CRISPR टैगिंग नमूना कोशिकाओं की सटीकता में सुधार करता है

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CRISPR टैगिंग नमूना कोशिकाओं की सटीकता में सुधार करता है

ड्यूक यूनिवर्सिटी के बायोमेडिकल इंजीनियरों की टीम ने आनुवंशिक रूप से विनियमित नेटवर्क की भाषा में महारत हासिल करके स्टेम सेल को वांछित सेल प्रकार में बदलने का एक नया तरीका विकसित किया है।

स्टेम सेल को अन्य प्रकार की कोशिकाओं में प्रोग्राम करना कोई नया विचार नहीं है। कई विधियां पहले से मौजूद हैं, लेकिन परिणाम वांछित होने के लिए बहुत कुछ छोड़ गए हैं। अक्सर, अनुसूचित स्टेम सेल प्रयोगशाला में विकसित होने पर ठीक से परिपक्व नहीं होते हैं, इसलिए एक प्रयोग के लिए वयस्क न्यूरॉन्स की तलाश करने वाले शोधकर्ता भ्रूण न्यूरॉन्स के साथ समाप्त हो सकते हैं, जो देर से शुरू होने वाली मानसिक और न्यूरोट्रांसमीटर स्थितियों का मॉडल नहीं बना सकते हैं।

ड्यूक पीएचडी जोश ब्लैक ने कहा, “कोशिकाएं पहली नज़र में सही दिख सकती हैं।” चार्ल्स गेर्सबैक की प्रयोगशाला में काम का नेतृत्व करने वाले छात्र ने कहा, “लेकिन वे अक्सर उन कोशिकाओं में कुछ महत्वपूर्ण गुण नहीं पाते हैं जो आप चाहते हैं।”

CRISP जीन एडिटिंग का उपयोग करते हुए, Gersbach की अगुवाई वाली प्रयोगशाला, बायोमेडिकल इंजीनियरिंग के रूनी फैमिली एसोसिएट प्रोफेसर और सेंटर फॉर एडवांस्ड जेनेटिक टेक्नोलॉजी के निदेशक ने किसी भी ट्रांसक्रिप्शन कारकों की पहचान करने के लिए एक विधि विकसित की – आनुवंशिक कार्य के प्राथमिक नियामक – एक अच्छा न्यूरॉन का निर्माण।

उनका काम 1 दिसंबर को दिखाई देगा सेल रिपोर्ट, परिपक्व वयस्क न्यूरॉन्स के उत्पादन के लिए दृष्टिकोण की क्षमता को प्रदर्शित करता है, लेकिन इसका उपयोग किसी भी सेल प्रकार को प्रोग्राम करने के लिए किया जा सकता है।

CRISPR तकनीक का उपयोग अक्सर डीएनए अनुक्रमों को संपादित करने के लिए किया जाता है, जिसे “जेनेटिक एडिटिंग” कहा जाता है, जिसमें GOS 9 प्रोटीन एक गाइड RNA को बांधता है। “डीएनए संपादन व्यापक रूप से आनुवंशिक अनुक्रमों को बदलने के लिए उपयोग किया जाता है, लेकिन यह उन स्थितियों में मदद नहीं करता है जहां जीन बंद हो जाता है,” केर्सबैक ने कहा।

निष्क्रिय GAS 9 (DCAS 9) प्रोटीन बिना काटे डीएनए से जुड़ जाता है। वास्तव में, यह तब तक कुछ नहीं करता जब तक कि कोई अन्य अणु संलग्न या भर्ती न हो जाए। गेर्सबैक और उनके सहयोगियों ने पहले dCas9 प्रोटीन कैन में विभिन्न आणविक डोमेन को जोड़ने के लिए विभिन्न तरीकों की घोषणा की है, जो क्रोमेटिन की संरचना को संशोधित करने के लिए एक सेल को चलाएगा।

जब ब्लैक गेर्सबैक की प्रयोगशाला में शामिल हुआ, तो वह जीन को चलाने के लिए इन उपकरणों का उपयोग करने में रुचि रखता है जो बेहतर उपकरण मॉडल बनाने के लिए एक सेल प्रकार को दूसरे में बदल सकता है।

2016 में, ब्लैक एंड गेर्सबैक ने सीआरआईएसपीआर-आधारित जीन एक्टिवेटर्स का उपयोग करके एक दृष्टिकोण की सूचना दी जो आनुवंशिक नेटवर्क को सक्रिय कर सकता है जो फ़ाइब्रोब्लास्ट को आसानी से सुलभ सेल प्रकार, तंत्रिका कोशिकाओं में परिवर्तित करता है। इस अध्ययन ने आनुवंशिक नेटवर्क को लक्षित किया जो न्यूरोलॉजिकल प्रोफाइलिंग से जुड़े हुए हैं, लेकिन प्रभावी रोग मॉडल तैयार करने के लिए आवश्यक सभी विशेषताओं के साथ कोशिकाओं का उत्पादन नहीं किया। हालांकि, उन वांछित कोशिकाओं को बनाने वाले सटीक आनुवंशिक नेटवर्क ज्ञात नहीं हैं, और मानव जीनोम में हजारों संभावनाएं एन्कोडेड हैं। इसलिए ब्लैक एंड गेर्सबैक ने एक ही प्रयोग में सभी नेटवर्क का परीक्षण करने की रणनीति तैयार की।

उन्होंने फ्लोराइड युक्त स्टेम कोशिकाओं से शुरुआत की क्योंकि इस प्रकार की कोशिका मानव शरीर में किसी भी अन्य कोशिका में बदल सकती है। स्टेम सेल से परिपक्व न्यूरॉन्स बनाने के लिए, इस समूह ने स्टेम सेल तैयार किए जो न्यूरॉन्स बनने पर लाल चमकते हैं। उज्ज्वल फ्लोरोसेंट, एक न्यूरोलॉजिकल नियम की ओर मजबूत आवेग। फिर उन्होंने मानव जीनोम में प्रतिलेखन कारकों को कूटने वाले सभी जीनों को लक्षित करने वाले हजारों मार्गदर्शक आरएनए की एक पूल लाइब्रेरी बनाई। ट्रांसक्रिप्शन कारक आनुवंशिक नेटवर्क के प्राथमिक नियामक हैं, इसलिए वांछित न्यूरॉन्स का उत्पादन करने के लिए उन्हें सभी सही ट्रांसक्रिप्शन कारकों को सक्रिय करना होगा।

उन्होंने सीआरआईएसपीआर जीन एक्टिवेटर पेश किया और आरएनए लाइब्रेरी को स्टेम सेल में पेश किया ताकि प्रत्येक सेल को केवल एक गाइड आरएनए प्राप्त हो, इसलिए इसके विशिष्ट संबंधित ट्रांसक्रिप्शन कारक ने जीन लक्ष्य को निर्देशित किया। फिर उन्होंने कोशिकाओं को इस आधार पर क्रमबद्ध किया कि उन्होंने आरएनए को बहुत कम लाल कोशिकाओं में कैसे लाल और निर्देशित किया, जो किसी भी जीन द्वारा सक्रिय होने पर कोशिकाओं को कम या ज्यादा न्यूरॉन्स बना देता है।

जब उन्होंने गाइड आरएनए के साथ डिजाइन की गई स्टेम कोशिकाओं से आनुवंशिक अभिव्यक्ति का वर्णन किया, तो परिणामों ने सुझाव दिया कि संबंधित कोशिकाओं ने अधिक विशिष्ट और अधिक परिपक्व प्रकार के न्यूरॉन्स का उत्पादन किया। उन्होंने ऐसे जीन की भी खोज की जो एक साथ लक्षित होने पर एक साथ काम करते हैं। इसके अलावा, प्रयोग ने उन कारकों का खुलासा किया जो स्टेम कोशिकाओं की न्यूरोलॉजिकल स्थिरता को रोकते हैं, और जब वे उन जीनों के सीआरआईएसपीआर-आधारित दमन का उपयोग करते हैं, तो वे न्यूरोलॉजिकल प्रोफाइल में भी सुधार कर सकते हैं।

हालाँकि, ये सभी परिणाम केवल न्यूरॉन्स के मार्करों को माप रहे हैं। यह पता लगाने के लिए कि क्या इन इंजीनियरिंग कोशिकाओं ने वास्तव में अधिक परिपक्व न्यूरॉन्स के कार्य को फिर से डिजाइन किया है, उन्हें विद्युत संकेतों को संचारित करने की उनकी क्षमता का परीक्षण करने की आवश्यकता है।

यह अंत करने के लिए, वे प्रोफेसर स्कॉट सोडरलिंग, आणविक जीव विज्ञान के विशेषज्ञ प्रोफेसर और सेल जीवविज्ञान के ड्यूक विभाग के प्रमुख के पास लौट आए। सोडरलिंग की प्रयोगशाला में स्नातक छात्र शताक्षी ट्यूब ने नए विकसित न्यूरॉन्स के भीतर विद्युत संकेतों को मापने के लिए पैच क्लैंप इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी नामक एक तकनीक का उपयोग किया। सेल में एक छोटी ट्यूब के साथ एक छोटा सा छेद डालकर, वह न्यूरॉन के अंदर देख सकती है और देख सकती है कि क्या यह विद्युत संकेतों को प्रसारित करता है जिसे ऐक्शन पोटेंशिअल कहा जाता है। यदि ऐसा है, तो टीम को पता है कि न्यूरोनल कोशिका ठीक से परिपक्व हो गई है। वास्तव में, प्रतिलेखन कारक जीन की एक विशिष्ट जोड़ी को सक्रिय करने के लिए डिज़ाइन किए गए न्यूरॉन्स अधिक कार्यात्मक रूप से परिपक्व होते हैं, और अक्सर उच्च कार्यात्मक क्षमताओं को छोड़ते हैं।

“मैं उत्सुक था लेकिन इस बारे में संदेह था कि ये स्टेम कोशिकाएं न्यूरोलॉजिकल कैसे बन सकती हैं, लेकिन यह उल्लेखनीय है कि ये प्रोग्राम किए गए कोशिकाएं सामान्य न्यूरॉन्स की तरह कितनी सुंदर दिखती हैं।”

स्टेम सेल से परिपक्व न्यूरॉन तक की प्रक्रिया में सात दिन लगे, अन्य तरीकों की तुलना में नाटकीय रूप से अवधि को छोटा कर दिया, जिसमें सप्ताह या महीने लगते हैं। इस तीव्र कालक्रम में तंत्रिका संबंधी विकारों के लिए नए उपचारों के विकास और परीक्षण में तेजी लाने की क्षमता है।

बेहतर सेल बनाने से शोधकर्ताओं को कई तरह से मदद मिल सकती है। अल्जाइमर रोग, पार्किंसंस रोग और सिज़ोफ्रेनिया जैसे रोग अक्सर वयस्कों में होते हैं और उनका अध्ययन करना मुश्किल होता है क्योंकि प्रयोगशाला में सही कोशिकाओं का विकास करना चुनौतीपूर्ण होता है। यह नई विधि शोधकर्ताओं को इन बीमारियों और अन्य को बेहतर ढंग से डिजाइन करने की अनुमति देगी। चूंकि अलग-अलग कोशिकाएं दवाओं के प्रति अलग-अलग प्रतिक्रिया करती हैं, इसलिए इससे दवा की जांच में भी मदद मिल सकती है।

अधिक विस्तार से, प्रतिलेखन कारक जीन और आनुवंशिक नेटवर्क की स्क्रीनिंग की एक ही विधि का उपयोग किसी भी प्रकार के सेल को उत्पन्न करने के तरीकों में सुधार के लिए किया जा सकता है, जिसे पुनर्योजी दवा और सेल थेरेपी के लिए संशोधित किया जा सकता है।

उदाहरण के लिए, केर्सबैक की टीम ने इस साल की शुरुआत में क्षतिग्रस्त सीआरआईएसपीआर-आधारित जीन फ़ंक्शन का उपयोग करके मानव स्टेम कोशिकाओं को मांसपेशी अग्रदूत कोशिकाओं में बदलने की एक विधि की सूचना दी जो क्षतिग्रस्त कंकाल मांसपेशियों के ऊतकों को पुन: उत्पन्न कर सकती है।

“इस काम की कुंजी एल्गोरिदम विकसित करना है जो सीआरआईएसपीआर-आधारित डीएनए की शक्ति और माप का उपयोग करके किसी भी सेल प्रकार में किसी भी फ़ंक्शन को प्रोग्राम कर सकता है,” गेर्सबैक ने कहा। “हमारे जीनोम में पहले से एन्क्रिप्ट किए गए आनुवंशिक नेटवर्क में सुधार करके, कोशिका जीव विज्ञान पर हमारे नियंत्रण में नाटकीय रूप से सुधार हुआ है।”

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Source by www.sciencedaily.com

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