ایک AI ٹول نے ابھی CRISPR جین ایڈیٹنگ کے لیے تقریباً 200 نئے سسٹمز کا انکشاف کیا ہے۔

CRISPR کو ایک مسئلہ ہے: دولت کی شرمندگی۔

جب سے جین ایڈیٹنگ کے نظام نے شہرت حاصل کی ہے، سائنس دان بہتر درستگی اور درستگی کے ساتھ مختلف قسموں کی تلاش کر رہے ہیں۔

ایک تلاش کا طریقہ بیکٹیریا اور دیگر مخلوقات کے ڈی این اے میں CRISPR-Cas9 سے متعلق جینوں کی اسکرین کرتا ہے۔ ایک اور مصنوعی طور پر CRISPR اجزاء کو لیب میں تیار کرتا ہے تاکہ انہیں بہتر علاج کی خصوصیات فراہم کی جا سکیں جیسے کہ انسانی جسم کے اندر زیادہ استحکام، حفاظت اور کارکردگی۔

یہ ڈیٹا اربوں جینیاتی ترتیبوں پر مشتمل ڈیٹا بیس میں محفوظ ہے۔ اگرچہ ان لائبریریوں میں غیر ملکی CRISPR سسٹمز پوشیدہ ہو سکتے ہیں، لیکن تلاش کرنے کے لیے بہت زیادہ اندراجات ہیں۔

اس ماہ، MIT اور ہارورڈ میں CRISPR کے علمبردار ڈاکٹر Feng Zhang کی قیادت میں ایک ٹیم نے موجودہ بگ ڈیٹا اپروچ سے متاثر ہو کر AI کا استعمال کیا تاکہ جینیاتی تسلسل کے سمندر کو مٹھی بھر تک محدود کیا جا سکے جو کہ معلوم CRISPR سسٹمز کی طرح ہیں۔

اے آئی۔ غیر معمولی بیکٹیریا سے جینومز کے ساتھ اوپن سورس ڈیٹا بیس کو کھوج لیا — جن میں بریوری، کوئلے کی کانوں، ٹھنڈے انٹارکٹک ساحلوں، اور (مذاق کی کوئی بات نہیں) کتے کے تھوک میں پائے جاتے ہیں۔

صرف چند ہفتوں میں، الگورتھم نے ہزاروں ممکنہ نئے حیاتیاتی "پرزوں" کی نشاندہی کی جو کہ 188 نئے CRISPR پر مبنی نظام بنا سکتے ہیں—بشمول کچھ جو کہ انتہائی نایاب ہیں۔

کئی نئے امیدوار کھڑے ہوئے۔ مثال کے طور پر، کچھ کم ضمنی اثرات کے ساتھ ترمیم کے لیے ہدف کے جین پر زیادہ واضح طور پر مقفل کر سکتے ہیں۔ دیگر تغیرات براہ راست استعمال کے قابل نہیں ہیں لیکن یہ بصیرت فراہم کر سکتے ہیں کہ کچھ موجودہ CRISPR سسٹم کیسے کام کرتے ہیں — مثال کے طور پر، RNA کو نشانہ بنانے والے، "میسنجر" مالیکیول DNA سے پروٹین بنانے کے لیے خلیات کو ہدایت کرتا ہے۔

"حیاتیاتی تنوع ایک ایسا خزانہ ہے،" نے کہا ژانگ۔ "اس طرح کا تجزیہ کرنے سے ہمیں ایک پتھر سے دو پرندوں کو مارنے کی اجازت ملتی ہے: دونوں حیاتیات کا مطالعہ کرتے ہیں اور ممکنہ طور پر مفید چیزیں بھی تلاش کرتے ہیں۔" شامل کیا.

ایک وائلڈ ہنٹ

اگرچہ CRISPR انسانوں میں جین ایڈیٹنگ کی صلاحیت کے لیے جانا جاتا ہے، سائنسدانوں نے سب سے پہلے اس نظام کو بیکٹیریا میں دریافت کیا جہاں یہ وائرل انفیکشن کا مقابلہ کرتا ہے۔

سائنسدانوں نے طویل عرصے سے پوری دنیا میں کونوں اور کرینیوں سے بیکٹیریا کے نمونے اکٹھے کیے ہیں۔ تیزی سے سستی اور موثر ڈی این اے کی ترتیب کی بدولت، ان میں سے بہت سے نمونے — کچھ غیر متوقع ذرائع سے جیسے کہ تالاب کی گندگی — نے اپنے جینیاتی بلیو پرنٹ کو نقشہ بنا کر ڈیٹا بیس میں جمع کر لیا ہے۔

ژانگ نئے CRISPR سسٹمز کی تلاش میں کوئی اجنبی نہیں ہے۔ "کئی سال پہلے، ہم نے پوچھنا شروع کیا، 'CRISPR سے آگے کیا ہے، اور کیا فطرت میں کوئی اور RNA-پروگرام قابل نظام موجود ہیں؟'" Zhang بتایا ایم آئی ٹی نیوز اس سال کے اوائل.

CRISPR دو ڈھانچے سے بنا ہے۔ ایک "بلڈ ہاؤنڈ" گائیڈ آر این اے کی ترتیب ہے، عام طور پر تقریباً 20 بیسز لمبی، جو ایک خاص جین کو نشانہ بناتی ہے۔ دوسرا قینچی نما کاس پروٹین ہے۔ ایک بار سیل کے اندر، بلڈ ہاؤنڈ ہدف تلاش کرتا ہے، اور کینچی جین کو کاٹ دیتی ہے۔ سسٹم کے مزید حالیہ ورژن، جیسے بیس ایڈیٹنگ یا بنیادی ترمیم، ایک حرفی DNA تبدیل کرنے یا یہاں تک کہ RNA اہداف میں ترمیم کرنے کے لیے Cas پروٹین کی مختلف اقسام کا استعمال کریں۔

پیچھے اگلا، 2021 میں، Zhang کی لیب نے CRISPR خاندانی درخت کی ابتداء کا سراغ لگایا، ایک بالکل نئی فیملی لائن کی نشاندہی کی۔ OMEGA کے نام سے موسوم، یہ سسٹم غیر ملکی گائیڈ RNAs اور پروٹین کینچی کا استعمال کرتے ہیں، پھر بھی وہ پیٹری ڈشز میں مہذب انسانی خلیوں میں آسانی سے DNA چھین سکتے ہیں۔

ابھی حال ہی میں، ٹیم اپنی تلاش کو بڑھایا زندگی کی ایک نئی شاخ میں: یوکرائٹس۔ اس خاندان کے ممبران - بشمول پودے، جانور اور انسان - اپنا ڈی این اے نٹ نما ڈھانچے کے اندر مضبوطی سے لپٹا ہوا ہے۔ بیکٹیریا، اس کے برعکس، یہ ڈھانچے نہیں ہیں. فنگی، طحالب اور کلیمز کی اسکریننگ کرکے (جی ہاں، حیاتیاتی تنوع عجیب اور لاجواب ہے)، ٹیم کو ایسے پروٹین ملے جنہیں وہ Fanzors کہتے ہیں جنہیں انسانی DNA میں ترمیم کرنے کے لیے دوبارہ پروگرام کیا جا سکتا ہے- یہ پہلا ثبوت ہے کہ CRISPR جیسا میکانزم یوکرائٹس میں بھی موجود ہے۔

لیکن مقصد صرف اس کی خاطر چمکدار، نئے جین ایڈیٹرز کا شکار کرنا نہیں ہے۔ بلکہ، فطرت کے جین ایڈیٹنگ کی صلاحیت کو استعمال کرنے کے لیے جین ایڈیٹرز کا ایک مجموعہ بنانا ہے، ہر ایک اپنی اپنی طاقتوں کے ساتھ، جو جینیاتی امراض کا علاج کر سکتا ہے اور ہمارے جسم کے اندرونی کام کو سمجھنے میں ہماری مدد کر سکتا ہے۔

مجموعی طور پر، سائنسدانوں نے چھ اہم CRISPR سسٹمز دریافت کیے ہیں- کچھ مختلف Cas انزائمز کے ساتھ تعاون کرتے ہیں، مثال کے طور پر، جبکہ دیگر DNA یا RNA میں مہارت رکھتے ہیں۔

"فطرت حیرت انگیز ہے۔ بہت تنوع ہے، "ژانگ نے کہا. "شاید وہاں زیادہ آر این اے کے قابل پروگرام نظام موجود ہیں، اور ہم اس کی تلاش جاری رکھے ہوئے ہیں اور امید ہے کہ مزید دریافت کریں گے۔"

بائیو انجینئرنگ سکریبل

ٹیم نے FLSHclust کہلانے والا نیا AI بنایا۔ انہوں نے ٹیکنالوجی کو تبدیل کر دیا جو حیران کن طور پر بڑے ڈیٹا سیٹس کا تجزیہ کرتی ہے—جیسے سافٹ ویئر دستاویز، آڈیو، یا تصویری فائلوں کے بڑے ذخائر میں مماثلتوں کو نمایاں کرتا ہے — CRISPR سے متعلق جینز کو تلاش کرنے کے لیے ایک ٹول میں۔

ایک بار مکمل ہونے کے بعد، الگورتھم نے بیکٹیریا سے جین کی ترتیبوں کا تجزیہ کیا اور انہیں گروپس میں جمع کیا — تھوڑا سا جیسے رنگوں کو قوس قزح میں جھونکنا، ایک جیسے رنگوں کو ایک ساتھ گروپ کرنا تاکہ آپ جس سایہ کے پیچھے ہیں اسے تلاش کرنا آسان ہو۔ یہاں سے، ٹیم نے CRISPR کے ساتھ منسلک جینوں کو حاصل کیا۔

الگورتھم نے متعدد اوپن سورس ڈیٹا بیس کے ذریعے کام کیا جس میں بیکٹیریا اور آثار قدیمہ کے لاکھوں جینوم اور لاکھوں اسرار ڈی این اے کی ترتیب شامل ہیں۔ مجموعی طور پر، اس نے اربوں پروٹین انکوڈنگ جینز کو اسکین کیا اور انہیں تقریباً 500 ملین کلسٹرز میں گروپ کیا۔ ان میں، ٹیم نے 188 جینز کی نشاندہی کی جن کا ابھی تک CRISPR سے کوئی تعلق نہیں ہے اور یہ ہزاروں نئے CRISPR سسٹمز بنا سکتے ہیں۔

دو نظام، میں جرثوموں سے تیار ہمت جانوروں کی اور بحیرہ اسود، CRISPR-Cas32 میں استعمال ہونے والے معمول کے 20 کی بجائے 9 بیس گائیڈ RNA استعمال کیا۔ تلاش کے استفسار کی طرح، یہ جتنا لمبا ہوگا، نتائج اتنے ہی درست ہوں گے۔ یہ طویل رہنما RNA "سوالات" بتاتے ہیں کہ سسٹم کے کم ضمنی اثرات ہو سکتے ہیں۔ ایک اور نظام ایک سابقہ ​​CRISPR پر مبنی تشخیصی نظام کی طرح ہے۔ شرلاک۔، جو متعدی حملہ آور سے ایک واحد DNA یا RNA مالیکیول کو تیزی سے محسوس کر سکتا ہے۔

جب مہذب انسانی خلیوں میں تجربہ کیا جاتا ہے، تو دونوں نظام ہدف شدہ جین کے ایک اسٹرینڈ کو چھین سکتے ہیں اور تقریباً 13 فیصد کارکردگی پر چھوٹے جینیاتی سلسلے داخل کر سکتے ہیں۔ یہ زیادہ نہیں لگتا، لیکن یہ ایک بنیادی لائن ہے جسے بہتر بنایا جا سکتا ہے۔

اس ٹیم نے ایک نئے CRISPR سسٹم کے لیے جینز کو بھی دریافت کیا جو RNA کو نشانہ بناتا ہے جو پہلے سائنس کے لیے نامعلوم تھا۔ صرف قریبی چھان بین کے بعد ہی پایا جاتا ہے، ایسا لگتا ہے کہ یہ ورژن اور ابھی تک دریافت ہونے والا کوئی بھی نسخہ پوری دنیا میں بیکٹیریا کے نمونے لینے سے آسانی سے پکڑا نہیں گیا ہے اور اس طرح یہ فطرت میں انتہائی نایاب ہیں۔

"ان میں سے کچھ مائکروبیل نظام خصوصی طور پر کوئلے کی کانوں کے پانی میں پائے گئے تھے،" نے کہا مطالعہ کی مصنفہ ڈاکٹر سومیا کنن۔ "اگر کسی کو اس میں دلچسپی نہ ہوتی تو شاید ہم نے ان نظاموں کو کبھی نہ دیکھا ہوتا۔"

یہ جاننا ابھی بہت جلد ہے کہ آیا یہ نظام انسانی جین ایڈیٹنگ میں استعمال ہو سکتے ہیں۔ وہ جو تصادفی طور پر ڈی این اے کو کاٹ دیتے ہیں، مثال کے طور پر، علاج کے مقاصد کے لیے بیکار ہوں گے۔ تاہم، AI ممکنہ "ایک تنگاوالا" جین کے سلسلے کو تلاش کرنے کے لیے جینیاتی ڈیٹا کی ایک وسیع کائنات کی کھدائی کر سکتا ہے اور اب مزید تحقیق کے لیے دوسرے سائنسدانوں کے لیے دستیاب ہے۔

تصویری کریڈٹ: NIH

• 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/2023/11/27/an-ai-tool-just-revealed-almost-200-new-systems-for-crispr-gene-editing/