શું કૃત્રિમ અવયવોના યુગમાં કૃત્રિમ ગર્ભ પ્રવેશ કરશે?   

વૈજ્ઞાનિકોએ મગજ અને હૃદયના વિકાસના બિંદુ સુધી લેબોરેટરીમાં સસ્તન પ્રાણીઓના ગર્ભ વિકાસની કુદરતી પ્રક્રિયાની નકલ કરી છે. સ્ટેમ સેલનો ઉપયોગ કરીને, સંશોધકોએ ગર્ભાશયની બહાર કૃત્રિમ માઉસ એમ્બ્રોયો બનાવ્યા જે 8.5 દિવસ સુધી ગર્ભાશયમાં વિકાસની કુદરતી પ્રક્રિયાને પુનઃપ્રાપ્ત કરે છે. સિન્થેટિક બાયોલોજીમાં આ એક સીમાચિહ્નરૂપ છે. ભવિષ્યમાં, આ માનવ કૃત્રિમ ગર્ભ પરના અભ્યાસને માર્ગદર્શન આપશે, જે બદલામાં શકવું સિન્થેટિકના વિકાસ અને ઉત્પાદનમાં પ્રવેશ અંગો ટ્રાન્સપ્લાન્ટની રાહ જોઈ રહેલા દર્દીઓ માટે. 

ગર્ભને સામાન્ય રીતે પ્રજનનની ક્રમિક પ્રાકૃતિક ઘટનામાં મધ્યવર્તી વિકાસના તબક્કા તરીકે સમજવામાં આવે છે જે શુક્રાણુ એક અંડાશયને મળીને ઝાયગોટ બનાવે છે, જે વિભાજીત થાય છે. ગર્ભ, ત્યારબાદ ગર્ભમાં વિકાસ થાય છે અને સગર્ભાવસ્થા પૂર્ણ થયા પછી નવજાત શિશુનો વિકાસ થાય છે.  

ગર્ભ કોષમાં પ્રગતિ પરમાણુ ટ્રાન્સફર શુક્રાણુ દ્વારા ઇંડાના ગર્ભાધાનના પગલાને છોડવાનો દાખલો જોયો. 1984 માં, ઇંડામાંથી એક ગર્ભ બનાવવામાં આવ્યો હતો જેમાં તેના મૂળ હેપ્લોઇડ ન્યુક્લિયસને દૂર કરવામાં આવ્યો હતો અને દાતા ગર્ભ કોષના ન્યુક્લિયસ દ્વારા બદલવામાં આવ્યો હતો જેણે પ્રથમ ક્લોન કરેલા ઘેટાંને જન્મ આપવા માટે સરોગેટમાં સફળતાપૂર્વક વિકાસ કર્યો હતો. સોમેટિક સેલ ન્યુક્લિયર ટ્રાન્સફર (SCNT) ની સંપૂર્ણતા સાથે, ડોલી ઘેટાંને 1996 માં પુખ્ત વયના કોષમાંથી બનાવવામાં આવી હતી. પુખ્ત કોષમાંથી સસ્તન પ્રાણીના ક્લોનિંગનો આ પ્રથમ કેસ હતો. ડોલીના કેસે વ્યક્તિગત સ્ટેમ સેલના વિકાસની શક્યતા પણ ખોલી. બંને કિસ્સાઓમાં, શુક્રાણુનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો ન હતો, જો કે તે ઇંડા (બદલે કરેલ ન્યુક્લિયસ સાથે) હતો જે ગર્ભ બનવા માટે વધ્યો હતો. તેથી, જેમ કે, આ ગર્ભ હજુ પણ કુદરતી હતા.  

શું ઈંડાની પણ સંડોવણી વિના ભ્રૂણ બનાવી શકાય? જો એમ હોય તો, આવા ભ્રૂણ એ હદે કૃત્રિમ હશે કે કોઈ ગેમેટ્સ (સેક્સ કોષો) નો ઉપયોગ કરવામાં આવશે નહીં. આજકાલ, આવા ભ્રૂણ (અથવા 'ભ્રૂણ-જેવા' અથવા એમ્બ્રિઓઇડ્સ) નિયમિતપણે એમ્બ્રીયોનિક સ્ટેમ સેલ (ESC) નો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવે છે અને સંવર્ધિત થાય છે. ઈન વિટ્રો સ્થિતિએ પ્રયોગશાળામાં  

સસ્તન પ્રાણીઓમાં, ઉંદર પ્રજનન માટે પ્રમાણમાં ટૂંકો સમય (19-21 દિવસ) લે છે જે ઉંદરના ગર્ભને અનુકૂળ અભ્યાસ મોડેલ બનાવે છે. કુલમાંથી, પ્રી-ઇમ્પ્લાન્ટેશન સમયગાળો લગભગ 4-5 દિવસનો હોય છે જ્યારે બાકીના 15 દિવસ (કુલના લગભગ 75%) ઇમ્પ્લાન્ટેશન પછીનો હોય છે. ઇમ્પ્લાન્ટેશન પછીના વિકાસ માટે, ગર્ભને ગર્ભાશયની અંદર રોપવું પડે છે જે તેને બહારના અવલોકન માટે અગમ્ય બનાવે છે. માતાના ગર્ભાશય પરની આ અવલંબન તપાસમાં અવરોધ લાદે છે.    

વર્ષ 2017 સસ્તન પ્રાણીઓના ભ્રૂણ સંસ્કૃતિના ઇતિહાસમાં નોંધપાત્ર હતું. કૃત્રિમ માઉસ એમ્બ્રોયો બનાવવાના પ્રયત્નોને વેગ મળ્યો જ્યારે સંશોધકોએ સ્પષ્ટપણે દર્શાવ્યું કે ગર્ભના સ્ટેમ કોશિકાઓ સ્વ-એસેમ્બલ અને સ્વ-વ્યવસ્થિત કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. ઈન વિટ્રો સ્થિતિએ ભ્રૂણ જેવી રચનાને જન્મ આપવા માટે કે જે મહત્વપૂર્ણ રીતે કુદરતી ભ્રૂણ જેવું લાગે છે^1,2. જો કે, ત્યાંથી ઊભી થતી મર્યાદાઓ હતી ગર્ભાશય અવરોધો પ્રી-ઇમ્પ્લાન્ટેશન એમ્બ્રીયોને સંવર્ધન કરવું તે નિયમિત છે ઈન વિટ્રો સ્થિતિએ પરંતુ ઇમ્પ્લાન્ટેશન પછીના માઉસ એમ્બ્રીયોના એક્સ-યુટેરો કલ્ચર (એગ સિલિન્ડર સ્ટેજથી એડવાન્સ ઓર્ગેનોજેનેસિસ સુધી) માટે કોઇ મજબૂત પ્લેટફોર્મ અનુપલબ્ધ હતું. ગયા વર્ષે 2021 માં આને સંબોધવા માટે એક સફળતા મળી જ્યારે એક સંશોધન ટીમે એક સંસ્કૃતિ પ્લેટફોર્મ રજૂ કર્યું જે માતાના ગર્ભાશયની બહાર માઉસ ગર્ભના ઇમ્પ્લાન્ટેશન પછીના વિકાસ માટે અસરકારક હતું. આ પ્લેટફોર્મ ex utero પર ઉગાડવામાં આવેલ એક ભ્રૂણ in ગર્ભાશય વિકાસ³. આ વિકાસએ ગર્ભાશયના અવરોધોને દૂર કર્યા અને સંશોધકોને પોસ્ટ-ઇમ્પ્લાન્ટેશન મોર્ફોજેનેસિસને વધુ સારી રીતે સમજવામાં સક્ષમ બનાવ્યા અને આમ કૃત્રિમ ગર્ભ પ્રોજેક્ટને અદ્યતન તબક્કામાં લાવવામાં મદદ કરી. 

હવે, બે સંશોધન જૂથોએ 8.5 દિવસ માટે કૃત્રિમ માઉસ ભ્રૂણ ઉગાડવાનો અહેવાલ આપ્યો છે જે અત્યાર સુધીનો સૌથી લાંબો છે. આ અલગ માટે પૂરતું હતું અંગો (જેમ કે ધબકારા હ્રદય, આંતરડાની નળી, ન્યુરલ ફોલ્ડ વગેરે) વિકસાવી છે. આ નવીનતમ પ્રગતિ ખરેખર નોંધપાત્ર છે.  

1લી ઑગસ્ટ 2022ના રોજ સેલમાં નોંધાયા મુજબ, સંશોધન ટીમે માતાના ગર્ભાશયની બહાર માત્ર નિષ્કપટ એમ્બ્રીયોનિક સ્ટેમ સેલ (ESC)નો ઉપયોગ કરીને માઉસ સિન્થેટિક એમ્બ્રોયો બનાવ્યા હતા. તેઓએ સ્ટેમ કોષોને સહ-એકત્રિત કર્યા અને તાજેતરમાં વિકસિત સંસ્કૃતિ પ્લેટફોર્મનો ઉપયોગ કરીને લાંબા સમય સુધી પ્રક્રિયા કરી ભૂતપૂર્વ ગર્ભાશય ગ્રોથ પોસ્ટ-ગેસ્ટ્ર્યુલેશન સિન્થેટીક સંપૂર્ણ ગર્ભ મેળવવા માટે બંને ગર્ભ અને એક્સ્ટ્રાએમ્બ્રીયોનિક કમ્પાર્ટમેન્ટ્સ સાથે. સિન્થેટીક એમ્બ્રીયોએ માઉસ એમ્બ્રીયોના 8.5 દિવસના તબક્કા માટે સંતોષકારક રીતે સીમાચિહ્નો હાંસલ કર્યા. આ અભ્યાસ નિષ્કપટ પ્લુરીપોટન્ટ કોશિકાઓની સ્વ-એસેમ્બલ અને સ્વ-વ્યવસ્થિત કરવાની ક્ષમતાને પ્રકાશિત કરે છે અને ગેસ્ટ્ર્યુલેશનની બહાર સમગ્ર સસ્તન પ્રાણીના ગર્ભનું મોડેલ બનાવે છે.⁴. 

25મી ઓગસ્ટ 2022ના રોજ નેચરમાં પ્રકાશિત થયેલા સૌથી તાજેતરના અભ્યાસમાં, સંશોધકોએ ગર્ભસ્થ સ્ટેમ કોશિકાઓ (ESC)ની વિકાસની સંભાવનાને વિસ્તારવા માટે એક્સ્ટ્રાએમ્બ્રીયોનિક સ્ટેમ સેલનો ઉપયોગ કર્યો હતો. તેઓએ માઉસ ESCs, TSCs અને iXEN કોષોનો ઉપયોગ કરીને વિટ્રોમાં કૃત્રિમ ગર્ભ એસેમ્બલ કર્યા જેણે 8.5 દિવસ સુધી ગર્ભાશયમાં માઉસના કુદરતી સંપૂર્ણ ગર્ભ વિકાસને પુનઃપ્રાપ્ત કર્યો. આ કૃત્રિમ ગર્ભમાં આગળના મગજ અને મધ્ય મગજના પ્રદેશો, ધબકારા મારતા હૃદય જેવું માળખું, ન્યુરલ ટ્યુબ ધરાવતી થડ, ન્યુરોમેસોડર્મલ પ્રોજેનિટર્સ ધરાવતી પૂંછડીની કળી, આંતરડાની નળી અને આદિકાળના સૂક્ષ્મ કોષોની વ્યાખ્યા કરવામાં આવી હતી. આખી વસ્તુ વધારાની ગર્ભની કોથળીની અંદર હતી⁵. આમ, 1લી ઓગસ્ટ 2022ના રોજ કોષમાં નોંધાયેલા અભ્યાસની તુલનામાં આ અભ્યાસમાં ઓર્ગેનોજેનેસિસ વધુ અદ્યતન અને નોંધપાત્ર હતું. કદાચ, આ અભ્યાસમાં બે પ્રકારના એક્સ્ટ્રા-એમ્બ્રીયોનિક સ્ટેમ સેલના ઉપયોગથી ગર્ભના સ્ટેમ કોશિકાઓની વિકાસની સંભાવનામાં વધારો થયો છે. રસપ્રદ વાત એ છે કે, અગાઉના અભ્યાસમાં માત્ર નિષ્કપટ એમ્બ્રીયોનિક સ્ટેમ સેલ (ESC)નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.  

આ સિદ્ધિઓ ખરેખર નોંધપાત્ર છે કારણ કે કૃત્રિમ સ્તન્ય પ્રાણીઓમાં ગર્ભમાં રહેલા બચ્ચાની રક્ષા માટેનું આચ્છાદન પરના અભ્યાસમાં આ અત્યાર સુધીનો સૌથી દૂરનો મુદ્દો છે. સસ્તન પ્રાણીનું મગજ બનાવવાની ક્ષમતા એ કૃત્રિમ જીવવિજ્ઞાનનું મુખ્ય લક્ષ્ય છે. પ્રયોગશાળામાં ઇમ્પ્લાન્ટેશન પછીના ગર્ભ વિકાસની કુદરતી પ્રક્રિયાને ફરીથી બનાવવાથી ગર્ભાશયની અવરોધ દૂર થાય છે અને સંશોધકો માટે જીવનના પ્રારંભિક તબક્કાઓનો અભ્યાસ કરવાનું શક્ય બનાવે છે જે સામાન્ય રીતે ગર્ભાશયમાં છુપાયેલું હોય છે.  

નૈતિક મુદ્દાઓ છતાં, માઉસ કૃત્રિમ ગર્ભ પરના અભ્યાસમાં સિદ્ધિઓ નજીકના ભવિષ્યમાં માનવ કૃત્રિમ ભ્રૂણ પરના અભ્યાસને માર્ગદર્શન આપશે જે પ્રત્યારોપણની રાહ જોઈ રહેલા દર્દીઓ માટે કૃત્રિમ અવયવોના વિકાસ અને ઉત્પાદનની શરૂઆત કરી શકે છે.  

*** 

સંદર્ભ:  

1. હેરિસન SE એટ અલ 2017. વિટ્રોમાં એમ્બ્રોયોજેનેસિસની નકલ કરવા માટે એમ્બ્રીયોનિક અને એક્સ્ટ્રાએમ્બ્રીયોનિક સ્ટેમ સેલની એસેમ્બલી. વિજ્ઞાન. 2 માર્ચ 2017. વોલ્યુમ 356, અંક 6334. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aal1810  

2. Warmflash A. 2017. સિન્થેટીક એમ્બ્રીયોઝ: વિન્ડોઝ ઇન મેમેલિયન ડેવલપમેન્ટ. સેલ સ્ટેમ સેલ. વોલ્યુમ 20, અંક 5, 4 મે 2017, પૃષ્ઠ 581-582. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2017.04.001   

3. એગ્યુલેરા-કાસ્ટ્રેજોન, એ., એટ અલ. 2021. પૂર્વ-ગેસ્ટ્ર્યુલેશનથી અંતમાં ઓર્ગેનોજેનેસિસ સુધી એક્સ યુટેરો માઉસ એમ્બ્રોજેનેસિસ. પ્રકૃતિ 593, 119–124. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03416-3  

4. તરાઝી એસ., વગેરે 2022. પોસ્ટ-ગેસ્ટ્ર્યુલેશન સિન્થેટીક એમ્બ્રોયો માઉસ નિષ્કપટ ESC માંથી એક્સ યુટેરો પેદા કરે છે. કોષ. પ્રકાશિત: ઓગસ્ટ 01, 2022. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.07.028 

5. અમાડેઈ, જી., એટ અલ 2022. સિન્થેટીક એમ્બ્રોયો ન્યુર્યુલેશન અને ઓર્ગેનોજેનેસિસ માટે ગેસ્ટ્ર્યુલેશન પૂર્ણ કરે છે. પ્રકાશિત: 25 ઓગસ્ટ 2022. પ્રકૃતિ. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05246-3 

***