انسانی جینیاتی بلیو پرنٹ دھوکہ دہی سے آسان ہے۔ ہمارے جینز 46 X کی شکل کے ڈھانچے میں مضبوطی سے زخم ہیں جنہیں کروموسوم کہتے ہیں۔ ارتقاء کے ذریعہ تیار کردہ، وہ ڈی این اے لے جاتے ہیں اور جب خلیات تقسیم ہوتے ہیں تو اس کی نقل تیار کرتے ہیں، جو نسل در نسل ہمارے جینوم کے استحکام کو یقینی بناتے ہیں۔
1997 میں، ایک مطالعہ نے ارتقاء کی پلے بک کو ٹارپیڈو کیا۔ پہلی دفعہ کے لیے، ایک ٹیم نے جینیاتی انجینئرنگ کا استعمال کرتے ہوئے ایک مصنوعی انسانی کروموسوم بنایا۔ جب پیٹری ڈش میں انسانی خلیے میں پہنچایا جاتا ہے، تو مصنوعی کروموسوم اپنے قدرتی ہم منصبوں کی طرح برتاؤ کرتا ہے۔ یہ خلیات کی تقسیم کے طور پر نقل کرتا ہے، جس سے انسانی خلیات 47 کروموسوم کے ساتھ بنتے ہیں۔
یقین رکھیں، مقصد ہماری نسلوں کو مصنوعی طور پر تیار کرنا نہیں تھا۔ بلکہ، مصنوعی کروموسوم کو انسانی جینیاتی مواد یا جین ایڈیٹنگ ٹولز کے بڑے ٹکڑوں کو خلیوں میں لے جانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ موجودہ ڈیلیوری سسٹم کے مقابلے - وائرس کیریئرز یا نینو پارٹیکلز - مصنوعی کروموسوم کہیں زیادہ مصنوعی ڈی این اے کو شامل کر سکتے ہیں۔
نظریہ طور پر، وہ جینیاتی عوارض والے لوگوں میں علاج کے جینوں کو لے جانے یا کینسر کے خلاف حفاظتی جینوں کو شامل کرنے کے لیے ڈیزائن کیا جا سکتا ہے۔
ابھی تک دو دہائیوں سے زیادہ تحقیق کے باوجود، ٹیکنالوجی ابھی تک مرکزی دھارے میں داخل نہیں ہو سکی ہے۔ ایک چیلنج یہ ہے کہ کروموسوم بنانے کے لیے جوڑنے والے چھوٹے ڈی این اے حصے ایک بار خلیات کے اندر چپک جاتے ہیں، جس سے یہ اندازہ لگانا مشکل ہو جاتا ہے کہ جینز کیسا برتاؤ کریں گے۔
اس مہینے، ایک نئی تحقیق پنسلوانیا یونیورسٹی سے 25 سال پرانی ترکیب کو تبدیل کیا اور مصنوعی کروموسوم کی نئی نسل تیار کی۔ اپنے پیشروؤں کے مقابلے میں، نئے کروموسوم کو انجینئر کرنا اور طویل DNA حصوں کا استعمال کرنا آسان ہے جو خلیات کے اندر ایک بار جمع نہیں ہوتے ہیں۔ وہ ایک بڑا کیریئر بھی ہیں، جو نظریہ میں جینیاتی مواد کو تقریباً سب سے بڑے خمیر کروموسوم کے سائز کے انسانی خلیوں میں منتقل کر سکتا ہے۔
"بنیادی طور پر، ہم نے HAC [انسانی مصنوعی کروموسوم] کے ڈیزائن اور ترسیل کے لیے پرانے طریقہ کار کا مکمل جائزہ لیا،" مطالعہ کے مصنف ڈاکٹر بین بلیک نے کہا ایک پریس ریلیز میں.
"یہ کام جانوروں اور پودوں دونوں میں مصنوعی کروموسوم کو انجینئر کرنے کی کوششوں کو دوبارہ زندہ کرنے کا امکان ہے،" لکھا ہے جارجیا یونیورسٹی کے ڈاکٹر آر کیلی ڈیو، جو اس مطالعے میں شامل نہیں تھے۔
آپ کی شکل
1997 کے بعد سے، مصنوعی جینوم ایک قائم شدہ بائیو ٹیکنالوجی بن چکے ہیں۔ ان کا استعمال بیکٹیریا، خمیر اور پودوں میں ڈی این اے کو دوبارہ لکھنے کے لیے کیا گیا ہے، جس کے نتیجے میں ایسے خلیات بنتے ہیں جو زندگی بچانے والی ادویات یا پلاسٹک کھاؤ. وہ سائنسدانوں کو ہمارے پورے جینوم میں پڑے پراسرار ڈی این اے کی ترتیب کے افعال کو بہتر طور پر سمجھنے میں بھی مدد کرسکتے ہیں۔
ٹیکنالوجی نے پہلے مصنوعی جانداروں کو بھی جنم دیا۔ 2023 کے آخر میں، سائنسدانوں خمیر کے خلیات کو ظاہر کیا ان کے آدھے جین کی جگہ مصنوعی ڈی این اے کے ساتھ - ٹیم کو امید ہے کہ آخر کار ہر ایک کروموسوم کو اپنی مرضی کے مطابق بنایا جائے گا۔ اس سال کے شروع میں، ایک اور مطالعہ پودوں کے کروموسوم کے حصوں کو دوبارہ بنایا، مصنوعی حیاتیات کی حدود کو مزید آگے بڑھاتا ہے۔
اور کروموسوم کے ڈھانچے کے ساتھ چھیڑ چھاڑ کرنے سے - مثال کے طور پر، مشتبہ بیکار علاقوں کو کاٹ کر - ہم بہتر طور پر سمجھ سکتے ہیں کہ وہ عام طور پر کیسے کام کرتے ہیں، ممکنہ طور پر بیماریوں کے علاج کا باعث بنتے ہیں۔
انسانی مصنوعی کروموسوم بنانے کا مقصد مصنوعی انسانی خلیوں کو انجینئر کرنا نہیں ہے۔ بلکہ، کام کا مقصد جین تھراپی کو آگے بڑھانا ہے۔ علاج کے جینز یا جین ایڈیٹنگ ٹولز کو خلیوں میں لے جانے کے موجودہ طریقے وائرس یا نینو پارٹیکلز پر انحصار کرتے ہیں۔ لیکن ان کیریئرز کے پاس کارگو کی محدود گنجائش ہے۔
اگر موجودہ ڈیلیوری گاڑیاں بادبانی کشتیوں کی طرح ہیں، تو مصنوعی انسانی کروموسوم کارگو جہازوں کی طرح ہیں، جن میں جینز کی بہت بڑی اور وسیع رینج لے جانے کی صلاحیت ہے۔
مسئلہ؟ ان کی تعمیر مشکل ہے۔ بیکٹیریا یا خمیر کروموسوم کے برعکس، جو شکل میں گول ہوتے ہیں، ہمارے کروموسوم ایک "X" کی طرح ہوتے ہیں۔ ہر ایک کے مرکز میں ایک پروٹین کا مرکز ہوتا ہے جسے سینٹرومیر کہتے ہیں جو کروموسوم کو الگ کرنے اور نقل کرنے کی اجازت دیتا ہے جب سیل تقسیم ہوتا ہے۔
ایک طرح سے، سینٹرومیر ایک بٹن کی طرح ہے جو کپڑے کے ٹکڑوں کو بھڑکاتا رہتا ہے — کروموسوم کے بازو — برقرار رہتے ہیں۔ انسانی مصنوعی کروموسوم بنانے کی ابتدائی کوششیں ان ڈھانچے پر مرکوز تھیں، ڈی این اے حروف کو نکالنا جو کروموسوم کو لنگر انداز کرنے کے لیے انسانی خلیوں کے اندر موجود پروٹین کا اظہار کر سکتے تھے۔ تاہم، یہ ڈی این اے تسلسل تیزی سے اپنے اوپر دو طرفہ ٹیپ کی طرح پکڑے گئے، گیندوں پر ختم ہوتے ہیں جس کی وجہ سے خلیوں کے لیے اضافی جینز تک رسائی مشکل ہو جاتی ہے۔
ایک وجہ یہ ہو سکتی ہے کہ مصنوعی ڈی این اے کی ترتیب بہت مختصر تھی، جس کی وجہ سے چھوٹے کروموسوم اجزاء ناقابل بھروسہ تھے۔ نئے مطالعہ نے پہلے سے کہیں زیادہ بڑے انسانی کروموسوم اسمبلی کی انجینئرنگ کے ذریعے خیال کا تجربہ کیا۔
آٹھ خوش قسمت نمبر ہے۔
ایکس کے سائز کے کروموسوم کے بجائے، ٹیم نے اپنے انسانی مصنوعی کروموسوم کو ایک دائرے کے طور پر ڈیزائن کیا، جو خمیر میں نقل کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے۔ دائرے میں 760,000 DNA خطوط کے جوڑے تھے جو کہ ایک مکمل انسانی کروموسوم کے سائز کے تقریباً 1/200 ہیں۔
دائرے کے اندر ایک مضبوط سینٹرومیر بنانے کے لیے جینیاتی ہدایات تھیں — وہ "بٹن" جو کروموسوم کی ساخت کو برقرار رکھتا ہے اور اسے نقل بنا سکتا ہے۔ ایک بار خمیر سیل کے اندر ظاہر ہونے کے بعد، بٹن نے خمیر کی مالیکیولر مشینری کو ایک صحت مند انسانی مصنوعی کروموسوم بنانے کے لیے بھرتی کیا۔
خمیر کے خلیوں میں اس کی ابتدائی سرکلر شکل میں، مصنوعی انسانی کروموسوم پھر سیل فیوژن نامی عمل کے ذریعے براہ راست انسانی خلیوں میں منتقل کیا جا سکتا ہے۔ سائنسدانوں نے کیمیائی علاج کے ساتھ خمیر کے خلیات کے گرد موجود "ریپرز" کو ہٹا دیا، جس سے خلیات کے اجزاء بشمول مصنوعی کروموسوم - کو پیٹری ڈشز کے اندر براہ راست انسانی خلیوں میں ضم ہونے کا موقع ملا۔
خیر خواہ ماورائے دنیا کی طرح، شامل مصنوعی کروموسوم خوشی سے اپنے انسانی میزبان خلیوں میں ضم ہو گئے۔ نقصان دہ ملبے میں گھسنے کے بجائے، حلقے ایک عدد آٹھ شکل میں دوگنا ہو گئے، سینٹرومیر نے حلقوں کو ایک ساتھ پکڑ رکھا تھا۔ مصنوعی کروموسوم اپنے معمول کے افعال کو تبدیل کیے بغیر خوشی خوشی مقامی X کی شکل والے کے ساتھ موجود تھے۔
جین تھراپی کے لیے، یہ ضروری ہے کہ کوئی بھی اضافی جین جسم کے اندر موجود رہے یہاں تک کہ خلیات تقسیم ہوتے ہیں۔ یہ فائدہ کینسر جیسے تیزی سے تقسیم ہونے والے خلیوں کے لیے خاص طور پر اہم ہے، جو علاج کے لیے تیزی سے اپنا سکتے ہیں۔ اگر ایک مصنوعی کروموسوم کینسر کو دبانے والے معروف جینوں سے بھرا ہوا ہے، تو یہ خلیوں کی نسلوں میں کینسر اور دیگر بیماریوں کو روک سکتا ہے۔
مصنوعی انسانی کروموسوم نے امتحان پاس کر لیا۔ انہوں نے انسانی میزبان خلیوں سے پروٹین کو بھرتی کیا تاکہ ان کو پھیلنے میں مدد مل سکے جیسا کہ خلیات تقسیم ہوتے ہیں، اس طرح مصنوعی جین نسلوں تک محفوظ رہتے ہیں۔
ایک حیات نو
پہلے انسانی مصنوعی کروموسوم کے بعد سے بہت کچھ بدل گیا ہے۔
جین ایڈیٹنگ ٹولز، جیسے CRISPR، نے ہمارے جینیاتی بلیو پرنٹ کو دوبارہ لکھنا آسان بنا دیا ہے۔ ڈیلیوری میکانزم جو مخصوص اعضاء یا بافتوں کو نشانہ بناتے ہیں عروج پر ہیں۔ لیکن مصنوعی کروموسوم کچھ توجہ دوبارہ حاصل کر رہے ہیں۔
وائرل کیریئرز کے برعکس، جین کے علاج یا جین ایڈیٹرز کے لیے اکثر استعمال ہونے والی ڈیلیوری وہیکل، مصنوعی کروموسوم ہمارے جینوم میں سرنگ نہیں کر سکتے اور عام جین کے اظہار میں خلل نہیں ڈال سکتے — جو انہیں ممکنہ طور پر کہیں زیادہ محفوظ بناتے ہیں۔
اگرچہ ٹیکنالوجی میں کمزوریاں ہیں۔ انجنیئر کروموسوم اب بھی اکثر ضائع ہو جاتے ہیں جب خلیات تقسیم ہوتے ہیں۔ سنٹرومیر کے قریب رکھے گئے مصنوعی جین - کروموسوم کا "بٹن" - خلیات کے تقسیم ہونے پر مصنوعی کروموسوم کی نقل بنانے اور الگ ہونے کی صلاحیت کو بھی متاثر کر سکتا ہے۔
لیکن Dawe کے نزدیک، مطالعہ صرف انسانی خلیوں کے مقابلے میں بڑے مضمرات رکھتا ہے۔ اس مطالعہ میں دکھائے گئے دوبارہ انجینئرنگ سینٹرومیرس کے اصول خمیر کے لیے استعمال کیے جاسکتے ہیں اور ممکنہ طور پر جانداروں کی "سارے مملکتوں میں لاگو" ہوسکتے ہیں۔
یہ طریقہ سائنسدانوں کو انسانی بیماریوں کا بہتر نمونہ بنانے یا ادویات اور ویکسین تیار کرنے میں مدد دے سکتا ہے۔ مزید وسیع طور پر، "صحت کی دیکھ بھال، مویشیوں، اور خوراک اور فائبر کی پیداوار سے متعلق عالمی چیلنجوں سے نمٹنے کے لیے ایک توسیعی ٹول کٹ کے حصے کے طور پر مصنوعی کروموسوم کو شامل کرنا جلد ممکن ہو سکتا ہے،" انہوں نے لکھا۔
تصویری کریڈٹ: وارن اموہ / Unsplash سے
- SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
- پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- پلیٹو ای ایس جی۔ کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- ماخذ: https://singularityhub.com/2024/03/26/human-artificial-chromosomes-could-ferry-tons-more-dna-cargo-into-cells/
