सार:
संयुक्त राज्य अमेरिका में स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने एक ऐतिहासिक प्रयोग पूरा किया है: उन्होंने मानव स्टेम कोशिकाओं से विकसित कॉर्टिकल ऑर्गेनोइड को आनुवंशिक रूप से संशोधित माउस में प्रत्यारोपित किया, जिसमें मस्तिष्क ऊतक का हिस्सा सामान्य रूप से विकसित होने में विफल रहा, जिससे मानव तंत्रिका ऊतक और माउस के विकासशील तंत्रिका तंत्र के बीच व्यापक और स्थिर संबंध स्थापित हुए। प्रायोगिक परिणामों से पता चला कि प्रत्यारोपित मानव ऊतक न केवल चूहों में बढ़ते रहे, बल्कि चूहों के मस्तिष्क और रीढ़ की हड्डी के साथ तंत्रिका संबंध भी बनाते रहे और जानवरों के जागते रहने के दौरान भी सक्रिय रहे।
यह शोध नेचर जर्नल में प्रकाशित हुआ था। शोधकर्ताओं का मानना है कि जीवित जानवरों के तंत्रिका तंत्र में मानव मस्तिष्क ऑर्गेनोइड रखने की यह विधि मानव मस्तिष्क के विकास, तंत्रिका संबंधी रोगों और व्यक्तिगत उपचार का अध्ययन करने के लिए एक नया उपकरण बनने की उम्मीद है। यह वैज्ञानिकों को पहली बार यह देखने की भी अनुमति देगा कि मानव तंत्रिका ऊतक वास्तविक शारीरिक वातावरण के करीब कैसे बढ़ता है, जुड़ता है और कैसे काम करता है।
हाल के वर्षों में, त्रि-आयामी ऑर्गेनॉइड विकसित करने के लिए मानव स्टेम कोशिकाओं का उपयोग जैव चिकित्सा अनुसंधान में एक महत्वपूर्ण तकनीक बन गया है। रोग तंत्र का अध्ययन करने, ऊतक विकास प्रक्रियाओं का निरीक्षण करने और दवाओं का परीक्षण करने के लिए शोधकर्ता मस्तिष्क, यकृत और त्वचा जैसे मानव ऊतकों का अनुकरण करने के लिए ऑर्गेनोइड का उपयोग कर सकते हैं। हालाँकि, आखिरकार, प्रयोगशाला के व्यंजनों में ऑर्गेनोइड केवल एक अपेक्षाकृत पृथक ऊतक मॉडल हैं, जिसमें जटिल रक्त आपूर्ति, तंत्रिका कनेक्शन और वास्तविक मानव शरीर में विभिन्न अंगों के बीच बातचीत का अभाव है, इसलिए कुछ जटिल बीमारियों के अध्ययन में अभी भी स्पष्ट सीमाएं हैं।
ऑर्गेनॉइड को जीवित जानवरों में प्रत्यारोपित करने से इनमें से कुछ समस्याओं का समाधान हो सकता है, लेकिन पिछले शोध में भी एक महत्वपूर्ण सीमा का सामना करना पड़ा। मानव मस्तिष्क के ऊतक कृंतकों के समान दर से विकसित नहीं होते हैं, और यदि मानव कॉर्टिकल ऑर्गेनोइड को सीधे सामान्य रूप से विकसित होने वाले चूहे या चूहे के मस्तिष्क में प्रत्यारोपित किया जाता है, तो मेजबान जानवर का तंत्रिका तंत्र जल्दी से परिपक्व हो सकता है, जिससे मानव ऊतक के बढ़ने और जटिल कनेक्शन बनाने के लिए जगह सीमित हो जाती है।
इसलिए स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी की शोध टीम ने एक विशेष माउस मॉडल का उपयोग किया। उन्होंने आनुवंशिक रूप से चूहों में हिप्पोकैम्पस और मस्तिष्क के बाहरी कॉर्टेक्स को बनाने के लिए आवश्यक ऊतक के कुछ हिस्सों की कमी कर दी, जिससे प्रत्यारोपित मानव कॉर्टिकल ऑर्गेनॉइड के लिए पर्याप्त जगह बच गई। इस तरह, जैसे-जैसे चूहे का मस्तिष्क विकसित होता है, मानव तंत्रिका ऊतक बढ़ता रह सकता है और मेजबान तंत्रिका तंत्र के साथ अधिक प्राकृतिक तरीके से जुड़ सकता है।
इसके बाद शोधकर्ताओं ने मानव स्टेम कोशिकाओं से विकसित कॉर्टिकल ऑर्गेनॉइड को इन चूहों के मस्तिष्क में प्रत्यारोपित किया। परिणामों से पता चला कि मानव ऊतक न केवल जीवित रहे बल्कि चूहों में उनका विस्तार भी जारी रहा, जो अंततः चूहों के कॉर्टिकल ऊतक का लगभग 92% था। यह पैमाना आमतौर पर पारंपरिक ऑर्गेनॉइड प्रत्यारोपण प्रयोगों में हासिल की गई तुलना में बहुत अधिक है।
अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि ये मानव तंत्रिका ऊतक चूहे के मस्तिष्क से स्वतंत्र "प्लग-इन अंग" नहीं बने। फ्लोरोसेंट लेबल का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने देखा कि मानव ऑर्गेनोइड में न्यूरॉन्स ने माउस तंत्रिका ऊतक में कई न्यूराइट्स का विस्तार किया और मेजबान तंत्रिका तंत्र के साथ संबंध स्थापित किए। साथ ही, विद्युत गतिविधि का पता लगाने से मानव ऊतक और चूहे के मस्तिष्क के बीच तंत्रिका संकेतों के आदान-प्रदान का भी पता चला।
प्रयोगों से यह भी पता चलता है कि इस कनेक्शन में पहले से ही कुछ कार्यक्षमता है। चूहों के आंदोलन व्यवहार को देखने के बाद, शोधकर्ताओं ने पाया कि प्रत्यारोपित मानव तंत्रिका ऊतक चूहे के अंगों की मोटर गतिविधियों को प्रभावित कर सकता है, जिसका अर्थ है कि मानव ऊतक केवल चूहे के मस्तिष्क में निष्क्रिय रूप से मौजूद नहीं है, बल्कि एक निश्चित सीमा तक मेजबान तंत्रिका तंत्र के कार्य में भाग लेता है।
सेंट विंसेंट हॉस्पिटल के न्यूरोसाइंटिस्ट ब्रायस विसेल, जो अध्ययन में शामिल नहीं थे, का मानना है कि परिणाम न्यूरोलॉजिकल रोगों के लिए रोगी-विशिष्ट उपचार विकसित करने के लिए नए शोध अवसर प्रदान कर सकते हैं। उन्होंने कहा कि मानव प्रत्यारोपित ऊतक चूहे के मस्तिष्क और रीढ़ की हड्डी से जुड़ने में सक्षम थे और जानवरों के जागने के दौरान भी सक्रिय रहते थे, जिससे रोगग्रस्त मस्तिष्क की मरम्मत के बारे में भविष्य के शोध के लिए नई संभावनाएं खुल गईं।
हालाँकि, यह प्रयोग स्पष्ट नैतिक मुद्दे भी उठाता है। शोधकर्ताओं ने वास्तव में मानव और चूहे के तंत्रिका ऊतक से बना एक संकर तंत्रिका तंत्र बनाया है। चूंकि मानव ऊतक मेजबान जानवर में अधिक से अधिक अनुपात में होता है और अधिक परिपक्व हो जाता है, यह कैसे आंका जाए कि इस जानवर में सामान्य चूहों से अलग न्यूरोलॉजिकल क्षमताएं हैं या नहीं, यह एक अपरिहार्य समस्या बन गई है।
विसेल का मानना है कि वास्तव में निर्णायक अनुवर्ती प्रयोग प्रत्यारोपित मानव तंत्रिका ऊतक को सक्रिय रूप से बढ़ाना या बाधित करना है, और फिर यह देखना है कि क्या माउस की धारणा, सीखने की क्षमता या व्यवहार तदनुसार बदलता है। यदि चूहों में ये क्षमताएं मानव ऊतक की गतिविधि के जवाब में बदलती हैं, तो इसका मतलब यह होगा कि मानव तंत्रिका ऊतक पहले से ही जानवर की अपनी क्षमताओं में शामिल है।
मोनाश विश्वविद्यालय के कम्प्यूटेशनल न्यूरोसाइंटिस्ट अदील रज़ी का भी मानना है कि भविष्य में पशु तंत्रिका तंत्र के साथ प्रत्यारोपित ऊतकों की परिपक्वता, पैमाने और कार्यात्मक एकीकरण में वृद्धि जारी रहेगी, संबंधित नैतिक मुद्दे अधिक से अधिक प्रमुख हो जाएंगे। उनका मानना है कि अध्ययन के योग्य वास्तविक मुद्दा केवल यह निर्धारित करना नहीं है कि "चूहे के मस्तिष्क का मानवीकरण किया गया है या नहीं", बल्कि यह देखना है कि मानव मस्तिष्क कोशिकाओं के तंत्रिका गणना के तरीके मनुष्यों के अलावा किसी अन्य पशु वातावरण में विकसित होने और सीखने के बाद कैसे बदल जाएंगे।
शोध टीम ने कहा कि यह प्रयोग वर्तमान में लागू नैतिक नियमों और सुरक्षा आवश्यकताओं का अनुपालन करता है। हालाँकि, शोधकर्ताओं ने यह भी स्पष्ट रूप से बताया कि यदि भविष्य में चूहे के मस्तिष्क में मानव तंत्रिका ऊतक के अनुपात को और बढ़ाना है, या प्रत्यारोपित मानव ऊतक को अधिक परिपक्व बनाना है, तो प्रौद्योगिकी परिपक्व होने के बाद इन मुद्दों से निष्क्रिय रूप से निपटने के बजाय, पहले से ही नैतिक मानदंड स्थापित किए जाने चाहिए।
नैतिक विवादों के बावजूद, इस तकनीक का अभी भी व्यापक चिकित्सा अनुसंधान मूल्य है। शोधकर्ताओं को इस मॉडल का उपयोग करने की उम्मीद है जो मानव मस्तिष्क के विकास की प्रक्रिया का अधिक गहराई से अध्ययन करने के लिए जीवित जानवरों के साथ मानव मस्तिष्क के ऊतकों को जोड़ता है और यह पता लगाता है कि अधिक वैयक्तिकृत उपचार विकसित करने के लिए तंत्रिका ऊतक को विकसित करने के लिए मरीजों की अपनी कोशिकाओं का उपयोग कैसे किया जाए। भविष्य में, ऐसे मॉडलों का उपयोग न्यूरोलॉजिकल रोगों का अध्ययन करने और रोगियों में स्पष्ट लक्षण विकसित होने से पहले वैज्ञानिकों को रोग-संबंधी जैविक परिवर्तनों को देखने में मदद करने के लिए भी किया जा सकता है।
इस अध्ययन का महत्व यह है कि यह पारंपरिक मस्तिष्क ऑर्गेनोइड की सीमाओं को तोड़ता है। अतीत में, वैज्ञानिक केवल पेट्री डिश में मानव तंत्रिका ऊतक के अपेक्षाकृत पृथक द्रव्यमान का निरीक्षण कर सकते थे। अब, मानव मस्तिष्क ऑर्गेनॉइड जीवित जानवरों के मस्तिष्क वातावरण में विकसित होना जारी रख सकते हैं और मेजबान के तंत्रिका तंत्र के साथ वास्तविक कार्यात्मक संबंध बना सकते हैं। जैसे-जैसे प्रासंगिक प्रौद्योगिकियों का विकास जारी है, जानवरों में मानव तंत्रिका ऊतक किस हद तक विकसित हो सकता है, और इस संकर तंत्रिका तंत्र को नैतिक रूप से कैसे परिभाषित किया जाना चाहिए, यह महत्वपूर्ण मुद्दे बन जाएंगे जिनका सामना भविष्य के तंत्रिका विज्ञान अनुसंधान में करने की आवश्यकता होगी।
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