ऊतक इंजीनियरिंग का अवलोकन

ऊतकों और अंगों को पुन: उत्पन्न करने की मानव शरीर की क्षमता बेहद अक्षम है, और जन्मजात दोष, बीमारियों और अचानक आघात जैसी चीजों के कारण मानव ऊतक और अंग आसानी से खो सकते हैं। जब ऊतक मर जाता है (परिगलन कहा जाता है), इसे जीवन में वापस नहीं लाया जा सकता है - अगर इसे हटाया नहीं जाता है या इसकी मरम्मत नहीं की जाती है, तो यह शरीर के अन्य क्षेत्रों, जैसे आसपास के ऊतक, अंगों, हड्डी और त्वचा को प्रभावित कर सकता है।

यह वह जगह है जहां ऊतक इंजीनियरिंग उपयोगी है। बायोमैट्रीक (पदार्थ जो शरीर की जैविक प्रणालियों जैसे कोशिकाओं और सक्रिय अणुओं के साथ बातचीत करता है) का उपयोग करके, कार्यात्मक ऊतकों को क्षतिग्रस्त मानव ऊतक और अंगों को बहाल करने, मरम्मत या बदलने में मदद करने के लिए बनाया जा सकता है।

एक संक्षिप्त इतिहास

ऊतक इंजीनियरिंग चिकित्सा का एक अपेक्षाकृत नया क्षेत्र है, जिसमें शोध केवल 1980 के दशक में शुरू होता है। युआन-चेंग फंग नाम के एक अमेरिकी बायोइन्जीनियर और वैज्ञानिक ने एक अनुसंधान केंद्र के लिए नेशनल साइंस फाउंडेशन (NSF) को एक प्रस्ताव दिया, जिसमें जीवित ऊतकों को समर्पित किया जाएगा। फंग ने मानव ऊतक की अवधारणा ली और कोशिकाओं और अंगों के बीच किसी भी जीवित जीव पर लागू करने के लिए इसका विस्तार किया।

इस प्रस्ताव के आधार पर, NSF ने वैज्ञानिक अनुसंधान के एक नए क्षेत्र को बनाने के प्रयास में "टिशू इंजीनियरिंग" शब्द को लेबल किया। इसने द टिशू इंजीनियरिंग सोसाइटी (TES) का गठन किया, जो बाद में टिशू इंजीनियरिंग एंड रीजेनरेटिव मेडिसिन इंटरनेशनल सोसाइटी (TERMIS) बन गया।

TERMIS ऊतक इंजीनियरिंग और पुनर्योजी चिकित्सा के क्षेत्र में शिक्षा और अनुसंधान दोनों को बढ़ावा देता है। पुनर्योजी चिकित्सा एक व्यापक क्षेत्र को संदर्भित करता है जो ऊतक इंजीनियरिंग, दोनों के साथ-साथ ऊतक, अंगों और मानव कोशिकाओं को सामान्य कार्य को बहाल करने के लिए मानव शरीर की स्वयं की क्षमता पर ध्यान केंद्रित करता है।

ऊतक इंजीनियरिंग का उद्देश्य

ऊतक इंजीनियरिंग में चिकित्सा और अनुसंधान के कुछ मुख्य कार्य हैं: ऊतक या अंग की मरम्मत जिसमें हड्डी की मरम्मत (कैल्सीफाइड ऊतक), उपास्थि ऊतक, कार्डियक ऊतक, अग्न्याशय ऊतक, और संवहनी ऊतक शामिल हैं। यह क्षेत्र स्टेम सेल व्यवहार पर भी अनुसंधान करता है। स्टेम कोशिकाएं कई अलग-अलग प्रकार की कोशिकाओं में विकसित हो सकती हैं और शरीर के मरम्मत क्षेत्रों में मदद कर सकती हैं।

टिशू इंजीनियरिंग का क्षेत्र शोधकर्ताओं को कैंसर और हृदय रोग जैसे विभिन्न रोगों के अध्ययन के लिए मॉडल बनाने की अनुमति देता है।

ऊतक इंजीनियरिंग की 3 डी प्रकृति ट्यूमर वास्तुकला को अधिक सटीक वातावरण में अध्ययन करने की अनुमति देती है। ऊतक इंजीनियरिंग भी इन रोगों पर संभावित नई दवाओं का परीक्षण करने के लिए एक वातावरण प्रदान करता है।

यह काम किस प्रकार करता है

टिशू इंजीनियरिंग की प्रक्रिया एक जटिल है। इसमें शरीर में एक ऊतक या एक अंग की मरम्मत, बदलने और पुन: उत्पन्न करने में मदद करने के लिए एक 3 डी कार्यात्मक ऊतक बनाना शामिल है। ऐसा करने के लिए, कोशिकाओं और बायोमोलेक्यूल्स को मचानों के साथ जोड़ा जाता है।

मचान कृत्रिम या प्राकृतिक संरचनाएं हैं जो वास्तविक अंगों (जैसे कि गुर्दे या यकृत) की नकल करते हैं। ऊतक इन मचानों पर जैविक प्रक्रिया या संरचना की नकल करने के लिए बढ़ता है जिसे प्रतिस्थापित करने की आवश्यकता होती है। जब ये एक साथ निर्मित होते हैं, तो नए ऊतक को पुराने ऊतक की स्थिति को दोहराने के लिए इंजीनियर किया जाता है जब यह क्षतिग्रस्त या रोगग्रस्त नहीं था।

मचान, सेल और बायोमोलेक्यूलस

मचान, जो सामान्य रूप से शरीर में कोशिकाओं द्वारा बनाए जाते हैं, शरीर में प्रोटीन जैसे स्रोतों से निर्मित हो सकते हैं, मानव निर्मित प्लास्टिक, या मौजूदा मचान से, जैसे कि दाता अंग से एक। दाता अंग के मामले में, मचान को रोगी से कोशिकाओं के साथ जोड़कर अनुकूलन योग्य अंग या ऊतक बनाया जाएगा जो वास्तव में रोगी की प्रतिरक्षा प्रणाली द्वारा अस्वीकार किए जाने की संभावना है।

भले ही यह कैसे बना हो, यह यह पाड़ की संरचना है जो कोशिकाओं को संदेश भेजता है जो शरीर में सेल कार्यों का समर्थन और अनुकूलन करने में मदद करता है।

सही कोशिकाओं को चुनना ऊतक इंजीनियरिंग का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। स्टेम सेल दो मुख्य प्रकार के होते हैं।

स्टेम सेल के दो मुख्य प्रकार

• भ्रूण स्टेम सेल: भ्रूण से उत्पन्न होते हैं, आमतौर पर इन विट्रो (शरीर के बाहर) में निषेचित अंडे में।
• वयस्क स्टेम सेल: नियमित कोशिकाओं के बीच शरीर के अंदर पाए जाते हैं - वे मरने वाले कोशिकाओं और ऊतक को फिर से भरने के लिए कोशिका विभाजन द्वारा गुणा कर सकते हैं।

वर्तमान में प्लुरिपोटेंट स्टेम कोशिकाओं के साथ-साथ वयस्क स्टेम सेल (जो भ्रूण स्टेम सेल की तरह व्यवहार करने के लिए प्रेरित होते हैं) पर काफी शोध किया जा रहा है। सिद्धांत रूप में, प्लूरिपोटेंट स्टेम कोशिकाओं की असीमित आपूर्ति होती है, और उनमें से उपयोग मानव भ्रूण को नष्ट करने के मुद्दे को शामिल नहीं करता है (जिसके कारण एक नैतिक समस्या भी होती है)। वास्तव में, नोबेल पुरस्कार विजेता शोधकर्ताओं ने प्लूरिपोटेंट स्टेम कोशिकाओं और उनके उपयोगों पर अपने निष्कर्ष जारी किए।

कुल मिलाकर, बायोमोलेक्यूल्स में चार प्रमुख वर्ग शामिल हैं (हालांकि माध्यमिक कक्षाएं भी हैं): कार्बोहाइड्रेट, लिपिड, प्रोटीन और न्यूक्लियर एसिड। ये बायोमोलेक्यूल्स कोशिका संरचना और कार्य करने में मदद करते हैं। कार्बोहाइड्रेट मस्तिष्क और हृदय समारोह जैसे अंगों की मदद करते हैं और साथ ही पाचन और प्रतिरक्षा प्रणाली की तरह सिस्टम चलाते हैं।

प्रोटीन रोगाणु के साथ-साथ संरचनात्मक समर्थन और शरीर के आंदोलन के लिए एंटीबॉडी प्रदान करते हैं। न्यूक्लिक एसिड में डीएनए और आरएनए होते हैं, जो कोशिकाओं को आनुवंशिक जानकारी देते हैं।

चिकित्सा उपयोग

रोगी की देखभाल या उपचार के लिए ऊतक इंजीनियरिंग का व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है। ऐसे कुछ मामले सामने आए हैं, जिन्होंने त्वचा के ग्राफ्ट्स, कार्टिलेज की मरम्मत, छोटी धमनियों और रोगियों में मूत्राशय में ऊतक इंजीनियरिंग का उपयोग किया है। हालांकि, हृदय, फेफड़े और यकृत जैसे ऊतक-इंजीनियर बड़े अंगों का उपयोग अभी तक रोगियों में नहीं किया गया है (हालांकि उन्हें प्रयोगशालाओं में बनाया गया है)।

रोगियों में ऊतक इंजीनियरिंग का उपयोग करने के जोखिम-कारक के अलावा, प्रक्रियाएं बहुत महंगी हैं। हालांकि मेडिकल रिसर्च की बात करें तो टिशू इंजीनियरिंग मददगार है, खासतौर पर नए ड्रग फॉर्मुलेशन का परीक्षण करते समय।

शरीर के बाहर के वातावरण में लाइव, कामकाजी ऊतक का उपयोग करने से शोधकर्ताओं को वैयक्तिक चिकित्सा में लाभ प्राप्त करने में मदद मिलती है।

व्यक्तिगत दवा यह निर्धारित करने में मदद करती है कि कुछ दवाएं अपने आनुवंशिक मेकअप के आधार पर कुछ रोगियों के लिए बेहतर काम करती हैं, साथ ही साथ जानवरों पर विकास और परीक्षण की लागत को कम करती हैं।

ऊतक इंजीनियरिंग के उदाहरण

नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ बायोमेडिकल इमेजिंग एंड बायोइंजीनियरिंग द्वारा आयोजित टिशू इंजीनियरिंग का एक हालिया उदाहरण में मानव यकृत ऊतक का इंजीनियरिंग शामिल है जिसे तब एक माउस में प्रत्यारोपित किया जाता है। चूंकि चूहे अपने जिगर का उपयोग करते हैं, मानव जिगर ऊतक ड्रग्स को चयापचय करता है, नकल करता है कि मनुष्य माउस के अंदर कुछ दवाओं का जवाब कैसे देगा। यह शोधकर्ताओं को यह देखने में मदद करता है कि एक निश्चित दवा के साथ दवा के संभावित प्रभाव क्या हो सकते हैं।

एक अंतर्निहित नेटवर्क के साथ इंजीनियर ऊतक रखने के प्रयास में, शोधकर्ता एक प्रिंटर का परीक्षण कर रहे हैं जो चीनी समाधान से संवहनी जैसा नेटवर्क बना देगा। जब तक मानव निर्मित चैनलों के माध्यम से यात्रा नहीं की जाती, तब तक यह इंजीनियर इंजीनियर टिश्यू में रक्त को जमा और सख्त कर देगा।

अंत में, रोगी की स्वयं की कोशिकाओं का उपयोग करके एक मरीज के गुर्दे को पुनर्जीवित करना संस्थान की एक अन्य परियोजना है। शोधकर्ताओं ने नई किडनी के ऊतकों को विकसित करने के लिए बायोमोलेक्यूलस और एक कोलेजन मचान (दाता अंग से) के साथ संयोजन करने के लिए दाता अंगों से कोशिकाओं का इस्तेमाल किया।

इस अंग के ऊतकों का परीक्षण तब किया गया (जैसे कि पोषक तत्वों को अवशोषित करना और मूत्र का उत्पादन करना) दोनों बाहर और फिर चूहों के अंदर। टिशू इंजीनियरिंग के इस क्षेत्र में प्रगति (जो हृदय, यकृत, और फेफड़े जैसे अंगों के लिए भी समान रूप से काम कर सकती है) दाता की कमी के साथ-साथ अंग प्रत्यारोपण के रोगियों में इम्यूनोसप्रेशन से जुड़ी किसी भी बीमारी को कम करने में मदद कर सकता है।

यह कैंसर से कैसे संबंधित है

मेटास्टेटिक ट्यूमर का विकास एक कारण है कि कैंसर मृत्यु का एक प्रमुख कारण है। टिशू इंजीनियरिंग से पहले, ट्यूमर वातावरण केवल 2 डी रूप में शरीर के बाहर बनाया जा सकता था। अब, 3 डी वातावरण, साथ ही साथ कुछ बायोमैटिरियल्स (जैसे कोलेजन) के विकास और उपयोग के लिए शोधकर्ताओं ने कुछ कोशिकाओं के ट्यूमर के वातावरण को देखने के लिए कुछ कोशिकाओं के माइक्रोनवायरमेंट को देखने की अनुमति दी, ताकि कोशिकाओं में कुछ रासायनिक रचनाओं के रोग का क्या हो। ।

इस तरह, टिशू इंजीनियरिंग शोधकर्ताओं को कैंसर की प्रगति के साथ-साथ दोनों प्रकार के कैंसर के रोगियों पर कुछ चिकित्सीय दृष्टिकोणों के प्रभावों को समझने में मदद करता है।

जबकि ऊतक इंजीनियरिंग के माध्यम से कैंसर का अध्ययन करने के लिए प्रगति की गई है, ट्यूमर के विकास के कारण अक्सर नई रक्त वाहिकाएं बन सकती हैं। इसका मतलब यह है कि उन्नति के साथ भी ऊतक इंजीनियरिंग ने कैंसर अनुसंधान के साथ किया है, ऐसी सीमाएं हो सकती हैं जो केवल इंजीनियर ऊतक को एक जीवित जीव में प्रत्यारोपित करके समाप्त कर सकती हैं।

कैंसर के साथ, हालांकि, टिशू इंजीनियरिंग यह स्थापित करने में मदद कर सकती है कि ये ट्यूमर कैसे बन रहे हैं, सामान्य सेल इंटरैक्शन कैसा दिखना चाहिए, साथ ही साथ कैंसर कोशिकाएं कैसे बढ़ती हैं और मेटास्टेसिस करती हैं। यह शोधकर्ताओं को दवाओं का परीक्षण करने में मदद करता है जो केवल कैंसर कोशिकाओं को प्रभावित करेगा, पूरे अंग या शरीर के विपरीत।