जुलै महिना सुरू होताना विज्ञानविषयक एका बातमीने जगभर खळबळ माजवली. अमेरिकेतील मिनेसोटा विद्यापीठातील डॉ. केट अॅडामाला आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी प्रयोगशाळेत कृत्रिम पेशीला जन्माला घातल्याचा दावा केला… अशी ती बातमी. त्या पेशीचे ‘स्पुड-सेल’ असे बारसे करण्यात आले. ‘स्पुड’ म्हणजे बटाटा. ही पेशी बटाट्यासारखी दिसते म्हणून स्पुड-सेल. या कृत्रिम पेशीच्या जन्माने अनेक वैज्ञानिक प्रश्न जन्माला घातले.
सर्व सजीव पेशींचे बनलेले असतात. सर्वांत तुलनेने कमी क्लिष्ट रचना असलेली पेशी म्हणजे जिवाणूंची पेशी. जिवाणूंच्या पेशीमध्ये केंद्रक नसतो. त्याऐवजी त्यांचा जिनोम एका वर्तुळाकार डीएनएच्या स्वरूपात आतील पेशीद्रव्यांमध्ये पहुडलेला असतो. त्यातही सर्वांत लहान पेशी म्हणजे मायकोप्लाजमा गटातील जिवाणूंची पेशी. या गटातील जिवाणूंना पेशीभित्तिका नसते. बाहेरचे आवरण पेशीपटलाचे असते. सन २०१०मध्ये डॉ. क्रेग व्हेन्टर यांनी याच मायकोप्लाजमा गटातील एका जिवाणूला जगण्यासाठी कमीत कमी किती जनुके आवश्यक असतात, याचा अभ्यास केला. यामध्ये एडेनाईन, ग्वानाईन, सायटोसाईन, थायमाईन ही निर्जीव रसायने विशिष्ट क्रमाने प्रयोगशाळेत एकमेकांना जोडून तेवढीच जनुके असलेला जिनोम तयार केला आणि एका मायकोप्लाजमा जिवाणूमध्ये त्याचे रोपण केले.
हा कृत्रिम पद्धतीने निर्जीव रसायने वापरून तयार केलेला जिनोम म्हणजे त्या जिवाणूचे सॉफ्टवेअर आणि जिनोम-विरहित पेशी म्हणजे हार्डवेअर! आणि काय आश्चर्य, हा कृत्रिम जिनोम वापरून जिवाणू जगू लागला, वाढू लागला, विभाजन करू लागला. या प्रयोगामध्ये जिनोम हा कृत्रिम पद्धतीने बनवला होता, परंतु ज्या पेशीमध्ये त्याचे रोपण करण्यात आले ती मात्र निसर्गाने निर्माण केली होती. त्यामुळे या जिवाणूला पूर्णपणे कृत्रिम जिवाणू म्हटले गेले नाही. तरीसुद्धा हे संशोधन संश्लेषित जीवशास्त्रात मैलाचा दगड समजले जाते. या क्षेत्रातील संशोधनाची ती फार मोठी झेप होती यात शंकाच नाही.
स्पुड-सेल हा या संशोधन पथावरील पुढचा टप्पा आहे, असे डॉ. केट अॅडामाला सांगतात. त्यांनी काय केले हे समजून घेतल्याशिवाय त्या काय म्हणतात, हे आपल्याला कळणार नाही. कोणतीही पेशी जिवंत आहे याचे लक्षण म्हणजे त्या पेशीची वाढ झाली पाहिजे आणि तिचे विभाजन झाले पाहिजे. एका पेशीपासून विभाजन होऊन जेव्हा दोन पेशी तयार होतात त्यावेळी प्रत्येक पेशीत मूळ पेशीचा एक डीएनए संच जायलाच हवा. पेशी आणि जिनोम यांचे अद्वैत असते. नुसत्या जिनोमचा काही उपयोग नाही आणि नुसत्या रिकाम्या पेशीचाही काही उपयोग नाही. हे दोघे एकत्र काम करत असतील तरच ती जिवंत पेशी.
स्पुड-सेल मध्ये काय काय आहे? त्याची रचना कशी आहे?
स्पुड-सेलचे आवरण मेद-पदार्थांनी बनलेले आहे. नैसर्गिक पेशींचेही आवरण अशाच प्रकारच्या मेद-पदार्थांनी बनलेले असते. या पेशीमध्ये डीएनए विराजमान आहे. परंतु तो जिवाणूंच्या पेशींसारखा एकसंध, सलग, एकाच धाग्याचा बनलेला नाही. त्याऐवजी डीएनएनी बनलेली सात वर्तुळे आहेत. या प्रत्येक वर्तुळांना प्लाजमिड म्हणतात. प्रत्येक वर्तुळांवर जनुके विद्यमान आहेत. सात डीएनए वर्तुळांवर मिळून एकूण ३६ जनुके हजर आहेत. या सातही वर्तुळाकार डीएनएवरील एडेनाईन, ग्वानाईन, सायटोसाईन, थायमाईन यांची संख्या मोजली तर ती ९०,००० भरते. हीच संख्या माणसाच्या पेशीत ३.२ अब्ज असते. यावरून स्पुड-सेल अगदीच प्राथमिक, किरकोळ आहे हे आपल्या लक्षात येईल.
कोणत्याही पेशीत डीएनए हा महारेणू बॉस असतो. डीएनएचा छोटासा भाग म्हणजे जनुक. या जनुकावरील माहितीची कॉपी करून मेसेंजर-आरएनए बनतो. मेसेंजर-आरएनएची माहिती वापरून रायबोजोम नावाची सूक्ष्म यंत्रे प्रथिने बनवतात. ही प्रथिने पेशीतील अनेक रासायनिक क्रिया कार्यान्वित करतात. ते खरे पेशीतील कामगार. या कृत्रिम किंवा संश्लेषित पेशीमध्ये रायबोजोम नाहीत. ही पेशी रायबोजोम निर्माण करू शकत नाही म्हणून त्याचा पुरवठा बाहेरून करावा लागतो. हे रायबोजोम्स इ. कोलाय या जिवाणूकडून उसने घेतलेले आहेत. म्हणजेच या जिवाणूमधून शुद्ध स्वरूपात मिळवून स्पुड-सेलमध्ये वापरले आहेत. शास्त्रज्ञांनी यापूर्वीच २००१ साली PURE ( Protein synthesis Using Recombinant Elements ) नावाची यंत्रणा तयार केली आहे. यामध्ये ई. कोलाय नावाच्या जिवाणूतून शुद्ध स्वरूपात मिळवलेले रायबोजोम आणि ३६ वेगवेगळ्या प्रकारची एन्झायम्स आहेत. यातील प्रत्येक घटकाची तंतोतंत माहिती उपलब्ध आहे. PURE यंत्रणेतील सर्व घटक स्पुड-सेलमध्ये वापरले आहेत.
स्पुड-सेल तयार कसे केले?
पाणी, सात विविध प्रकारची डीएनए वर्तुळे, PURE यंत्रणेतील सर्व घटक, काही इतर एन्झायम्स आणि विशिष्ट मेद पदार्थांचे मिश्रण एकत्र केले गेले. या मेद पदार्थांचे वैशिष्ट्य असे की त्यांचे आपोआप चेंडूच्या आकाराचे पोकळ गोळे पाण्यात तयार होतात. या गोळ्यामध्ये पाणी असते आणि बाहेरचे आवरण मेद पदार्थांचे असते. या सूक्ष्म गोळ्यांना लिपोजोम म्हणतात. मेद पदार्थांचे असे गोळे तयार होताना वरील सर्व घटक त्या सूक्ष्म चेंडूसारख्या गोळ्यातील पाण्यामध्ये समाविष्ट झाले तर स्पुड-सेल तयार झाला, अन्यथा नाही. प्रत्येक वेळी प्रत्येक गोळ्यात सर्व घटक समाविष्ट होतील असेही नाही.
ज्या गोळ्यामध्ये समाविष्ट होतील तो स्पुड-सेल.
स्पुड-सेलमध्ये घडणाऱ्या जैवरासायनिक क्रिया फार मर्यादित स्वरूपाच्या असतात. कारण ते स्वतः रायबोजोम तयार करू शकत नाहीत. त्यामुळे त्यांना बाहेरून पोषणद्रव्यांचा पुरवठा करावा लागतो. त्यासाठी पोषणद्रव्ये अवगुंठीत अतिसूक्ष्म लिपोजोम्स तयार करून त्यांच्याजवळ सोडावे लागतात. हा लिपोजोम स्पुड-सेलच्या जवळ गेला की स्पुड-सेलच्या पटलावरील त्यांनी बनवलेली हुकासारखी अल्फा-हिमोलायसिन नावाची प्रथिने त्याला खेचून घेतात आणि हा छोटासा लिपोजोम स्पुड-सेलच्या पेशीपटलाशी जोडून विलीन, एकरूप होतो. पर्यायाने त्या लिपोझोममध्ये भरून आणलेली सर्व पोषक-द्रव्ये (रायबोजोम्स, एन्झायम्स, मेद पदार्थ) स्पुड-सेलमध्ये ओतली जातात व त्या पेशीला मिळतात. हे एक प्रकारचे चमच्याने अन्न भरवण्यासारखेच आहे. या लिपोजोमना खाऊ घालणारे, भरवणारे (feeder) लिपोजोम म्हणतात.
एवढी सगळी यंत्रणा सज्ज झाल्यानंतर शास्त्रज्ञांनी या स्पुड-सेलवर बारकाईने लक्ष ठेवले. त्यांच्या लक्षात आले की स्पुड-सेलची वाढ होत आहे. त्यातील वर्तुळाकार डीएनएच्या प्रती ( replication ) बनत आहेत. जिवंत पेशीचा पहिला गुणधर्म बघायला मिळाला. त्यानंतर त्यांच्या लक्षात आले की एका स्पुड-सेलचे विभाजन होऊन दोन स्पुड-सेल निर्माण होत आहेत. निर्जीव रसायने वापरून तयार केलेल्या या पेशीचे विभाजन होत आहे. हे जगात पहिल्यांदा घडत आहे. जिवंत पेशीच्या दुसऱ्या गुणधर्माचा म्हणजेच पेशी विभाजनाचा प्रत्यय आला. पेशींमध्ये प्रथिनांनी बनलेला एक प्रकारचा सांगाडा असतो. त्या सांगाड्याच्या मदतीने एका पेशीच्या दोन पेशी होतात. स्पुड-सेल मध्ये मात्र कोणताही सांगाडा नव्हता आणि तो नसताना देखील पेशी विभाजन झाले हे विशेष. स्पुड-सेल फ्लॅग नावाचे प्रथिन बनवते. हे प्रथिन मेदपटलाच्या पृष्ठभागावर एका ठिकाणी मोठ्या प्रमाणावर जमा होते. त्यामुळे हे मेदपटल त्या जागी दबले जाते, वाकले जाते आणि सरतेशेवटी पेशी दोन भागात विभागली जाते. झाले पेशी विभाजन. परंतु केवळ पाच ते दहा वेळाच हे विभाजन होते. त्यानंतर होत नाही, ही या पेशीची मर्यादा.
हे संशोधन आधी ‘सेल’ या जगप्रसिद्ध संशोधन-पत्रिकेत प्रकाशित करण्यासाठी पाठवले होते, परंतु त्यांनी ते नाकारले. त्यानंतर त्यांनी या संशोधनाचा प्रत्येक बारीकसारीक टप्प्यांसह तपशीलवार १९० पानांचा भलामोठा दस्तावेज इंटरनेटवर उपलब्ध करून दिला. असे पहिल्यांदाच घडत आहे. जगातील कोणताही शास्त्रज्ञ हा दस्तावेज बघून कृत्रिम पेशी निर्मितीचा प्रयोग करू शकतो, असा त्यांचा दावा आहे. अनेकांच्या सहभागामुळे हे संशोधन वेगाने पुढे जाईल असे त्यांना वाटते.
केवळ पेशींची वाढ आणि पाच-दहा वेळा विभाजन होत आहे, म्हणून ही पेशी जिवंत म्हणावी का? डॉ. अॅडामाला यांचाही तसा दावा नाही. त्यांचे म्हणणे असे आहे की, ही पेशी तयार करताना वापरलेली सर्व जैवरसायनांची आपल्याला तंतोतंत आणि परिपूर्ण माहिती आहे. अशी निर्जीव रसायने वापरून तयार केलेली ही पहिलीच पेशी आहे असे त्या म्हणतात.
या पेशीच्या मर्यादा काय आहेत याची जाणीव डॉ. केट अॅडामाला यांना आहे. इतर अनेक शास्त्रज्ञांनीही त्यावर आक्षेप घेतले आहेत. या पेशीच्या मर्यादा बघू या. ही पेशी स्वयंपूर्ण नाही. बाहेरून सूक्ष्म लिपोजोमच्या मदतीने रायबोझोम्स आणि इतर घटकांचा पुरवठा सतत करावा लागतो. या पेशीचा जिनोम केवळ ९०,००० न्यूक्लिओटायडसचा बनलेला आहे आणि तोही एकसंध, अखंड नाही आणि सात वर्तुळाकार प्लाजमिड मध्ये विखुरला आहे. पेशी विभाजनासाठी आवश्यक तो प्रथिनयुक्त सांगाडा ही पेशी निर्माण करू शकत नाही. त्यामुळे जास्तीत जास्त पाच-दहा पिढ्यांपर्यंतच तिचे विभाजन होते. त्यानंतर थांबते.
सामान्य पेशीच्या विभाजनाच्या वेळी तिच्यातील डीएनएचे दोन संच तयार होतात आणि पुढच्या पिढीतील प्रत्येक पेशीमध्ये एक एक संच जातो. येथे तसे होत नाही. पुढच्या पिढीतील प्रत्येक पेशीत डीएनएची सात वर्तुळे (प्लाजमिड) जातातच असे नाही. पाच वेळा विभाजन झाल्यानंतर पुढच्या पिढीतील ७० टक्के पेशींमध्ये ती जात नाहीत असे आढळले आहे. म्हणजेच पेशी विभाजन अचूक आणि कार्यक्षम नाही. या पेशीमध्ये वापरलेली रायबोजोम्स आणि इतर एन्झायम्स ही ई. कोलाय जिवाणूमधून शुद्ध स्वरूपात मिळवून वापरली आहेत. म्हणजे ती निसर्गनिर्मित आहेत. आपण निर्माण केलेली नाहीत. मग या पेशीला पूर्णपणे कृत्रिम रसायने वापरून तयार केलेली पेशी असे कसे म्हणता येईल?
काही शास्त्रज्ञांच्या मते या मर्यादा, त्रुटी लक्षात घेतल्या तरी संश्लेषित जीवशास्त्रामध्ये हा ऐतिहासिक, क्रांतिकारी आणि अतिशय महत्त्वाचा टप्पा आहे. १९०३ साली राइट बंधूंनी स्वतः तयार केलेले विमान उडवले. ते फक्त १२ सेकंद उडाले. म्हणून ते संशोधन कमी लेखायचे का? पहिल्याच प्रयत्नात अत्याधुनिक बोईंग ७३७ विमान कसे तयार करता येईल? त्यामुळे हे संशोधन या वाटेवरचे चिमुकले पाऊल असले तरी ते पाऊल उचलले गेले आहे असे या शास्त्रज्ञांचे म्हणणे आहे.
संश्लेषित जीवशास्त्राची भविष्यातील प्रगतीच या पेशीला संजीवनी देईल किंवा नाही… बघू या काय होते ते!
(लेखक जैवतंत्रज्ञान क्षेत्रातील तज्ञ आहेत)
लेखकाबद्दलकिशोरी तेलकर किशोरी तेलकर
किशोरी तेलकर महाराष्ट्र टाइम्स ऑनलाइनमध्ये कन्सल्टंट या पदावर कार्यरत आहेत. किशोरी या २०२२पासून मटा ऑनलाइन सोबत जोडलेल्या आहेत. राजकारण, हायपर लोकल स्टोरी, क्राईम बातम्या, महिलांविषयक समस्या, गाव खेड्यातल्या बातम्या करण्याचा त्यांचा अनुभव आहे.
पत्रकारितेतील अनुभव
किशोरी यांना वृत्तपत्र, टीव्ही आणि डिजिटल माध्यमांमधील ६ वर्षांचा अनुभव आहे. किशोरी यांनी सकाळ वृत्तपत्रातून पत्रकारितेला सुरुवात केली. सकाळ वृत्तपत्रात काम करतांना त्यांनी प्रिंट मीडियासोबतच सोशल मीडिया हॅंडलिंग, वेबसाईटचेही काम केलं आहे. सध्या चार वर्षांपासून त्या महाराष्ट्र टाइम्स ऑनलाईनमध्ये कार्यरत आहेत. लेखन कौशल्याच्या जोरावर सामाजिक समस्या, शाळा- कॉलेज विद्यार्थी समस्या, आरोग्य टिप्स, महिलांविषयक प्रश्न, फॅशन, लाइफस्टाइल या विविध विषयांवर त्यांनी बातम्या केल्या आहेत.
शैक्षणिक पात्रता
किशोरी तेलकर यांनी कै. बिंदू रामराव देशमुख कला व वाणिज्य महिला महाविद्यालय, नाशिकरोड येथून एम.कॉम पदवी संपादन केली. त्यानंतर गोखले एज्युकेशन सोसायटीचे एच.पी.टी आर्ट्स अँड आर.वाय.के सायन्स कॉलेजमधून कम्युनिकेशन अँड जर्नलिझम विषयात पदव्युत्तर शिक्षण घेतलं आहे. जर्नलिझमचे शिक्षण घेत असतानाच किशोरी यांनी देशदूत, दिव्यमराठी सारख्या वृत्तपत्रात इंटर्नशिप केलेली आहे. मराठी भाषेवर प्रभुत्व असून हिंदी, इंग्रजी भाषाही त्यांना अवगत आहेत.… आणखी वाचा
