स्टेम सेल की संरचना क्या है?

जैसा कि आप इसे पढ़ते हैं, दुनिया भर के शोधकर्ता अपनी प्रयोगशाला बेंच पर हैं, यह पता लगा रहे हैं कि किसी दिन एकल कोशिकाओं से नए ऊतकों और अंगों को कैसे विकसित किया जाए। अगर आपको लगता है कि यह एक साइंस फिक्शन फिल्म की तरह लगता है, तो आप अकेले नहीं हैं। फिर भी यह शोध एक वैज्ञानिक सफलता प्राप्त कर सकता है जो वास्तविक दुनिया में चिकित्सा पेशेवरों के मानव रोगों की एक विस्तृत श्रृंखला का इलाज करने के तरीके को बदल देता है।

इस शोध के अंतिम लक्ष्य व्यापक हो सकते हैं, लेकिन शोध विषय इतना छोटा है कि आप इसे नग्न आंखों से भी नहीं देख सकते हैं। विषय है मूल कोशिका. अपनी अनूठी विशेषताओं के कारण, इन अद्भुत कोशिकाओं में विज्ञान और चिकित्सा के भविष्य को बदलने की क्षमता है।
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आप जानते हैं कि यौन प्रजनन के लिए एक शुक्राणु कोशिका और एक अंडे की कोशिका को एक साथ आने और a form बनाने की आवश्यकता होती है युग्मनज निषेचन के माध्यम से। इस एकल यूकेरियोटिक कोशिका में आनुवंशिक जानकारी का पूर्ण पूरक होता है और इसमें आपके जैसे जटिल बहुकोशिकीय जीव में विभाजित होने की क्षमता होती है।

लेकिन क्या आपने कभी सोचा है कि वह एकल कोशिका मानव शरीर में खरबों और खरबों कोशिकाओं में कैसे विभाजित हो सकती है? और कैसे सिर्फ एक कोशिका इतने अलग-अलग प्रकार की कोशिकाओं को जन्म दे सकती है - उदाहरण के लिए, त्वचा की कोशिकाएँ और मस्तिष्क की कोशिकाएँ?

जैसे ही युग्मनज विभाजित होना शुरू होता है (गर्भाशय में प्रत्यारोपण से पहले), परिणामी कोशिकाएं वास्तव में स्टेम कोशिकाएं होती हैं। वैज्ञानिकों का कहना है कि ये लचीली कोशिकाएं दोनों हैं प्रजनन-शील तथा प्लुरिपोटेंट. इसका मतलब है कि कोशिकाएं आसानी से विभाजित होकर कई, कई और कोशिकाओं का निर्माण करती हैं - और वे स्टेम सेल के माध्यम से किसी भी प्रकार के विशेष सेल में विकसित हो सकती हैं भेदभाव.
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पहली नज़र में, स्टेम सेल के हिस्से सतह पर उतने खास नहीं लगते हैं। मानव शरीर की सभी कोशिकाओं की तरह, स्टेम सेल सभी में कुछ सामान्य संरचनाएं होती हैं। इसमे शामिल है:

• ए कोशिका झिल्ली, जो कोशिका के चारों ओर एक लिपिड बाईलेयर है जो कुछ सामग्रियों को कोशिका में प्रवेश करने देता है और दूसरों को बाहर रखता है।
  
• कोशिका द्रव्य, जो कोशिका के अंदर तरल शोरबा है।
  
• ए नाभिक, जिसमें डीएनए के रूप में संग्रहीत सभी कोशिका की आनुवंशिक जानकारी होती है।

फैलोपियन ट्यूब में निषेचन और गर्भाशय में आरोपण के बीच, भ्रूण स्टेम सेल की एक साधारण शीट से कोशिकाओं के एक संगठित समूह में बदल जाएगा - जिसे ए कहा जाता है। गेसट्रुला - तीन. के साथ कीटाणुओं की परतें. ये अंततः सभी कई प्रकार की कोशिकाओं, ऊतकों और अंगों को जन्म देंगे जिनमें एक संपूर्ण (यद्यपि अभी भी बहुत छोटा) मानव भ्रूण शामिल है।

सबसे बाहरी परत, जिसे कहा जाता है बाह्य त्वक स्तर, त्वचा कोशिकाओं और तंत्रिका तंत्र के ऊतकों को जन्म देता है। मध्य परत, या मेसोडर्म, रक्त कोशिकाओं, संयोजी ऊतक, मांसपेशियों की कोशिकाओं और अपरा ऊतक का उत्पादन करता है जो भ्रूण को जीवित रखता है गर्भ में. आंतरिक परत, जिसे कहा जाता है एण्डोडर्म, आंत, फेफड़े और मूत्रजननांगी पथ की परत बनाता है।

प्लुरिपोटेंसी के लिए धन्यवाद, स्टेम कोशिकाएं अंतर कर सकती हैं और आरोपण के बाद इनमें से कोई भी प्रकार की कोशिका बन सकती हैं। भ्रूण के सामान्य विकास से जुड़ी ये स्टेम कोशिकाएं वैज्ञानिकों द्वारा उपयोग की जाने वाली तीन प्रकार की स्टेम कोशिकाओं में से एक हैं। शोधकर्ता उन्हें कहते हैं मानव भ्रूण स्टेम सेल, या एचईएससी।

वैज्ञानिकों द्वारा उपयोग किए जाने वाले भ्रूण स्टेम सेल कभी भी एक वास्तविक मानव के फैलोपियन ट्यूब के अंदर पारंपरिक निषेचन से उत्पन्न नहीं होते हैं। इसके बजाय, वैज्ञानिक उन्हें टेस्ट ट्यूब में बनाते हैं कृत्रिम परिवेशीय निषेचन (आईवीएफ)। परिवार बनाने के लिए आईवीएफ का उपयोग करने वाले लोगों द्वारा प्रक्रिया समाप्त करने और अतिरिक्त जमे हुए भ्रूण को विज्ञान को दान करने के बाद (उन्हें नष्ट करने के बजाय) ये भ्रूण स्टेम सेल आम तौर पर अनुसंधान प्रयोगशालाओं में बंद हो जाते हैं।

शोधकर्ताओं के लिए, अन्य प्रकार की स्टेम कोशिकाओं की तुलना में भ्रूण स्टेम सेल का उपयोग करने के कुछ लाभ हैं। भ्रूणीय स्टेम सेल आसानी से मिल जाते हैं और संस्कृति में विकसित होने में आसान होते हैं। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि भ्रूणीय स्टेम सेल वास्तव में खाली स्लेट होते हैं जो स्टेम सेल भेदभाव पर अनिवार्य रूप से किसी भी प्रकार के सेल को जन्म दे सकते हैं।

जैसे कोशिकाएं जीवित गर्भाशय में आरोपण के बाद करती हैं, प्रयोगशाला में भ्रूण स्टेम कोशिकाएं स्वाभाविक रूप से आपस में चिपक जाती हैं भ्रूणीय पिंड और विशेष कोशिकाओं में अंतर करना शुरू करते हैं। संस्कृति में भ्रूणीय स्टेम कोशिकाओं को विकसित करने वाले वैज्ञानिकों को ऐसा होने से रोकने के लिए बढ़ते माध्यम में विशिष्ट परिस्थितियों को बनाए रखना चाहिए।

स्टेम कोशिकाओं को बिना किसी भेद के बढ़ने की अनुमति देकर, वैज्ञानिक बनाते हैं भ्रूण स्टेम सेल लाइन्स. वैज्ञानिक तब इन सेल लाइनों को फ्रीज कर सकते हैं और उन्हें अनुसंधान परियोजनाओं या आगे संवर्धन के लिए अन्य प्रयोगशालाओं में भेज सकते हैं। सेल लाइन के रूप में अर्हता प्राप्त करने के लिए, भ्रूण स्टेम सेल को यह करना होगा:

• सेल कल्चर में कम से कम छह महीने के लिए अविभेदित हो जाएं।
• प्लुरिपोटेंट बनें, या किसी भी प्रकार की कोशिका में अंतर करने में सक्षम हों।
• कोई आनुवंशिक असामान्यताएं न हों।

जब शोधकर्ता भ्रूण स्टेम सेल लाइन में कोशिकाओं के लिए विशिष्ट प्रकार की कोशिकाएं बनने के लिए तैयार होते हैं, जैसे कि एक विशिष्ट अनुसंधान परियोजना, वे बस संस्कृति माध्यम को बदल देते हैं या स्टेम सेल को ट्रिगर करने के लिए विशिष्ट जीन को स्टेम सेल में इंजेक्ट करते हैं भेदभाव।

यह पता चला है कि पूरी तरह से विकसित मानव शरीर में कई परिपक्व ऊतक बरसात के दिनों में कुछ अविभाजित कोशिकाओं पर लटके रहते हैं। इन वयस्क स्टेम सेल - कई बार बुलाना दैहिक स्टेम सेल - जब शरीर को नई कोशिकाओं की आवश्यकता होती है तो सक्रिय होते हैं। यह सामान्य सेल टर्नओवर और वृद्धि के लिए खाते में होता है और चोट या बीमारी के बाद ऊतक की मरम्मत के लिए भी होता है।

वैज्ञानिकों ने वयस्क स्टेम कोशिकाओं को विभिन्न प्रकार के अंगों और ऊतकों में पाया है, जैसे:

• रक्त वाहिकाएं।
• अस्थि मज्जा।
• दिमाग।
• आंत।
• दिल।
• जिगर।
• अंडाशय।
• परिधीय रक्त।
• कंकाल की मांसपेशी।
• दांत।
• वृषण।

वयस्क स्टेम सेल आमतौर पर विशिष्ट क्षेत्रों में पाए जाते हैं, जिन्हें कहा जाता है स्टेम सेल निचे. भ्रूणीय स्टेम कोशिकाओं के विपरीत, जो किसी भी प्रकार की कोशिका में अंतर कर सकती हैं, वयस्क स्टेम सेल भेदभाव सीमित और ऊतक विशिष्ट है। इसका मतलब है कि वयस्क स्टेम सेल आमतौर पर केवल उस ऊतक से जुड़े सेल प्रकारों में अंतर करते हैं जिसमें वे रहते हैं।

उदाहरण के लिए, मस्तिष्क में वयस्क स्टेम कोशिकाएँ केवल तंत्रिका कोशिकाएँ या गैर-न्यूरोनल मस्तिष्क कोशिकाएँ बन जाएँगी। यहाँ कुछ अन्य प्रसिद्ध वयस्क स्टेम सेल और उनके विशेष प्रकार के सेल हैं:

• हेमटोपोइएटिक स्टेम सेल अस्थि मज्जा में पाए जाते हैं और लाल रक्त कोशिकाओं और प्रतिरक्षा प्रणाली कोशिकाओं सहित रक्त कोशिकाओं को जन्म देते हैं।
• मेसेनचिमल स्टेम सेल अस्थि मज्जा (और कुछ अन्य ऊतकों) में पाए जाते हैं और अस्थि कोशिकाओं, उपास्थि कोशिकाओं, वसा कोशिकाओं और स्ट्रोमल कोशिकाओं को जन्म देते हैं।
• उपकला स्टेम सेल आंत की परत में गहरे पाए जाते हैं और जन्म देते हैं सोखनेवाला कोशिकाएं, कटोरा कोशिकाएं, एंटरोएंडोक्राइन कोशिकाओं और पैनेथ कोशिकाएं।
• त्वचा स्टेम सेल त्वचा की बेसल परत में पाए जाते हैं और को जन्म देते हैं केरेटिनकोशिकाओं जो त्वचा की सतह पर एक सुरक्षात्मक परत बनाते हैं।

वैज्ञानिकों ने प्रयोगों में देखा है कि कुछ वयस्क स्टेम कोशिकाओं को विशेष कोशिकाओं में विभेदित किया जाता है अपेक्षित सेल प्रकार के अलावा, जो भ्रूण स्टेम सेल की मूल्यवान बहुलता के समान है। हालांकि, यह अंतरविभेदन दुर्लभ है और केवल स्टेम कोशिकाओं के एक छोटे से खंड को प्रभावित करता है जब ऐसा होता है। शोधकर्ता अनिश्चित हैं कि क्या यह मनुष्यों में होता है।

वैज्ञानिकों के लिए वयस्क स्टेम सेल में कुछ कमियां हैं। वे दुर्लभ हैं और प्रयोगशाला में विकसित करना मुश्किल है। उनकी इस बात की भी सीमा है कि वे कितना विभाजित कर सकते हैं और वे किस प्रकार की कोशिकाएँ बन सकते हैं। हालांकि, वयस्क स्टेम कोशिकाओं का एक विशिष्ट लाभ होता है: उनके ट्रिगर होने की संभावना कम होती है प्रतिरक्षा अस्वीकृति क्योंकि उन्हें रोगी के अपने शरीर से काटा जा सकता है।

2006 में, शोधकर्ताओं ने एक और प्रकार की स्टेम सेल की खोज की: प्रेरित प्लुरिपोटेंट स्टेम सेल, या आईपीएससी। ये वयस्क स्टेम सेल हैं जिन्हें वैज्ञानिक भ्रूण स्टेम सेल की तरह अधिक कार्य करने के लिए पुन: प्रोग्राम करते हैं। हालांकि, यह अभी तक स्पष्ट नहीं है कि प्रेरित प्लुरिपोटेंट स्टेम सेल और भ्रूण स्टेम सेल के बीच सार्थक नैदानिक ​​अंतर हैं या नहीं। वैज्ञानिक पहले से ही महत्वपूर्ण कार्यों के लिए IPSC का उपयोग करते हैं, जैसे कि दवा विकास और अनुसंधान उद्देश्यों के लिए मानव रोगों का मॉडलिंग।

इससे पहले कि शोधकर्ता अधिक प्रत्यक्ष अनुप्रयोगों के लिए इन प्रेरित प्लुरिपोटेंट स्टेम कोशिकाओं का उपयोग कर सकें, तकनीकी बाधाओं को दूर करना है। यह पुष्टि करने के अलावा कि ये स्टेम कोशिकाएँ भ्रूण के तने से मौलिक रूप से भिन्न नहीं हैं कोशिकाओं, शोधकर्ताओं को पहले में प्रेरित प्लुरिपोटेंट स्टेम सेल बनाने के लिए नई तकनीकों को विकसित करना चाहिए जगह। वर्तमान पद्धति रीप्रोग्रामिंग के लिए एक वाहन के रूप में वायरस का उपयोग करती है, जिसने जानवरों के अध्ययन में कैंसर जैसे गंभीर दुष्प्रभाव दिखाए हैं।

फार्मास्युटिकल उद्योग के लिए नई दवाओं की जांच करने और अनुसंधान परियोजनाओं के लिए रोग के लिए मॉडल के रूप में काम करने के अलावा, वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि स्टेम सेल नए (और रोमांचक) बना सकते हैं कोशिका आधारित उपचार संभव के। इसका मतलब यह है कि किसी दिन प्रयोगशालाएं उन लोगों के लिए नए अंगों और ऊतकों का विकास कर सकती हैं जिन्हें अंग और ऊतक दाताओं पर निर्भर रहने के बजाय प्रत्यारोपण की आवश्यकता होती है।

यह वैज्ञानिकों की तरह लग सकता है जो स्टेम सेल का उपयोग करके हृदय की मांसपेशियों की कोशिकाओं को बनाते हैं जो वे पुरानी हृदय रोग वाले लोगों में प्रत्यारोपण कर सकते हैं। वर्तमान पशु अध्ययनों से पता चलता है कि अस्थि मज्जा से स्ट्रोमल स्टेम सेल इस आवेदन के लिए वादा दिखाते हैं, हालांकि सटीक तंत्र अभी भी स्पष्ट नहीं है। वैज्ञानिकों को यकीन नहीं है कि स्टेम कोशिकाएं नई हृदय की मांसपेशियों की कोशिकाओं या रक्त वाहिका कोशिकाओं को जन्म देती हैं - या यदि वे पूरी तरह से कुछ और करती हैं।

एक अन्य सैद्धांतिक उदाहरण टाइप 1 मधुमेह है। वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि मानव भ्रूण के स्टेम सेल को इंसुलिन का उत्पादन करने वाली कोशिकाओं में अलग किया जाएगा। मधुमेह वाले लोगों की प्रतिरक्षा प्रणाली इन कोशिकाओं को बाधित करती है और उन्हें अपना काम करने से रोकती है। वैज्ञानिकों को आश्चर्य है कि क्या वे किसी दिन स्टेम कोशिकाओं को इंसुलिन बनाने वाली कोशिकाओं में अंतर कर सकते हैं और उन्हें रोगियों में प्रत्यारोपित कर सकते हैं।

हृदय रोग और मधुमेह के अलावा, अन्य मानव रोग और स्थितियां वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि यह चिकित्सा प्रगति व्यापक रूप से प्रभावित कर सकती है और इसमें शामिल हैं:

• जलता है।
• धब्बेदार अध: पतन, जिससे दृष्टि हानि हो सकती है।
• पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस और रुमेटीइड गठिया।
• रीढ़ की हड्डी की चोट, जो सुन्नता, कार्य की हानि या पक्षाघात का कारण बन सकती है।
• आघात।

बेशक, इन उपन्यास उपचारों को वास्तविक रोगियों तक लाने के लिए वैज्ञानिकों को इस सैद्धांतिक प्रक्रिया के हर चरण में महारत हासिल करने की आवश्यकता होगी। इसका मतलब है कि उन्हें चाहिए:

• शारीरिक रूप से ऊतक या अंग का निर्माण करने के लिए पर्याप्त स्टेम सेल विकसित करें।
• स्टेम सेल को सही सेल प्रकार में अंतर करने के लिए उत्तेजित करें।
• सुनिश्चित करें कि विभेदित स्टेम कोशिकाएं रोगी के शरीर के अंदर जीवित रह सकें।
• सुनिश्चित करें कि विभेदित स्टेम कोशिकाएं रोगी के शरीर के अंदर प्राप्तकर्ता ऊतकों में ठीक से एकीकृत हो जाती हैं।
• रोगी के जीवन के पूरे पाठ्यक्रम के लिए बनाए गए कार्य को करने के लिए नए ऊतक या अंग से उचित रूप से अपेक्षा करें।
• सुनिश्चित करें कि नई कोशिकाएं कैंसर जैसे रोगी को कोई संपार्श्विक नुकसान नहीं पहुंचाती हैं।

स्टेम सेल परिभाषा के अनुसार, ये कदम भ्रूण स्टेम सेल का उपयोग करके प्राप्त करने योग्य लगते हैं, लेकिन कई मोर्चों पर कई वर्षों के गंभीर शोध की आवश्यकता होगी। यही कारण है कि स्टेम सेल अनुसंधान पेशेवर विज्ञान में इतना सक्रिय क्षेत्र है - और यह भी कि विज्ञान के कई शिक्षकों और छात्रों के लिए यह सबसे ऊपर क्यों है।

जबकि स्टेम सेल अनुसंधान का अंतिम परिणाम अभी भी सड़क से नीचे हो सकता है, जिससे सामान्य समझ बढ़ जाती है स्टेम सेल संरचना का और स्टेम सेल भेदभाव कैसे काम करता है, इस उभरते का हिस्सा बनने का एक शानदार तरीका है विज्ञान।