सिंथेटिक कोशिकाएं प्राकृतिक सेलुलर संचार का अनुकरण करती हैं

बेसल विश्वविद्यालय की एक शोध टीम ने कृत्रिम अंगों के साथ सरल, पर्यावरण की दृष्टि से संवेदनशील कोशिकाओं को संश्लेषित करने में सफलता हासिल की है। पहली बार, शोधकर्ता इन प्रोटोकल्स का उपयोग करके प्राकृतिक कोशिका-कोशिका संचार का अनुकरण करने में भी सक्षम हुए हैं – आंख में फोटोरिसेप्टर के मॉडल के आधार पर। इससे चिकित्सा में बुनियादी अनुसंधान और अनुप्रयोगों के लिए नई संभावनाएं खुलती हैं।

जीवन पूरी तरह से संचार पर आधारित है: बैक्टीरिया से लेकर बहुकोशिकीय जीवों तक, जीवित चीजें सिग्नल भेजने, प्राप्त करने और संसाधित करने की अपनी कोशिकाओं की क्षमता पर निर्भर करती हैं। पहली बार, एक शोध दल सिंथेटिक कोशिकाओं का उपयोग करके प्राकृतिक कोशिका संचार का अनुकरण करने में सफल हुआ है। बेसल विश्वविद्यालय के प्रोफेसर कॉर्नेलिया पालीवन और ग्रोनिंगन विश्वविद्यालय के नोबेल पुरस्कार विजेता प्रोफेसर बेन फेरिंगा के नेतृत्व में शोधकर्ताओं की एक टीम ने वैज्ञानिक पत्रिका में इन निष्कर्षों पर रिपोर्ट दी है। उन्नत सामग्री.

पालीवन और उनके सहयोगी पॉलिमर से बने छोटे कंटेनरों पर शोध करते हैं जिन्हें वे विशिष्ट अणुओं के साथ लोड कर सकते हैं और लक्षित तरीके से खोल सकते हैं। अपने वर्तमान प्रोजेक्ट में, टीम एक कदम आगे बढ़ गई है: “हमने विशेष नैनोकंटेनरों से भरे सेल-आकार के माइक्रोकंटेनरों का निर्माण किया,” पालीवन बताते हैं। यह दृष्टिकोण शोधकर्ताओं को सेल ऑर्गेनेल के साथ कोशिकाओं का अनुकरण करने की अनुमति देता है, जिससे अत्यधिक सरलीकृत सिंथेटिक सेल का एक रूप बनता है जिसे प्रोटोसेल के रूप में भी जाना जाता है।

अपने प्रकाशन में, शोधकर्ताओं ने पॉलिमर, बायोमोलेक्युलस और अन्य नैनोकंपोनेंट्स से बने प्रोटोकल्स की एक प्रणाली का वर्णन किया है जो आंख की रेटिना में सिग्नल ट्रांसमिशन पर आधारित है। यह प्रणाली एक ओर प्रकाश-अनुक्रियाशील प्रोटोसेल – “प्रेषक” – और दूसरी ओर रिसीवर प्रोटोसेल से बनी है।

पर प्रकाश

प्रेषक कोशिकाओं के भीतर नैनोकंटेनर होते हैं – अनिवार्य रूप से कृत्रिम अंग – जिनकी झिल्लियों में विशेष प्रकाश-संवेदनशील अणु होते हैं जिन्हें आणविक मोटर के रूप में जाना जाता है। ये शोधकर्ताओं को प्रकाश की एक पल्स का उपयोग करके दो कोशिकाओं के बीच संचार स्थापित करने की अनुमति देते हैं: जब प्रकाश प्रेषक कोशिका तक पहुंचता है, तो प्रकाश-संवेदनशील अणु नैनोकंटेनर को खोलते हैं, और अपनी सामग्री को जारी करते हैं – आइए इसे पदार्थ ए कहते हैं – प्रेषक कोशिका के आंतरिक भाग में .

पदार्थ ए प्रोटोसेल के आसपास के तरल पदार्थ के माध्यम से रिसीवर सेल तक पहुंचने से पहले प्रेषक कोशिका को उसके बहुलक खोल में छिद्रों के माध्यम से छोड़ सकता है। फिर पदार्थ ए रिसीवर कोशिकाओं में प्रवेश करता है – फिर से छिद्रों के माध्यम से – जहां यह एक एंजाइम को आश्रय देने वाले कृत्रिम अंगों का सामना करता है। बदले में, यह एंजाइम पदार्थ ए को प्रतिदीप्ति सिग्नल में परिवर्तित करता है, और परिणामी चमक शोधकर्ताओं को बताती है कि प्रेषक और रिसीवर के बीच सिग्नल ट्रांसमिशन ने काम किया है।

प्रतिदीप्ति संकेत को मंद करने के लिए कैल्शियम आयन

मॉडल के रूप में काम करने वाले रेटिना के फोटोरिसेप्टर में, कैल्शियम आयन भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जो पोस्टसिनेप्टिक कोशिकाओं में उत्तेजनाओं के संचरण को धीमा कर देते हैं ताकि आंखें उज्ज्वल रोशनी की आदी हो सकें। इसी तरह, शोधकर्ताओं ने रिसीवर कोशिकाओं के कृत्रिम अंगों को इस तरह से डिजाइन किया है कि वे कैल्शियम आयनों पर प्रतिक्रिया करते हैं और पदार्थ ए को प्रतिदीप्ति संकेत में परिवर्तित किया जा सकता है।

सिंथेटिक ऊतक के लिए आधार

पालीवन कहते हैं, “प्रकाश की बाहरी पल्स का उपयोग करके, हम ऑर्गेनेल-आधारित सिग्नल कैस्केड को ट्रिगर करने और इसे कैल्शियम आयनों के साथ मॉड्यूलेट करने में सफल रहे। प्राकृतिक सेल संचार के मॉडल के आधार पर अस्थायी और स्थानिक रूप से नियंत्रणीय प्रणाली का निर्माण एक नवीनता है।”

शोधकर्ताओं का विकास जीवित कोशिकाओं के अधिक जटिल संचार नेटवर्क का कृत्रिम रूप से अनुकरण करने के लिए मंच तैयार करता है – और इस प्रकार उनकी बेहतर समझ प्राप्त करने के लिए। सिंथेटिक और प्राकृतिक कोशिकाओं के बीच संचार नेटवर्क बनाने और इसलिए उनके बीच एक इंटरफेस विकसित करने की भी संभावना है। लंबी अवधि में, यह बीमारियों के इलाज की दृष्टि से चिकित्सीय अनुप्रयोगों के लिए मार्ग प्रशस्त कर सकता है, उदाहरण के लिए, या सिंथेटिक कोशिकाओं के साथ ऊतक विकसित करने के लिए।

मूल प्रकाशन

लुकास ह्यूबर्गर, मारिया कोर्पिडौ, ऐनोआ गुइनार्ट, डैनियल डोएलेरर, डिएगो मोनसेराट लोपेज़, कोरा-एन शोएनेनबर्गर, डेला मिलिनकोविक, इमानुएल लोर्टशर, बेन एल. फ़ेरिंगा, कॉर्नेलिया जी. पालीवन
पॉलिमर-आधारित प्रोटोकल्स के बीच फोटोरिसेप्टर-जैसे सिग्नल ट्रांसडक्शन
उन्नत सामग्री (2024), doi: 10.1002/adma.202413981