कृत्रिम परिवेशीय
इन विट्रो (मतलब ग्लास में, या ग्लास में) अनुसंधान [[सूक्ष्मजीव]]ों, सेल (जीव विज्ञान), या जैविक अणुओं के साथ उनके सामान्य जैविक संदर्भ के बाहर किया जाता है। बोलचाल की भाषा में परखनली प्रयोग कहा जाता है, जीव विज्ञान और इसके उप-विषयों में ये अध्ययन पारंपरिक रूप से लैबवेयर जैसे टेस्ट ट्यूब, फ्लास्क, पेट्री डिश और माइक्रोटिटर प्लेट में किए जाते हैं। एक जीव के घटकों का उपयोग करके किए गए अध्ययन जो उनके सामान्य जैविक परिवेश से अलग किए गए हैं, पूरे जीवों की तुलना में अधिक विस्तृत या अधिक सुविधाजनक विश्लेषण की अनुमति देते हैं; हालांकि, इन विट्रो प्रयोगों से प्राप्त परिणाम पूरे जीव पर प्रभाव का पूर्ण या सटीक अनुमान नहीं लगा सकते हैं। इन विट्रो प्रयोगों के विपरीत, लाइव अध्ययन वे हैं जो मनुष्यों सहित जीवित जीवों और पूरे पौधों में किए जाते हैं।
परिभाषा
कृत्रिम परिवेशीय (Latin: in glass; अंग्रेजी उपयोग में अक्सर इटैलिक नहीं किया जाता है[1][2][3]) अध्ययन एक जीव के घटकों का उपयोग करके आयोजित किए जाते हैं जिन्हें उनके सामान्य जैविक परिवेश, जैसे कि सूक्ष्मजीवों, कोशिकाओं या जैविक अणुओं से अलग कर दिया गया है। उदाहरण के लिए, सूक्ष्मजीवों या कोशिकाओं का अध्ययन कृत्रिम संवर्धन माध्यम में किया जा सकता है, और प्रोटीन की जांच समाधान (रसायन विज्ञान) में की जा सकती है। बोलचाल की भाषा में टेस्ट-ट्यूब प्रयोग कहा जाता है, जीव विज्ञान, चिकित्सा, और उनके उपविषयों में ये अध्ययन पारंपरिक रूप से टेस्ट ट्यूब, फ्लास्क, पेट्री डिश आदि में किए जाते हैं। अब वे आणविक जीव विज्ञान में उपयोग की जाने वाली तकनीकों की पूरी श्रृंखला को शामिल करते हैं, जैसे कि omics।
इसके विपरीत, जीवित प्राणियों (सूक्ष्मजीवों, जानवरों, मनुष्यों या पूरे पौधों) में किए गए अध्ययनों को विवो कहा जाता है।
उदाहरण
इन विट्रो अध्ययन के उदाहरणों में शामिल हैं: बहुकोशिकीय जीवों से प्राप्त कोशिकाओं का अलगाव, विकास और पहचान (सेल संस्कृति या ऊतक संस्कृति में); उपकोशिकीय घटक (जैसे माइटोकॉन्ड्रिया या राइबोसोम); सेलुलर या उपकोशिकीय अर्क (जैसे गेहूं रोगाणु या रेटिकुलोसाइट अर्क); शुद्ध अणु (जैसे प्रोटीन, डीएनए, या आरएनए); और एंटीबायोटिक्स और अन्य दवा उत्पादों का व्यावसायिक उत्पादन। वायरस, जो केवल जीवित कोशिकाओं में प्रतिकृति करते हैं, का अध्ययन सेल या उत्तक संवर्धन में प्रयोगशाला में किया जाता है, और कई पशु विषाणुविज्ञानी इस तरह के काम को इन विट्रो में होने के रूप में संदर्भित करते हैं ताकि इसे पूरे जानवरों में विवो काम से अलग किया जा सके।
- पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन टेस्ट ट्यूब में विशिष्ट डीएनए और आरएनए अनुक्रमों की चयनात्मक प्रतिकृति के लिए एक विधि है।
- प्रोटीन शुद्धि में प्रोटीन के एक जटिल मिश्रण से रुचि के विशिष्ट प्रोटीन का अलगाव शामिल होता है, जो अक्सर समरूप कोशिकाओं या ऊतकों से प्राप्त होता है।
- इन विट्रो निषेचन का उपयोग भावी मां के गर्भाशय में परिणामी भ्रूण या भ्रूण को प्रत्यारोपित करने से पहले एक कल्चर डिश में अंडे को निषेचित करने की अनुमति देने के लिए किया जाता है।
- इन विट्रो डायग्नोस्टिक्स चिकित्सा और पशु चिकित्सा प्रयोगशाला परीक्षणों की एक विस्तृत श्रृंखला को संदर्भित करता है जिसका उपयोग रोगियों से प्राप्त रक्त, कोशिकाओं या अन्य ऊतकों के नमूनों का उपयोग करके रोगों के निदान और रोगियों की नैदानिक स्थिति की निगरानी के लिए किया जाता है।
- जीवित जीव के अंदर दवाओं या सामान्य रसायनों के विशिष्ट सोखना, वितरण, चयापचय, और उत्सर्जन प्रक्रियाओं को चिह्नित करने के लिए इन विट्रो परीक्षण का उपयोग किया गया है; उदाहरण के लिए, जठरांत्र पथ के अस्तर के माध्यम से यौगिकों के अवशोषण का अनुमान लगाने के लिए Caco-2 कोशिका प्रयोग किए जा सकते हैं;[4] वितरण तंत्र का अध्ययन करने के लिए अंगों के बीच यौगिकों का विभाजन निर्धारित किया जा सकता है;[5] रसायनों के चयापचय का अध्ययन और मात्रा निर्धारित करने के लिए प्राथमिक हेपेटोसाइट्स या हेपेटोसाइट-जैसी सेल लाइनों (हेपजी2, हेपाआरजी) के सस्पेंशन या प्लेटेड कल्चर का उपयोग किया जा सकता है।[6] इन ADME प्रक्रिया मापदंडों को तब तथाकथित शारीरिक रूप से आधारित फार्माकोकाइनेटिक मॉडल या PBPK में एकीकृत किया जा सकता है।
लाभ
इन विट्रो अध्ययन पूरे जीव के साथ किए जा सकने वाले एक प्रजाति-विशिष्ट, सरल, अधिक सुविधाजनक और अधिक विस्तृत विश्लेषण की अनुमति देते हैं। जिस तरह पूरे जानवरों में अध्ययन अधिक से अधिक मानव परीक्षणों की जगह लेते हैं, वैसे ही इन विट्रो अध्ययन पूरे जानवरों में पढ़ाई की जगह ले रहे हैं।
सादगी
जीवित जीव अत्यधिक जटिल कार्यात्मक प्रणालियां हैं जो कम से कम, कई दसियों हजारों जीनों, प्रोटीन अणुओं, आरएनए अणुओं, छोटे कार्बनिक यौगिकों, अकार्बनिक आयनों और परिसरों से बने होते हैं जो एक ऐसे वातावरण में होते हैं जो स्थानिक रूप से झिल्लियों द्वारा व्यवस्थित होते हैं, और बहुकोशिकीय जीवों, अंग प्रणालियों के मामले में।[7] ये असंख्य घटक एक दूसरे के साथ और अपने पर्यावरण के साथ इस तरह से बातचीत करते हैं जो भोजन को संसाधित करता है, कचरे को हटाता है, घटकों को सही स्थान पर ले जाता है, और सिग्नलिंग अणुओं, अन्य जीवों, प्रकाश, ध्वनि, गर्मी, स्वाद, स्पर्श और संतुलन के प्रति उत्तरदायी होता है। .
यह जटिलता अलग-अलग घटकों के बीच की बातचीत की पहचान करना और उनके बुनियादी जैविक कार्यों का पता लगाना मुश्किल बनाती है। इन विट्रो कार्य अध्ययन के तहत प्रणाली को सरल करता है, इसलिए अन्वेषक कम संख्या में घटकों पर ध्यान केंद्रित कर सकता है।[8][9] उदाहरण के लिए, प्रतिरक्षा प्रणाली (जैसे एंटीबॉडी) के प्रोटीन की पहचान, और तंत्र जिसके द्वारा वे विदेशी प्रतिजनों को पहचानते हैं और बांधते हैं, बहुत अस्पष्ट रहेंगे यदि प्रोटीन को अलग करने के लिए इन विट्रो कार्य के व्यापक उपयोग के लिए नहीं, कोशिकाओं की पहचान करें और जीन जो उन्हें पैदा करते हैं, एंटीजन के साथ उनकी बातचीत के भौतिक गुणों का अध्ययन करते हैं, और यह पहचानते हैं कि कैसे ये बातचीत सेलुलर संकेतों की ओर ले जाती हैं जो प्रतिरक्षा प्रणाली के अन्य घटकों को सक्रिय करती हैं।
प्रजाति विशिष्टता
इन विट्रो विधियों का एक अन्य लाभ यह है कि प्रायोगिक पशु की कोशिकीय प्रतिक्रिया से एक्सट्रपलेशन के बिना मानव कोशिकाओं का अध्ययन किया जा सकता है।[10]
सुविधा, स्वचालन
फार्माकोलॉजी या टॉक्सिकोलॉजी में अणुओं के परीक्षण के लिए इन विट्रो विधियों को छोटा और स्वचालित किया जा सकता है, उच्च-थ्रूपुट स्क्रीनिंग विधियों का उत्पादन किया जा सकता है।[11]
नुकसान
इन विट्रो प्रायोगिक अध्ययनों का प्राथमिक नुकसान यह है कि इन विट्रो कार्य के परिणामों से अक्षुण्ण जीव के जीव विज्ञान में वापस एक्सट्रपलेशन करना चुनौतीपूर्ण हो सकता है। इन विट्रो कार्य करने वाले जांचकर्ताओं को अपने परिणामों की अति-व्याख्या से बचने के लिए सावधान रहना चाहिए, जिससे ऑर्गैज़्मल और सिस्टम बायोलॉजी के बारे में गलत निष्कर्ष निकल सकते हैं।[12] उदाहरण के लिए, एक रोगजनक वायरस (जैसे, एचआईवी -1) के साथ एक संक्रमण का इलाज करने के लिए एक नई वायरल दवा विकसित करने वाले वैज्ञानिक पा सकते हैं कि इन विट्रो सेटिंग (आमतौर पर सेल कल्चर) में वायरल प्रतिकृति को रोकने के लिए एक उम्मीदवार दवा कार्य करती है। हालांकि, क्लिनिक में इस दवा का उपयोग करने से पहले, यह निर्धारित करने के लिए विवो परीक्षणों की एक श्रृंखला के माध्यम से प्रगति करनी चाहिए कि क्या यह बरकरार जीवों (आमतौर पर छोटे जानवरों, प्राइमेट्स और उत्तराधिकार में मनुष्यों) में सुरक्षित और प्रभावी है। आमतौर पर, अधिकांश उम्मीदवार दवाएं जो इन विट्रो में प्रभावी होती हैं, वे विवो में अप्रभावी साबित होती हैं क्योंकि प्रभावित ऊतकों को दवा की डिलीवरी से जुड़े मुद्दों, जीव के आवश्यक भागों के प्रति विषाक्तता जो इन विट्रो अध्ययनों में प्रारंभिक रूप से प्रतिनिधित्व नहीं किया गया था, या अन्य मुद्दे।[13]
इन विट्रो से इन विवो एक्सट्रपलेशन
इन विट्रो प्रयोगों से प्राप्त परिणामों को आमतौर पर स्थानांतरित नहीं किया जा सकता है, जैसा कि, विवो में पूरे जीव की प्रतिक्रिया की भविष्यवाणी करने के लिए किया जाता है। इन विट्रो परिणामों से विवो में एक सुसंगत और विश्वसनीय एक्सट्रपलेशन प्रक्रिया का निर्माण इसलिए अत्यंत महत्वपूर्ण है। समाधानों में शामिल हैं:
- ऊतकों को पुन: उत्पन्न करने और उनके बीच अंतःक्रिया करने के लिए इन विट्रो सिस्टम की जटिलता को बढ़ाना (जैसा कि चिप सिस्टम पर मानव में होता है)[14]
- जटिल प्रणाली के व्यवहार को संख्यात्मक रूप से अनुकरण करने के लिए गणितीय मॉडलिंग का उपयोग करना, जहां इन विट्रो डेटा मॉडल पैरामीटर मान प्रदान करता है[15]
ये दो दृष्टिकोण असंगत नहीं हैं; बेहतर इन विट्रो सिस्टम गणितीय मॉडल को बेहतर डेटा प्रदान करते हैं। हालांकि, इन विट्रो प्रयोगों में तेजी से परिष्कृत एकीकृत करने के लिए तेजी से कई, जटिल और चुनौतीपूर्ण डेटा एकत्र करते हैं। गणितीय मॉडल, जैसे कि सिस्टम जीव विज्ञान मॉडल, की यहाँ बहुत आवश्यकता है।[citation needed]
फार्माकोलॉजी में एक्सट्रपलेशन
फार्माकोलॉजी में, IVIVE का उपयोग लगभग फार्माकोकाइनेटिक्स (पीके) या फार्माकोडायनामिक्स (पीडी) के लिए किया जा सकता है।[citation needed] चूंकि किसी दिए गए लक्ष्य पर प्रभावों का समय और तीव्रता उस लक्षित साइट पर उम्मीदवार दवा (मूल अणु या मेटाबोलाइट्स) के एकाग्रता समय पाठ्यक्रम पर निर्भर करती है, विवो ऊतक और अंग संवेदनशीलता पूरी तरह से अलग हो सकती है या यहां तक कि उन कोशिकाओं के विपरीत हो सकती है जो संवर्धित कोशिकाओं पर देखी गई हैं। और इन विट्रो में उजागर। यह इंगित करता है कि इन विट्रो में देखे गए एक्सट्रपलेशन प्रभावों को विवो पीके में एक मात्रात्मक मॉडल की आवश्यकता होती है। शारीरिक रूप से आधारित पीके (पीबीपीके) मॉडल को आम तौर पर एक्सट्रपलेशन के लिए केंद्रीय माना जाता है।[16] प्रारंभिक प्रभावों के मामले में या अंतरकोशिकीय संचार के बिना, एक ही सेलुलर एक्सपोजर एकाग्रता को इन विट्रो और विवो में गुणात्मक और मात्रात्मक दोनों समान प्रभाव पैदा करने के लिए माना जाता है। इन स्थितियों में, इन विट्रो में देखी गई खुराक-प्रतिक्रिया संबंध का एक साधारण पीडी मॉडल विकसित करना और विवो प्रभावों में भविष्यवाणी करने के लिए इसे बिना बदलाव के स्थानांतरित करना पर्याप्त नहीं है।[17]
यह भी देखें
- जानवरों में दवा आदि का परीक्षण
- पूर्व विवो
- बगल में
- गर्भाशय
- विवो में
- सिलिको में
पपीरस पर में
- प्रकृति में
- इन विट्रो सेल्युलर एंड डेवलपमेंटल बायोलॉजी - एनिमल
- इन विट्रो सेल्युलर एंड डेवलपमेंटल बायोलॉजी - प्लांट
- इन विट्रो टॉक्सिकोलॉजी
- इन विट्रो से इन विवो एक्सट्रपलेशन
- टुकड़ा तैयार करना
संदर्भ
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बाहरी संबंध
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