دو دہائیاں پہلے، انجینئرنگ ڈیزائنر پروٹین ایک خواب تھا۔
اب، AI کی بدولت، حسب ضرورت پروٹین ایک درجن ڈالر ہیں۔ ترتیب دینے کے لیے تیار کردہ پروٹین اکثر مخصوص شکلیں یا اجزاء ہوتے ہیں جو انہیں فطرت کے لیے نئی صلاحیتیں فراہم کرتے ہیں۔ زیادہ دیر تک چلنے والی ادویات اور پروٹین پر مبنی ویکسین سے لے کر سبز بایو ایندھن تک اور پلاسٹک کھانے پروٹین، فیلڈ تیزی سے ایک تبدیلی کی ٹیکنالوجی بن رہی ہے۔
حسب ضرورت پروٹین ڈیزائن گہری سیکھنے کی تکنیک پر منحصر ہے۔ بڑے لینگویج ماڈلز کے ساتھ — OpenAI کے بلاک بسٹر ChatGPT کے پیچھے AI — جو انسانی تخیل سے پرے لاکھوں ڈھانچے کا خواب دیکھ رہا ہے، بائیو ایکٹیو ڈیزائنر پروٹینز کی لائبریری تیزی سے پھیلنے کے لیے تیار ہے۔
حال ہی میں واشنگٹن یونیورسٹی میں ڈاکٹر نیل کنگ نے کہا کہ "یہ بہت زیادہ بااختیار بنانے والا ہے۔" بتایا فطرت، قدرت. "وہ چیزیں جو ڈیڑھ سال پہلے ناممکن تھیں - اب آپ صرف کر لیں۔"
پھر بھی بڑی طاقت کے ساتھ بڑی ذمہ داری آتی ہے۔ چونکہ نئے ڈیزائن شدہ پروٹین ادویات اور بائیو انجینیئرنگ میں استعمال کے لیے تیزی سے کرشن حاصل کر رہے ہیں، سائنسدان اب سوچ رہے ہیں: اگر ان ٹیکنالوجیز کو مذموم مقاصد کے لیے استعمال کیا جائے تو کیا ہوگا؟
میں ایک حالیہ مضمون سائنس ڈیزائنر پروٹین کے لیے بائیو سیکیورٹی کی ضرورت کو اجاگر کرتا ہے۔ AI حفاظت کے بارے میں جاری بات چیت کی طرح، مصنفین کا کہنا ہے کہ اب وقت آگیا ہے کہ بائیو سیکیورٹی کے خطرات اور پالیسیوں پر غور کیا جائے تاکہ کسٹم پروٹینز بدمعاش نہ ہوں۔
مضمون اس شعبے کے دو ماہرین نے لکھا ہے۔ ایک، ڈاکٹر ڈیوڈ بیکر، کے ڈائریکٹر پروٹین ڈیزائن کے انسٹی ٹیوٹ واشنگٹن یونیورسٹی میں، RoseTTAFold — ایک الگورتھم کی ترقی کی قیادت کی جس نے پروٹین کے ڈھانچے کو صرف امینو ایسڈ کی ترتیب سے ڈی کوڈنگ کرنے کے نصف دہائی کے مسئلے کو حل کیا۔ دوسرے، ہارورڈ میڈیکل اسکول میں ڈاکٹر جارج چرچ، جینیاتی انجینئرنگ اور مصنوعی حیاتیات کے علمبردار ہیں۔
وہ تجویز کرتے ہیں کہ مصنوعی پروٹین کو ہر نئے پروٹین کی جینیاتی ترتیب میں شامل بارکوڈز کی ضرورت ہوتی ہے۔ اگر ڈیزائنر پروٹینوں میں سے کوئی ایک خطرہ بن جاتا ہے - کہو، ممکنہ طور پر خطرناک وباء کو متحرک کرتا ہے - اس کا بارکوڈ اس کی اصلیت کا پتہ لگانا آسان بنا دے گا۔
نظام بنیادی طور پر "ایک آڈٹ ٹریل" فراہم کرتا ہے، جوڑی لکھنا.
دنیا کا ٹکراؤ
ڈیزائنر پروٹین AI سے جڑے ہوئے ہیں۔ اسی طرح ممکنہ بائیو سیکیورٹی پالیسیاں ہیں۔
ایک دہائی قبل، بیکر کی لیب نے Top7 ڈب والے پروٹین کو ڈیزائن اور بنانے کے لیے سافٹ ویئر کا استعمال کیا۔ پروٹین بلڈنگ بلاکس سے بنے ہوتے ہیں جنہیں امینو ایسڈ کہتے ہیں، جن میں سے ہر ایک ہمارے ڈی این اے کے اندر انکوڈ ہوتا ہے۔ سٹرنگ پر موتیوں کی طرح، امینو ایسڈ پھر گھما کر مخصوص 3D شکلوں میں جھرریوں کا شکار ہو جاتے ہیں، جو اکثر مزید نفیس فن تعمیرات میں مل جاتے ہیں جو پروٹین کے کام کو سپورٹ کرتے ہیں۔
Top7 قدرتی خلیے کے اجزاء سے "بات" نہیں کر سکتا تھا- اس کے کوئی حیاتیاتی اثرات نہیں تھے۔ لیکن پھر بھی ٹیم یہ نتیجہ اخذ کیا کہ نئے پروٹینوں کو ڈیزائن کرنا "پروٹین کائنات کے بڑے خطوں کو ابھی تک فطرت میں نہیں دیکھا گیا" کو تلاش کرنا ممکن بناتا ہے۔
AI درج کریں۔ روایتی لیب کے کام کے مقابلے میں سپرسونک رفتار سے نئے پروٹینوں کو ڈیزائن کرنے کے لیے حال ہی میں متعدد حکمت عملیوں کا آغاز ہوا۔
ایک ڈھانچہ پر مبنی AI ہے جو DALL-E جیسے امیج بنانے والے ٹولز کی طرح ہے۔ یہ AI نظام شور مچانے والے ڈیٹا پر تربیت یافتہ ہیں اور حقیقت پسندانہ پروٹین ڈھانچے کو تلاش کرنے کے لیے شور کو دور کرنا سیکھتے ہیں۔ ڈفیوژن ماڈل کہلاتے ہیں، وہ آہستہ آہستہ پروٹین کے ڈھانچے سیکھتے ہیں جو حیاتیات کے ساتھ مطابقت رکھتے ہیں۔
ایک اور حکمت عملی بڑے زبان کے ماڈلز پر انحصار کرتی ہے۔ ChatGPT کی طرح، الگورتھم تیزی سے پروٹین "الفاظ" کے درمیان روابط تلاش کرتے ہیں اور ان رابطوں کو ایک قسم کے حیاتیاتی گرامر میں ڈسٹل کرتے ہیں۔ یہ ماڈلز جو پروٹین اسٹرینڈز تیار کرتے ہیں ان کے ڈھانچے میں جوڑنے کا امکان ہوتا ہے جو جسم سمجھ سکتا ہے۔ ایک مثال ProtGPT2 ہے، جو انجینئر کر سکتے ہیں۔ شکلوں کے ساتھ فعال پروٹین جو نئی خصوصیات کا باعث بن سکتے ہیں۔
ڈیجیٹل سے جسمانی
یہ AI پروٹین ڈیزائن پروگرام خطرے کی گھنٹی بجا رہے ہیں۔ پروٹین زندگی کے بنیادی ستون ہیں — تبدیلیاں ڈرامائی طور پر تبدیل کر سکتی ہیں کہ خلیات کس طرح منشیات، وائرس یا دیگر پیتھوجینز کے خلاف ردعمل ظاہر کرتے ہیں۔
پچھلے سال، دنیا بھر کی حکومتوں نے AI کی حفاظت کی نگرانی کے منصوبوں کا اعلان کیا۔ ٹیکنالوجی کو خطرے کے طور پر نہیں رکھا گیا تھا۔ اس کے بجائے، قانون سازوں نے احتیاط کے ساتھ ایسی پالیسیاں تیار کیں جو اس بات کو یقینی بناتی ہیں کہ تحقیق رازداری کے قوانین کی پیروی کرتی ہے اور معیشت، صحت عامہ اور قومی دفاع کو تقویت دیتی ہے۔ اس الزام کی قیادت کرتے ہوئے، یورپی یونین نے اس پر اتفاق کیا۔ اے آئی ایکٹ مخصوص ڈومینز میں ٹیکنالوجی کو محدود کرنے کے لیے۔
مصنوعی پروٹین کو ضابطوں میں براہ راست نہیں بلایا گیا تھا۔ یہ ڈیزائنر پروٹین بنانے کے لیے بہت اچھی خبر ہے، جسے حد سے زیادہ پابندی والے ضابطے کے ذریعے گھٹنے ٹیک دیے جا سکتے ہیں، بیکر اور چرچ لکھیں۔ تاہم، نئی AI قانون سازی پر کام جاری ہے، جس میں AI پر اقوام متحدہ کی مشاورتی باڈی رہنما خطوط کا اشتراک کرے گی۔ بین الاقوامی ضابطہ اس سال کے وسط میں.
چونکہ ڈیزائنر پروٹین بنانے کے لیے استعمال کیے جانے والے AI سسٹمز انتہائی مہارت کے حامل ہوتے ہیں، اس لیے وہ اب بھی ریگولیٹری ریڈارز کے نیچے اڑ سکتے ہیں — اگر فیلڈ خود کو منظم کرنے کی عالمی کوشش میں متحد ہو جائے۔
پر 2023 AI سیفٹی سمٹجس میں AI سے چلنے والے پروٹین کے ڈیزائن پر تبادلہ خیال کیا گیا، ماہرین نے اس بات پر اتفاق کیا کہ ہر نئے پروٹین کے بنیادی DNA کی دستاویز کرنا کلیدی حیثیت رکھتا ہے۔ ان کے قدرتی ہم منصبوں کی طرح، ڈیزائنر پروٹین بھی جینیاتی کوڈ سے بنائے جاتے ہیں۔ ڈیٹا بیس میں تمام مصنوعی ڈی این اے کی ترتیب کو لاگ کرنے سے ممکنہ طور پر نقصان دہ ڈیزائنوں کے لیے سرخ جھنڈوں کو تلاش کرنا آسان ہو سکتا ہے- مثال کے طور پر، اگر کسی نئے پروٹین کی ساختیں معلوم روگجنک سے ملتی جلتی ہیں۔
بائیوسیکیوریٹی ڈیٹا شیئرنگ کو نہیں روکتی ہے۔ تعاون سائنس کے لیے اہم ہے، لیکن مصنفین تسلیم کرتے ہیں کہ تجارتی رازوں کی حفاظت کے لیے یہ اب بھی ضروری ہے۔ اور AI کی طرح، کچھ ڈیزائنر پروٹین ممکنہ طور پر مفید لیکن کھلے عام اشتراک کرنے کے لیے بہت خطرناک ہو سکتے ہیں۔
اس معمے کا ایک طریقہ یہ ہے کہ خود ترکیب کے عمل میں حفاظتی اقدامات کو براہ راست شامل کیا جائے۔ مثال کے طور پر، مصنفین تجویز کرتے ہیں کہ ہر نئے جینیاتی ترتیب میں ایک بار کوڈ جو کہ بے ترتیب ڈی این اے حروف سے بنا ہے۔ پروٹین بنانے کے لیے، ایک ترکیب کی مشین اپنے ڈی این اے کی ترتیب کو تلاش کرتی ہے، اور صرف اس وقت جب اسے کوڈ مل جائے گا تو وہ پروٹین بنانا شروع کر دے گی۔
دوسرے لفظوں میں، پروٹین کے اصل ڈیزائنرز اس بات کا انتخاب کر سکتے ہیں کہ ترکیب کو کس کے ساتھ بانٹنا ہے — یا اسے بالکل بھی شیئر کرنا ہے — جب کہ اب بھی اشاعتوں میں اپنے نتائج کو بیان کرنے کے قابل ہیں۔
ایک بار کوڈ حکمت عملی جو نئے پروٹین کو ترکیب سازی کی مشین سے جوڑتی ہے اس سے سیکیورٹی میں اضافہ ہوگا اور خراب اداکاروں کو روکا جائے گا، جس سے ممکنہ طور پر خطرناک مصنوعات کو دوبارہ بنانا مشکل ہوجائے گا۔
مصنفین نے لکھا کہ "اگر دنیا میں کہیں بھی کوئی نیا حیاتیاتی خطرہ ابھرتا ہے تو، متعلقہ ڈی این اے کی ترتیب کو ان کی اصلیت کا پتہ لگایا جا سکتا ہے،" مصنفین نے لکھا۔
یہ ایک مشکل راستہ ہوگا۔ مصنفین لکھتے ہیں کہ ڈیزائنر پروٹین کی حفاظت کا انحصار سائنسدانوں، تحقیقی اداروں اور حکومتوں کے عالمی تعاون پر ہوگا۔ تاہم اس سے قبل بھی کامیابیاں حاصل ہوئی ہیں۔ عالمی گروپوں نے دیگر متنازعہ شعبوں میں حفاظت اور اشتراک کے رہنما خطوط قائم کیے ہیں، جیسے کہ سٹیم سیل ریسرچ، جینیاتی انجینئرنگ، دماغی امپلانٹس، اور AI۔ اگرچہ ہمیشہ پیروی نہیں کی جاتی ہے۔CRISPR کے بچے ایک بدنام مثال ہیں۔-زیادہ تر حصہ کے لیے ان بین الاقوامی رہنما خطوط نے جدید تحقیق کو محفوظ اور منصفانہ انداز میں آگے بڑھانے میں مدد کی ہے۔
بیکر اور چرچ کے لیے، بائیو سیکیوریٹی کے بارے میں کھلی بات چیت میدان کو سست نہیں کرے گی۔ بلکہ، یہ مختلف شعبوں کو اکٹھا کر سکتا ہے اور عوامی بحث میں مشغول ہو سکتا ہے تاکہ حسب ضرورت پروٹین ڈیزائن مزید ترقی کر سکے۔
تصویری کریڈٹ: واشنگٹن یونیورسٹی
- 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/2024/01/29/ai-can-design-totally-new-proteins-from-scratch-its-time-to-talk-biosecurity/
