DNA Typewriter ఎలుక పిండం కణాల వంశవృక్షాన్ని పునర్నిర్మించింది

అభివృద్ధికి సంబంధించిన జీవశాస్త్ర రికార్డు

అభివృద్ధి చెందుతున్న ఎలుక పిండంలోని కణాల వంశవృక్షాన్ని, పిండం స్వంత DNAను దాని చరిత్ర రికార్డుగా మార్చడం ద్వారా పరిశోధకులు పునర్నిర్మించారు. ఈ పనిలో DNA Typewriter అనే ట్రాకింగ్ సాంకేతికతను ఉపయోగించారు. అభివృద్ధి సమయంలో కణాలు విభజించుకుని ప్రత్యేక పాత్రలను స్వీకరించినప్పటికీ ఈ సాంకేతికత వాటిలో కొనసాగింది.

ఫలితంగా ఏర్పడిన రికార్డు ఫలదీకరణం చెందిన అండం రెండు కణాలుగా విడిపోయినప్పుడు ప్రారంభమై, 13.5 రోజుల అభివృద్ధి వరకు కొనసాగుతుంది. అప్పటికి ఎలుక శరీరం, అవయవాలు ఆకారం దాల్చి ఉంటాయి. ఎలుక గర్భధారణ మొత్తం సుమారు 19 నుంచి 21 రోజులు పడుతుంది; అందువల్ల ఈ ప్రయోగం పిండ అభివృద్ధిలోని నిర్మాణాత్మక దశలో జరిగింది.

Scienceలో నివేదించిన ఈ అధ్యయనం అభివృద్ధి జీవశాస్త్రంలోని ఒక కీలక ప్రశ్నను పరిశీలిస్తుంది: కణం యొక్క ప్రారంభ వంశపారంపర్యం, తరువాత అది స్వీకరించే పాత్రతో ఎలా సంబంధం కలిగి ఉంటుంది? ప్రతి అవయవం, కణజాలం సాధారణ మూలాలను పంచుకునే కణాల నుంచే ప్రారంభమవుతాయి; అయితే ఆ కణాలు క్రమంగా విభజించుకుని, కదిలి, ప్రత్యేకతను పొందుతాయి. ఈ సంబంధాలను పెద్ద స్థాయిలో పునర్నిర్మించడం చాలా కాలంగా సాంకేతిక సవాలుగా ఉంది.

DNA Typewriter ఎలా పనిచేస్తుంది

బృందం ఫలదీకరణం చెందిన ఎలుక అండం జన్యువులో పునఃరూపకల్పన చేసిన రికార్డింగ్ “టేప్”ను చొప్పించింది. పిండం అభివృద్ధి చెందుతున్నప్పుడు, ఈ వ్యవస్థ వారస కణాల జన్యు పదార్థంలో సమాచారాన్ని భద్రపరిచింది. కాగితంపై కాకుండా కణం స్వంత DNAపై రాసే టైప్‌రైటర్‌నే పరిశోధకులు దీనికి ఉపమానంగా చెప్పారు.

రికార్డర్ ప్రతి కణం యొక్క జన్యు పదార్థంలోనే ఉండిపోతుంది కాబట్టి, తరువాత వ్యక్తిగత కణాల నుంచి దాని రికార్డును చదవవచ్చు. దీనివల్ల అభివృద్ధి ప్రారంభ విభజనలను చాలాదూరం దాటి ముందుకు సాగిన తరువాత కూడా కణాల మధ్య సంబంధాలను అంచనా వేయడం సాధ్యమవుతుంది.

ఈ పద్ధతి యొక్క తాజా సంస్కరణను వ్యక్తిగత కణాల నుంచి రికార్డును సులభంగా వెలికితీయడానికి రూపొందించారు. ఈ ప్రాయోగిక మెరుగుదల ముఖ్యమైనది: పిండంలోని కణాలను పోల్చేందుకు నిల్వ చేసిన చరిత్రలో తగినంత భాగాన్ని పరిశోధకులు విశ్వసనీయంగా చదవగలిగినప్పుడే వంశపారంపర్య రికార్డింగ్ వ్యవస్థ ఉపయోగకరంగా ఉంటుంది.

ఈ అధ్యయనంలో పరిశోధకులు ఫలదీకరణం చెందిన అండం మొదటి విభజన నుంచి పిండం శరీర నిర్మాణం, అవయవాలు ఏర్పడే వరకు కణాల అభివృద్ధి చరిత్రను అనుసరించారు. ఈ విధంగా ఈ పని ప్రారంభ పిండ దశ సంఘటనలను, అభివృద్ధిలో చాలా తరువాత కనిపించే ఫలితాలతో అనుసంధానిస్తుంది.

వంశవృక్ష పటాలు ఎందుకు ముఖ్యమైనవి

కణ వంశపారంపర్యం కేవలం వంశావళి వ్యాయామం కాదు. ప్రారంభ వంశపారంపర్య తేడాలు తరువాతి కణ విధులతో సంబంధం కలిగి ఉన్నాయా అనే విషయాన్ని పరిశీలించడానికి ఇది ఒక మార్గాన్ని అందిస్తుంది. ఒక నిర్దిష్ట సమయంలో కణం పొందే సంకేతాలపైనే కాకుండా, విభజనల దీర్ఘ శ్రేణిలో ఆ కణం ఉన్న స్థానంపైన కూడా అభివృద్ధి ఫలితం ఆధారపడవచ్చు.

University of Washington School of Medicineకు చెందిన డాక్టర్ Jay Shendure, ఈ అధ్యయన సహ-సీనియర్ రచయిత, కణం యొక్క ప్రారంభ వంశపారంపర్యం దాని తరువాతి విధిని ఎలా ప్రభావితం చేస్తుందో తెలుసుకోవడంలో పరిశోధకులకు ఆసక్తి ఉందని చెప్పారు. సాధారణ అభివృద్ధిని అర్థం చేసుకునే మార్గంగా ఆయన వంశపారంపర్య పరిశోధనను వివరించారు.

దీని సంభావ్య ప్రాధాన్యం ప్రాథమిక పిండశాస్త్రాన్ని మించి విస్తరిస్తుంది. అభివృద్ధి వంశపారంపర్యంపై మెరుగైన అవగాహనతో జన్మతో వచ్చే వైకల్యాలు, నాడీ అభివృద్ధి సంబంధిత పరిస్థితులు, జన్యు రుగ్మతలు, క్యాన్సర్‌పై జ్ఞానాన్ని భవిష్యత్తులో అభివృద్ధి చేయవచ్చని పరిశోధకులు తెలిపారు. ఈ అధ్యయనం ఎలుక పిండంపై చేసిన ప్రయోగం మాత్రమే కాబట్టి, ఆ సాధ్యమైన అనువర్తనాలు భవిష్యత్ పరిశోధన దిశలు మాత్రమే; నిరూపిత క్లినికల్ ఉపయోగాలు కావు.

అయినప్పటికీ, underlying premise ప్రాధాన్యమైనది. ఒక పరిపక్వ కణ రకాన్ని దాని వంశపారంపర్యానికి సంబంధించిన వివరమైన రికార్డుతో శాస్త్రవేత్తలు అనుసంధానించగలిగితే, అభివృద్ధి మార్గాలు ఎప్పుడు వేరుపడతాయి, తరువాతి అసాధారణతలతో ఏ ప్రారంభ సంఘటనలు సంబంధం కలిగి ఉంటాయి అనే విషయాలను వారు మెరుగ్గా గుర్తించగలరు.

అభివృద్ధిని అధ్యయనం చేయడానికి ఒక వేదిక

DNA Typewriterను Shendure మరియు Junhong Choi ఆవిష్కరించారు. Choi ప్రస్తుతం Sloan Kettering Cancer Centerలో ఉన్నారు. ప్రస్తుత పనిలో పునఃరూపకల్పన చేసిన జీనోమిక్ టేప్, Shendure మరియు Dartmouth Collegeకు చెందిన మాలిక్యులర్ మరియు సిస్టమ్స్ బయాలజిస్ట్ Chengxiang Qiu నాయకత్వంలోని సహకారం ఉన్నాయి.

దీని కీలక సాధన కణాలను ఒకే సమయంలో గుర్తించడం మాత్రమే కాదు. అవి విస్తరించి, ప్రత్యేకతను పొందుతున్నప్పుడు చారిత్రక రికార్డును నిలుపుకోవడమే దీని ప్రత్యేకత. ఒక ప్రక్రియ చివర్లో కనిపించే కణ రకాల జాబితా మాత్రమే కాకుండా, క్రమం మరియు సంబంధాన్ని అర్థం చేసుకోవాల్సిన ప్రయోగాల్లో ఈ విధానం విలువైనదిగా మారవచ్చు.

ఈ ప్రయోగంలో పిండం ఒక కఠినమైన పరీక్షా సందర్భంగా నిలిచింది. ఒకే ఫలదీకరణం చెందిన అండం నుంచి అభివృద్ధి పెద్దదైన, వైవిధ్యభరితమైన వారస కణ సమూహాన్ని సృష్టిస్తుంది; అయితే ఆ సంబంధాలను స్థాపించే ప్రారంభ విభజనలు, అవయవాలు మరియు కణజాలాలు తరువాత ఏర్పడటానికి కొన్ని రోజుల ముందే జరుగుతాయి. పునర్నిర్మించిన వంశవృక్షం ఈ విరామాన్ని కలుపుతుంది.

ప్రస్తుతం ఈ ఫలితాలు ఎలుక నమూనాలో ఒక పరిశోధనా పురోగతిగా ఉన్నాయి. అయితే అభివృద్ధి చరిత్రకు DNA ఒక స్థిరమైన, కణం-కణం రికార్డింగ్ మాధ్యమంగా పనిచేయగలదని ఈ అధ్యయనం మరింత స్పష్టంగా చూపించింది. జీవ వ్యవస్థలు ఒకే కణం నుంచి తమను తాము ఎలా నిర్మించుకుంటాయనే విషయంపై మరింత ఖచ్చితమైన ప్రశ్నలు అడగడానికి ఈ సామర్థ్యం పరిశోధకులకు సహాయపడవచ్చు.

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