Philosophy and complexity in cell culture

Summary

The script delves into the complexities of tissue culture and cell biology, highlighting the importance of in vitro conditions for cell growth and the role of gap junctions in cellular communication. It discusses the significance of cardiomyocyte tissues and the intricate balance between electrical and mechanical activities in the heart. The lecture also touches on the broader implications of using cells as sensors and the potential of cell engineering in regenerative medicine, aiming to make complex scientific concepts accessible for a wider audience.

Takeaways

• 🔬 The script discusses the importance of invitro cell culture technology, emphasizing the need for cells to replicate in vitro conditions to be successful.
• 💡 It introduces the concept of gap junctions as crucial connectors between cells, facilitating the transmission of electrical and mechanical signals.
• 🌟 The cardiomyocyte tissue is highlighted as an example, explaining the significance of cells like these in the heart's function and their interconnectedness.
• 🤔 The script raises the question of how cells in culture can mimic the complex interactions and conditions of cells within the body.
• 🧬 It touches on the role of proteins like actin and myosin in muscle contraction and the different types of forces generated by them.
• 🧴 The importance of the cellular environment is underlined, with a mention of endothelial cells, valves, and various other components within the heart.
• 🌱 The potential of using cells as sensors is introduced, with the script suggesting that cells can be used to detect and respond to various substances.
• 🛠️ The script suggests that understanding and replicating the in vivo environment is essential for successful cell culture and research.
• 🔍 It proposes the idea of creating a highly sensitive system using cells as sensors to detect and produce certain molecules or physical parameters.
• 🧪 The potential applications of cell culture in regenerative medicine and stem cell therapy are mentioned, indicating the field's cutting-edge nature.
• 📚 The script aims to simplify complex technical terms to make the subject more accessible to a broader audience.

Q & A

What is the main problem discussed in the first class of the tissue culture course?

The main problem discussed is the challenge of expanding cells taken from a tissue body outside the body, as they primarily function to maintain the conditions of the body and may not thrive in invitro conditions.

What is the significance of gap junctions in the context of this lecture?

Gap junctions are significant because they facilitate the transmission of electrical signals in various directions and can act as gates, either opening in one direction or both.

What role do cardiomyocytes play in the heart's function as described in the script?

Cardiomyocytes are responsible for both electrical and mechanical activities in the heart. They are connected through gap junctions and work in conjunction with each other to ensure the heart's proper functioning.

What does the term 'myo' in 'cardiomyocyte' refer to and what does it indicate about the cell's function?

The term 'myo' in 'cardiomyocyte' refers to muscle, indicating that these cells are muscle cells found in the heart, responsible for the heart's mechanical contractions.

How are the cells in the heart connected to each other to function as a coordinated system?

The cells in the heart are connected to each other through gap junctions, which allow for the coordinated electrical and mechanical activities necessary for the heart's pumping function.

What is the importance of understanding the forces generated by cardiomyocytes as mentioned in the script?

Understanding the forces generated by cardiomyocytes is important because it helps in comprehending the heart's mechanical function and how it contracts to pump blood effectively.

What are the two main proteins that regulate the contraction of the heart as discussed in the script?

The two main proteins that regulate the contraction of the heart are actin and myosin, which interact to produce the force necessary for the heart's beating.

How does the script differentiate between the roles of different types of cells within the heart?

The script differentiates the roles by explaining that while cardiomyocytes are responsible for contraction, there are other cell types like endothelial cells, valves, blood vessels, nerves, and stem cells that contribute to the heart's overall function.

What is the concept of 'x' as a substance that might influence the cells in the script?

The concept of 'x' is introduced as a hypothetical substance that, when transferred from one type of cell to another, might induce a response or change, indicating the complexity of intercellular communication and signaling.

Why is it important to consider the in vivo context when studying cells in vitro as highlighted in the script?

Considering the in vivo context is important because it provides a more accurate representation of how cells function within a living organism, which can be significantly different from their behavior in an artificial in vitro environment.

What is the significance of the term 'sensor' in the context of cell culture as discussed in the script?

In the context of cell culture, 'sensor' refers to the cells' sensitivity to various substances, and it is used to monitor how cells respond to different conditions or stimuli, which is crucial for understanding cellular behavior.

Outlines

00:00

🌟 Introduction to Cell Culture Technology

The script begins with a warm welcome to a course on cell culture technology, indicating that this is the second class in a series. The main challenge discussed is the growth of cells taken from a tissue body in vitro conditions, emphasizing that cells primarily function in the body's external environment. The class aims to delve deeper into this topic, starting with the second session, and introduces the concept of cells, specifically cardiomyocyte tissue extracted from the heart, to explain the importance of gap junctions in facilitating electrical transmission between cells.

05:00

💓 The Role of Cardiac Cells and Gap Junctions

This paragraph delves into the dual functions of heart cells, which are involved in both electrical and mechanical activities. It explains the interrelation between these activities and how they are not independent but rather interconnected. The heart's ability to contract is dependent on the electrical impulses transmitted through gap junctions, which are membrane proteins that can act as gates, opening in one or both directions. The paragraph also discusses the importance of the micro-environment outside the body for cells to perform electrochemical events, suggesting that understanding these underlying principles is crucial for grasping the fundamentals of life.

10:02

🔬 Exploring the Complexity of Heart Cells and Their Surroundings

The script continues to explore the complexity of heart cells, mentioning the presence of not only cardiomyocytes but also endothelial cells, valves, blood vessels, autonomic nerves, and stem cells within the heart. It likens the heart to a neighborhood with various 'houses' representing different cell types, each with unique properties and functions. The paragraph suggests that understanding the interactions between these different cell types and their microenvironments is essential for studying the heart's acute system and the problems associated with it.

15:07

🤔 Hypothesizing the Impact of External Variables on Cellular Systems

The speaker introduces a hypothetical situation where pink 'houses' (cells) are influenced by an external substance 'x', leading to some form of reaction or change. The paragraph discusses the importance of identifying what 'x' is and how it affects the 'pink houses' when introduced into the system. It emphasizes the need for careful consideration and analysis of these interactions to understand the underlying mechanisms and to avoid oversimplification of complex biological processes.

20:20

🔬 The Relevance of In Vitro Cell Culture Systems to In Vivo Conditions

This paragraph discusses the relevance of in vitro cell culture systems to in vivo conditions, highlighting the importance of understanding how closely these systems mimic the actual biological environment. It touches on the use of cells as sensors, which are sensitive to various substances, and how researchers can use cell cultures to study these interactions. The speaker also mentions the use of cell cultures to produce desired molecules and the importance of asking the right questions to harness the full potential of this technology.

25:23

🛠️ Advancing Cell Culture Technology for Regenerative Medicine

The script highlights the advancements in cell culture technology and its application in regenerative medicine, a fashionable and powerful field. It discusses the use of stem cell differentiation therapy and other techniques to construct complex biological parameters and the importance of understanding the philosophy behind these technologies to unlock their potential. The speaker also emphasizes the need for clear understanding and questions to advance the field.

🔍 Enhancing Understanding of Cell Culture Through Simplification and Visualization

The final paragraph focuses on the importance of simplifying and visualizing complex concepts to make them more accessible and understandable. The speaker intends to make the course more straightforward and generic, using simple terms and technical terms where necessary. The goal is to ensure that the audience can grasp the fundamental concepts of cell culture and its application in creating in vivo-like systems, sensors, and other biological parameters.

Keywords

💡Tissue Culture

Tissue culture is a scientific technique that involves the growth of cells, tissues, or organs outside their natural environment, typically in a laboratory setting. It is a key concept in the video, illustrating the process of taking a tissue sample and expanding it in vitro. The script mentions tissue culture as a method to study cells in an isolated environment, which is crucial for understanding cellular behavior and responses to various conditions.

💡Cardiomyocyte

A cardiomyocyte is a type of muscle cell found in the heart. The term is derived from 'cardio' referring to the heart, and 'myocyte' meaning muscle cell. In the video, cardiomyocytes are highlighted as an example of a tissue that can be taken from the body, such as the heart, and studied in vitro. They are essential for understanding the script's theme of cellular function and response in controlled conditions.

💡Gap Junction

Gap junctions are protein channels that allow for direct communication between cells. They are crucial for the transmission of electrical signals, which is vital for processes like heart contractions. The script discusses gap junctions as connectors that facilitate intercellular communication, particularly important in the context of cardiomyocytes working together to generate heartbeats.

💡Membrane Protein

Membrane proteins are proteins that are embedded within the lipid bilayer of a cell membrane. They serve various functions, including transport of molecules across the membrane and cell signaling. In the script, membrane proteins are mentioned as part of the gap junction structure, emphasizing their role in cell-to-cell interactions.

💡Electrical Impulses

Electrical impulses, in the context of the video, refer to the signals that travel through cells, particularly in the heart, to initiate contractions. The script explains how gap junctions facilitate the spread of these impulses, which is integral to the coordinated functioning of the heart.

💡Mechanical Movements

Mechanical movements in the script pertain to the physical contractions and relaxations of muscle cells, such as cardiomyocytes. The video discusses how electrical impulses are translated into these mechanical movements, which are essential for the heart's pumping action.

💡Electrochemical Events

Electrochemical events describe the processes where electrical and chemical changes occur simultaneously within cells, particularly important in nerve and muscle cells. The script mentions these events in relation to the body's ability to respond to external conditions, such as the spread of electrical signals through the heart.

💡Actin and Myosin

Actin and myosin are proteins that play a central role in muscle contraction. Actin is a globular protein, while myosin is a motor protein that moves along actin filaments. The script uses these terms to explain the force generation in muscle cells, which is a fundamental aspect of the video's exploration of cellular mechanics.

💡Skeletal Muscle

Skeletal muscle is the type of muscle attached to bones and is responsible for body movement. The script refers to skeletal muscle to differentiate the type of myosin found in it from that in cardiac muscle, highlighting the specificity of muscle function and structure.

💡Smooth Muscle

Smooth muscle is found in the walls of internal organs and structures, such as the digestive tract and blood vessels. The script mentions smooth muscle to illustrate the presence of myosin in these cells, which allows for the movement of substances through the body's internal structures.

💡Hypothesis

In the context of the video, a hypothesis is a proposed explanation for a phenomenon, which can be tested through experimentation. The script discusses forming a hypothesis about the interaction between different 'houses' or cells, emphasizing the scientific method as a way to explore and understand cellular interactions.

Highlights

Welcome to the second class in the course on cell technology.

The primary issue discussed is the difficulty of replicating the in vivo conditions for cells outside the body.

Introduction to the concept of tissue culture and its significance in the study of cells.

Explanation of the term 'cardiomyocyte' and its role in heart function.

The importance of gap junctions in cell communication and their role in electrical conduction.

The dual role of cells in electrical and mechanical functions and their interdependence.

The necessity for cells to replicate electrochemical events outside the body for a complete understanding.

The complexity of the heart's cellular structure, including cardiomyocytes, endothelial cells, and other components.

The analogy of cells to a neighborhood with various types of 'houses' representing different cell types.

The importance of understanding the interactions between different cell types in a system.

The challenge of translating in vitro cell culture observations to in vivo conditions.

The concept of using cells as sensors to understand their response to various stimuli.

The potential of cell culture in regenerative medicine and stem cell therapy.

The need for a comprehensive understanding of the technology and its biological implications.

The future directions of the course, including the creation of more complex in vitro systems.

The goal of simplifying technical terms to make the course more accessible to a wider audience.

The importance of asking the right questions to gain meaningful insights from cell culture studies.

Transcripts

ഏവർക്കും വീണ്ടും സെൽ കൾച്ചർ ടെക്നോളജി

എന്ന കോഴ്സിലേക്ക് സ്വാഗതം.

ഇത് നമ്മുടെ ആദ്യത്തെ ആഴ്ചയിലെ രണ്ടാമത്തെ

ക്ലാസ്സ് ആണ്.

ആദ്യത്തെ ക്ലാസ്സിൽ പറഞ്ഞപോലെ നമ്മൾ

ഒരു ടിഷ്യൂ (tissue) ശരീരത്തിനകത്ത് നിന്ന് എടുത്തത്

പുറത്തേക്ക് കൊണ്ടു വന്നു വളർത്താൻ നേരിടുന്ന

ഏറ്റവും വലിയ പ്രശ്നം എന്തെന്നാൽ, ഇൻവിട്രോ

കണ്ടീഷനിൽ (invitro condition) ആ സെല്ലുകൾക്ക് അ

ശരീരത്തിന് അകത്തുള്ള അവസ്ഥ പ്രധാനം ചെയ്യുക

എന്നുള്ളതാണ്.

എങ്കിൽ മാത്രമേ അത് വിജയകരമാവുകയുള്ളൂ.

അപ്പോൾ നമുക്ക് ഇന്നത്തെ ക്ലാസ് ആരംഭിക്കാം.

അപ്പോൾ നമ്മൾ രണ്ടാമത്തെ ക്ലാസ്സിലേക്ക്

കടക്കുകയാണ്.

ഇപ്പോൾ ഞാൻ ചോദിക്കുന്നത് വളരെ ലളിതമായ കാര്യമാണ്.

ഉദാഹരണത്തിന് ഇത് ശരീരത്തിന് അകത്തുള്ള

ഒരു ടിഷ്യു ആണ്.

അതായത് ഞാൻ ഇപ്പോൾ ഹൃദയത്തിൻറെ ടിഷ്യു

പുറത്തേക്ക് എടുക്കുകയാണ്, ഇതാണ് ഹൃദയം ഇതാണ്

ഞാനെടുത്ത കാർഡിയോമയോസൈറ്റ് ടിഷ്യു (cardiomyocyte tissue).

ബയോളജി പശ്ചാത്തലം ഇല്ലാത്തവർക്കായി,

കാർഡിയോ (cardio) എന്നാൽ ഹൃദയത്തിൻറെ, മയോസൈറ്റ്സ്(myocytes)

‘മയോ’ (myo) എന്നാൽ മസിൽ, ‘സൈറ്റ്സ്’(cytes) എന്നാൽ

സെൽ . ഇതാണ് കാർഡിയോമയോസൈറ്റ് (cardiomyocyte) പദത്തിൻറെ

അർത്ഥം.

വികസിപ്പിക്കണം എന്നാണ്.

ബയോളജി മേഖലയിൽ ഉള്ളവർക്ക് അറിയുന്നുണ്ടാകും

ഗ്യാപ് ജംഗ്ഷൻ എന്നാൽ ട്യൂബ് പോലത്തെ ഘടനയുള്ള

വസ്തുക്കളാണ്.

ബയോളജി ഇതര മേഖലയിൽ ഉള്ളവർക്കായി, ഉദാഹരണത്തിന്

ഇവിടെ രണ്ടു മുറികൾ ഉണ്ടെന്ന് വിചാരിക്കുക,

എളുപ്പത്തിന് ഞാൻ വരച്ചു കാണിക്കാം

ഇതാണ് ഒരു മുറി ഇതാണ് അടുത്തുള്ള മുറി.

ഇപ്പോൾ ഞാൻ ഇവിടെ ഒരു കണക്ടർ (connector) കൊടുത്താൽ

ഈ രണ്ടു റൂമുകളും തമ്മിൽ പരസ്പരം ബന്ധപ്പെടാം.

ഇത്തരം കണക്ടർനെ വിളിക്കുന്ന സാങ്കേതിക

പദമാണ് ഗ്യാപ് ജംഗ്ഷൻ (gap junction).

അവ മറ്റൊന്നല്ല വെറും മെംബ്രൺ പ്രോട്ടീനുകളാണ്

(membrane protein).

കാർഡിയാക് സെല്ലുകളുടെ ഒരു സവിശേഷതയാണ്

ഒരുപാട് ഗ്യാപ്പ് ജംഗ്ഷനുകൾ അതിനു

പിന്നിൽ ഒരുപാട് കാരണങ്ങളുണ്ട്.അത്

നമുക്ക് പിന്നീട് ചർച്ച ചെയ്യാം.

ഗ്യാപ്പ് ജംഗ്ഷൻ വളരെ പ്രധാനമാണ്

കാരണം അവ ഇലക്ട്രിക്കൽ പ്രസരണം ഇതുപോലെ

വിവിധ ദിശകളിലേക്ക് വിതരണം ചെയ്യുന്നു.

അതുകൂടാതെ ഗ്യാപ് ജംഗ്ഷൻ ഒരു ഗേറ്റ്

(gate) ആയും നോൺ ഗേറ്റ് (non gate) ആയും പ്രവർത്തിക്കാം.അവയ്ക്ക്

ഒരു ദിശയിലേക്ക് മാത്രമായി ആയി തുറക്കാം

അല്ലെങ്കിൽ ഇരു ദിശകളും ഉണ്ടാകാം.

അതിനാൽ ഞാൻ ആദ്യം പ്രതീക്ഷിക്കുന്നത്

കാർഡിയാക് സെല്ലുകൾ അടുത്തുവന്നു ചേർന്നു

അവയ്ക്കിടയിൽ ഗ്യാപ് ജംഗ്ഷനുകൾ ഉണ്ടാകുന്നതാണ്.

അപ്പോൾ അടുത്തത് ഉണ്ടാകാൻ പോകുന്നത്

ഈ സെല്ലുകൾ ഇങ്ങനെ ഇതുപോലെ അടുത്ത്

വന്ന് അവയ്ക്കിടയിൽ ഗ്യാപ് ജംഗ്ഷൻ രൂപപ്പെടുന്നു.

അടുത്തതായി നിങ്ങൾ നിങ്ങളുടെ ഹൃദയത്തിൽ

ഒന്ന് തൊട്ടു നോക്കൂ ഹൃദയമിടിപ്പ് കേൾക്കുന്നില്ലേ.ഇത്

സൂചിപ്പിക്കുന്നത് ഈ സെല്ലുകൾ രണ്ടുതരം

ദൗത്യങ്ങളിൽ ഏർപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു എന്നാണ്.

അതായത് അവർ ഇലക്ട്രിക്കലും (electrical) മെക്കാനിക്കലുമായ

(mechanical) പ്രവൃത്തികളിൽ ഏർപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

ഈ ഇലക്ട്രിക്കലും (electrical) മെക്കാനിക്കലുമായ

പ്രവർത്തികൾ പരസ്പരം ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

അല്ലാതെ ഇവ രണ്ടും സ്വതന്ത്ര പ്രവർത്തികൾ

അല്ല.

ഞാൻ ഇത് മാത്രമേ ചെയ്യുകയുള്ളൂ, മറ്റൊന്ന്

ചെയ്യുകയില്ല എന്ന രീതിയിൽ അല്ല.

ഇവ രണ്ടും പരസ്പര ബന്ധിതമാണ് ഒരു ഇലക്ട്രിക്കൽ

ഇൻപൾസ് (impulse) ഉണ്ടെങ്കിൽ അതിനനുസരിച്ച് മെക്കാനിക്കൽ

ചലനങ്ങൾ മിടിപ്പുകൾ ഉണ്ടാകുന്നു.

അതിനാൽ ഈ സെല്ലുകൾ ശരീരഘടനയുടെ പുറത്ത്

വളരണമെങ്കിൽ ഇത്തരം ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ

(electrochemical) ഇവൻറുകൾ (events) അനുകരിക്കാൻ പറ്റിയ

സാഹചര്യങ്ങൾ ഒരുക്കേണ്ടി വരും.

ശരീരത്തിനകത്ത് വെച്ച് ചെയ്യുന്ന

അതേ ഇലക്ട്രോ കെമിക്കൽ പ്രവർത്തികൾ പുറത്തെ

സാഹചര്യങ്ങളിലും ചെയ്യാൻ ആ സെല്ലുകൾക്ക്

സാധിക്കണം.

ഒരു പൂർണതോതിലുള്ള സാമ്യം ഉണ്ടാകണമെന്നില്ല

ചില വ്യതിയാനങ്ങൾ ഉണ്ടാകാം,അവ എത്രത്തോളമുണ്ടെന്ന്

കണക്കാക്കണം ഇത് നെഗറ്റീവായ ഒരു കാര്യമല്ല

,ഒരു പോസിറ്റീവ് രീതിയിൽ എടുത്താൽ

അടിസ്ഥാന തത്വങ്ങളിൽ ഊന്നിയാണ് നിലകൊള്ളുന്നത്.

അടിസ്ഥാനം അറിഞ്ഞില്ലെങ്കിൽ നിങ്ങൾ ഒരു സ്വപ്നലോകത്താണ്

ജീവിക്കുന്നുണ്ടാവുക.

ഞാൻ പറയുകയാണെങ്കിൽ അടിസ്ഥാനമറിയാതെയാണ്

പലരും കടന്നു പോകുന്നത്.

അപ്പോൾ ആദ്യം ഒരു ഇലക്ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ

പ്രവൃത്തി ഉണ്ടാക്കും.

അതിൻറെ ആദ്യത്തെ തെളിവ് ആ സെല്ലുകൾ

ഒരു മൈക്രോസ്കോപ്പിൻറെ അടിയിൽ വെച്ചാൽ നമുക്ക്

ലഭിക്കും, അത് മിടിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിൽ ആ സെല്ലുകൾ പ്രവർത്തിക്കുന്നുണ്ടെന്ന്

അർത്ഥം.

അത് മിടിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിൽ അവിടെ ഒരു ഫോഴ്സ്

(force) ഉണ്ടാകുന്നു എന്നാണ് അർത്ഥം.

ഫോഴ്സിനെ പറ്റി പറയുമ്പോൾ, അതൊരു ന്യൂട്ടൻ വാല്യൂയാണ്,

അത് പൈകോ ന്യൂട്ടൻ (pico newton) അല്ലെങ്കിൽ

മറ്റേതെങ്കിലും യൂണിറ്റ് ആകാം, അത്

വീണ്ടും യഥാർത്ഥ ശാരീരിക അവസ്ഥയോട്

എത്രത്തോളം ചേർന്നിരിക്കുന്നു എന്ന് പറയുന്നു.

അതായത് ശരീരത്തിനു പുറത്തേക്ക് എടുക്കുന്ന

ടിഷ്യു ശരീരത്തിനകത്തുള്ള പോലെ തന്നെ പെരുമാറണം.

ഹൃദയമിടിപ്പ് നിയന്ത്രിക്കുന്നത് രണ്ടു പ്രധാന ഹൃദയപ്രോട്ടീനുകലാണ്,

ആക്ടിനും (actin) മയോസിനും (myosin) , രണ്ടിനും രണ്ട്

വ്യത്യസ്ത നിറങ്ങൾ നൽകുകയാണ് ഓറഞ്ചും

പച്ചയും.

എത്ര ഫോഴ്സ് (force) ഉണ്ടാകുന്നു എന്നതനുസരിച്ച്

മയോസിൻ (myosin) പലതരത്തിലുണ്ട്.

മറ്റൊരുതരത്തിൽ പറഞ്ഞാൽ എൻറെ സ്കേലേറ്റൽ

(skeletal) മസിലിലുള്ള മയോസിൻ ഫോഴ്സ് ഡയനാമിക്സ്

(force dynamics) കാർഡിയാക് മയോസിനിൽ നിന്നും

വ്യത്യസ്തമായിരിക്കും.

മസിലിൻറെ ഉള്ളിൽ ചില ഘടനകൾ ഉണ്ട്,

മസിൽ സ്പിൻഡിൽ (muscle spindle) പോലുള്ളവ അവയുടെ

രീതികളും പെരുമാറ്റവും മയോസിൻ പ്രോപ്പർട്ടികളിൽ

നിന്നും വ്യത്യസ്തമാണ്.

നിങ്ങളുടെ ഇവിടെ വൻ കുടൽ ചെറുകുടൽ

തുടങ്ങിയവയുടെ ഉള്ളിലെല്ലാം ഉള്ള സ്മൂത്ത് മസിലുകളിൽ

(smooth muscle) മയോസിനുകളുണ്ട് (myosin), ഇതിലൂടെയാണ്

നിങ്ങൾ കഴിക്കുന്ന ഭക്ഷണമെല്ലാം പോകുന്നത്

കാണുന്ന സെല്ലുകൾ അവയിൽ ഏത് മയോസിനാണ്

എന്ന് പ്രകടിപ്പിച്ചാൽ മാത്രമേ അവയ്ക്ക്

ശരീരത്തിനുള്ളിൽ ഉള്ള പോലെ ഫോഴ്സ്

ഉണ്ടാക്കാൻ സാധിക്കു.

അപ്പോൾ ഈ ശാരീരികഘടനയുടെ പുറത്ത് നമ്മൾ ഒരു

വസ്തുവിനെ വളർത്തുമ്പോൾ ഉദാഹരണത്തിന് ഈ ഭൂമിയിൽ

നിങ്ങൾ ഒരു വസ്തു വളർത്തുകയാണ് വളരെ

വ്യത്യസ്തമായ പരിസ്ഥിതിയിലാണ് നിങ്ങൾ അവയെ വളർത്തുന്നത്.

അതിന് ആ പരിസ്ഥിതിയെ പറ്റി യാതൊരു വിവരവും

ഉണ്ടാവില്ല.

ഒരു നിമിഷം ഇതിനെപ്പറ്റി ചിന്തിച്ചു നോക്കൂ.

ഇപ്പോൾ ഈ ഹൃദയത്തിനെ തന്നെ എടുത്താൽ അവയിൽ

കാർഡിയോ മയോസൈറ്റുകൾ (cardiomyocytes) മാത്രമല്ല

ഉള്ളത്, ഹൃദയത്തിൽ എന്റോതെലിയൽ സെല്ലുകൾ

(endothelial cells) അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, തുടർന്ന് വാൽവുകൾ

രൂപപ്പെടുന്ന കോശങ്ങളുണ്ട്, രക്തക്കുഴലുകളുണ്ട്,

സിമ്പതെറ്റിക് (sympathetic), പാരസിമ്പതെറ്റിക്

ഞരമ്പുകൾ (parasympathetic nerves) അല്ലെങ്കിൽ ഓട്ടോണോമിക്ഞരമ്പുകൾ

(autonomic nerves), സ്റ്റെം സെല്ലുകൾ (stem cells), കാർഡിയാക്

സ്റ്റെപ്സെല്ലുകൾ (step cells)എന്നിവ ഉണ്ട്.

അപ്പോൾ നിങ്ങൾ പുറത്തേക്കെടുക്കുന്ന കാർഡിയോ മയോസൈറ്റുകൾക്ക്

ചുറ്റും ധാരാളം കോശങ്ങളുണ്ട്.

നിങ്ങൾക്ക് ഇതിനെ ഇത്തരത്തിൽ നിറയെ

വീടുകളുള്ള ഒരു കാർട്ടൂന്നായി സങ്കൽപ്പിക്കാം.

ഇതിനെപ്പറ്റി കൂടുതൽ മനസ്സിലാക്കാൻ ഞാൻ

പല നിറങ്ങളുള്ള വീടുകൾ വരയ്ക്കുകയാണ്.

ഇതൊരു കോളനി പോലെയാണ് ഓരോ വീടിനും ഓരോ

നിറം, എന്നാൽ ചില വീടുകൾക്ക് ഒരേ നിറമാണ്.

നിങ്ങൾക്ക് ഇവിടെ ചുവപ്പ് കാണാം, പച്ച

കാണാം, നീല വീട് വരെ കാണാം..

ഇപ്പോൾ എനിക്ക് ഈ വീടുകൾ ഒറ്റയ്ക്കായി

ഈ സിസ്റ്റത്തിന് ഈ അവസ്ഥയ്ക്ക് പുറത്താണ്

പഠിക്കേണ്ടത് . ഇവയെല്ലാം നമുക്ക് പഠിക്കാം

പക്ഷേ ഈ വീടുകളെല്ലാം പരസ്പരം ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു

ഉദാഹരണത്തിന് നമ്മൾ ചുവന്ന വീടുകൾ ഒറ്റയ്ക്ക്

പുറത്ത് എടുത്താണ് പഠിക്കുന്നതെങ്കിൽ,

തീർച്ചയായും കുറച്ച് സിഗ്നലുകളുടെ കുറവ്

കാണിക്കും, ഇതൊരു തെറ്റല്ല നമ്മൾ വളർത്തുന്നത്

ഒരു അക്യൂട്ട് സിസ്റ്റം ആണ്.

എല്ലാം തമ്മിലുള്ള ബന്ധം പൂർണ്ണതോതിൽ

നമുക്കറിയില്ല, അതിനാൽ തന്നെ പരിപൂർണ്ണത

വരണമെന്നില്ല അത് സ്വാഭാവികവുമാണ്,

എന്നാൽ ഇവയെല്ലാം വേർപെടുത്തി പഠിക്കാനുള്ള

ഒരു അവസരം ഉണ്ട് താനും.

ഇതിനും അപ്പുറത്തേക്ക് നമ്മൾ ഭാവനയിൽ കാണുകയാണെങ്കിൽ,

ഉദാഹരണത്തിന് ഈ പിങ്ക് വീടുകൾ ചുവന്ന വീടുകളുമായി

x എന്ന മാധ്യമത്തിലൂടെ ബന്ധപ്പെടുന്നു

എന്ന് വിചാരിക്കുക.

ഇതാണ് ഞാൻ ഭാവനയിൽ കാണുന്ന ഹൈപോതെസിസ്

(hypothesis), അതായത് പിങ്ക് കളർ വീട്ടിൽ നിന്ന്

x എന്ന വസ്തു ചുവന്ന വീട്ടിലേക്ക് കൊടുക്കുമ്പോൾ

എന്തോ ഉണ്ടാകുന്നു ഒരു മേൽക്കൂരയോ മറ്റോ.

എങ്ങനെയാണ് ഇതെനിക്ക് തെളിയിക്കാൻ സാധിക്കുക?

എന്താണ് ഞാൻ ചെയ്യുക ? ഇതിനായി ഞാൻ ആദ്യം

x എന്താണെന്ന് കണ്ടുപിടിക്കണം, എന്നിട്ട് അത് പുറത്തെ

വ്യവസ്ഥയിൽ വീട് വളർത്തുമ്പോൾ അതിലേക്ക്

നൽകണം, അവിടെ അതേ മേൽക്കൂര ഉണ്ടാക്കുകയാണെങ്കിൽ

ഞാൻ പറഞ്ഞത് ശരിയാണെന്ന് അർത്ഥം, മറിച്ചാണെങ്കിൽ

ഞാൻ മനസ്സിലാക്കിയതിലും സങ്കീർണമാണ് കാര്യങ്ങൾ.

. ടിഷു കൾച്ചർ(tissue culture),

സെൽ കൾച്ചർ എന്നിവയെല്ലാം അക്യൂട്ട് സിസ്റ്റങ്ങൾ

(acute system) ആണ്.

ഇത്തരത്തിലാണ് നമ്മൾ ഇവയിലെ പ്രശ്നങ്ങളെ

നോക്കിക്കാണേണ്ടത്.

വളരെ കരുതലോടെ വേണം ഈ വിവരങ്ങളെ വിശകലനം

ചെയ്യാൻ.

മുൻപ് പറഞ്ഞതിൽ നിന്നും വിപരീതമായ ഒരു അവസ്ഥയാണ്

എന്ന് വിചാരിക്കുക, അതായത് പിങ്ക് വീട്

x വസ്തു ഉണ്ടാക്കിയാൽ ചുവന്ന വീടിന് രണ്ടാമതൊരു

മേൽക്കൂര ഉണ്ടാവുകയില്ല എന്നാണെങ്കിൽ, നമ്മൾ

അവയെ ഒറ്റയ്ക്ക് വളർത്തിയാൽ രണ്ടാമത്തെ

മേൽക്കൂര ഉണ്ടാക്കാൻ അവർക്ക് സാധിക്കണം.

അതായത് x കോമ്പൗണ്ട് വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ടതാണ്.

മുകളിൽ പറഞ്ഞ പോലെ വിപരീതമായ അവസ്ഥയിൽ

നിങ്ങൾ x കോമ്പൗണ്ട് കൊടുക്കുകയാണെങ്കിൽ

അവിടെ അത്തരം വളർച്ച കാണാൻ പാടില്ല.

അപ്പോൾ ഈ പ്രക്രിയകളെല്ലാം നിങ്ങൾ അന്ധമായി

ചെയ്യുകയാണെങ്കിൽ, അതായത് അതിനെ വെറും

ടെക്‌നിക്കായി മാത്രം കാണുകയും, അതിൽ നിങ്ങളുടെ

ബുദ്ധി ഉപയോഗിക്കാതിരിക്കുകയും ചെയ്താലും നിങ്ങൾക്ക്

എന്തെങ്കിലും ഫലം കിട്ടും, എന്നാൽ

അവ അവ്യക്തവും മറ്റുള്ളവർക്കു ആവർത്തിക്കാനോ അനുകരിക്കാനോ

സാധിക്കാത്തതുമായിരിക്കും.

അതായത് നമ്മൾ ഒരു ഉപകരണം ഉപയോഗിക്കുന്നതിനു

മുമ്പ് അത് ഇൻ വൈവോ (in vivo) കണ്ടീഷന്നോട്

എത്രത്തോളം അടുത്തിരിക്കുന്നു എന്ന് മനസ്സിലാക്കണം.

ചില വിഭാഗം ആളുകളുണ്ട് അവർ സെല്ലിനെ ഒരു

ബയോ റിയാക്ടർ ആയിട്ടാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്

അവർ എന്താണ് ചെയ്യുന്നത്?

എല്ലാവർക്കും ആൻറിബോഡിയെ പറ്റി അറിയാമായിരിക്കുമല്ലോ,

ഉദാഹരണത്തിന് ഇത് റെഡ് സെല്ലുകളുടെ

(red cell) ഒരു വകഭേദമാണ് എന്ന് വിചാരിക്കുക,

അവർ ആൻറി ബോഡീകളെ ഉണ്ടാക്കി.

ഞാൻ എന്താ ചെയ്‌തെന്നു വെച്ചാൽ, അവയെ പുറത്തെടുത്ത്

ഏതെല്ലാം അവസ്ഥയിലാണ് അവർ z ഫംഗ്ഷനൽ ആൻറി

ബോഡീസ് ഉണ്ടാക്കുക എന്ന് മനസ്സിലാക്കി.

ഇവിടെ ഞാൻ സെല്ലിനെ ഒരു സാമ്പിൾ ബയോറിയാക്ടറായി

ഉപയോഗിക്കുകയാണ്, അത്തരത്തിൽ നിരവധി

പഠനങ്ങൾ ബയോടെക്നോളജി രംഗത്ത് നടത്തിയിട്ടുണ്ട്.

എന്നാൽ എണ്ണ ഉൽപാദന സമയത്ത് ആൽഗകളെ (algae)

ബയോ റിയാക്ടറായി ഉപയോഗിച്ചു വരുന്നു,

അവ ഓയിൽ അഥവാ എണ്ണയെ വേർതിരിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു.

നമ്മൾ അതിനെ പറ്റി കൂടുതൽ വേവലാതിപ്പെടുന്നില്ല,

എന്തെന്നാൽ നമ്മുടെ ലക്ഷ്യം വളരെ വ്യക്തമാണ്

നമ്മൾ അവയെ ഒരു ഉപകരണമായി മാത്രമാണ് കാണുന്നത്,

xyz കോമ്പൗണ്ടസ് (compounds) വ്യാവസായികമായി

ഉണ്ടാക്കുന്ന ഒരു ലളിതമായ ഉപകരണം.

അതിനാൽ, നിങ്ങൾ എന്താണ് ആവശ്യപ്പെടുന്നതെന്ന്

അറിയില്ലെങ്കിൽ.

നിങ്ങൾ ചോദിക്കുന്ന ചോദ്യവും ഇവിടെ മറ്റൊരു

കാര്യവും നിങ്ങൾക്ക് ഉറപ്പില്ലെങ്കിൽ,

ഞാൻ ഇത് പറയുമ്പോൾ ഞാൻ സംസാരിക്കുമ്പോൾ,

ഞാൻ നിങ്ങളുടെ മുൻപിൽ ഈ സങ്കീർണ്ണ ചിത്രം

ഉണ്ടാക്കി, ഇത് നിങ്ങളോട് പറഞ്ഞു, ഇതാണ് യഥാർത്ഥ

സാഹചര്യം.

അതിനാൽ, നിങ്ങളുടെ കൾച്ചർ എത്ര ദൂരെയാണ്?

നിങ്ങൾ ചോദിക്കേണ്ട അടിസ്ഥാന ചോദ്യം

എന്തെന്നാൽ ഇൻവിട്രോ സെൽ കൾച്ചർ സിസ്റ്റം

(invitro cell culture system) ഇൻ വൈവയോട് (in vivo) എത്രത്തോളം ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു

എന്നതാണ്.

ഇതാണ് ആദ്യത്തെ സാഹചര്യം രണ്ടാമത്തേത് എന്തെന്നാൽ

മൃഗ കോശങ്ങളെ സെൻസറുകളായി ഉപയോഗിക്കുക എന്നതാണ്,

എന്താണ് സെൻസർ, നമ്മുടെ ഒട്ടുമിക്ക സെല്ലുകളും

പലവിധ വിഷവസ്തുക്കളോടും സെൻസിറ്റീവാണ്.

അപ്പോൾ ഈ കൾച്ചർ ഡിഷിൽ ഞാൻ വിഷവസ്തുക്കൾ

ചേർക്കുകയാണ് അത് എങ്ങനെയാണ് പ്രതികരിക്കുക

എന്നെനിക്കറിയാം.

ശരിക്കുമുള്ള അവസ്ഥയിൽ ഈ വിഷവസ്തു എന്താണ്

ചെയ്യുന്നത് എന്ന് ഉറപ്പില്ല, അതിനാൽ

തന്നെ അത് മനസ്സിലാക്കാൻ ഞാൻ ഈ സെല്ലിനെ ഒരു

സെൻസർ ആയി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഇതാണ് നിങ്ങളുടെ സെൽ, ഞാനതിനെ ഒരു

സെൻസർ സിസ്റ്റമായി ഉപയോഗിക്കുകയാണ്.

ഇപ്പോൾ എനിക്ക് xyz കോമ്പൗണ്ടസ് ഉണ്ട്,

അതുകൂടാതെ കുറേ ഔട്ട്പുട്ട്കളും (outputs) ഉണ്ട്; അവ ഇലക്ട്രികലാകാം,

കെമിക്കലാകാം, അല്ലെങ്കിൽ ഫിസിക്കൽ പാരാമീറ്ററുകളും

ആകാം . അതുപോലെ തന്നെ പ്രോട്ടീനുകളെയോ

മറ്റ് തന്മാത്രകളെയോ കുറയ്ക്കുന്നതിനോ

കൂട്ടത്തോടെ ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്നതിനോ എനിക്ക് മൃഗകോശങ്ങൾ

ഉപയോഗിക്കാം.

അതിനാൽ, മറ്റൊരു വിധത്തിൽ പറഞ്ഞാൽ,

സെല്ലുകൾക്ക് ശരിയായ വ്യവസ്ഥകൾ നൽകി,

നിങ്ങൾ ഇഷ്ടപ്പെടുന്ന മോളിക്യൂൾസ് (molecules)

ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ സെൽ കൾച്ചറിലൂടെ

(cell culture) പഠിക്കണം.

ഇതിൻറെ എല്ലാം ടെക്നിക്കുകൾ ഒന്നുതന്നെയാണ്,

എന്നാൽ ശരിയായ ചോദ്യങ്ങൾ തന്നെ ചോദിക്കണം

അല്ലെങ്കിൽ ഞാൻ പറഞ്ഞ മാതിരി രണ്ടു വശങ്ങളുണ്ട്

ഒന്നിനെ A എന്നും മറ്റൊന്നിനെ B എന്നു

വിളിക്കാം.

ഞാൻ ഇതിനെയൊരു റീജനറേറ്റീവ് (regenerative) മെഡിസിൻ ആയിട്ടാണ്

ഉപയോഗിക്കുന്നത്, ഇത് ഇന്നത്തെ ഏറ്റവും

ഫാഷനബിൾ ആയ ഒരു വിഷയമാണ്, അതുകൂടാതെ സ്റ്റെം

സെൽ ഡിഫറെന്റിയേഷൻ തെറാപ്പിയും (stem cell

differentiation therapy) മറ്റും കൃത്രിമ അവയവ നിർമ്മാണത്തിലേക്ക്

വരെ വഴികാട്ടുന്നു.

ഒട്ടുമിക്കവരും വെറുമൊരു ടെക്‌നിക്കായി

കണക്കാക്കുന്ന ഇത് എനിക്ക് ഞാൻ പിൻതുടരുന്ന

ഒരു വിഷയമാണ്.

ഇതിൻറെ ഫിലോസഫി വ്യക്തമായി മനസ്സിലാക്കിയില്ലെങ്കിൽ

ഇതിൻറെ ശക്തി മനസ്സിലാക്കുക ബുദ്ധിമുട്ടാണ്,

എന്നെ വിശ്വസിക്കുക ഇതിൽ അതിശയകരമായ

ശക്തിയുണ്ട്, എന്നാൽ നമ്മൾ എന്താണ് ചെയ്യുന്നതെന്ന

പൂർണ്ണ ധാരണ ഉണ്ടാവണം.

ഈ കോഴ്സ്സ് ഇങ്ങനെ പരിചയപ്പെടുത്തുന്നതിൻറെ

ഉദ്ദേശം എന്തെന്നാൽ അല്ലെങ്കിൽ നിങ്ങൾ

ലാബിൽ പോയി വെറുതെ കണ്ടു മനസ്സിലാക്കി

ഇങ്ങനെയാണ് സെൽ കൾച്ചർ എന്ന രീതിയിൽ ഇതിൽ

ടെക്‌നിക്കായി മാത്രം കാണും.

ആ മനസ്ഥിതിയിൽ നിന്ന് നമുക്ക് പൂർണമായി

പുറത്തു കടക്കാം, എന്നിട്ട് ഇതിനെ

മറ്റൊരുതരത്തിൽ നോക്കി കാണാം, ഇതിന്

ഇന്ന് ഒരു ഘടനയെ ഉണ്ടാക്കാൻ പറ്റും

എന്ന് ഭാവനയിൽ കാണുക.

നമുക്ക് അടുത്ത തലമുറയിലെ സെൻസറുകകളെ(sensors) ഉണ്ടാക്കാം,

നമുക്ക് ഏറ്റവും തുച്ഛമായ വിലയിൽ

സെൻസറുകകളെ ഉണ്ടാക്കാം, അതുകൂടാതെ നമ്മുടെ

തന്നെ ആൻറിബോഡികളെ (antibody)കൃത്രിമ പരിസ്ഥിതിയിൽ

ഉണ്ടാക്കിയെടുക്കാം.

ഇതിനും അപ്പുറത്തേക്ക് ചിന്തിക്കാം ഈ സെല്ലുകളെ

ഒരു ഉപകരണമായി ഉപയോഗിക്കാം, നമ്മൾ അവയെ നിയന്ത്രിക്കുന്നു

, എന്താണ് ചെയ്യേണ്ടതെന്ന് അവരോടു പറയുന്നു

,DNAയുടെ ഏതു ഭാഗമാണ് ട്രാൻസ്‌ക്രൈബ്

ചെയ്യേണ്ടതെന്ന് പറയുന്നു.

ഈ പരിമിതികൾക്കുള്ളിൽ തന്നെ സെൽ എഞ്ചിനീയറിംഗ്

ചെയ്യാൻ നമുക്ക് കഴിയും.

ഈ പ്രതീക്ഷയോടെ അടുത്ത ക്ലാസ്സിലേക്ക്

പോവുകയാണ് ,ഇതിനെ പറ്റിയുള്ള ഉള്ള

കൂടുതൽ വിവരങ്ങൾ അടുത്ത ക്ലാസ്സിൽ

പറയാം.

ഈ ചിത്രങ്ങളിൽ നിന്നു തന്നെ തുടങ്ങാം,ഒരു

കൃത്രിമ സിസ്റ്റം അല്ലെങ്കിൽ ഇൻവിവോ

സിസ്റ്റത്തെ പറ്റി പറയുമ്പോൾ എന്തെല്ലാമാണ്

കണക്കിലെടുക്കേണ്ടത്, പിന്നെ ഇതിനുപിന്നിലെ

ബയോളജിക്കൽ പാരാമീറ്റർ എന്തെല്ലാമാണ് എന്നിവയെല്ലാം

പറയാം, ഞാൻ ഈ കോഴ്സ് കൂടുതൽ ലളിതവും ജനറിക്കുമാക്കാൻ

ശ്രമിക്കാം എന്തെന്നാൽ മറ്റു മേഖലയിലുള്ളവർക്കും

ഇത് മനസ്സിലാക്കാൻ എളുപ്പമായിരിക്കും.

അതിനാൽ തന്നെ പരമാവധി സാങ്കേതികപദങ്ങൾ

ഒഴിവാക്കി ലളിതമായ പദങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കാൻ

ഞാൻ ശ്രമിക്കാം, അഥവാ സാങ്കേതിക പദങ്ങൾ

ഉപയോഗിക്കുകയാണെങ്കിൽ ഞാൻ അതിവിടെ എഴുതാം

.