Wednesday, September 21, 2022
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हेमटोपोइएटिक स्टेम सेल और विकास और रोग चिकित्सा में उनकी भूमिका

मरीना सनाकी-मत्सुमिया, पीएचडी
पोस्टडॉक्टोरल सदस्य
सिंथेटिक विकासात्मक जीवविज्ञान की प्रयोगशाला
यूरोपीय आण्विक जीवविज्ञान प्रयोगशाला (ईएमबीएल), बार्सिलोना

जब तक वह याद रख सकती है, मरीना सनकी-मत्सुमिया उन तंत्रों को समझना चाहती थी जो हमारे कंकालों को बनाने वाली हड्डियों को आकार देते हैं। एक आनुवंशिक कंकाल की बीमारी के साथ जन्मे, विकासात्मक जीवविज्ञानी ने सबसे पहले इन विट्रो मॉडल की स्थापना की, जो कि अस्थायी माउस भ्रूणीय ऊतकों का अध्ययन करने के लिए सोमाइट्स कहा जाता है जो रीढ़ का निर्माण करते हैं।1 इसके बाद वह मानव प्रेरित प्लुरिपोटेंट स्टेम सेल (आईपीएससी) के साथ इस काम को जारी रखने के लिए पोस्टडॉक्टरल फेलो के रूप में बार्सिलोना में ईएमबीएल परिसर में मिकी एबिसुया की प्रयोगशाला में शामिल हो गईं।2 हाल ही में प्रकृति संचार अध्ययन, सनकी-मत्सुमिया ने वर्णन किया कि मानव सोमाइट ऑर्गेनोइड्स, या सोमिटोइड्स कैसे बनाए जाते हैं, जो विवो में ऊतक के विकास की नकल करते हैं।

Q. इन विट्रो में मानव सोमाइट गठन का अध्ययन करने की आवश्यकता क्यों है?
सोमिटोजेनेसिस एक जटिल विकासात्मक प्रक्रिया है जो सटीक अंतराल पर जीन अभिव्यक्ति परिवर्तन की तरंगें भेजती है, जिसे विभाजन घड़ी कहा जाता है, ऊतक के पूर्वकाल के अंत में सोमाइट्स को बंद करने के लिए प्रीसॉमिटिक मेसोडर्म के माध्यम से। हम चूहों, चूजों और जेब्राफिश जैसे मॉडल जीवों में सोमिटोजेनेसिस का अध्ययन करते हैं, लेकिन, जबकि समग्र प्रक्रिया बहुत समान है, कुछ महत्वपूर्ण अंतर हैं। क्योंकि भ्रूणजनन के दौरान सोमाइट का निर्माण होता है, हम यह अध्ययन नहीं कर सकते हैं कि यह ऊतक मनुष्यों में कैसे विकसित होता है, या मनुष्यों में कंकाल रोगों का कारण बनने वाले उत्परिवर्तन प्रक्रिया को कैसे प्रभावित करते हैं। यही कारण है कि हम एक इन विट्रो मॉडल विकसित करना चाहते थे जो मनुष्यों में कुछ गठन और भेदभाव की नकल करेगा।

संस्कृति में सोमाइट ऑर्गेनॉइड

वैज्ञानिकों ने मानव ऑर्गेनोइड विकसित किए हैं जो नकल करते हैं कि कैसे और कब सोमाइट्स प्रीसॉमिटिक मेसोडर्म से निकलते हैं। मरीना सनाकी-मत्सुमिया, ईएमबीएल-बार्सिलोना के सौजन्य से।

Q. आप सोमिटोइड्स कैसे उगाते हैं?
हम मानव IPSC की खेती करके शुरू करते हैं और यू-बॉटम वेल प्लेट्स में समुच्चय बनाते हैं। फिर हम एक प्रेरण माध्यम के लिए बेसल माध्यम को बदलते हैं जो समुच्चय को प्रीसोमिक मेसोडर्म में अंतर करने के लिए ट्रिगर करेगा, और फिर हम उनके विकास का समर्थन करने के लिए मैट्रीगेल ™ में अंडाकार आकार के समुच्चय को कोट करते हैं। इस समय, ऊतक स्व-व्यवस्थित होते हैं और एक पूर्वकाल-पश्च अक्ष बनाते हैं। यह तब भी होता है जब सेगमेंटेशन क्लॉक जीन प्रेरित होते हैं, इसलिए हम जीन अभिव्यक्ति की ऑसिलेटरी तरंगें देख सकते हैं जो ऊतक के पीछे से पूर्वकाल के अंत तक जाती हैं। जब ये तरंगें पूर्वकाल के अंत तक पहुंचती हैं, तो यह कोशिकाओं की आबादी को उपकला बनाने के लिए प्रेरित करती है, एक सोमाइट को बंद कर देती है। इस प्रक्रिया में हमारे मानव सोमाइटॉइड में लगभग पांच से छह घंटे लगते हैं, लेकिन चूहों में केवल दो से तीन घंटे लगते हैं, इसलिए इस प्रक्रिया का समय प्रजातियों के बीच काफी भिन्न होता है। औसतन, प्रत्येक समुच्चय लगभग 10 सोमाइट्स बनाएगा।

> इस प्रक्रिया के किस हिस्से ने आपको सबसे ज्यादा चुनौती दी?
इस परियोजना का सबसे कठिन हिस्सा प्रोटोकॉल का अनुकूलन करना था। हमने हर एक कदम और अभिकर्मक को बदलते हुए दो साल से अधिक समय बिताया, लेकिन हम अभी भी सोमाइट्स को विकसित होते नहीं देख पाए। आखिरी अभिकर्मक जिसे मैंने बदला था, वह बेसल माध्यम था जिसमें हम ऑर्गेनोइड उगाते हैं। मैंने विभिन्न व्यावसायिक ब्रांडों की कोशिश की, लेकिन उनमें से किसी ने भी काम नहीं किया। अंत में, मैं अपने पीएचडी के दौरान माउस भ्रूण स्टेम सेल (ईएससी) से सोमाइट जैसे ऊतकों को विकसित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले घरेलू माध्यम में वापस चला गया। भले ही इस बेसल माध्यम की संरचना इसके वाणिज्यिक समकक्ष के समान ही है, केवल एक ही हमने स्वयं को समर्थित सोमिटोजेनेसिस बनाया है। तो, आपको वास्तव में लगातार बने रहना होगा। प्रोटोकॉल को विकसित करने में बहुत समय लगता है, और ऐसे कई अलग-अलग पहलू हैं जिन्हें आप बदल सकते हैं।

प्र. इस परियोजना के लिए आपके अगले कदम क्या हैं?
अब जब हमने एक इन विट्रो मॉडल बना लिया है जो मानव सोमिटोजेनेसिस का पुनर्पूंजीकरण करता है, तो हमारा लक्ष्य उन तंत्रों को बेहतर ढंग से समझना है जो विभाजन घड़ी और उसके समय को नियंत्रित करते हैं। ऐसा करने के लिए, हम चूहों, खरगोशों, गायों और अन्य लोगों से सोमिटोइड बनाने के लिए उसी प्रोटोकॉल का उपयोग करके “सोमाइटोइड चिड़ियाघर” बनाने की योजना बना रहे हैं। हमारे पास कई प्रजातियों से ईएससी और आईपीएससी हैं, जो अद्भुत सहयोगियों के माध्यम से प्राप्त किए गए हैं, और हम सोमिटोजेनेसिस के अंतर्निहित तंत्र को बेहतर ढंग से समझना चाहते हैं और यह विभिन्न जीवों के बीच कैसे भिन्न होता है। हमारी प्रयोगशाला स्पोंडिलोकोस्टल डायस्टोस्टोसिस का भी अध्ययन करती है, जो एक कंकाल की बीमारी है जो रीढ़ और पसलियों को प्रभावित करती है। हम उन जीनों की पहचान करने की कोशिश कर रहे हैं जो पूरे जीनोम अनुक्रमण के माध्यम से इस स्थिति का कारण बनते हैं और कंकाल के विकास के दौरान क्या गलत होता है, इसे बेहतर ढंग से समझने के लिए रोगियों से आईपीएससी का उपयोग करके सोमिटॉइड मॉडल विकसित करने की योजना है।

संदर्भ

  1. एम। मात्सुमिया एट अल।, “सेगमेंट घड़ी में सिंक्रनाइज़ दोलनों के विश्लेषण के लिए ईएस सेल-व्युत्पन्न प्रीसॉमिटिक मेसोडर्म-जैसे ऊतक,” विकास145(4): देव156836, 2018।
  2. एम. सनाकी-मत्सुमिया एट अल।, “मानव प्लुरिपोटेंट स्टेम सेल से एपिथेलियल सोमाइट्स का आवधिक गठन,” नेट कम्यून13(1):2325, 2022.
अनुसंधान संसाधन लोगो

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