हमारे आधे से अधिक जीनोम में प्राचीन वायरल डीएनए के हजारों अवशेष शामिल हैं, जिन्हें ट्रांसपोज़ेबल तत्व के रूप में जाना जाता है, जो जीवन के वृक्ष में व्यापक हैं। एक बार जीनोम के “अंधेरे पक्ष” के रूप में खारिज कर दिए जाने के बाद, हेल्महोल्ट्ज़ म्यूनिख और लुडविग-मैक्सिमिलियंस-यूनिवर्सिटेट (एलएमयू) के शोधकर्ताओं ने अब प्रारंभिक भ्रूण विकास में अपनी महत्वपूर्ण भूमिका का खुलासा किया है।
प्राचीन वायरल डीएनए की भूमिका के बारे में अनुत्तरित प्रश्न
ट्रांसपोज़ेबल तत्व, प्राचीन वायरल डीएनए के अवशेष, निषेचन के बाद पहले घंटों और दिनों के दौरान पुन: सक्रिय होते हैं। प्रारंभिक विकास की इस गतिशील अवधि में भ्रूण कोशिकाएं उल्लेखनीय प्लास्टिसिटी प्रदर्शित करती हैं, फिर भी इस प्लास्टिसिटी को नियंत्रित करने वाले आणविक तंत्र और कारक अस्पष्ट रहते हैं। चूहों जैसे मॉडलों में शोध से पता चलता है कि ट्रांसपोज़ेबल तत्व सेलुलर प्लास्टिसिटी में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, लेकिन यह अभी भी अनिश्चित है कि क्या यह सभी स्तनधारी प्रजातियों में एक सार्वभौमिक विशेषता है। इन वायरल अवशेषों की विविध विकासवादी उत्पत्ति स्तनधारी जीनोम में उनके संरक्षण के बारे में और सवाल उठाती है। प्रजनन चिकित्सा को आगे बढ़ाने और जीनोम विनियमन के मूलभूत सिद्धांतों को उजागर करने के लिए ट्रांसपोज़ेबल तत्वों की सक्रियता को नियंत्रित करने वाले नियामक तंत्र को समझना आवश्यक है।
स्तनधारी भ्रूणों में विलुप्त माने जाने वाले वायरल तत्वों को पुनः व्यक्त किया गया
हेल्महोल्ट्ज़ म्यूनिख और एलएमयू में प्रोफेसर मारिया-एलेना टोरेस-पाडिला के नेतृत्व में शोधकर्ताओं की एक टीम ने उनके प्रतिलेखन का अध्ययन करने के लिए एक उपन्यास विधि विकसित करके इन प्राचीन डीएनए अनुक्रमों का पता लगाने के लिए काम शुरू किया। उन्होंने चूहे, गाय, सुअर, खरगोश और गैर-मानव प्राइमेट, रीसस मकाक सहित कई स्तनधारी प्रजातियों के भ्रूणों की तुलना करके एक एकल-भ्रूण एटलस बनाया। उनके निष्कर्ष आश्चर्यजनक थे: शोधकर्ताओं ने पाया कि बहुत पुराने वायरल तत्व, जिन्हें पहले विलुप्त माना जाता था, स्तनधारी भ्रूणों में फिर से व्यक्त होते हैं। उन्होंने यह भी पाया कि अध्ययन की गई प्रत्येक प्रजाति इन तत्वों के अलग-अलग प्रकार को व्यक्त करती है।
जीन हेरफेर और सेल प्लास्टिसिटी अनुसंधान के लिए नए रास्ते
इन अवलोकनों से पता चलता है कि ट्रांसपोज़ेबल तत्वों की सक्रियता सभी प्रजातियों में संरक्षित है, और विशिष्ट तत्वों की पहचान एक ही समय में कोशिकाओं में हजारों जीनों में हेरफेर करने के रोमांचक अवसर प्रदान करती है। सह-प्रथम लेखक डॉ. मार्लिस ओमेन कहते हैं, “यह दृष्टिकोण कोशिका भाग्य को प्रभावित करने का एक नया तरीका प्रदान करता है, जैसे स्टेम सेल भेदभाव को निर्देशित करना, जिसके लिए आमतौर पर सैकड़ों जीनों के एक साथ हेरफेर की आवश्यकता होती है।” “हमारा काम ट्रांसपोज़ेबल तत्वों के पीछे नियामक सिद्धांतों को समझने के महत्व पर प्रकाश डालता है।”
प्रो. टोरेस-पाडिला आगे बताते हैं: “हमारे शोध से पता चला कि ट्रांसपोज़ेबल तत्व सक्रियण कई स्तनधारी प्रजातियों में प्रारंभिक भ्रूण की एक विशिष्ट विशेषता है। यह खोज महत्वपूर्ण है क्योंकि ये प्रारंभिक चरण की कोशिकाएं शरीर की सभी प्रकार की कोशिकाओं में अंतर कर सकती हैं। यह समझकर कि ये कोशिकाएं प्राचीन वायरल तत्वों को कैसे नियंत्रित करती हैं, हम सेलुलर प्लास्टिसिटी के तंत्र में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्राप्त करते हैं। यह अध्ययन विशिष्ट नियामक तत्वों पर भविष्य के अनुसंधान के लिए मंच तैयार करता है, जिसमें स्वास्थ्य, बीमारी के लिए व्यापक निहितार्थ और इन तत्वों में हेरफेर सेलुलर प्रक्रियाओं को कैसे प्रभावित कर सकता है।
अनेक स्तनधारी प्रजातियों में प्रारंभिक विकास के लिए अभूतपूर्व डेटासेट
एकल कोशिकाओं और भ्रूणों के साथ काम करने वाले शोधकर्ताओं के लिए नए रास्ते खोलने वाली एक नई पद्धति विकसित करने के अलावा, इस अध्ययन ने एक अभूतपूर्व डेटासेट तैयार किया है। प्रारंभिक भ्रूण विकास एक अत्यधिक गतिशील प्रक्रिया है जो वैज्ञानिकों के लिए बहुत रुचि रखती है, लेकिन अधिकांश अध्ययन एक ही प्रजाति, विशेष रूप से चूहे या मानव पर ध्यान केंद्रित करते हैं। हालाँकि, इस अध्ययन ने कई स्तनधारी प्रजातियों की तुलना करके एक विकासवादी दृष्टिकोण अपनाया, जिससे स्तनधारियों में साझा किए गए प्रमुख नियामक मार्गों की पहचान की अनुमति मिली। इस शोध से प्राप्त जैविक अंतर्दृष्टि, समृद्ध डेटासेट के साथ मिलकर, विकासात्मक और प्रजनन जीव विज्ञान में शोधकर्ताओं के लिए एक मूल्यवान संसाधन के रूप में काम करेगी।
शोधकर्ताओं के बारे में
प्रोफेसर मारिया-एलेना टोरेस-पाडिला, हेल्महोल्ट्ज़ म्यूनिख में एपिजेनेटिक्स और स्टेम सेल संस्थान में निदेशक और लुडविग-मैक्सिमिलियंस-यूनिवर्सिटैट (एलएमयू) में जीवविज्ञान संकाय में प्रोफेसर।
डॉ. मार्लिस ओमेन, हेल्महोल्ट्ज़ म्यूनिख में इंस्टीट्यूट ऑफ एपिजेनेटिक्स एंड स्टेम सेल में पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता।
