कृत्रिम परिवेशीय

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इन विट्रो (कृत्रिम परिवेशीय) में क्लोन किए गए पौधे

(इन विट्रो, मतलब ग्लास में) कृत्रिम परिवेशीय अध्ययन सूक्ष्मजीवों, कोशिकाओं, या जैविक अणुओं के साथ उनके सामान्य जैविक संदर्भ के बाहर किया जाता है। बोलचाल की भाषा में इसे परखनली प्रयोग( टेस्ट ट्यूब प्रयोग) भी कहा जाता है। ये जीव विज्ञान में पढ़ें जाते है और इसके उप-विषयों के अध्ययन पारंपरिक रूप से प्रयोगशाला सामग्री 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; चूंकि, इन विट्रो प्रयोगों से प्राप्त परिणाम पूरे जीव पर प्रभाव का पूर्ण या सटीक अनुमान नहीं लगा सकते हैं। इन विट्रो प्रयोगों के विपरीत, इन इन विवो (अंतर्जीव) अध्ययन वे हैं जो मनुष्यों सहित जीवित जीवों और पूरे पौधों में किए जाते हैं।

परिभाषा

इन विट्रो (Latin: पात्र में; अंग्रेजी उपयोग में अधिकांशतः इटैलिक (तिरछा किया गया शब्द) 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 सम्मलित करते हैं, जैसे ओमिक्स।

इसके विपरीत, जीवित प्राणियों (सूक्ष्मजीवों, जानवरों, मनुष्यों या सम्पूर्ण पौधों) में किए गए अध्ययनों को "इन इन विवो" कहा जाता है।

उदाहरण

इन विट्रो अध्ययन के उदाहरणों में सम्मलित हैं: बहुकोशिकीय जीवों (सेल संस्कृति या ऊतक संवर्धन में), उपकोशिकीय घटक (जैसे माइटोकॉन्ड्रिया या राइबोसोम); सेलुलर या उपकोशिकीय अर्क (जैसे गेहूं रोगाणु या रेटिकुलोसाइट अर्क); शुद्ध अणु (जैसे प्रोटीन, DNA, या RNA); से प्राप्त कोशिकाओं का अलग होना, विकास और पहचान; 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 अनेक पशु विषाणुविज्ञानी इस तरह के काम को इन विट्रो में होने के रूप में संदर्भित करते हैं ताकि इसे पूरे जानवरों में इन इन विवो काम से अलग किया जा सके।

  • पोलीमरेज श्रृंखला अभिक्रिया टेस्ट ट्यूब में विशिष्ट DNA और RNA अनुक्रमों की चयनात्मक प्रतिकृति के लिए एक विधि है।
  • प्रोटीन शुद्धि में प्रोटीन के एक जटिल मिश्रण से रुचि के विशिष्ट प्रोटीन का अलगाव सम्मलित होता है, जो अधिकांशतः 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।

सरलता

जीवित जीव अत्यंत जटिल क्रियात्मक तंत्र हैं जो कम से कम अनेक दसियों हजारों जीन, प्रोटीन अणुओं, RNAअणुओं, छोटे कार्बनिक यौगिकों, अकार्बनिक आयनों और परिसरों जो एक ऐसे वातावरण में होते हैं जो झिल्लियों द्वारा स्थानिक रूप से व्यवस्थित है ,और बहुकोशिकीय जीवों की स्थिति में अंग प्रणालियों से बने होते हैं।[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, व्यर्थ पदार्थो 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। .एक विट्रोसेल स्तनधारी एक्सपोजर मॉड्यूल स्मोकिंग रोबोट का शीर्ष दृश्य, (ढक्कन हटाया गया) सेल कल्चर इन्सर्ट के लिए चार अलग-अलग कुओं का दृश्य तंबाकू के धुएं या एयरोसोल के प्रभाव के इन विट्रो अध्ययन के लिए

यह जटिलता अलग-अलग घटकों के बीच की बातचीत की पहचान करना और उनके मूलभूत जैविक कार्यों का पता लगाना कठिन बनाती है। इन विट्रो कार्य अध्ययन के अंतर्गत 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 हीं किया जाए, 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 बहिर्गमन के बिना मानव कोशिकाओं का अध्ययन किया जा सकता है।[10]

सुविधा, स्वचालन

औषध विज्ञान और विष विज्ञान में अणुओं के परीक्षण में इन विट्रो विधियों को उच्च-थ्रूपुट स्क्रीनिंग विधियों का उत्पादन करने के लिए छोटा और स्वचालित 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 बहिर्वेशन 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 जैविक और सिस्टम जीव विज्ञान के तंत्र के बारे में गलत निष्कर्ष निकल जा सकता हैं।[12]

उदाहरण के लिए, एक रोगजनक वायरस (जैसे, HIV-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 (सामान्यतः सेल कल्चर) में वायरल प्रतिकृति को रोकने के लिए एक उम्मीदवार दवा कार्य करती है। चूंकि, क्लिनिक में इस दवा का उपयोग करने से पहले, यह निर्धारित करने के लिए इन इन विवो परीक्षणों की एक श्रृंखला के माध्यम से प्रगति करनी चाहिए कि क्या यह बरकरार जीवों (सामान्यतः छोटे जानवरों, प्राइमेट्स और उत्तराधिकार में मनुष्यों) में सुरक्षित और प्रभावी है। सामान्यतः, अधिकांश उम्मीदवार दवाएं जो इन विट्रो में प्रभावी होती हैं, वे इन विवो में अप्रभावी सिद्ध 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।[13]

इन विट्रो से इन इन विवो बहिर्वेशन

Main article: इन विट्रो से इन विवो बहिर्वेशन

इन विट्रो प्रयोगों से प्राप्त परिणामों को सामान्यतः स्थानांतरित नहीं किया जा सकता है, जैसा कि, इन विवो में पूरे जीव की प्रतिक्रिया की भविष्यवाणी करने के लिए किया जाता है। इन विट्रो परिणामों से इन विवो में एक सुसंगत और विश्वसनीय बहिर्वेशन प्रक्रिया का निर्माण इसलिए अत्यंत महत्वपूर्ण है। समाधानों में सम्मलित 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। चूंकि, इन विट्रो प्रयोगों में तेजी से परिष्कृत एकीकृत करने के लिए तेजी से अनेक, जटिल और चुनौतीपूर्ण डेटा एकत्र करते हैं। गणितीय मॉडल, जैसे कि सिस्टम जीव विज्ञान मॉडल, की यहाँ बहुत आवश्यकता है।[citation needed]

औषध विज्ञान में बहिर्वेशन

औषध विज्ञान में, IVIVE का उपयोग लगभग फार्माकोकाइनेटिक्स (PK) या फार्माकोडायनामिक्स (PD) 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, इन 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 बहिर्वेशन प्रभावों को इन विवो पीके में एक मात्रात्मक मॉडल की आवश्यकता होती है। शारीरिक रूप से आधारित पीके (पीबीपीके) मॉडल को आम तौर पर बहिर्वेशन 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 इन 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 इन विवो प्रभावों में भविष्यवाणी करने के लिए इसे बिना बदलाव के स्थानांतरित करना पर्याप्त नहीं है।[17]

यह भी देखें







संदर्भ

  1. ↑ Merriam-Webster, Merriam-Webster's Collegiate Dictionary, Merriam-Webster, archived from the original on 2020-10-10, retrieved 2014-04-20.
  2. ↑ Iverson, Cheryl, et al. (eds) (2007). "12.1.1 Use of Italics". एएमए मैनुअल ऑफ स्टाइल (10th ed.). Oxford, Oxfordshire: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-517633-9. {{cite book}}: |first= has generic name (help)CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  3. ↑ American Psychological Association (2010), "4.21 Use of Italics", The Publication Manual of the American Psychological Association (6th ed.), Washington, DC, USA: APA, ISBN 978-1-4338-0562-2.
  4. ↑ Artursson P.; Palm K.; Luthman K. (2001). "Caco-2 monolayers in experimental and theoretical predictions of drug transport". Advanced Drug Delivery Reviews. 46 (1–3): 27–43. doi:10.1016/s0169-409x(00)00128-9. PMID 11259831.
  5. ↑ Gargas M.L.; Burgess R.L.; Voisard D.E.; Cason G.H.; Andersen M.E. (1989). "Partition-Coefficients of low-molecular-weight volatile chemicals in various liquids and tissues". Toxicology and Applied Pharmacology. 98 (1): 87–99. doi:10.1016/0041-008x(89)90137-3. PMID 2929023.
  6. ↑ Pelkonen O.; Turpeinen M. (2007). "In vitro-in vivo extrapolation of hepatic clearance: biological tools, scaling factors, model assumptions and correct concentrations". Xenobiotica. 37 (10–11): 1066–1089. doi:10.1080/00498250701620726. PMID 17968737. S2CID 3043750.
  7. ↑ Alberts, Bruce (2008). कोशिका का आणविक जीवविज्ञान. New York: Garland Science. ISBN 978-0-8153-4105-5.
  8. ↑ Vignais, Paulette M.; Pierre Vignais (2010). डिस्कवरिंग लाइफ, मैन्युफैक्चरिंग लाइफ: हाउ द एक्सपेरिमेंटल मेथड शेप्ड लाइफ साइंसेज. Berlin: Springer. ISBN 978-90-481-3766-4.
  9. ↑ Jacqueline Nairn; Price, Nicholas C. (2009). एक्सप्लोरिंग प्रोटीन: ए स्टूडेंट गाइड टू एक्सपेरिमेंटल स्किल्स एंड मेथड्स. Oxford [Oxfordshire]: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-920570-7.
  10. ↑ "Existing Non-animal Alternatives". AltTox.org. 20 November 2016. Archived from the original on March 13, 2020.
  11. ↑ Quignot N.; Hamon J.; Bois F. (2014). मानव विषाक्तता की भविष्यवाणी करने के लिए इन विट्रो परिणामों में एक्सट्रपलेशन, इन विट्रो टॉक्सिकोलॉजी सिस्टम्स, बाल-प्राइस ए, जेनिंग्स पी।, एड्स, मेथड्स इन फार्माकोलॉजी एंड टॉक्सिकोलॉजी सीरीज़. New York, USA: Springer Science. pp. 531–550.
  12. ↑ Rothman, S. S. (2002). लिविंग सेल से सबक: विज्ञान की संस्कृति और न्यूनीकरण की सीमाएं. New York: McGraw-Hill. ISBN 0-07-137820-0.
  13. ↑ De Clercq E (October 2005). "नई एंटीवायरल दवाओं के विकास में हालिया हाइलाइट्स". Curr. Opin. Microbiol. 8 (5): 552–60. doi:10.1016/j.mib.2005.08.010. PMC 7108330. PMID 16125443.
  14. ↑ Sung, JH; Esch, MB; Shuler, ML (2010). "फार्माकोकाइनेटिक-फार्माकोडायनामिक मॉडलिंग के लिए इन सिलिको और इन विट्रो प्लेटफॉर्म का एकीकरण". Expert Opinion on Drug Metabolism & Toxicology. 6 (9): 1063–1081. doi:10.1517/17425255.2010.496251. PMID 20540627. S2CID 30583735.
  15. ↑ Quignot, Nadia; Bois, Frédéric Yves (2013). "A computational model to predict rat ovarian steroid secretion from in vitro experiments with endocrine disruptors". PLOS ONE. 8 (1): e53891. Bibcode:2013PLoSO...853891Q. doi:10.1371/journal.pone.0053891. PMC 3543310. PMID 23326527.
  16. ↑ Yoon M, Campbell JL, Andersen ME, Clewell HJ (2012). "सेल-आधारित विषाक्तता परख परिणामों के विवो एक्सट्रपलेशन में इन विट्रो में मात्रात्मक". Critical Reviews in Toxicology. 42 (8): 633–652. doi:10.3109/10408444.2012.692115. PMID 22667820. S2CID 3083574.
  17. ↑ Louisse J, de Jong E, van de Sandt JJ, Blaauboer BJ, Woutersen RA, Piersma AH, Rietjens IM, Verwei M (2010). "चूहे और आदमी में ग्लाइकोल ईथर के इन विवो विकासात्मक विषाक्तता के लिए खुराक-प्रतिक्रिया घटता की भविष्यवाणी करने के लिए इन विट्रो विषाक्तता डेटा और शारीरिक रूप से आधारित गतिज मॉडलिंग का उपयोग". Toxicological Sciences. 118 (2): 470–484. doi:10.1093/toxsci/kfq270. PMID 20833708.

बाहरी संबंध

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