क्रायोप्रेज़र्वेशन, फ्रीज़ द्वारा कोशिकाओं और ऊतक का संरक्षण।
सर इयान विल्मट: शिक्षा और क्रायोप्रेज़र्वेशन अनुसंधान
विल्मुट को वार्विकशायर के ऐतिहासिक अंग्रेजी काउंटी के एक शहर कोवेंट्री में उठाया गया था, और उन्होंने विश्वविद्यालय में कृषि क्षेत्र में भाग लिया
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क्रायोप्रेज़र्वेशन कुछ छोटे अणुओं की कोशिकाओं में प्रवेश करने और निर्जलीकरण को रोकने और इंट्रासेल्युलर बर्फ क्रिस्टल के गठन पर आधारित है, जो ठंड की प्रक्रिया के दौरान सेल की मृत्यु और सेल ऑर्गेनेल के विनाश का कारण बन सकता है। दो आम क्रायोप्रोटेक्टिव एजेंट डिमेथाइल सल्फोऑक्साइड (डीएमएसओ) और ग्लिसरॉल हैं। ग्लिसरॉल का उपयोग मुख्य रूप से लाल रक्त कोशिकाओं के क्रायोप्रोटेक्शन के लिए किया जाता है, और डीएमएसओ का उपयोग अधिकांश अन्य कोशिकाओं और ऊतकों की सुरक्षा के लिए किया जाता है। ट्रेहलोस नामक एक शर्करा, जो अत्यधिक निर्जलीकरण से बचने में सक्षम जीवों में होती है, का उपयोग क्रायोप्रिजर्वेशन के फ्रीज-सुखाने के तरीकों के लिए किया जाता है। ट्रेहलोस कोशिका झिल्ली को स्थिर करता है, और यह शुक्राणु, स्टेम सेल और रक्त कोशिकाओं के संरक्षण के लिए विशेष रूप से उपयोगी है।
सेलुलर क्रायोप्रेज़र्वेशन की अधिकांश प्रणालियाँ नियंत्रित दर फ्रीज़र का उपयोग करती हैं। यह ठंड प्रणाली तरल नाइट्रोजन को एक बंद कक्ष में भेजती है जिसमें कोशिका का निलंबन रखा जाता है। ठंड की दर की सावधानीपूर्वक निगरानी तेजी से सेलुलर निर्जलीकरण और बर्फ-क्रिस्टल गठन को रोकने में मदद करती है। सामान्य तौर पर, कोशिकाओं को एक नियंत्रित दर वाले फ्रीज़र में कमरे के तापमान से लगभग C90 ° C (30130 ° F) तक ले जाया जाता है। जमे हुए सेल निलंबन को तब वाष्प या तरल चरण में नाइट्रोजन के साथ बेहद ठंडे तापमान पर बनाए तरल-नाइट्रोजन फ्रीजर में स्थानांतरित किया जाता है। फ्रीज-सुखाने पर आधारित क्रायोप्रेज़र्वेशन को तरल-नाइट्रोजन फ्रीज़र के उपयोग की आवश्यकता नहीं होती है।
क्रायोप्रेज़र्वेशन का एक महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हेमटोपोइएटिक स्टेम कोशिकाओं के ठंड और भंडारण में है, जो अस्थि मज्जा और परिधीय रक्त में पाए जाते हैं। ऑटोलॉगस अस्थि-मज्जा बचाव में, हेमेटोपोएटिक स्टेम कोशिकाओं को उच्च-खुराक कीमोथेरेपी के साथ उपचार से पहले एक मरीज की अस्थि मज्जा से एकत्र किया जाता है। उपचार के बाद, रोगी की क्रायोप्रेशर वाली कोशिकाओं को थुलथुला कर शरीर में वापस लाया जाता है। यह प्रक्रिया आवश्यक है, क्योंकि उच्च खुराक कीमोथेरेपी अस्थि मज्जा के लिए अत्यंत विषाक्त है। हेमटोपोइएटिक स्टेम कोशिकाओं को क्रायोप्रेज़र्व करने की क्षमता ने कुछ लिम्फोमा और ठोस ट्यूमर दुर्दमताओं के उपचार के परिणाम को बहुत बढ़ा दिया है। ल्यूकेमिया के रोगियों के मामले में, उनकी रक्त कोशिकाएं कैंसरग्रस्त होती हैं और उनका उपयोग ऑटोलॉगस बोन-मैरो बचाव के लिए नहीं किया जा सकता है। नतीजतन, ये मरीज नवजात शिशुओं की गर्भनाल से एकत्र किए गए क्रायोप्रेशर रक्त पर निर्भर होते हैं या दाताओं से प्राप्त क्रायोप्रेशर युक्त हेमटोपोइएटिक स्टेम सेल पर। 1990 के दशक के उत्तरार्ध से यह माना जाता है कि हेमटोपोइएटिक स्टेम सेल और मेसेनकाइमल स्टेम सेल (भ्रूण संयोजी ऊतक से प्राप्त) कंकाल और हृदय की मांसपेशियों के ऊतकों, तंत्रिका ऊतक और हड्डी में अंतर करने में सक्षम हैं। आज टिशू कल्चर सिस्टम में इन कोशिकाओं के विकास में गहन रुचि है, साथ ही साथ इन कोशिकाओं के क्रायोप्रेसर्वेशन में भविष्य की थेरेपी के लिए विभिन्न प्रकार के विकार शामिल हैं, जिनमें तंत्रिका और मांसपेशियों की प्रणाली के विकार और यकृत और हृदय के रोग शामिल हैं। ।
क्रायोप्रेज़र्वेशन का उपयोग मानव भ्रूण और शुक्राणु को फ्रीज और स्टोर करने के लिए भी किया जाता है। यह विशेष रूप से अतिरिक्त भ्रूण के ठंड के लिए मूल्यवान है जो इन विट्रो निषेचन (आईवीएफ) द्वारा उत्पन्न होते हैं। एक युगल बाद के गर्भधारण के लिए या उस घटना में आईवीएफ ताजा भ्रूण के साथ विफल रहता है के लिए साइबरस्पेस योग्य भ्रूण का उपयोग करना चुन सकता है। जमे हुए भ्रूण स्थानांतरण की प्रक्रिया में, भ्रूण को पिघलाया जाता है और महिला के गर्भाशय में प्रत्यारोपित किया जाता है। ऐसे भ्रूण से जन्म लेने वाले बच्चों में बचपन के कैंसर के खतरे के साथ जमे हुए भ्रूण स्थानांतरण एक छोटे लेकिन महत्वपूर्ण वृद्धि के साथ जुड़ा हुआ है।
गहरा हाइपोथर्मिया, मानव रोगियों में उपयोग किए जाने वाले हल्के क्रायोप्रेज़र्वेशन का एक रूप है, जिसमें महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं। जटिल हाइपोथर्मिया के प्रेरण का एक सामान्य उपयोग जटिल हृदय शल्य चिकित्सा प्रक्रियाओं के लिए है। मरीज को पूरा कार्डियोपल्मोनरी बाईपास पर रखने के बाद, हृदय-फेफड़े की मशीन का उपयोग करके, रक्त एक शीतलन कक्ष से गुजरता है। रोगी का नियंत्रित शीतलन लगभग १०-१४ ° C (५०-५ the ° F) के अत्यंत कम तापमान तक पहुँच सकता है। शीतलन की यह मात्रा सभी मस्तिष्क गतिविधि को प्रभावी ढंग से रोकती है और सभी महत्वपूर्ण अंगों को सुरक्षा प्रदान करती है। जब यह अत्यधिक शीतलन प्राप्त किया गया है, तो हृदय-फेफड़े की मशीन को रोका जा सकता है, और सर्जन सर्कुलर गिरफ्तारी के दौरान बहुत ही जटिल महाधमनी और हृदय संबंधी दोषों को ठीक कर सकता है। इस समय के दौरान, रोगी के भीतर कोई रक्त नहीं घूम रहा है। सर्जरी पूरी होने के बाद, रक्त को धीरे-धीरे उसी हीट एक्सचेंजर में गर्म किया जाता है जिसका उपयोग शीतलन के लिए किया जाता है। शरीर के सामान्य तापमान पर धीरे-धीरे गर्म होने से सामान्य मस्तिष्क और अंग कार्यों की बहाली होती है। यह गहरा हाइपोथर्मिया, हालांकि, ठंड और दीर्घकालिक क्रायोप्रेज़र्वेशन से दूर है।
यदि ठीक से जमे हुए हैं तो कोशिकाएं एक दशक से अधिक जीवित रह सकती हैं। इसके अलावा, कुछ ऊतक, जैसे कि पैराथाइरॉइड ग्रंथियां, नसें, कार्डियक वाल्व और महाधमनी ऊतक, सफलतापूर्वक क्रायोप्रेसिव हो सकते हैं। ठंड का उपयोग प्रारंभिक मानव भ्रूण, ओवा (अंडे), और शुक्राणु की दीर्घकालिक व्यवहार्यता को संग्रहीत करने और बनाए रखने के लिए भी किया जाता है। इन ऊतकों के लिए उपयोग की जाने वाली ठंड प्रक्रियाएं अच्छी तरह से स्थापित की जाती हैं, और क्रायोप्रोटेक्टिव एजेंटों की उपस्थिति में, ऊतकों को °14 ° C (6.8 ° F) के तापमान पर लंबे समय तक संग्रहीत किया जा सकता है।
अनुसंधान से पता चला है कि क्रायोप्रोटेक्टिव एजेंटों की अनुपस्थिति में जमे हुए पूरे जानवर विगलन पर बरकरार डीएनए युक्त व्यवहार्य कोशिकाओं को प्राप्त कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, 15 से अधिक वर्षों के लिए C20 ° C (nucle4 ° F) पर संग्रहीत पूरे चूहों से मस्तिष्क कोशिकाओं के नाभिक का उपयोग भ्रूण स्टेम कोशिकाओं की लाइनों को उत्पन्न करने के लिए किया गया है। इन कोशिकाओं को बाद में माउस क्लोन बनाने के लिए इस्तेमाल किया गया था।
