➖➖➖➖➖➖➖➖
గ్రూప్స్ ప్రత్యేకం - బయాలజీ
*క్లోనింగ్*
➖➖➖➖➖➖➖➖
క్లోన్ అనేది గ్రీకు పదం. ‘ఆకురెమ్మలు’ అంటుకట్టడం ద్వారా మరో మొక్కను సృష్టించే విధానాన్ని ‘క్లోనింగ్’’ అంటారు.
*క్లోనింగ్:*
ఒకే రకమైన జన్యుసముదా యాన్ని కలిగిన జన్యువులను గానీ, కణాలను గానీ, జీవులను గానీ అధిక సంఖ్యలో తయారు చేయడాన్ని క్లోనింగ్ (Cloning) అంటారు.
*క్లోనింగ్ పద్ధతులు అనేక రకాలు*
*1) జన్యువు క్లోనింగ్ (Cloning):*
ఈ ప్రక్రియలో ఒక ప్రత్యేకమైన జన్యువు ప్రతిరూపాలుగా (several copies) ప్రయోగ పద్ధతుల ద్వారా మార్చడం. సాధారణంగా పునఃసంయోజక సాంకేతిక విధానాలు (r DNA technology), PCR (Ploymerase chain reaction) చర్య వల్ల ఒక ప్రత్యేకమైన జన్యువు ప్రతి రూపాలు తయారు చేస్తారు.
*2) కణ క్లోనింగ్ (Cell Cloning):*
సాధారణ కణాలను (కొన్ని ప్రత్యేక ప్రయోగ పరిస్థితుల్లో ఏర్పడిన రసాయణ కణాలతో) క్యాన్సర్, స్టెమ్సెల్ కణాల వంటి అధిక పునరుత్పత్తి శక్తి గల కణాల సంలీనం చెందినప్పుడు ప్రత్యేక కణాల సృష్టి జరుగుతుంది.
Ex: Monoclonal antibodies ల ఉత్పత్తి
*3) జీవుల క్లోనింగ్ (Organism cloning):*
ఒకే విధమైన జన్యు సంక్లిష్టాన్ని కలిగిన మొక్కలను గానీ, జంతువులను గానీ అనేక ప్రతిరూపాలుగా తయారు చేయడం. జీవుల్లో క్లోనింగ్ ఆ జీవుల పునరుత్పత్తి లేదా స్వయం ప్రత్యుత్పత్తి (Totipotency) మీద ఆధారపడి ఉంటుంది. అంటే ఒకే కణం నెమ్మదిగా విభజన చెంది అనేక కణాలుగా మారి ఆ తరవాత పూర్తి జీవి ఏర్పడటం. వృక్ష కణాల్లో ఈ శక్తి అనూహ్యంగా ఉంటుంది. కానీ, జంతువుల్లో సంయుక్త బీజానికి (Zygote) స్వయం ఉత్పాదక శక్తి ఉంటుంది.
పిండ కోశ దశల్లో ఉన్న కణాలను సేకరించి కప్పను పోలిన కప్పను సృష్టించేందుకు 1952లోనే కొన్ని ప్రయోగాలు చేశారు. 1962లో జాన్ గార్జన్ అనే శాస్త్రవేత్త చిరుకప్ప కణాల సహాయంతో మరో బుల్లికప్పను సృష్టించాడు.
జంతువులకు మాత్రమే పరిమితం అయిన ఈ ప్రయోగాలు 1970 దశకం చివరి నాటికి మానవునికి విస్తరించాయి. 1978లో మొదటి సారిగా తొలి టెస్ట్ట్యూబ్ బేబి ‘‘లూసీ’’కి ప్రాణం పోయడంలో శాస్త్రజ్ఞలు విజయం సాధించారు. ఈ ప్రయోగాలు మరింత ముందడుగు వేసి ‘‘డాలి’’ ఆవిర్భావానికి దారి తీశాయి.
1997 ఫిబ్రవరి 27న ‘‘నేచర్’’ అనే సైన్స్ జర్నల్లో వెలువడ్డ ‘‘డాలీ’’ (Dolly) అనే గార్రె పుట్టుక 21వ శతాబ్ధపు జన్యుశాస్త్ర అద్బుతాల్లో ఒకటి.
ఎడింబరో లోని రోస్లిన్ ఇన్స్ట్టిట్యూట్ పరిశోధకుడు డాక్టర్ ఇయిన్ విల్మట్, అతని సహచరులు క్లోనింగ్ ప్రక్రియ ద్వారా సృష్టించిన మొట్టమొదటి పెద్ద జంతువు ‘‘డాలీ’’. జన్యుపరంగా ఒక జీవి గొర్రెని పోలిన మరో జీవి గొర్రెపిల్లను సృష్టించడం (Carbon copy). ఈ క్లోనింగ్ ప్రక్రియను సరికొత్త సంచలనాత్మక పరిశోధనగా విశ్వవ్యాప్తంగా గుర్తించారు.
*ఈ ప్రయోగ విధానాలు:*
1) తొలిదశలో గర్భం ధరించి ఉన్న గొర్రె (Fin Dorset Ewe) పొదుగు కణాన్ని (Udder cell) అంటే ద్వయస్థితిక (2n) లో ఉన్న శాఖీయకణాన్ని వేరుచేసి దాన్ని ప్రవర్ధనం (Culture) ద్వారా అనేక కణాలుగా పెంచడం.
2) మరో గొర్రె (Scotthish Black face) (ఆడగొర్రె నుం చి) పిండోత్పత్తి జరగని అండకణాన్ని సేకరించి, దానిలోని కేంద్రకాన్ని (nucles) తొలగించారు (Denucleated). ఈ విధానాల్లో వాటి జన్యులక్షణాలు తొలగిపోతాయి.
3) విద్యుత్ ప్రేరణ ద్వారా కేంద్రక రహిత అండకణాన్ని, పొదుగు కణాన్ని కలపడం (Fusing). ఇది ఫలదీకరణం చెందిన సంయుక్త బీజం వంటిది. ద్వయస్థితిలో (2n) ఉంటుంది.
4) పరిశోధనశాల వాతావరణంలో విద్యుత్ ప్రవాహ ప్రచోదనం (Impulse of an electic current) ద్వారా సంధానించిన కణం (Fused cell) విభజన చెందేలా చేయడం. కొన్ని విభజనల అనంతరం బ్లాస్టోసిస్ట్ (పిండ కణాల స్థితి) ఏర్పడుతుంది. ఈ బ్లాస్టోసిస్ట్ వేరొక స్కాటిష్ బ్లాక్ ఫేస్ మారుతల్లి (Surrogate mother) గొర్రె గర్భాశయంలో ప్రతిస్పాద ప్రతి స్థాపన చేయడం.
5) అలాంటి గొర్రె నుంచి జనించిన గొర్రెపిల్ల జన్యురూపంగా, దృశ్యరూపంగా ప్రతిబింబంగా ద్వయస్థితి కణ జనక ఫిన్డార్సెట్ (Finn Dorset) గొర్రెను పోలి ఉంటుంది.
*మానవ క్లోనింగ్ ప్రయోగాలు..*
క్లోనింగ్ దిశగా శాస్త్రవేత్తలు చేస్తున్న ఒక్కో ముందడుగు మానవ వికాసానికా లేక మానవ వినాశనానికా అన్నది అర్ధం కాక సగటు మనిషి సందిగ్ధంలో పడిపోతున్నాడు. మానవ క్లోనింగ్ మీద విశ్వవ్యాప్తంగా భిన్నాభిప్రాయాలు వ్యక్తమవుతున్నాయి. మానవ క్లోనింగ్ను నిషేధించే చట్టం రూపొందించాలన్న ఒప్పందం మీద 1999లో పారిస్లో 15 దేశాలు సంతకం చేశాయి.
అమెరికాలోని మాసాచుసెట్స్ పట్టణంలో Advance Cell Technology (ACT) అనే జీవశాస్త్ర పరిశోధనలు సాగించే సంస్థ వీర్యకణం అవసరం లేకుండానే మానవ పిండాన్ని తయారు చేసినట్లు ప్రకటించింది. ఈ మేరకు తమ ఆధ్వర్యంలో వెలువడే Journel of Regenerative Medicineఅనే పత్రికలో ఒక వ్యాసం కూడా ప్రచురించింది.
Advance cell technology సంస్థ శాస్త్రవేత్తలు రెం డు విధానాల ద్వారా మానవ పిండాలను కృత్రిమంగా సృష్టించగలిగారు. అందులో ఒకటి పార్ధినోజెనిసిస్, మరొకటి కేంద్రక మార్పిడి విధానం (Nuclear transfer method) వీర్యకణాల అవసరం లేకుండానే మానవ అండకణం పిండంగా మారి విభజనలు చెందడాన్ని ‘‘పార్ధినోజెనిసిస్’’ అంటారు. పురుషుల ప్రమేయం లేకుండా స్త్రీ పిల్లల్ని పొందటం లాం టిది. ఇది మానవ సహజ ప్రవృత్తికి విరుద్ధంగా ఉంటుంది. కాని ఇలా పార్ధినోజెనిసిస్ కణాల ఉత్పత్తితో అధిక లక్షణాలు పెంపొందించుటమే కాక ఇతర జీవక్రియాలు నిర్వహించే యంత్రంగా ప్రకృతి మనుగడ సాగించడం కష్టమైంది. అందువల్ల తొలిదశలోనే పిండదశలలో ఈ ప్రయోగాలు అంతమవుతున్నాయి. ఈ పద్ధతే కాక కేంద్రక మార్పిడి విధానం ద్వారా కూడా (Somatic cell nuclear transfer) మానవ పిండాలను సృష్టించడంలో Advance Cell Technology సంస్థ విజయవంతమైంది.
మానవ పిండాన్ని క్లోన్ చేసినట్లు అడ్వాన్స్డ్ సెల్ టెక్నాలజీ ప్రకటించగానే, ఆ సంస్థను నిషేధించాలని అనేక మత, స్వచ్ఛంద, రాజకీయ సంస్థలు ఆందోళనలు చేపట్టాయి. క్లోనింగ్ ద్వారా మానవ సృష్టి జరగకుండా అమెరికా, బ్రిటన్, ఇటలీ తదితర దేశాలు చట్టాలు రూపొందిస్తున్నాయి.
ఫలదీకరణం ద్వారా కాకుండా ఇతర పద్ధతుల ద్వారా సృష్టించిన మానవ పిండాన్ని మహిళ గర్భంలో ప్రవేశ పెట్టడం నేరమని. ఈ మేరకు చట్టాలు రూపొందిస్తున్నారని బ్రిటన్ ఆరోగ్యశాఖ ప్రకటించింది. అయితే కేంద్రకాన్ని స్థానభ్రంశం చెందిస్తూ సాగించే వైద్యపరమైన పరిశోధనలకు మాత్రం మినహాయింపు ఇచ్చి, మరో వైపు క్లోనింగ్ను సమర్ధించే వారు దీని వల్ల ప్రయోజనాలు ఉన్నాయని వాదిస్తున్నారు.
ఈ నేపథ్యంలో భారతదేశంలో మానవ క్లోనింగ్ పరిశోధనలను నిషేధించాలని Indian Council of Medical Research (ICMR) పిలుపునిచ్చింది. మానవుల మీద జరిపే బయోమెడికల్ పరిశోధనల విషయంలో ICMR మార్గదర్శక సూత్రాలను రూపొందిస్తూ Nuclear Transplantation పద్ధతి ద్వారా జరిపే మానవ క్లోనింగ్ మీద నిషేధం విధించాలని, దీని కోసం ఒక చట్టాన్ని రూపొందించాలని కోరింది.
*మూలకణాలు..*
మూలకణాలు ప్రత్యేకమైనవి. ఇవి పిండ సంబంధమైనవి. విభేదనం అనే ప్రక్రియ ద్వారా మనిషి శరీరంలోని వివిధ రకాల కణాల్లో ప్రత్యేకీకరణ చెందే పూర్వ కణాలను మూలకణాలు (or) ఆధార కణాలు అంటారు. ఈ కణాలు విభజనచెంది కొత్త మూలకణాలను లేదా ఇతర ప్రత్యేక లక్షణాలను చూపే కణాలను ఏర్పరుస్తాయి.
మూలకణాలు కణజాలం లేదా అవయవం ఏర్పడటానికి ప్రారంభ కణాలుగా ఉండటం వల్ల వీటిని ఆధార లేదా మూలకణాలు అంటారు. ఒక జీవి శరీరంలో ఒక అవయవంలో కణాలు ప్రమాదవశాత్తు నిర్జీవమైతే వాటి స్థానంలో కొత్త కణాలను ఏర్పరచడానికి ఈ మూలకణాలు తోడ్పడుతాయి. ఒక మూలకణం నుంచి ఆ జీవిలోని అవసరాన్ని బట్టి, మెదడు కణంగా, కండర కణంగా, ఎర్ర రక్త కణంగా లేదా మరో ఇతర కణంగానైనా మార్పు చెందుతాయి.
*మూలకణాలు - రకాలు:*
*1) పిండ సంబంధ మూలకణాలు*
*2) భ్రూణ సంబంధ మూలకణాలు*
*3) ప్రౌఢ మూలకణాలు..*
*1) పిండ సంబంధ మూలకణాలు:*
సంయుక్త బీజం ఏర్పడిన తరవాత విభజనలు జరిగి 4 నుంచి 7 రోజుల వ్యవధిలో ఒక బంతి లాంటి నిర్మాణం ఏర్పడుతుంది. దీన్నే బ్లాస్టోసిస్ట్ అంటారు. ఈ బ్లాస్టోసిస్ట్లోని కణాలు ప్రత్యేకీకరణ చెందకుండా దాదాపు 250 రకాల కణాలుగా మారే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి. ఈ లక్షణాన్ని "Celular totipotency" అంటారు. పిండ సంబంధ మూలకణాలు మూలకణ పరిశోధనలో ఎక్కువ శాతం ఫలితాలు ఇస్తాయి. అయితే ఒకసారి మూలకణాన్ని సేకరించిన తరవాత పిండం చనిపోతుంది.
*2) భ్రూణ సంబంధ మూలకణాలు:*
పిండాభివృద్ధిలో 8 వారాల దశను భ్రూణం అంటారు. పిండ సంబంధ మూలకణాల వలె భ్రూణంలోని కణాలు కూడా విభిన్న రకాల కణాలుగా మారగలిగే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి. అయితే వీటికి కొంత పరిధి ఉంటుంది. ఈ లక్షణాన్ని"Pluripotency" అంటారు.
*3) ప్రౌఢ మూలకణాలు:* ఎముక మజ్జ కణాలు, నోటికుహరంలోని శ్లేష్మస్థరంలోని కణాలు, మెదడు కణాలు ప్రాఽఢ సంబంధ మూలకణాలుగా వ్యవహరిస్తాయి. అయితే ఇవి కొన్ని రకాల కణాలుగా మాత్రమే మారగలిగే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి. ఈ లక్షణాన్ని "Multipotency" అని అంటారు.
*మూలకణాల పరిశోధన*
మూలకణాలపై పరిశోధనలు చేసినందుకు మారియా కాపెచ్చి, మార్టిన్ ఇవాన్స్, ఒలివర్ స్మిత్ అనే శాస్త్రవేత్తలను 2007 సంవత్సరానికి వైద్యశాస్త్ర విభాగంలో నోబెల్ బహుమతి లభించింది. పిండమూలకణం (embryonic stem cells) ఉపయోగించి ఎలుకల్లో జన్యుమార్పులపై వీరు అధ్యయనం చేశారు. వీరి పరిశోధనలతో వైద్యశాస్త్రంలో ‘‘జీన్ టార్గెట్’’ అనే విభాగం ఏర్పడింది.
జీన్ టార్గెటింగ్ ద్వారా కొన్ని జన్యువుల పనితీరును నిరోధించడానికి వీలవుతుంది. ఫలితంగా వివిధ రకాల జబ్బుల్లో జన్యువుల పాత్రను నిర్ధారించవచ్చు. జీన్ టార్గెటింగ్ ద్వారా వ్యాధి కారక జన్యువుల గురించి అధ్యయనం చేయడానికి వీలవుతుంది.
మూలకణాలను కల్చర్ చేయడం ద్వారా సృష్టికి ప్రతి సృష్టి చేయవచ్చనే విషయాన్ని యూనివర్సిటీ ఆఫ్ ఎస్కాన్సిస్ (మాదసస్), జాన్ హాస్కిన్స్ యూనివర్సిటి (బాల్టిమోర్) శాస్త్రవేత్తలు కనుగొన్నారు. మూలకణాలను కల్చర్ చేసి మనకు అవసరమైన అవయవంగా విభజన చెందే ప్రక్రియను ‘‘సెల్థెరపీ’’ అంటారు.
*ఇజ్రాయిల్ శాస్త్రవేత్తలు Stem cells నుంచి గుండె కణాలను, విస్కాన్సిస్ యూనివర్సిటీ శాస్త్రవేత్తలుStem cells నుంచి రక్తకణాలను రూపొందించారు.
*Stem cells ను ఉపయోగించి వెన్నెముక దిబ్బతిన్న కోతులకు చికిత్స చేయడంలో జపాన్ వైద్యులు విజయం సాధించారు.
*లండన్ ఇంపీరియల్ కాలేజ్ పరిశోధకులు కృత్రిమ పద్ధతిలో మూలకణాలను ఉపయోగించి గుండె సంబంధ వ్యాధులను నివారించారు.
బ్రెజిల్కు చెందిన శాస్త్రవేత్తలు మూలకణాల నుంచి అండాలను, వీర్య కణాలను ఉత్పత్తి చేసే సాంకేతిక పద్ధతిని కనుగొన్నారు.
*భారతదేశంలో మూలకణ పరిశోధన..*
భారతదేశంలో మూలకణాలపై పరిశోధనకు మొదటి సారిగా ప్రత్యేక సంస్థ Clinical Research Facility For Stem Cells & Regenerative Medicineను హైదరాబాద్లో స్థాపించారు. ఇది CCMB ఆధ్వర్యంలో పని చేస్తోంది. ఇక్కడ గుండె జబ్బులు, కండర ఎముకల వ్యాధులు, జీర్ణకోశ, కాలేయ వ్యాధులతో పాటు మధుమేహం, వివిధ రకాల క్యాన్సర్ల చికిత్స పై పరిశోధనలు చేస్తారు.
దృష్టిలోపం వచ్చిన వారిలో మూలకణాలను ఉపయోగించి దృష్టిని పూర్తిగా పునరుద్ధరించే ఒక సరికొత్త పద్ధతిని హైదరాబాద్లోని L.V. ప్రసాద్ Eye Institute (LVPEI) కు చెందిన పరిశోధకులు అభివృద్ధి చేశారు. రోగి నోటి కుహరం లోని శ్లేష్మం (mucus)లో ఉండే మూలకణాలను ఉపయోగించి దెబ్బతిన్న కంటి భాగాల పునరుత్పత్తిని వీరు చేపట్టారు. వంశపారం పర్యంగా వచ్చే థలసేమియా వ్యాధిని మూలకణాలతో చికిత్స చేయడం ద్వారా నివారించవచ్చని భారతదేశ వైద్యులైన ఆశిష్ ముఖర్జి కనుగొన్నారు.
*Stem Cell lines:*
Embryonic Stem Cell సమూహాలను Cell Lines అంటారు. ప్రపంచంలో ఇలాంటి cell Lines 64 ఉన్నాయని అమెరికాలోని "National Institute of Health" ఒక జాబితా విడుదల చేసింది. వీటిలో ఇండియాలో 10 Stem Cell Lines ఉన్నాయి.
ఇండియాలో Stem Cellsలో రిలయన్స్ సంస్థ నెలకొల్పిన Reliance life Sciences వద్ద 7 Stem Cell Lines, బెంగళూరులోని National Centre for Boilogical Sciencesఉన్నాయి. ప్రపంచ వ్యాప్తంగా మూలకణాలపై ఫలవంతమైన ప్రయోగాలు సాగిస్తున్న మొదటి పది సంస్థల్లో Reliance Life Sciences ఒకటి.
*మూలకణాల అనువర్తనాలు:*
మూలకణ పరిశోధన వల్ల మానవునికి సంబంధించిన అనే క రకాల వ్యాధులకు శాశ్వత పరిష్కారం లభిస్తున్నది. మూలకణాలను ఉపయోగించి వివిధ శరీర భాగాలను పునర్నిర్మించే వైద్యశాస్త్రన్ని Regenerative Medicine అంటారు.
1) నాడి సంబంధమైన వ్యాధులు అయిన పార్కిన్సన్, ఆల్జిమర్స్ , పెరాలసిస్ (పక్షవాతం) వంటి వాటిని మూలకరణ పరిశోధనల వల్ల నయం చేయవచ్చు.
2) గుండె సంబంధ వ్యాధులకు ఈ ప్రక్రియ ద్వారా పరిష్కారం కనుగొంటున్నారు.
3) నేత్ర సంబంధమైన వ్యాధులకు, కండర క్షీణత (Muscular dyshrophy) వంటి సమస్యలకు కూడా ఈ సాంకేతిక పరిజ్ఞానం పరిష్కార మార్గాలను చూపిస్తుంది.
4) థెరపాటిక్ క్లోనింగ్ ద్వారా పిండ సంబంధ మూలకణాల సహాయంతో దెబ్బతిన్న మూలకణాలను పునర్నిర్మించవచ్చు.
5) Somatic Cell Nuclear Transfer అనే ప్రక్రియ ద్వారా మనకు కావలసిన లక్షణాలు ఉన్న పిండం సంబంధ మూలకణాలను ఉత్పత్తి చేయవచ్చు.
6) క్షీరదాల పిండాభివృద్ధిలో జరిగే అవయవ పెరుగుదలలో జన్యువుల పాత్రను గుర్తించడం ద్వారా మనిషి పుట్టుకలో సంభవించే వైపరీత్యాలకు కారణాలను గుర్తించవచ్చు.
7) క్షీరదాల శరీర ధర్మశాస్త్రంలో ప్రతి అంశాన్ని Gene tougeting ద్వారా అధ్యయనం చేయడానికి వీలవుతుంది.