एक अग्रिम दिशा में जो हमारे जटिल रोगों के इलाज के तरीके को बदल सकती है, राइस विश्वविद्यालय के बायोइंजीनियरों ने विशिष्ट रोग मार्करों का पता लगाने और उन पर प्रतिक्रिया करने के लिए मानव कोशिकाओं की प्रोग्रामिंग के लिए एक जैविक निर्माण किट विकसित की है। साइंस में प्रकाशित शोध, रोग संकेतों के प्रति तीव्र सेलुलर प्रतिक्रियाओं को सक्षम करके सिंथेटिक जीव विज्ञान में एक मौलिक बदलाव का प्रतिनिधित्व करता है।
नवाचार फॉस्फोराइलेशन पर केंद्रित है – एक प्राकृतिक प्रक्रिया जिसका उपयोग कोशिकाएं अपने पर्यावरण पर प्रतिक्रिया करने के लिए करती हैं। जबकि यह प्रक्रिया वर्षों से वैज्ञानिकों को ज्ञात है, राइस टीम ने अनुकूलन योग्य सेलुलर सर्किट बनाने के लिए इसका उपयोग करने का एक तरीका ढूंढ लिया है जो पिछले तरीकों के लिए आवश्यक घंटों के बजाय सेकंड या मिनटों में विशिष्ट रोग मार्करों का पता लगा सकता है और प्रतिक्रिया दे सकता है।
“प्रोटीन से बने कोशिकाओं के अंदर छोटे प्रोसेसर की कल्पना करें जो सूजन, ट्यूमर के विकास मार्करों या रक्त शर्करा के स्तर जैसे विशिष्ट संकेतों पर प्रतिक्रिया करने का ‘तय’ कर सकते हैं,” राइस सिस्टम्स, सिंथेटिक और फिजिकल बायोलॉजी पीएचडी के प्रमुख लेखक और स्नातक छात्र ज़ियाओयू यांग ने कहा। ।डी। कार्यक्रम. “यह काम हमें ‘स्मार्ट सेल’ बनाने में सक्षम होने के काफी करीब लाता है जो बीमारी के लक्षणों का पता लगा सकता है और प्रतिक्रिया में तुरंत अनुकूलन योग्य उपचार जारी कर सकता है।”
सेलुलर सिग्नलिंग कैसे काम करती है, इसके परिप्रेक्ष्य में बदलाव से यह सफलता मिली। अनुसंधान टीम ने पाया कि सेलुलर सिग्नलिंग में व्यक्तिगत चरणों को मॉड्यूलर इकाइयों के रूप में माना जा सकता है – बिल्डिंग ब्लॉक्स की तरह – जिन्हें सेलुलर इनपुट और आउटपुट को जोड़ने वाले पूरी तरह से नए रास्ते बनाने के लिए नए तरीकों से फिर से जोड़ा जा सकता है।
राइस में बायोइंजीनियरिंग और बायोसाइंसेज के सहायक प्रोफेसर और अध्ययन के संबंधित लेखक डॉ. कालेब बशोर ने इस मॉड्यूलर दृष्टिकोण के महत्व पर जोर दिया: “यह सिग्नलिंग सर्किट डिजाइन स्थान को नाटकीय रूप से खोलता है। यह पता चला है, फॉस्फोराइलेशन चक्र न केवल आपस में जुड़े हुए हैं बल्कि परस्पर जुड़े हुए हैं – यह कुछ ऐसा है जिसके बारे में हमें यकीन नहीं था कि इसे पहले इस स्तर की परिष्कार के साथ किया जा सकता है।
टीम ने पहले से ही व्यावहारिक अनुप्रयोगों का प्रदर्शन किया है, एक सेलुलर सर्किट की इंजीनियरिंग की है जो सूजन कारकों का पता लगा सकता है – एक ऐसा विकास जो ऑटोइम्यून स्थितियों के लिए नए उपचार का कारण बन सकता है और इम्यूनोथेरेपी में विषाक्तता को कम कर सकता है। सिंथेटिक सर्किट ने प्राकृतिक सिग्नलिंग मार्गों के समान गति और दक्षता के साथ प्रदर्शन किया, जिसके परिणाम ने शोधकर्ताओं को भी आश्चर्यचकित कर दिया।
हाल ही में लॉन्च किए गए राइस सिंथेटिक बायोलॉजी इंस्टीट्यूट के निदेशक कैरोलिन एजो-फ्रैंकलिन ने काम को व्यापक संदर्भ में रखा: “अगर पिछले 20 वर्षों में सिंथेटिक जीवविज्ञानियों ने सीखा है कि बैक्टीरिया धीरे-धीरे पर्यावरणीय संकेतों पर प्रतिक्रिया करने के तरीके में हेरफेर कैसे करते हैं, तो बैशोर लैब का काम विफल हो जाता है। हम एक नई सीमा की ओर आगे बढ़ रहे हैं – परिवर्तन के प्रति स्तनधारी कोशिकाओं की तत्काल प्रतिक्रिया को नियंत्रित करना।”
राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान और नौसेना अनुसंधान कार्यालय सहित कई संगठनों द्वारा समर्थित अनुसंधान, ऑटोइम्यून बीमारियों से लेकर कैंसर तक की स्थितियों के लिए अधिक प्रभावी और सटीक सेलुलर थेरेपी विकसित करने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम का प्रतिनिधित्व करता है। इस नई ‘निर्माण किट’ के साथ, शोधकर्ता अब सेलुलर सर्किट बना सकते हैं जो वास्तविक समय में रोग मार्करों पर प्रतिक्रिया करते हैं, जिससे संभावित रूप से अधिक लक्षित और कुशल उपचार हो सकते हैं।
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