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फ्रेड गेज / साल्क संस्थान की सौजन्य
चूहों के दिमाग पर ग्राफ्ट की गई मानव कोशिकाओं के समूहों ने वैज्ञानिकों को पहली बार जांच करने की अनुमति दी है कि कैसे माइक्रोग्लिया, मस्तिष्क की प्रतिरक्षा कोशिकाएं, एक ऐसे वातावरण में विकसित होती हैं जो मानव मस्तिष्क को बारीकी से मॉडल करता है।
चिमेरिक माउस मॉडल शोधकर्ताओं को ऑटिज़्म जैसी मस्तिष्क स्थितियों में माइक्रोग्लिया के कार्यों का अध्ययन करने के लिए एक और यथार्थवादी तरीका प्रदान कर सकता है, शोधकर्ताओं ने एक पेपर में रिपोर्ट की है। अध्ययन में आज प्रकाशित हुआ कक्ष.
“यह ऑर्गेनॉइड बायोलॉजी के नए उपकरणों के साथ सेल सिग्नलिंग और माइक्रोग्लियल कनेक्शन की जांच करने में सक्षम होने के लिए एक महत्वपूर्ण तकनीकी कदम है,” वे कहते हैं। क्रिस्टोफर कोविस्कॉन्सिन-मैडिसन विश्वविद्यालय में बायोसाइकोलॉजी के एमेरिटस प्रोफेसर, जो काम में शामिल नहीं थे।
microglia वे मस्तिष्क में प्रमुख खिलाड़ी हैं: वे सिनेप्स को छँटाते हैं, चोट का जवाब देते हैं, और सेलुलर मलबे को साफ करते हैं। इन कोशिकाओं में परिवर्तन भी आत्मकेंद्रित और जैसी स्थितियों में योगदान कर सकते हैं अल्जाइमर रोग. ऑटिस्टिक लोगों के दिमाग में, उदाहरण के लिए, माइक्रोग्लिया की प्रवृत्ति होती है जीन अभिव्यक्ति के एटिपिकल पैटर्नऔर कोशिकाएं अक्सर असामान्य रूप से पाई जाती हैं इसकी “सक्रिय” स्थिति में.
लेकिन वैज्ञानिकों ने यह निर्धारित करने के लिए संघर्ष किया है कि क्या एटिपिकल माइक्रोग्लिया वास्तव में मस्तिष्क की स्थिति को संचालित करती है या सिर्फ उनके जवाब में बदल जाती है, प्रमुख शोधकर्ता कहते हैं। फ्रेड “रस्टी” गेज, जो ला जोला, कैलिफोर्निया में साल्क इंस्टीट्यूट जेनेटिक्स प्रयोगशाला का निर्देशन करते हैं। मानव माइक्रोग्लिया चूहों में प्रत्यारोपित गेज कहते हैं, वे यह नहीं दर्शाते हैं कि अन्य मानव कोशिकाओं की उपस्थिति में कोशिकाएं कैसे विकसित होती हैं, और उनके गुणों को एक डिश में दोहराना मुश्किल होता है।
“जब आप इसके बारे में सोचते हैं, तो क्लासिक प्रयोगशाला पेट्री डिश की तरह फ्लैट मोनोलेयर में कोशिकाओं का बढ़ना सामान्य नहीं है,” कोए कहते हैं।
अन्य शोधकर्ताओं ने माइक्रोग्लिया को ऑर्गेनोइड्स में प्रत्यारोपित किया है, लेकिन कोशिकाओं के गुच्छे लंबे समय तक जीवित नहीं रहते हैं, संभवतः क्योंकि उनके केंद्र में ऑक्सीजन की कमी होती है और वे नेक्रोटिक बन जाते हैं। नए काम में, गेज़ और उनके सहयोगियों ने मानव कोशिकाओं से प्राप्त एक ऑर्गेनॉइड में मानव माइक्रोग्लिया को विकसित करने के लिए एक विधि विकसित की और ऑर्गेनॉइड को माउस के मस्तिष्क में ग्राफ्ट करके महीनों तक बनाए रखा, एक दृष्टिकोण जो शोधकर्ताओं को यह परीक्षण करने की अनुमति देता है कि कोशिकाएं कैसे काम करती हैं। विभिन्न जोड़तोड़ का जवाब दें।
एचमानव माइक्रोग्लिया अस्थि मज्जा में बनता है और गर्भावस्था के 4.5 और 5.5 सप्ताह के बीच मस्तिष्क में चला जाता है, इसलिए गेज और सहयोगियों ने उस प्रक्रिया को दोहराने के लिए काम किया। उन्होंने मानव प्लुरिपोटेंट स्टेम कोशिकाओं से माइक्रोग्लिया अग्रदूतों को विकसित किया और उन्हें 35- से 42-दिन पुराने मानव अग्रमस्तिष्क ऑर्गेनोइड्स के साथ सह-खेती की ताकि उन्हें सेल क्लंप में स्थानांतरित किया जा सके।
ऑर्गेनॉइड को ग्राफ्ट करें एक माउस मस्तिष्क में, जो ऑक्सीजन और आवश्यक पोषक तत्वों के साथ कोशिकाओं के समूहों को प्रदान करता है, माइक्रोग्लिया को कई महीनों तक जीवित रहने की अनुमति देता है, जब ऑर्गेनॉइड एक प्लेट पर थे।
ग्राफ्टेड ऑर्गेनोइड्स के अंदर, माइक्रोग्लिया लोगों के समान ही कई जीनों को व्यक्त करता है, और यह अभिव्यक्ति पूरे विकास में अपेक्षित तरीके से बदलती है, आरएनए अनुक्रमण ने दिखाया। प्रत्येक कोशिका लगातार अपने परिवेश को महसूस करती है और अपने स्वयं के क्षेत्र को बनाए रखती है – इसके स्पर्शक जैसे हथियार स्पंदित होते हैं और सभी दिशाओं में फड़फड़ाते हैं – अन्य माइक्रोग्लिया के साथ ओवरलैप किए बिना, इन विट्रो अध्ययनों में पहले बताई गई बातों के साथ संरेखित करते हुए।
माइक्रोग्लिया क्षतिग्रस्त ऊतकों की मरम्मत और मृत कोशिकाओं को खाने के लिए “सक्रिय मोड” में भी जाता है, गेज और उनके सहयोगियों ने पाया कि जब उन्होंने ऑर्गेनोइड में एक न्यूरॉन को मारने के लिए लेजर का उपयोग किया, यह दर्शाता है कि कोशिकाएं “ऊतक के भीतर कार्यात्मक” हैं। गेज कहते हैं, चुनौतियों का जवाब देने के लिए।
ऑटिस्टिक लोगों से प्राप्त ग्राफ्टेड ऑर्गेनॉइड के भीतर माइक्रोग्लिया जिनके पास है मैक्रोसेफली, एक बढ़े हुए सिर, गैर-ऑटिस्टिक लोगों से प्राप्त कोशिकाओं के समूहों के भीतर विकसित होने वालों की तुलना में “सक्रिय” आकारिकी को अपनाने की अधिक संभावना थी, शोधकर्ताओं ने पाया। और जब गैर-ऑटिस्टिक लोगों से प्राप्त माइक्रोग्लिया को मैक्रोसेफली के साथ एक ऑटिस्टिक व्यक्ति से प्राप्त ऑर्गेनॉइड में उगाया गया, तो प्रतिरक्षा कोशिकाओं ने “सक्रिय” विशेषताओं को ग्रहण किया।
इससे पता चलता है कि ऑटिस्टिक और गैर-ऑटिस्टिक लोगों के बीच माइक्रोग्लिया आकारिकी में देखा गया अंतर कोशिकाओं के आंतरिक होने के बजाय मस्तिष्क के वातावरण की प्रतिक्रिया हो सकता है, गेज कहते हैं।
आपवे कहते हैं कि नली के परिणाम यह समझने की दिशा में एक रोमांचक पहला कदम है कि मानव माइक्रोग्लिया उनके पर्यावरण पर कैसे प्रतिक्रिया करता है। अगस्टे वाडिसियट, यूनाइटेड किंगडम में ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय में सेंट जॉन्स कॉलेज के एक जूनियर शोधकर्ता, जो नए अध्ययन में शामिल नहीं थे। लेकिन क्योंकि अध्ययन केवल ऑटिस्टिक लोगों से मैक्रोसेफली के साथ प्राप्त कोशिकाओं पर देखा गया था, वे कहते हैं, निष्कर्ष शायद ऑटिज़्म में क्या हो रहा है इसका “एक छोटा सा हिस्सा” दर्शाते हैं। वह कहती हैं कि भविष्य के अध्ययन इन परिवर्तनों को और गहराई से जानने के लिए दृष्टिकोण का उपयोग कर सकते हैं।
कोए इस बात से सहमत हैं कि इस मोर्चे पर और काम किए जाने की जरूरत है। उन्होंने कहा, “व्यक्तियों के बीच प्रस्तुति और गंभीरता में इतनी भिन्नता के साथ … यह संभावना नहीं है कि ऑटिज़्म का एक ही एटिऑलॉजिकल कारण है”।
लेकिन नई पद्धति न्यूरोडेवलपमेंट में माइक्रोग्लिया की भूमिका का पता लगाने के लिए एक आशाजनक दृष्टिकोण प्रदान करती है, दोनों कहते हैं।
जांच करने का एक दिलचस्प तरीका यह है कि माइक्रोग्लिया अपने पर्यावरण में न्यूरॉन्स के साथ कैसे बातचीत करती है और कौन से सिग्नलिंग अणु विभिन्न माइक्रोग्लिया मॉर्फोलॉजी में योगदान देते हैं, वे कहते हैं। फ्लोरेंट जिनहौक्ससिंगापुर इम्यूनोलॉजी नेटवर्क में वरिष्ठ प्रधान अन्वेषक, जो काम में शामिल नहीं थे।
गेज और उनके सहयोगियों ने कोशिकाओं के गुणों का अध्ययन जारी रखने की योजना बनाई है, जिसमें यह भी शामिल है कि क्या होता है जब वे अन्य ग्लियाल कोशिकाओं को जोड़ते हैं, जैसे कि एस्ट्रोसाइट्स, ऑर्गेनोइड्स और माइक्रोग्लिया में परिवर्तन कैसे रोग में योगदान करते हैं।
गिन्हौक्स कहते हैं, “वे जो दिखाते हैं वह रोमांचक है।” “लेकिन यह वास्तव में सिर्फ शुरुआत है।”
