किया है," कहा डॉ. एरिओना हिसोली, जो कोलोसल में बायोसाइंसेज की प्रमुख हैं प्रेस विज्ञप्ति.
क्योंकि इस दृष्टिकोण के लिए केवल एशियाई हाथी की त्वचा के नमूने की आवश्यकता होती है, यह लुप्तप्राय प्रजातियों की रक्षा करने में एक लंबा रास्ता तय करता है। यह तकनीक त्वचा कोशिकाओं से बने कृत्रिम अंडों के साथ प्रजनन कार्यक्रम प्रदान करके जीवित हाथियों के संरक्षण में भी सहायता कर सकती है।
"हाथियों को 'पुन: प्रोग्राम करने में सबसे कठिन' पुरस्कार मिल सकता है," कहा डॉ. जॉर्ज चर्च, एक हार्वर्ड आनुवंशिकीविद् और कोलोसल सह-संस्थापक, "लेकिन इसे कैसे करना है यह सीखना कई अन्य अध्ययनों में मदद करेगा, खासकर लुप्तप्राय प्रजातियों पर।"
घड़ी वापस घुमाओ
लगभग दो दशक पहले, जापानी जीवविज्ञानी डॉ. शिन्या यामानाका ने परिपक्व कोशिकाओं को स्टेम सेल जैसी स्थिति में पुनर्स्थापित करके जीव विज्ञान में क्रांति ला दी थी।
पहली बार चूहों में प्रदर्शित किया गया, नोबेल पुरस्कार विजेता तकनीक के लिए केवल चार प्रोटीन की आवश्यकता होती है, जिन्हें एक साथ यामानाका कारक कहा जाता है। पुनर्क्रमित कोशिकाएं, जो अक्सर त्वचा कोशिकाओं से प्राप्त होती हैं, आगे रासायनिक मार्गदर्शन के साथ ऊतकों की एक श्रृंखला में विकसित हो सकती हैं।
प्रेरित प्लुरिपोटेंट स्टेम सेल (आईपीएससी), जैसा कि उन्हें कहा जाता है, ने जीव विज्ञान को बदल दिया है। वे मस्तिष्क ऑर्गेनोइड्स के निर्माण की प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण हैं - न्यूरॉन्स की छोटी गेंदें जो गतिविधि के साथ चमकती हैं - और उन्हें अंडे की कोशिकाओं या शुरुआती मॉडल में शामिल किया जा सकता है मानव भ्रूण.
यह तकनीक चूहों और मनुष्यों के लिए अच्छी तरह से स्थापित है। हाथियों के लिए ऐसा नहीं है. हिसोली ने कहा, "अतीत में, हाथी आईपीएससी उत्पन्न करने के कई प्रयास सफल नहीं रहे हैं।"
मानक नुस्खे से इलाज करने पर अधिकांश हाथी कोशिकाएँ मर गईं। अन्य लोग "ज़ोंबी" सेन्सेंट कोशिकाओं में बदल गए - जीवित लेकिन अपने सामान्य जैविक कार्यों को करने में असमर्थ - या उनकी मूल पहचान में बहुत कम बदलाव आया।
आगे की जांच में अपराधी का पता चला: टीपी53 नामक प्रोटीन। कैंसर से लड़ने की क्षमता के लिए जाने जाने वाले प्रोटीन को अक्सर आनुवंशिक द्वारपाल कहा जाता है। जब टीपी53 के लिए जीन चालू होता है, तो प्रोटीन पूर्व-कैंसर कोशिकाओं को अपने पड़ोसियों को नुकसान पहुंचाए बिना आत्म-विनाश करने का आग्रह करता है।
दुर्भाग्य से, TP53 IPSC रिप्रोग्रामिंग में भी बाधा डालता है। यामानाका के कुछ कारक कैंसर के विकास के पहले चरण की नकल करते हैं जिससे संपादित कोशिकाएं स्वयं नष्ट हो सकती हैं। हाथियों में "रक्षक" जीन की भारी मात्रा में 29 प्रतियां होती हैं। साथ में, वे आसानी से उत्परिवर्तित डीएनए वाली कोशिकाओं को कुचल सकते हैं, जिनमें वे कोशिकाएं भी शामिल हैं जिनके जीन संपादित किए गए हैं।
"हम जानते थे कि पी53 एक बड़ी बात होने वाली थी," चर्च बोला था la न्यूयॉर्क टाइम्स.
द्वारपाल से बचने के लिए, टीम ने टीपी53 उत्पादन को रोकने के लिए एक रासायनिक कॉकटेल तैयार किया। रिप्रोग्रामिंग कारकों की बाद की खुराक के साथ, वे त्वचा कोशिकाओं से पहला हाथी आईपीएससी बनाने में सक्षम थे।
परीक्षणों की एक शृंखला से पता चला कि रूपांतरित कोशिकाएँ अपेक्षा के अनुरूप दिखीं और व्यवहार किया। उनके पास जीन और प्रोटीन मार्कर थे जो अक्सर स्टेम कोशिकाओं में देखे जाते थे। जब कोशिकाओं के एक समूह में आगे विकसित होने की अनुमति दी गई, तो उन्होंने प्रारंभिक भ्रूण विकास के लिए महत्वपूर्ण तीन-स्तरीय संरचना बनाई।
"हम वास्तव में इन चीजों का बेसब्री से इंतजार कर रहे थे," चर्च बोला था प्रकृति. टीम ने अपने परिणाम प्रकाशित किए, जिसकी प्रीप्रिंट सर्वर बायोआरएक्सआईवी पर अभी तक सहकर्मी-समीक्षा नहीं की गई है।
लंबी सड़क आगे
मैमथ को वापस लाने के लिए कंपनी की वर्तमान रणनीति क्लोनिंग प्रौद्योगिकियों पर निर्भर करती है, न कि आईपीएससी पर।
लेकिन कोशिकाएं हाथी के अंडे की कोशिकाओं या यहां तक कि भ्रूण के लिए प्रॉक्सी के रूप में मूल्यवान हैं, जिससे वैज्ञानिकों को लुप्तप्राय जानवरों को नुकसान पहुंचाए बिना अपना काम जारी रखने की अनुमति मिलती है।
उदाहरण के लिए, वे नई स्टेम कोशिकाओं को अंडे या शुक्राणु कोशिकाओं में बदल सकते हैं - जो अब तक की एक उपलब्धि है केवल चूहों में प्राप्त किया गया-आगे आनुवंशिक संपादन के लिए। एक अन्य विचार यह है कि उन्हें सीधे मैमथ जीन से सुसज्जित भ्रूण जैसी संरचनाओं में बदल दिया जाए।
कंपनी इसे विकसित करने पर भी विचार कर रही है कृत्रिम गर्भ किसी भी संपादित भ्रूण के पोषण में मदद करने और संभावित रूप से उन्हें सही समय पर लाने के लिए। 2017 में, एक कृत्रिम गर्भ ने एक स्वस्थ मेमने को जन्म दिया, और अब कृत्रिम गर्भ है मानव परीक्षण की ओर बढ़ रहा है. इन प्रणालियों से हाथियों की सरोगेट्स की आवश्यकता कम हो जाएगी और उनके प्राकृतिक प्रजनन चक्र को खतरे में डालने से बचा जा सकेगा।
चूंकि अध्ययन एक प्रीप्रिंट है, इसलिए इसके परिणामों की अभी तक क्षेत्र के अन्य विशेषज्ञों द्वारा जांच नहीं की गई है। कई सवाल बाकी हैं. उदाहरण के लिए, क्या पुन: क्रमादेशित कोशिकाएँ अपनी स्टेम कोशिका स्थिति बनाए रखती हैं? क्या मांग पर उन्हें कई प्रकार के ऊतक में बदला जा सकता है?
विशाल को पुनर्जीवित करना कोलोसल का अंतिम लक्ष्य है। लेकिन बफ़ेलो विश्वविद्यालय के डॉ. विंसेंट लिंच, जिन्होंने लंबे समय से हाथियों से आईपीएससी बनाने की कोशिश की है, सोचते हैं कि परिणाम हो सकते हैं एक व्यापक पहुंच.
हाथी कैंसर के प्रति उल्लेखनीय रूप से प्रतिरोधी होते हैं। कोई नहीं जानता क्यों. क्योंकि अध्ययन के IPSC में कैंसर-सुरक्षात्मक जीन TP53 को हटा दिया गया है, वे वैज्ञानिकों को आनुवंशिक कोड की पहचान करने में मदद कर सकते हैं जो हाथियों को ट्यूमर से लड़ने की अनुमति देता है और संभावित रूप से हमारे लिए नए उपचारों को भी प्रेरित करता है।
इसके बाद, टीम को जीन-संपादित हाथी कोशिकाओं से बने सेल और पशु मॉडल में विशाल लक्षण - जैसे लंबे बाल और फैटी जमा - को फिर से बनाने की उम्मीद है। यदि सब कुछ ठीक रहा, तो वे एक ऐसी तकनीक का उपयोग करेंगे, जिसका उपयोग पहले बछड़ों को जन्म देने के लिए डॉली भेड़ का क्लोन बनाने के लिए किया गया था।
क्या इन जानवरों को मैमथ कहा जा सकता है, इस पर अभी भी बहस चल रही है। उनका जीनोम विलुप्त प्रजातियों से बिल्कुल मेल नहीं खाएगा। इसके अलावा, पशु जीवविज्ञान और व्यवहार दृढ़ता से पर्यावरण के साथ बातचीत पर निर्भर करते हैं। 4,000 साल पहले मैमथ के विलुप्त होने के बाद से हमारी जलवायु में नाटकीय रूप से बदलाव आया है। आर्कटिक टुंड्रा-उनका पुराना घर-तेजी से पिघल रहा है। क्या पुनर्जीवित जानवर ऐसे वातावरण में समायोजित हो सकते हैं, जहां वे घूमने के लिए अनुकूलित नहीं थे?
जानवर भी एक दूसरे से सीखते हैं। एक जीवित मैमथ के बिना एक बछड़े को यह दिखाने के लिए कि अपने प्राकृतिक आवास में मैमथ कैसे बनें, वह व्यवहार का एक बिल्कुल अलग सेट अपना सकता है।
कोलोसल के पास इन कठिन प्रश्नों से निपटने के लिए एक सामान्य योजना है। इस बीच, इस कार्य से हाथियों को जोखिम में डाले बिना परियोजना को आगे बढ़ने में मदद मिलेगी। के अनुसार चर्च।
"यह एक महत्वपूर्ण कदम है," कहा बेन लैम, कोलोसल के सह-संस्थापक और सीईओ। "प्रत्येक कदम हमें इस प्रतिष्ठित प्रजाति को वापस लाने के हमारे दीर्घकालिक लक्ष्यों के करीब लाता है।"
छवि क्रेडिट: विशाल जैव विज्ञान
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- स्रोत: https://singularityhub.com/2024/03/12/colossal-creates-elephant-stem-cells-for-the-first-time-in-quest-to-revive-the-woolly-mammoth/
