કૃત્રિમ ન્યૂનતમ કોષો: તબીબી સંશોધન માટે પૂરતું જીવન બનાવવું

• લેખક:
• લેખક નામ

  ક્વોન્ટમરુન અગમચેતી
• ડિસેમ્બર 23, 2022

આંતરદૃષ્ટિનો સારાંશ

જીવનની આવશ્યકતાઓનું અન્વેષણ કરતા, વૈજ્ઞાનિકો જીવન માટે જરૂરી મુખ્ય કાર્યોને જાહેર કરીને, ન્યૂનતમ કોષો બનાવવા માટે જીનોમમાં ઘટાડો કરી રહ્યાં છે. આ પ્રયાસોને કારણે અનિયમિત કોષના આકાર જેવી અણધારી શોધો અને પડકારો, વધુ શુદ્ધિકરણ અને આનુવંશિક આવશ્યકતાઓની સમજણ તરફ દોરી જાય છે. આ સંશોધન કૃત્રિમ જીવવિજ્ઞાનમાં પ્રગતિ માટે માર્ગ મોકળો કરે છે, જેમાં ડ્રગ ડેવલપમેન્ટ, રોગ અભ્યાસ અને વ્યક્તિગત દવામાં સંભવિત એપ્લિકેશનો છે.

કૃત્રિમ ન્યૂનતમ કોષો સંદર્ભ

કૃત્રિમ ન્યૂનતમ કોષો અથવા જીનોમ લઘુત્તમીકરણ એ સમજવા માટેનો વ્યવહારુ સિન્થેટિક બાયોલોજી અભિગમ છે કે કેવી રીતે આવશ્યક જનીનો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ મહત્વપૂર્ણ શારીરિક પ્રક્રિયાઓને જન્મ આપે છે. જીનોમ મિનિમાઇઝેશનમાં ડિઝાઇન-બિલ્ડ-ટેસ્ટ-લર્ન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો જે મોડ્યુલર જીનોમિક સેગમેન્ટ્સના મૂલ્યાંકન અને સંયોજન પર આધાર રાખે છે અને ટ્રાન્સપોસન મ્યુટાજેનેસિસ (એક યજમાનમાંથી બીજામાં જનીનો સ્થાનાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયા) જનીન કાઢી નાખવામાં મદદ કરે છે. આવશ્યક જનીનો શોધવામાં આ પદ્ધતિએ પૂર્વગ્રહ ઘટાડ્યો અને વૈજ્ઞાનિકોને જીનોમ અને તે શું કરે છે તે બદલવા, પુનઃનિર્માણ અને અભ્યાસ કરવા માટેના સાધનો આપ્યા.

2010 માં, યુએસ સ્થિત જે. ક્રેગ વેન્ટર ઇન્સ્ટિટ્યૂટ (JVCI) ના વૈજ્ઞાનિકોએ જાહેરાત કરી હતી કે તેઓએ માયકોપ્લાઝ્મા કેપ્રિકોલમ નામના બેક્ટેરિયાના ડીએનએને સફળતાપૂર્વક નાબૂદ કરી દીધું છે અને તેના સ્થાને બીજા બેક્ટેરિયા, માયકોપ્લાઝમા માયકોઇડ્સ પર આધારિત કોમ્પ્યુટર-જનરેટેડ ડીએનએ સાથે બદલાવ કર્યો છે. ટીમે તેમના નવા જીવને JCVI-syn1.0 અથવા ટૂંકમાં 'સિન્થેટિક' નામ આપ્યું છે. આ સજીવ પૃથ્વી પર સૌપ્રથમ સ્વ-પ્રતિકૃતિ કરતી પ્રજાતિ હતી જેમાં કોમ્પ્યુટર માતાપિતાનો સમાવેશ થતો હતો. તે કોષોથી શરૂ કરીને, જીવન કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તે સમજવામાં વૈજ્ઞાનિકોને મદદ કરવા માટે બનાવવામાં આવ્યું હતું. 

2016 માં, ટીમે JCVI-syn3.0 બનાવ્યું, જે એક કોષીય જીવ છે જે સામાન્ય જીવનના અન્ય જાણીતા સ્વરૂપ કરતાં ઓછા જનીનો ધરાવે છે (JVCI-syn473 ના 1.0 જનીનોની સરખામણીમાં માત્ર 901 જનીનો). જો કે, જીવતંત્ર અણધારી રીતે કાર્ય કરે છે. સ્વસ્થ કોષો ઉત્પન્ન કરવાને બદલે, તેણે સ્વ-પ્રતિકૃતિ દરમિયાન વિચિત્ર આકારના કોષો બનાવ્યા. વૈજ્ઞાનિકોને સમજાયું કે તેઓએ મૂળ કોષમાંથી ઘણા બધા જનીનો કાઢી નાખ્યા છે, જેમાં સામાન્ય કોષ વિભાજન માટે જવાબદાર છે. 

વિક્ષેપકારક અસર

શક્ય તેટલા ઓછા જનીનો સાથે સ્વસ્થ સજીવ શોધવા માટે નિર્ધારિત, મેસેચ્યુસેટ્સ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ ટેક્નોલોજી (MIT) અને નેશનલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ સ્ટાન્ડર્ડ્સ એન્ડ ટેક્નોલોજી (NIST) ના બાયોફિઝિસ્ટ્સે 3.0 માં JCVI-syn2021 કોડનું રિમિક્સ કર્યું. JCVI-syn3A નામનું નવું વેરિઅન્ટ. આ નવા કોષમાં માત્ર 500 જનીનો હોવા છતાં, સંશોધકોના કાર્યને કારણે તે નિયમિત કોષની જેમ વર્તે છે. 

વૈજ્ઞાનિકો હજુ પણ કોષને દૂર કરવા માટે કામ કરી રહ્યા છે. 2021 માં, M. mycoides JCVI-syn3B તરીકે ઓળખાતું એક નવું કૃત્રિમ જીવ 300 દિવસ માટે વિકસિત થયું, જે દર્શાવે છે કે તે વિવિધ સંજોગોમાં પરિવર્તિત થઈ શકે છે. બાયોએન્જિનિયરો પણ આશાવાદી છે કે વધુ સુવ્યવસ્થિત જીવ વૈજ્ઞાનિકોને જીવનનો તેના સૌથી મૂળભૂત સ્તરે અભ્યાસ કરવામાં અને રોગો કેવી રીતે આગળ વધે છે તે સમજવામાં મદદ કરી શકે છે.

2022 માં, Urbana-Champaign, JVCI અને જર્મની સ્થિત Technische Universität Dresden ખાતે યુનિવર્સિટી ઓફ ઇલિનોઇસના વૈજ્ઞાનિકોની ટીમે JCVI-syn3A નું કમ્પ્યુટર મોડેલ બનાવ્યું. આ મોડેલ તેના વાસ્તવિક જીવનના એનાલોગની વૃદ્ધિ અને પરમાણુ બંધારણની ચોક્કસ આગાહી કરી શકે છે. 2022 સુધીમાં, તે કોમ્પ્યુટર દ્વારા સિમ્યુલેટ કરાયેલું સૌથી સંપૂર્ણ સંપૂર્ણ સેલ મોડેલ હતું.

આ સિમ્યુલેશન મૂલ્યવાન માહિતી પ્રદાન કરી શકે છે. આ ડેટામાં કોષ ચક્રમાં ચયાપચય, વૃદ્ધિ અને આનુવંશિક માહિતી પ્રક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે. વિશ્લેષણ જીવનના સિદ્ધાંતો અને એમિનો એસિડ, ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ અને આયનોના સક્રિય પરિવહન સહિત કોષો ઊર્જાનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરે છે તેની સમજ આપે છે. જેમ જેમ ન્યૂનતમ કોષ સંશોધન વધતું જાય છે તેમ, વૈજ્ઞાનિકો વધુ સારી કૃત્રિમ જીવવિજ્ઞાન પ્રણાલીઓ બનાવી શકે છે જેનો ઉપયોગ દવાઓ વિકસાવવા, રોગોનો અભ્યાસ કરવા અને આનુવંશિક ઉપચાર શોધવા માટે થઈ શકે છે.

કૃત્રિમ ન્યૂનતમ કોષોની અસરો

કૃત્રિમ ન્યૂનતમ કોષોના વિકાસની વ્યાપક અસરોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થઈ શકે છે: 

• સંશોધન માટે સ્ટ્રિપ-ડાઉન પરંતુ કાર્યરત જીવન પ્રણાલીઓ બનાવવા માટે વધુ વૈશ્વિક સહયોગ.
• રક્ત કોશિકાઓ અને પ્રોટીન જેવી જૈવિક રચનાઓને મેપ કરવા માટે મશીન લર્નિંગ અને કોમ્પ્યુટર મોડેલિંગના વપરાશમાં વધારો.
• અદ્યતન સિન્થેટિક બાયોલોજી અને મશીન-ઓર્ગેનિઝમ હાઇબ્રિડ, જેમાં બોડી-ઓન-એ-ચીપ અને જીવંત રોબોટ્સનો સમાવેશ થાય છે. જો કે, આ પ્રયોગો કેટલાક વૈજ્ઞાનિકો તરફથી નૈતિક ફરિયાદો પ્રાપ્ત કરી શકે છે.
• કેટલીક બાયોટેક અને બાયોફાર્મા કંપનીઓ કૃત્રિમ જીવવિજ્ઞાનની પહેલમાં ઝડપથી ડ્રગ અને થેરાપીના વિકાસ માટે મોટા પ્રમાણમાં રોકાણ કરે છે.
• આનુવંશિક સંપાદનમાં નવીનતા અને શોધોમાં વધારો થયો છે કારણ કે વૈજ્ઞાનિકો જનીનો વિશે વધુ શીખે છે અને તેમની સાથે કેવી રીતે હેરફેર કરી શકાય છે.
• નૈતિક પ્રથાઓ સુનિશ્ચિત કરવા, વૈજ્ઞાનિક અખંડિતતા અને જાહેર વિશ્વાસ બંનેની સુરક્ષા માટે બાયોટેકનોલોજીકલ સંશોધન પર ઉન્નત નિયમો.
• કૃત્રિમ જીવવિજ્ઞાન અને કૃત્રિમ જીવન સ્વરૂપો પર કેન્દ્રિત નવા શૈક્ષણિક અને તાલીમ કાર્યક્રમોનો ઉદભવ, વૈજ્ઞાનિકોની આગલી પેઢીને વિશિષ્ટ કૌશલ્યોથી સજ્જ કરે છે.
• વ્યક્તિગત દવા તરફ આરોગ્યસંભાળ વ્યૂહરચનાઓ બદલો, કૃત્રિમ કોષોનો ઉપયોગ કરો અને અનુરૂપ સારવાર અને નિદાન માટે કૃત્રિમ જીવવિજ્ઞાન.

ધ્યાનમાં લેવાના પ્રશ્નો

• જો તમે સિન્થેટિક બાયોલોજી ક્ષેત્રમાં કામ કરો છો, તો ન્યૂનતમ કોષોના અન્ય ફાયદા શું છે?
• કૃત્રિમ જીવવિજ્ઞાનને આગળ વધારવા માટે સંસ્થાઓ અને સંસ્થાઓ કેવી રીતે સાથે મળીને કામ કરી શકે?