ऊतक संवर्धन

ऊतक संवर्धन मूल जीव से अलग कृत्रिम माध्यम में ऊतक (जीव विज्ञान) या कोशिका (जीव विज्ञान) का विकास है। इस तकनीक को सूक्ष्म भी कहा जाता है। यह समानयत: तरल, अर्ध-ठोस, या ठोस विकास माध्यम, जैसे शोरबा या अगर के उपयोग के माध्यम से सुविधाजनक होता है। टिशू संस्कृति समानयत: पशु कोशिकाओं और ऊतकों की संस्कृति को संदर्भित करता है, पौधों के लिए अधिक विशिष्ट शब्द पादप ऊतक संवर्धन का उपयोग किया जाता है। टिशू संस्कृति शब्द अमेरिकी रोगविज्ञानी मोंट्रोस थॉमस बरोज़ द्वारा लिखा गया था। ऐसा कुछ विशेष परिस्थितियों में ही संभव है. इस पर भी अधिक ध्यान देने की जरूरत है. यह केवल विभिन्न रसायनों वाली आनुवंशिक प्रयोगशालाओं में ही किया जा सकता है।

ऐतिहासिक उपयोग
1885 में विल्हेम रॉक्स ने भ्रूणीय मुर्गे की मेडुलरी प्लेट के भाग को हटा दिया और इसे अनेक दिनों तक गर्म खारे घोल में रखा जाता है, जिससे ऊतक संवर्धन का मूल सिद्धांत स्थापित हुआ। जिसमे 1907 में प्राणीविज्ञानी रॉस ग्रानविले हैरिसन ने मेंढक भ्रूण कोशिकाओं के विकास का प्रदर्शन किया जो थक्केदार लिम्फ के माध्यम में तंत्रिका कोशिकाओं को जन्म देगा। 1913 में, ई. स्टीनहार्ट, सी. इज़राइली, और आर. ए. लैंबर्ट ने गिनी पिग कॉर्नियल ऊतक के टुकड़ों में वैक्सीनिया वायरस विकसित किया गया था। 1996 में, मूत्रमार्ग की छोटी लंबाई को बदलने के लिए पुनर्योजी ऊतक का पहला उपयोग किया गया था, जिससे यह समझ में आया कि बिना किसी मचान के निकाय के बाहर ऊतक के नमूने प्राप्त करने और इसे फिर से लगाने की तकनीक का उपयोग केवल छोटी दूरी 1 सेमी से कम के लिए किया जा सकता है।

गॉटलीब हैबरलैंड्ट ने सबसे पहले पृथक ऊतकों के संवर्धन, पादप ऊतक संवर्धन की संभावनाओं की ओर संकेत किया जाता है। उन्होंने सुझाव दिया कि ऊतक संवर्धन के माध्यम से व्यक्तिगत कोशिकाओं की क्षमता के साथ-साथ दूसरे पर ऊतकों के पारस्परिक प्रभाव को इस विधि द्वारा निर्धारित किया जा सकता है। हैबरलैंड्ट के मूल प्रमाणों के पश्चात् से, ऊतक और कोशिका संवर्धन के विधियों को साकार किया गया है, जिससे जीव विज्ञान और चिकित्सा में महत्वपूर्ण खोजें हुई हैं। 1902 में प्रस्तुत उनके मूल विचार को टोटिपोटेंशियलिटी कहा गया था: "सैद्धांतिक रूप से सभी पादप कोशिकाएँ पूर्ण पौधे को जन्म देने में सक्षम हैं।"

आधुनिक उपयोग
आधुनिक उपयोग में, टिशू संस्कृति समानयत: इन विट्रो में बहुकोशिकीय जीव से कोशिकाओं के विकास को संदर्भित करता है। ये कोशिकाएँ दाता जीव (प्राथमिक कोशिका संवर्धन) या अमर कोशिका रेखा से पृथक कोशिकाएँ हो सकती हैं। कोशिकाओं को संस्कृति माध्यम में साफ़ किया जाता है, जिसमें कोशिकाओं के अस्तित्व के लिए आवश्यक आवश्यक पोषक तत्व और ऊर्जा स्रोत होते हैं। इस प्रकार, अपने व्यापक अर्थ में, ऊतक संवर्धन का उपयोग अधिकांशत: कोशिका संवर्धन के साथ परस्पर विनिमय के लिए किया जाता है। दूसरी ओर, टिशू संस्कृति का सख्त अर्थ ऊतक के टुकड़ों के संवर्धन अथार्त संस्कृति की व्याख्या करते है

बहुकोशिकीय जीवों की कोशिकाओं के जीव विज्ञान के अध्ययन के लिए ऊतक संवर्धन महत्वपूर्ण उपकरण है। यह अच्छी तरह से परिभाषित वातावरण में ऊतक का इन विट्रो मॉडल प्रदान करता है जिसे सरलता से परिवर्तन और विश्लेषण किया जा सकता है। जो की पशु ऊतक संवर्धन में, कोशिकाओं को अधिक प्राकृतिक त्रि-आयामी ऊतक-जैसी संरचनाएं (3डी संस्कृति) प्राप्त करने के लिए दो-आयामी मोनोलेयर (पारंपरिक संस्कृति) के रूप में या रेशेदार मचान या जैल के अंदर विकसित किया जा सकता है। एरिक साइमन ने 1988 एनआईएच एसबीआईआर अनुदान रिपोर्ट में दिखाया कि इलेक्ट्रोस्पिनिंग का उपयोग नैनो- और सबमाइक्रोन-स्केल पॉलिमरिक रेशेदार मचानों का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है जो विशेष रूप से इन विट्रो सेल और ऊतक सब्सट्रेट्स के रूप में उपयोग के लिए हैं। कोश पालन और टिशू इंजीनियरिंग के लिए इलेक्ट्रोस्पून रेशेदार लैटिस के इस प्रारंभिक उपयोग से पता चला कि विभिन्न प्रकार की कोशिकाएँ पॉलीकार्बोनेट फाइबर का पालन करेंगी और बढ़ेंगी। यह नोट किया गया कि समानयत: 2डी संस्कृति में देखी जाने वाली समतल आकृति विज्ञान के विपरीत, इलेक्ट्रोस्पून फाइबर पर विकसित कोशिकाओं ने अधिक गोल 3-आयामी आकृति विज्ञान का प्रदर्शन किया जो समानयत: विवो में ऊतकों में देखा जाता है।

विशेष रूप से पादप ऊतक संवर्धन का संबंध पौधों के ऊतकों के छोटे-छोटे टुकड़ों से संपूर्ण पौधों को उगाने से है, जिन्हें माध्यम में संवर्धित किया जाता है। पादप ऊतक संवर्धन की तकनीक, अर्थात्, आवश्यक पोषक तत्वों के साथ कृत्रिम माध्यम में पादप कोशिकाओं या ऊतकों का संवर्धन, कुशल क्लोनल प्रसार (सच्चे प्रकार या समान) में अनेक अनुप्रयोग हैं जो पारंपरिक प्रजनन विधियों के माध्यम से कठिन हो सकते हैं। ऊतक संवर्धन का उपयोग आनुवंशिक रूप से संशोधित पौधों को बनाने में किया जाता है, क्योंकि यह वैज्ञानिकों को एग्रोबैक्टीरियम टूमफेशियन्स या जीन गन के माध्यम से पौधे के ऊतकों में डीएनए परिवर्तन लाने और फिर इन संशोधित कोशिकाओं से पूर्ण पौधा उत्पन्न करने की अनुमति देता है।

चूँकि पौधों की कोशिकाएँ पूर्णशक्तिशाली होती हैं, मीडिया में वृद्धि हार्मोन जोड़ने से कैलस कोशिकाएँ जड़ों, अंकुरों और पूरे पौधों को विकसित करने के लिए प्रेरित हो सकती हैं।

पशु ऊतक संवर्धन
जानवरों से कोशिका संवर्धन स्थापित करने की तीन सामान्य विधियाँ हैं। पहला अंग संस्कृति है जहां भ्रूण या आंशिक वयस्क अंगों से पूरे अंगों का उपयोग इन विट्रो में अंग संस्कृति प्रारंभ करने के लिए किया जाता है। ये कोशिकाएं अंग संस्कृति में अपने विभेदित चरित्र और कार्यात्मक गतिविधि को बनाय रखती हैं। दूसरी विधि प्राथमिक एक्सप्लांट संस्कृति है, जिसमें जानवरों के ऊतकों से प्राप्त टुकड़ों को बाह्य मैट्रिक्स घटक (ईसीएम), जैसे कोलेजन या प्लाज्मा क्लॉट का उपयोग करके सतह से जोड़ा जाता है। इस संस्कृति को प्राथमिक खोजकर्ता के रूप में जाना जाता है, और प्रवासित कोशिकाओं को आउटग्रोथ के रूप में जाना जाता है। इसका उपयोग उनके सामान्य समकक्षों की तुलना में कैंसर कोशिकाओं की वृद्धि विशेषताओं का विश्लेषण करने के लिए किया गया है। तीसरी विधि सेल संस्कृति है, जिसके तीन प्रकार हैं: (1) प्रीकर्सर सेल संस्कृति, अथार्त अविभाजित कोशिकाएं जिन्हें अलग किया जाना है, (2) विभेदित सेल संस्कृति, अथार्त पूरी तरह से विभेदित कोशिकाएं जो आगे अंतर करने की क्षमता खो चुकी हैं, और (3) स्टेम सेल संस्कृति, अथार्त अविभाजित कोशिकाएं जो किसी भी प्रकार की कोशिका में विकसित हो सकती हैं।

पशु कोशिका संवर्धन के अनुप्रयोग
पशु कोशिका संवर्धन का उपयोग अनेक अनुसंधान उद्देश्यों और व्यावसायिक व्यवसाय के लिए भी किया जाता है:


 * वैक्सीन उत्पादन
 * मोनोक्लोनल एंटीबॉडी उत्पादन
 * एंजाइम और हार्मोन का उत्पादन
 * स्टेम संस्कृति द्वारा इन विट्रो त्वचा और अन्य ऊतकों और अंगों में
 * विषाणु की खेती

सेल लाइन स्थापित करना
एक सेल लाइन को स्थायी रूप से स्थापित सेल संस्कृति के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जो सदैव के लिए फैलता रहेगा। जांचकर्ता अधिकतर अन्य जांचकर्ताओं से या सेल बैंक से (अमेरिकन टाइप संस्कृति कलेक्शन) के रूप में सेल लाइन प्राप्त करते हैं, क्योंकि यह नया बनाने की तुलना में बहुत सरल है, किन्तु विशेष स्थिति में जांचकर्ताओं को सेल लाइन स्थापित करने के लिए बाध्य किया जाता है, ऐसा करने के लिए आपको इनमें से किसी का उपयोग करना होगा। निम्नलिखित कोशिकाएँ:

रूपांतरित कोशिका रेखाएं, ट्यूमर ऊतक या इन विट्रो में सामान्य कोशिका का रूपांतरण है

उपसंस्कृति
उपसंस्कृति नई संस्कृति प्रारंभ करने के लिए संस्कृति से कोशिकाओं का स्थानांतरण है। इस प्रक्रिया के समय नई कोशिका रेखाएँ बनाने के लिए प्रसार करने वाली कोशिकाएँ उप-विभाजित हो जाती हैं।

स्टेम सेल प्रौद्योगिकी
सबसे उन्नत ऊतक संवर्धन विज्ञान अब स्टेम कोशिकाओं पर केंद्रित है, स्टेम कोशिकाओं का उपयोग ऊतक प्रतिस्थापन या किसी भी अंग के लिए किया जा सकता है। स्टेम सेल प्राचीन प्रकार की कोशिका है जो मानव निकाय में पाए जाने वाले सभी 220 प्रकार की कोशिकाओं में अंतर करने की क्षमता रखती है। स्टेम कोशिकाएँ रक्त मस्तिष्क या मांसपेशी ऊतक से प्राप्त की जा सकती हैं किन्तु सबसे महत्वपूर्ण कोशिका प्रारंभिक भ्रूण से प्राप्त की जाती है जो किसी भी अन्य कोशिका से भिन्न होने की क्षमता रखती है।

यह भी देखें

 * कोशिका संवर्धन
 * अंग संस्कृति
 * माइक्रोफिजियोमेट्री
 * पादप ऊतक संवर्धन