DNA Typewriter ने चूहे के भ्रूण का कोशिकीय वंश-वृक्ष पुनर्निर्मित किया

विकास का जैविक अभिलेख

शोधकर्ताओं ने एक विकसित हो रहे चूहे के भ्रूण में कोशिकाओं का वंश-वृक्ष पुनर्निर्मित किया है। इसके लिए उन्होंने भ्रूण के अपने DNA को उसके इतिहास के अभिलेख में बदल दिया। इस काम में DNA Typewriter नामक एक ट्रैकिंग तकनीक का उपयोग किया गया, जो विकास के दौरान कोशिकाओं के विभाजित होने और विशेष भूमिकाएँ अपनाने के साथ उनमें बनी रही।

यह अभिलेख तब शुरू होता है जब निषेचित अंडा दो कोशिकाओं में विभाजित होता है और 13.5 दिनों के विकास तक जारी रहता है। इस समय तक चूहे का शरीर और अंग आकार ले चुके होते हैं। चूहे का पूर्ण गर्भकाल लगभग 19 से 21 दिनों का होता है, इसलिए यह प्रयोग भ्रूणीय विकास के प्रारंभिक निर्माणात्मक चरण में आता है।

Science में रिपोर्ट किए गए इस अध्ययन में विकासात्मक जीवविज्ञान के एक केंद्रीय प्रश्न का समाधान किया गया है: कोशिका की प्रारंभिक वंशावली का उसके बाद अपनाए जाने वाले कार्य से क्या संबंध होता है। प्रत्येक अंग और ऊतक उन कोशिकाओं से शुरू होता है जिनकी उत्पत्ति समान होती है, लेकिन ये कोशिकाएँ धीरे-धीरे विभाजित होती हैं, स्थानांतरित होती हैं और विशेषीकृत होती हैं। बड़े पैमाने पर इन संबंधों का पुनर्निर्माण लंबे समय से एक तकनीकी चुनौती रहा है।

DNA Typewriter कैसे काम करता है

टीम ने निषेचित चूहे के अंडे के जीनोम में एक पुनः डिज़ाइन की गई रिकॉर्डिंग “टेप” डाली। जैसे-जैसे भ्रूण विकसित हुआ, इस प्रणाली ने वंशज कोशिकाओं की आनुवंशिक सामग्री में जानकारी सुरक्षित रखी। शोधकर्ताओं द्वारा दी गई उपमा एक ऐसे टाइपराइटर की है जो कागज़ के बजाय कोशिका के अपने DNA पर लिखता है।

चूँकि रिकॉर्डर प्रत्येक कोशिका की आनुवंशिक सामग्री के भीतर रहता है, इसलिए बाद में व्यक्तिगत कोशिकाओं से उसका अभिलेख पढ़ा जा सकता है। इससे विकास के शुरुआती विभाजनों के काफी आगे बढ़ जाने के बाद कोशिकाओं के बीच संबंधों का अनुमान लगाना संभव होता है।

इस विधि के नवीनतम संस्करण को व्यक्तिगत कोशिकाओं से अभिलेख निकालना आसान बनाने के लिए तैयार किया गया था। यह व्यावहारिक सुधार महत्वपूर्ण है: वंशावली-रिकॉर्डिंग प्रणाली तभी उपयोगी होती है जब शोधकर्ता उसके संग्रहीत इतिहास का पर्याप्त भाग विश्वसनीय रूप से पढ़कर पूरे भ्रूण की कोशिकाओं की तुलना कर सकें।

इस अध्ययन में शोधकर्ताओं ने निषेचित अंडे के पहले विभाजन से लेकर भ्रूण के शरीर की रूपरेखा और अंगों के बनने तक कोशिकाओं के विकासात्मक इतिहास का अनुसरण किया। इस प्रकार यह काम शुरुआती भ्रूणीय घटनाओं को विकास के काफी बाद दिखाई देने वाले परिणामों से जोड़ता है।

वंशावली के मानचित्र क्यों महत्वपूर्ण हैं

कोशिका-वंशावली केवल वंशक्रम का अभ्यास नहीं है। यह जाँचने का एक तरीका देती है कि प्रारंभिक वंशगत अंतर बाद में कोशिकाओं द्वारा अपनाई जाने वाली नियति से जुड़े हैं या नहीं। विकास का परिणाम केवल इस बात पर निर्भर नहीं हो सकता कि किसी विशेष क्षण कोशिका को कौन-से संकेत मिलते हैं, बल्कि इस पर भी निर्भर हो सकता है कि वह कोशिका विभाजनों की लंबी श्रृंखला में कहाँ स्थित है।

University of Washington School of Medicine के डॉ. Jay Shendure, जो इस अध्ययन के सह-वरिष्ठ लेखक हैं, ने कहा कि शोधकर्ता यह समझने में रुचि रखते हैं कि कोशिका की प्रारंभिक वंशावली उसके बाद की नियति को कैसे प्रभावित करती है। उन्होंने वंशावली अनुसंधान को सामान्य विकास को समझने का एक माध्यम बताया।

इसका संभावित महत्व बुनियादी भ्रूणविज्ञान से आगे तक जाता है। शोधकर्ताओं ने कहा कि विकासात्मक वंशावली की बेहतर समझ से जन्मजात विकृतियों, न्यूरो-विकासात्मक स्थितियों, आनुवंशिक विकारों और कैंसर के बारे में ज्ञान आगे बढ़ सकता है। हालांकि यह अध्ययन स्वयं चूहे के भ्रूण पर किया गया प्रयोग है, इसलिए ये संभावित उपयोग भविष्य के अनुसंधान की दिशाएँ हैं, सिद्ध नैदानिक उपयोग नहीं।

फिर भी, इसका मूल आधार महत्वपूर्ण है। यदि वैज्ञानिक किसी परिपक्व कोशिका प्रकार को उसकी वंशावली के विस्तृत अभिलेख से जोड़ सकें, तो वे यह पहचानने की बेहतर स्थिति में हो सकते हैं कि विकासात्मक मार्ग कब अलग होते हैं और कौन-सी शुरुआती घटनाएँ बाद की असामान्यताओं से जुड़ी हैं।

विकास के अध्ययन का एक मंच

DNA Typewriter का आविष्कार Shendure और Junhong Choi ने किया था, जो अब Sloan Kettering Cancer Center में हैं। वर्तमान काम में एक पुनः डिज़ाइन किया गया जीनोमिक टेप और Shendure तथा Dartmouth College के आणविक और प्रणालीगत जीवविज्ञानी Chengxiang Qiu के नेतृत्व में सहयोग शामिल था।

इसकी प्रमुख उपलब्धि केवल किसी एक समय पर कोशिकाओं को चिह्नित करना नहीं है। यह कोशिकाओं के बढ़ने और विशेषीकृत होने के दौरान एक ऐतिहासिक अभिलेख को बनाए रखता है। यह अंतर इस दृष्टिकोण को उन प्रयोगों में मूल्यवान बना सकता है जहाँ शोधकर्ताओं को प्रक्रिया के अंत में मौजूद कोशिका प्रकारों की सूची बनाने के बजाय क्रम और संबंध को समझना आवश्यक होता है।

इस प्रयोग में भ्रूण ने एक कठिन परीक्षण-स्थिति का काम किया। विकास एकल निषेचित अंडे से बड़ी और विविध संतति तैयार करता है, जबकि उन संबंधों को स्थापित करने वाले शुरुआती विभाजन बाद में अंगों और ऊतकों के उभरने से कई दिनों पहले होते हैं। पुनर्निर्मित वंश-वृक्ष इस अंतराल को जोड़ता है।

फिलहाल, ये निष्कर्ष चूहे के मॉडल में एक अनुसंधान प्रगति हैं। लेकिन यह अध्ययन अधिक स्पष्ट रूप से दर्शाता है कि DNA विकासात्मक इतिहास के लिए एक टिकाऊ, कोशिका-दर-कोशिका रिकॉर्डिंग माध्यम के रूप में काम कर सकता है। यह क्षमता शोधकर्ताओं को इस बारे में अधिक सटीक प्रश्न पूछने में मदद कर सकती है कि जीवित प्रणालियाँ एकल कोशिका से अपना निर्माण कैसे करती हैं।

This article is based on reporting by Phys.org. Read the original article.