मानवी भ्रूणाच्या पेशींवर संशोधन करून जन्मजात दोष आणि आजारांविषयी जाणून घेण्याचा प्रयत्न शास्त्रज्ञांनी नेहमीच केला आहे. या प्रयत्नांना आता यश येताना दिसत आहे. गॅस्ट्रुलेशनच्या ज्या प्रक्रियेत भ्रूणामध्ये शरीराच्या विविध यंत्रणांचे स्तर पेशींमध्ये तयार होतात, त्या अवस्थेचा शास्त्रज्ञांनी अभ्यास केला आहे. या प्रयोगामुळे विविध आजारांवरील उपचारांसाठी हे एक महत्त्वाचे यश आहे. कारण यामुळे संशोधनकार्यासाठी पेशी, ऊती आणि अवयवांचा जलदगतीने विकास करता येईल.
प्रा. विजया पंडित
आपल्याला होणार्‍या अनेक आजारांमागील कारणांचा सखोल अभ्यास करण्यासाठी आणि त्यांच्यावर उपचार शोधण्यासाठी शास्त्रज्ञांकडून मानवी भ्रूणांची वेगवेगळी मॉडेल्स तयार केली जात आहेत. मानवी विकासाच्या प्राथमिक टप्प्याचे अध्ययन करण्यासाठी शास्त्रज्ञांनी मानवी भ्रूणाच्या स्टेम पेशींपासून एक मॉडेल तयार केले आहे. हे मॉडेल 18 ते 21 दिवसांच्या भ्रूणाच्या महत्त्वपूर्ण घटकाचे प्रतिनिधीत्व करते. या मॉडेलला ‘गॅस्ट्रुलॉइड’ मॉडेल असे म्हटले जाते. ब्रिटनमधील केम्ब्रिज विद्यापीठ आणि हॉलंडच्या ह्यूब्रेख्त इन्स्टिट्यूटच्या शास्त्रज्ञांकडून विकसित करण्यात आलेल्या या मॉडेलच्या साहाय्याने मानवी विकासाच्या नकाशाशी म्हणजेच ब्लू प्रिंटशी संबंधित अनेक प्रक्रिया सहजपणे पाहता येतात. या प्रक्रियांचा थेट अभ्यास करणे आतापर्यंत शक्य झाले नव्हते. या प्रक्रिया समजून घेऊन मानवी शरीरात जन्मजात असणारे दोष आणि आजारांच्या मूळ कारणांचा शोध घेता येऊ शकतो. या आधारावर गर्भवती महिलांसाठी तपासण्या विकसित करता येऊ शकतात.
एखाद्या जिवाच्या विकासाची ब्लू प्रिंट विशिष्ट प्रक्रियेद्वारे तयार होत असते. या प्रक्रियेला ‘गॅस्ट्रुलेशन’ असे म्हणतात. गॅस्ट्रुलेशन प्रक्रियेदरम्यान भ्रूणामध्ये पेशींचे तीन विशिष्ट स्तर तयार होतात आणि त्यापासून भविष्यात शरीराच्या प्रमुख प्रणाली तयार होतात. यातील एका स्तराला ‘अ‍ॅक्टोडर्म’ म्हणतात. त्यापासून स्नायूंची प्रणाली तयार होते. दुसर्या स्तराला ‘मिसोडर्म’ म्हणतात आणि त्यापासून प्रत्यक्ष स्नायूंची निर्मिती होते. ‘एंडोडर्म’ हा तिसरा स्तर असतो आणि त्यापासून आतडी तयार होतात. गॅस्ट्रुलेशन काळाचा उल्लेख नेहमी मानवी विकासाचा ‘ब्लॅक बॉक्स’ असाही केला जातो. कायदेशीर बंधनांमुळे मानवी भ्रूणाची 14 दिवसांपेक्षा अधिक काळ वाढ प्रयोगशाळेत करण्यास परवानगी नसते. गॅस्ट्रुलेशनची प्रक्रिया 14 दिवसांनंतर सुरू होते.
अनेक जन्मजात दोष आणि विकार याच काळात विकसित होतात. हे विकार अल्कोहोल, औषधे, रसायने आणि इंजेक्शनांशी संबंधित असतात. गॅस्ट्रुलेशनचा कालावधी अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घेऊन वांझपणा आणि ‘मिसकॅरेज’ अशा समस्या तसेच आनुवंशिक दोषांवर नव्याने प्रकाश टाकता येणे शक्य आहे. केम्ब्रिज विद्यापीठाच्या आनुवंशिक विभागाचे प्राध्यापक एल्फान्सो मार्टिनेज यांच्या मते, त्यांनी तयार केलेले मॉडेल मानवी ब्लू प्रिंटचा एक हिस्सा दर्शविते. ‘नेचर’ या नियतकालिकात प्रकाशित झालेल्या अध्ययनात संशोधकांनी मानवी भ्रूणाच्या स्टेम पेशींपासून पेशींची त्रिआगामी संरचना तयार करण्याची प्रक्रिया सांगितली आहे. संशोधकांनी या मॉडेलमध्ये 72 तासांनंतर तयार झालेल्या जनुकांचा अभ्यास केला. जिथून स्नायू, हाडे आणि कार्टिलेजच्या पेशींच्या निर्मितीची प्रक्रिया सुरू होते, अशा घटनेचे स्पष्ट संकेत संशोधकांना या अभ्यासात मिळाले.
आतापर्यंत गॅस्ट्रुलेशनच्या प्रक्रियेचा अभ्यास करण्यासाठी उंदीर आणि झेब्राफिशच्या मॉडेलवरच संशोधक अवलंबून होते. परंतु मानवी पेशींपासून विशिष्ट रूपे कधी विकसित होतात, हे या मॉडेलच्या आधारावर निश्चित करणे शक्य नव्हते. दुसरी गोष्ट अशी की, जनावरांची मॉडेल विविध औषधांवर अनेकदा वेगवेगळी प्रतिक्रिया देतात. उदाहरणार्थ, मॉर्निंग सिकनेससाठी एक औषध उंदरांवर केलेल्या परीक्षणात संमत झाली होती; परंतु माणसावर या औषधाचा प्रयोग केल्यावर जन्माशी संबंधित (आनुवंशिक) दोष असल्याचे स्पष्ट झाले. याच कारणांसाठी मानवी विकासाचे वेगळे मॉडेल विकसित करणे आवश्यक आहे, असे शास्त्रज्ञांनी म्हटले आहे. युनिव्हर्सिटी कॉलेज लंडनच्या प्राध्यापक जॉयस हार्पर यांनी म्हटले आहे की, गॅस्ट्रुलेशन ही आपल्या जीवनक्रमातील सर्वांत महत्त्वाची प्रक्रिया आहे.
परंतु या प्रक्रियेचा मानवी शरीराच्या साहाय्याने आम्ही अद्याप अभ्यास करू शकलो नव्हतो. या नव्या मॉडेलमुळे आम्हाला मानवी विकासाच्या प्रारंभिक टप्प्याचे अधिक सूक्ष्मतेने आकलन होण्यास मदत होईल आणि दोष नेमका कुठे आहे, हेही आम्हाला समजून घेता येईल. मानवी भ्रूणाच्या मॉडेलसंबंधी सर्वच देशांमध्ये संशोधन होऊ शकणार नाही. या क्षेत्रात कार्यरत असलेले संशोधक 14 दिवसांच्या नियमाचे पालन करतात. 14 दिवसांपेक्षा अधिक काळ मानवी भ्रूणावर संशोधन करणे नैतिकदृष्ट्या वर्ज्य आहे. परंतु ब्रिटन आणि जपानमध्ये अशा प्रकारच्या मॉडेलवर अभ्यास करण्याची परवानगी आहे. कारण ही भ्रूण मॉडेल त्यापुढे विकसित होऊ शकत नाहीत. त्याचे कारण असे की, या मॉडेलमध्ये मस्तिष्काशी संबंधित पेशी नसतात. आवश्यक ऊतींच्या अभावामुळे असे मॉडेल गर्भाशयात प्रत्यारोपित करता येऊ शकत नाहीत. अमेरिकेत अशा प्रकारची मॉडेल तयार करण्यावर आणि ती नष्ट करण्यावर बंदी आहे.
दरम्यान, अमेरिकेच्या संशोधकांनी असे भ्रूण तयार केले आहे, ज्यात उंदरांच्या पेशींबरोबरच मानवी पेशींचाही समावेश आहे. या संकरित भ्रूणात चार टक्के मानवी पेशी आहेत. यापूर्वी विकसित केलेल्या संकरित भ्रूणात मानवी पेशींचा अंश एवढ्या प्रमाणात नव्हता. या संमिश्र भ्रूणाचा विकास अमेरिकेच्या बफैलो येथील स्टेट युनिव्हर्सिटी ऑफ न्यूयॉर्क आणि रोसवेल पार्क कॅन्सर सेंटरने केला आहे. या प्रयोगात मानवी रक्ताच्या पेशी आणि डोळ्यांच्या पेशींचा अंतर्भाव करण्यात आला आहे. उंदरांच्या भ्रूणात मानवी पेशींचा विकास सामान्य मानवी भ्रूणाच्या तुलनेत अधिक वेगाने केला जाऊ शकतो, हे संशोधकांनी सिद्ध केले.
कोविड-19 सह वेगवेगळ्या आजारांवरील उपचारांसाठी हे एक महत्त्वाचे यश आहे. कारण यामुळे संशोधनकार्यासाठी पेशी, ऊती आणि अवयवांचा जलदगतीने विकास करता येईल. संशोधकांनी उंदराच्या भ्रूणात मानवी पेशी सोडल्या आणि दोन आठवड्यांपर्यंत त्यांची वाढ होऊ दिली. दोन आठवड्यांनंतर भ्रूणाचे विश्लेषण केल्यानंतर त्यांना उंदराचा मेंदू, यकृत, हृदय, डोळे, रक्त आणि बोन मॅरो येथे मानवी पेशी आढळून आल्या. संशोधकांनी संमिश्र भ्रूणाला त्यापुढे विकसित होऊ दिले नाही. अर्थात, यापूर्वीच्या उदाहरणांत काही शास्त्रज्ञांनी जिवांना भ्रूणावस्थेपेक्षाही पुढे विकसित होऊ दिले नव्हते. सन 1984 मध्ये शास्त्रज्ञांनी संकरित शेळ्या-मेंढ्यांचा विकास केला होता. हा जीव वयस्क होईपर्यंतच जगू शकला. चीनमध्ये नुकतेच माकडे आणि डुकरांचे दोन संकरित जीव विकसित करण्यात आले होते. परंतु जन्मानंतर काही काळच हे जीव जगू शकले होते.