प्रेरित बहुक्षमता और पुनर्रचना

निर्धारित कारकों द्वारा विभेदित कोशिकाओं को बहुक्षम अवस्था में कैसे रीसेट किया जा सकता है, और यह कोशिका पहचान की प्रतिवर्तीता के बारे में क्या बताता है।

Definition

पुनर्रचना एक कोशिका का एक विभेदित अवस्था से दूसरी में या कम-विभेदित अवस्था में वापस प्रायोगिक रूपांतरण है; प्रेरित बहुक्षमता एक विभेदित कोशिका का एक परिभाषित नियामक कारकों के सेट को प्रस्तुत करके बहुक्षम अवस्था में विशिष्ट पुनर्रचना है।

Scope

यह विषय कोशिकीय पुनर्रचना को शामिल करता है: नाभिकीय स्थानांतरण, परिभाषित प्रतिलेखन कारकों द्वारा बहुक्षमता का प्रेरण, और कोशिका प्रकारों के बीच सीधा रूपांतरण (ट्रांसडिफरेंशिएशन)। यह पुनर्रचना के निहितार्थों को बताता है कि कोशिका पहचान कैसे बनाए रखी जाती है और रोगी-अनुरूप कोशिकाएं कैसे उत्पन्न की जाती हैं, जबकि अनुप्रयोगों को मार्गदर्शन के बजाय महत्व के रूप में प्रस्तुत किया जाता है।

Core questions

• एक विभेदित कोशिका को बहुक्षम अवस्था में कैसे रीसेट किया जा सकता है?
• बहुक्षमता को प्रेरित करने के लिए कौन से कारक पर्याप्त हैं?
• क्या एक विभेदित कोशिका प्रकार को सीधे दूसरे में परिवर्तित किया जा सकता है?
• पुनर्रचना कोशिका पहचान कैसे बनाए रखी जाती है, इसके बारे में क्या बताती है?

Key concepts

• नाभिकीय स्थानांतरण
• प्रेरित बहुक्षम स्टेम कोशिकाएं
• परिभाषित पुनर्रचना कारक
• सीधा रूपांतरण (ट्रांसडिफरेंशिएशन)
• कोशिका पहचान की प्रतिवर्तीता

Key theories

प्रतिलेखन-कारक-प्रेरित पुनर्रचना

प्रतिलेखन कारकों के एक परिभाषित संयोजन को प्रस्तुत करने से एक कोशिका के विभेदित कार्यक्रम को अधिलेखित किया जा सकता है और इसे बहुक्षमता में रीसेट किया जा सकता है, यह दर्शाता है कि पहचान अपरिवर्तनीय आनुवंशिक परिवर्तन द्वारा तय होने के बजाय नियामक इनपुट द्वारा सक्रिय रूप से बनाए रखी जाती है।

Mechanisms

प्रारंभिक प्रमाण कि कोशिका पहचान प्रतिवर्ती है, नाभिकीय स्थानांतरण से आया, जिसमें एक अंडे में रखा गया एक विभेदित नाभिक विकास का समर्थन कर सकता है, यह दर्शाता है कि जीनोम बरकरार रहता है। बहुक्षमता में पुनर्रचना प्रतिलेखन कारकों के एक छोटे से सेट के बलपूर्वक अभिव्यक्ति द्वारा प्राप्त की जाती है जो बहुक्षमता नेटवर्क को पुनः सक्रिय करते हैं और क्रोमेटिन और जीन-अभिव्यक्ति अवस्थाओं को रीसेट करते हैं; परिणामी प्रेरित बहुक्षम कोशिकाएं भ्रूण स्टेम कोशिकाओं से मिलती-जुलती हैं। सीधे रूपांतरण में, एक विभेदित वंश के विशिष्ट कारकों को एक बहुक्षम अवस्था से गुजरे बिना उसकी पहचान बदलने के लिए दूसरे कोशिका प्रकार में प्रस्तुत किया जाता है। ये प्रक्रियाएं बताती हैं कि विभेदित अवस्था एक नियामक संतुलन है जिसे परिभाषित इनपुट बदल सकते हैं।

Clinical relevance

पुनर्रचना रोग मॉडलिंग, दवा परीक्षण और संभावित कोशिका उपचारों के लिए रोगी-अनुरूप कोशिकाओं के उत्पादन को सक्षम बनाती है, और यह अध्ययन करने के लिए एक उपकरण प्रदान करती है कि कोशिका पहचान कैसे स्थापित होती है। यह प्रविष्टि शैक्षिक है और चिकित्सा मार्गदर्शन प्रदान नहीं करती है।

History

नाभिकीय-स्थानांतरण प्रयोगों से पता चला कि एक विभेदित नाभिक पूर्ण विकासात्मक क्षमता को बरकरार रखता है। इस पर आधारित, यह प्रदर्शन कि परिभाषित प्रतिलेखन कारक विभेदित कोशिकाओं में बहुक्षमता को प्रेरित कर सकते हैं, ने एक नया क्षेत्र खोला और इसे, पहले के नाभिकीय-स्थानांतरण कार्य के साथ, नोबेल पुरस्कार से मान्यता मिली।

Key figures

• Shinya Yamanaka
• John Gurdon

Seminal works

• takahashi2006
• gilbert2016

Frequently asked questions

प्रेरित बहुक्षम स्टेम कोशिकाएं क्या हैं?

वे विभेदित कोशिकाएं हैं, जैसे त्वचा कोशिकाएं, जिन्हें प्रतिलेखन कारकों के एक परिभाषित सेट को प्रस्तुत करके बहुक्षम अवस्था में रीसेट किया गया है — कई कोशिका प्रकार बनाने में सक्षम।

क्या पुनर्रचना एक कोशिका के डीएनए को बदलती है?

नहीं। पुनर्रचना नियामक और क्रोमेटिन अवस्थाओं को रीसेट करके कौन से जीन सक्रिय हैं, इसे बदलती है; अंतर्निहित डीएनए अनुक्रम वही रहता है, यही कारण है कि यह प्रक्रिया प्रतिवर्ती है।