चैपल हिल स्थित उत्तरी कैरोलिना विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने प्रयोगशाला में क्रमादेशित डीएनए के साथ कार्यात्मक कृत्रिम कोशिकाओं का सफलतापूर्वक निर्माण किया है जो जीवित कोशिकाओं की तरह व्यवहार करती हैं। फ्रीमैन लैब ने एक नए दृष्टिकोण का उपयोग करके कार्यात्मक साइटोस्केलेटन वाली कोशिकाओं को इंजीनियर किया है जो प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले प्रोटीन को बायपास करता है।
रोनित फ्रीमैन और उनकी टीम ने डीएनए और प्रोटीन, जो कि जीवन के मूलभूत घटक हैं, में हेरफेर करके कृत्रिम कोशिकाएं बनाने में अपनी सफलता का प्रदर्शन किया है, जो मानव शरीर में पाए जाने वाले कोशिकाओं से काफी मिलती-जुलती हैं। फ़्रीमैन के अनुसार, सिंथेटिक कोशिकाएँ 50 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर भी स्थिर थीं। इससे "मानव जीवन के लिए सामान्य रूप से अनुपयुक्त वातावरण में असाधारण क्षमताओं वाली कोशिकाओं के उत्पादन की संभावना खुलती है।"
ऐसी सामग्री बनाने के बजाय जो टिकेगी, फ्रीमैन कहते हैं, कि उनकी सामग्री किसी कार्य के लिए बनाई गई है - एक निश्चित कार्य करती है, और फिर एक नया कार्य करने के लिए संशोधित की जाती है। इस उपलब्धि में पुनर्योजी चिकित्सा, दवा वितरण विधियों और नैदानिक प्रौद्योगिकियों के विकास के लिए महत्वपूर्ण संभावनाएं हैं। फ्रीमैन कहते हैं, "इस खोज के लिए धन्यवाद, हम इंजीनियर किए गए कपड़ों या कपड़ों के बारे में सोच सकते हैं जो पर्यावरण में बदलाव के प्रति संवेदनशील हो सकते हैं और गतिशील रूप से व्यवहार कर सकते हैं।"
कोशिकाएं और ऊतक विभिन्न कार्यों को करने और महत्वपूर्ण संरचनाओं के निर्माण के लिए प्रोटीन पर निर्भर होते हैं। ऐसी ही एक संरचना, साइटोस्केलेटन, कोशिका के लिए एक ढांचे के रूप में कार्य करती है, जो इसे ठीक से काम करने की अनुमति देती है। कोशिका के आकार को बनाए रखने और पर्यावरण के प्रति प्रतिक्रियाओं को सुविधाजनक बनाने के लिए साइटोस्केलेटन महत्वपूर्ण है। टीम ने एक नवीन दृष्टिकोण का उपयोग करके कार्यात्मक साइटोस्केलेटन के साथ कृत्रिम कोशिकाओं का निर्माण किया जो प्राकृतिक प्रोटीन को बायपास करता है। उन्होंने एक उन्नत तकनीक विकसित की है जिसे प्रोग्राम्ड पेप्टाइड डीएनए तकनीक कहा जाता है। यह विधि साइटोस्केलेटन के निर्माण के लिए पेप्टाइड्स, प्रोटीन के बुनियादी निर्माण खंडों और संसाधित आनुवंशिक सामग्री के बीच सहयोग का आयोजन करती है। नतीजतन, ये इंजीनियर कोशिकाएं अपने आकार को अनुकूलित कर सकती हैं और पर्यावरणीय संकेतों पर प्रतिक्रिया कर सकती हैं, जो सिंथेटिक जीव विज्ञान की उल्लेखनीय क्षमता का प्रदर्शन करती हैं।
“डीएनए आम तौर पर साइटोस्केलेटन में प्रकट नहीं होता है। हमने डीएनए अनुक्रम को फिर से प्रोग्राम किया ताकि यह एक वास्तुशिल्प सामग्री के रूप में काम करे, पेप्टाइड्स को एक साथ बांधे, ”फ्रीमैन ने कहा। "एक बार जब इस प्रोग्राम की गई सामग्री को पानी की एक बूंद में रखा गया, तो संरचनाओं ने आकार ले लिया।"
डीएनए को प्रोग्राम करने की यह अभूतपूर्व क्षमता वैज्ञानिकों को विशिष्ट उद्देश्यों के लिए तैयार कोशिकाएं बनाने और यहां तक कि बाहरी तनावों के प्रति इन कोशिकाओं की प्रतिक्रिया को नियंत्रित करने की क्षमता प्रदान करती है। हालाँकि फ्रीमैन लैब में बनाई गई सिंथेटिक कोशिकाओं में जीवित कोशिकाओं की जटिलता का अभाव है, लेकिन वे अत्यधिक तापमान जैसी कठोर परिस्थितियों के प्रति पूर्वानुमान और प्रतिरोध का स्तर प्रदान करते हैं।
टिकाऊ सामग्री बनाने पर ध्यान केंद्रित करने के बजाय, फ्रीमैन इन कोशिकाओं की अनुकूलन क्षमता पर जोर देता है - उन्हें कुछ कार्य करने के लिए डिज़ाइन किया गया है और फिर नए कार्यों के लिए अनुकूलित किया गया है।
विभिन्न पेप्टाइड या डीएनए निर्माणों को शामिल करके, इन सामग्रियों को ऊतकों या ऊतकों में प्रोग्राम कोशिकाओं के अनुरूप बनाया जा सकता है। इस तरह की बहुमुखी प्रतिभा अन्य सिंथेटिक सेल प्रौद्योगिकियों के साथ एकीकरण के अवसर खोलती है, जो संभावित रूप से जैव प्रौद्योगिकी और चिकित्सा जैसे क्षेत्रों में क्रांतिकारी बदलाव लाती है।
फ्रीमैन कहते हैं, "यह शोध हमें यह समझने में मदद करता है कि जीवन किस चीज से बना है।" "यह सिंथेटिक सेल तकनीक हमें न केवल प्रकृति की नकल करने की अनुमति देगी, बल्कि ऐसी सामग्री बनाने की भी अनुमति देगी जो जैविक से बेहतर होगी।"
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