الیکٹرو جینیٹکس اسٹڈی سے پتہ چلتا ہے کہ ہم ایک دن اپنے جینز کو پہننے کے قابل سامان سے کنٹرول کر سکتے ہیں۔

افلاطون کے ذریعہ دوبارہ شائع کیا گیا۔

فالونگ: 0

الیکٹروجنیٹکس اسٹڈی سے پتہ چلتا ہے کہ ہم ایک دن اپنے جینز کو پہننے کے قابل پلیٹو بلاکچین ڈیٹا انٹیلی جنس کے ساتھ کنٹرول کر سکتے ہیں۔ عمودی تلاش۔ عی

اجزاء خریداری اور سپا اعتکاف کے نتیجے کی طرح لگتے ہیں: تین AA بیٹریاں۔ دو الیکٹریکل ایکیوپنکچر سوئیاں۔ ایک پلاسٹک ہولڈر جو عام طور پر بیٹری سے چلنے والی پری لائٹس سے منسلک ہوتا ہے۔ لیکن وہ ایک ساتھ مل کر ایک طاقتور محرک آلہ میں ضم ہو جاتے ہیں جو خلیوں میں جین کے اظہار کو کنٹرول کرنے کے لیے گھریلو بیٹریاں استعمال کرتا ہے۔

خیال جنگلی لگتا ہے، لیکن ایک نئی تحقیق in نوعیت کی میٹابولزم اس ہفتے نے ظاہر کیا کہ یہ ممکن ہے۔ ای ٹی ایچ زیورخ میں ڈاکٹر مارٹن فوسنیگر اور سوئٹزرلینڈ کی یونیورسٹی آف باسل کی سربراہی میں ٹیم نے ایک ایسا نظام تیار کیا جو براہ راست کرنٹ بجلی کا استعمال کرتا ہے — بیٹریوں یا پورٹیبل بیٹری بینکوں کی شکل میں — چوہوں میں انسانی خلیوں میں جین کو آن کرنے کے لیے۔ ایک سوئچ کے لفظی فلپ کے ساتھ۔

واضح ہونے کے لیے، بیٹری پیک ریگولیٹ نہیں ہو سکتا vivo میں انسانی جین. ابھی کے لیے، یہ صرف لیبارٹری سے بنے جینز کے لیے کام کرتا ہے جو زندہ خلیوں میں داخل کیے جاتے ہیں۔ اس کے باوجود انٹرفیس پر پہلے ہی اثر پڑا ہے۔ تصور کے ثبوت کے ٹیسٹ میں، سائنسدانوں نے جینیاتی طور پر انجنیئر انسانی خلیات کو ٹائپ 1 ذیابیطس والے چوہوں میں پیوند کیا۔ یہ خلیے عام طور پر خاموش ہوتے ہیں، لیکن برقی زپ کے ساتھ فعال ہونے پر انسولین پمپ کر سکتے ہیں۔

ٹیم نے ایک دن میں 10 سیکنڈ تک محرک فراہم کرنے کے لیے ایکیوپنکچر سوئیاں استعمال کیں، اور ایک ماہ کے اندر چوہوں میں بلڈ شوگر کی سطح معمول پر آ گئی۔ چوہوں نے یہاں تک کہ بیرونی انسولین کی ضرورت کے بغیر ایک بڑے کھانے کے بعد خون میں شکر کی سطح کو منظم کرنے کی صلاحیت دوبارہ حاصل کر لی، جو کہ عام طور پر ایک مشکل کارنامہ ہے۔

"الیکٹروجنیٹکس" کہلاتا ہے، یہ انٹرفیس ابھی بھی اپنے بچپن میں ہیں۔ لیکن ٹیم میٹابولک اور ممکنہ طور پر دیگر عوارض کے علاج کی براہ راست رہنمائی کے لیے پہننے کے قابل ان کی صلاحیت کے لیے خاص طور پر پرجوش ہے۔ انہوں نے کہا کہ چونکہ سیٹ اپ کو بہت کم طاقت کی ضرورت ہوتی ہے، اس لیے تین AA بیٹریاں پانچ سال سے زائد عرصے تک روزانہ انسولین شاٹ کو متحرک کر سکتی ہیں۔

یہ مطالعہ جسم کے اینالاگ کنٹرولز—جین اظہار—کو ڈیجیٹل اور قابل پروگرام سافٹ ویئر جیسے اسمارٹ فون ایپس کے ساتھ مربوط کرنے کے لیے تازہ ترین ہے۔ ٹیم نے کہا کہ یہ نظام "ایک چھلانگ آگے ہے، جو گمشدہ لنک کی نمائندگی کرتا ہے جو پہننے کے قابل افراد کو مستقبل میں جینز کو کنٹرول کرنے کے قابل بنائے گا،" ٹیم نے کہا۔

جینیاتی کنٹرول کے ساتھ پریشانی

جین کا اظہار ینالاگ میں کام کرتا ہے۔ ڈی این اے میں چار جینیاتی حروف (A، T، C، اور G) ہوتے ہیں، جو کمپیوٹر کے 0s اور 1s کی یاد تازہ کرتے ہیں۔ تاہم، جینیاتی کوڈ زندگی کی تعمیر اور ان کو منظم نہیں کر سکتا جب تک کہ اس کا پروٹین میں ترجمہ نہ کیا جائے۔ یہ عمل، جسے جین ایکسپریشن کہا جاتا ہے، درجنوں بائیو مالیکیولز کو بھرتی کرتا ہے، جن میں سے ہر ایک کو دوسرے کنٹرول کرتے ہیں۔ کسی بھی جینیاتی سرکٹس کی "اپ ڈیٹس" ارتقاء سے چلتی ہیں، جو بدنام زمانہ پیمانے پر کام کرتی ہیں۔ طاقتور ہونے کے باوجود، بیالوجی پلے بک بالکل موثر نہیں ہے۔

مصنوعی حیاتیات درج کریں۔ فیلڈ نئے جینز کو اکٹھا کرتی ہے اور مشینوں کی منطق کا استعمال کرتے ہوئے پیچیدہ سرکٹس بنانے یا دوبارہ وائر کرنے کے لیے خلیوں میں ٹیپ کرتی ہے۔ ابتدائی تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ مصنوعی سرکٹس حیاتیاتی عمل کو کنٹرول کر سکتے ہیں جو عام طور پر کینسر، انفیکشن اور درد کا باعث بنتے ہیں۔ لیکن ان کو فعال کرنے کے لیے اکثر مالیکیولز کی ضرورت ہوتی ہے بطور محرک—اینٹی بائیوٹکس، وٹامنز، فوڈ ایڈیٹیو، یا دیگر مالیکیولز—ان نظاموں کو اینالاگ بائیولوجیکل کمپیوٹنگ کے دائرے میں رکھتے ہوئے۔

عصبی انٹرفیس نے پہلے ہی عصبی نیٹ ورکس - ایک اینالاگ کمپیوٹنگ سسٹم - اور ڈیجیٹل کمپیوٹرز کے درمیان تقسیم کو ختم کردیا ہے۔ کیا ہم مصنوعی حیاتیات کے لیے بھی ایسا کر سکتے ہیں؟

ڈیجیٹل مصنوعی حیاتیات

ٹیم کا حل DC- ایکچویٹڈ ریگولیشن ٹیکنالوجی، یا DART ہے۔

یہاں یہ ہے کہ سیٹ اپ کیسے کام کرتا ہے۔ بنیادی طور پر رد عمل آکسیجن پرجاتیوں (ROS) ہیں، جو اکثر ولن کے طور پر جانا جاتا ہے جو عمر بڑھنے اور ٹشووں کے ٹوٹنے کا سبب بنتا ہے۔ تاہم، ہمارے جسم عام طور پر میٹابولک عمل کے دوران یہ مالیکیول تیار کرتے ہیں۔

مالیکیولز کو پہنچنے والے نقصان کو کم سے کم کرنے کے لیے، ہمارے پاس ROS کی سطح کا اندازہ لگانے کے لیے قدرتی پروٹین بائیو سینسر ہے۔ بائیو سینسر NRF2 نامی پروٹین کے ساتھ مل کر کام کرتا ہے۔ جوڑے عام طور پر سیل کے گوپی حصے میں گھومتے ہیں، زیادہ تر جینیاتی مواد سے الگ تھلگ۔ جب ROS کی سطح خطرناک حد تک بڑھ جاتی ہے، تو سینسر NRF2 جاری کرتا ہے، جو سیل کے DNA اسٹوریج کنٹینر — نیوکلئس — میں سرنگ کرتا ہے تاکہ ROS کی گندگی کو صاف کرنے والے جینز کو آن کر سکے۔

یہ ضروری کیوں ھے؟ مصنفین نے وضاحت کی کہ NRF2 کو مصنوعی حیاتیات کا استعمال کرتے ہوئے دوسرے جینوں کو آن کرنے کے لیے جینیاتی طور پر انجنیئر کیا جا سکتا ہے۔ ایک بوجھ پچھلے کے کام سے ظاہر ہوا بجلی جینیاتی کنٹرول کے لیے محفوظ سطح پر ROS کو پمپ کرنے کے لیے خلیوں کو متحرک کر سکتا ہے۔ دوسرے لفظوں میں، بجلی کے ساتھ متحرک خلیات ROS جاری کر سکتے ہیں، جو پھر NRF2 "خفیہ ایجنٹ" کو آپ کی پسند کے کسی بھی جین پر پلٹنے کے لیے متحرک کرتا ہے۔

ڈارٹ اس تمام پچھلے کام کو برقی جین کنٹرول کے لیے انتہائی موثر، کم توانائی والے نظام میں یکجا کرتا ہے۔ بیٹریاں محرک ہیں، ROS میسنجر، اور NRF2 جینیاتی "آن" سوئچ ہیں۔

سسٹم کی تعمیر کے لیے، پیٹری ڈشز میں انسانی خلیات نے پہلے جینیاتی ٹیون اپ حاصل کیا تاکہ وہ اپنے قدرتی ہم منصبوں کے مقابلے میں زیادہ بایو سینسر اور NRF2 کا اظہار کر سکیں، اس کے نتیجے میں انجنیئرڈ سیلز کو ROS کی سطحوں سے زیادہ موافق بنایا جائے۔

پھر ٹرگر ڈیزائن کرنا آیا۔ یہاں، ٹیم نے یو ایس فوڈ اینڈ ڈرگ ایڈمنسٹریشن (ایف ڈی اے) سے پہلے ہی منظور شدہ برقی ایکیوپنکچر سوئیاں استعمال کیں۔ سوئیوں کو طاقت دینے کے لیے، ٹیم نے AA، AAA، یا بٹن بیٹریوں کا استعمال کرتے ہوئے کھوج کی — مؤخر الذکر عام طور پر پہننے کے قابل ہوتے ہیں — اور مختلف بیٹری کنفیگریشنز کی پیمائش کی جس نے انجنیئرڈ سیلز میں ROS کو متحرک کرنے کے لیے کافی وولٹیج پیدا کیا۔

ایک ٹرائل میں ایک اشارے کے طور پر گہرے سبز پروٹین کا استعمال کیا گیا۔ بجلی کے مختصر پھٹنے کے ساتھ خلیوں کو زپ کرنے سے ROS مالیکیول باہر نکل جاتے ہیں۔ سیل کے بائیو سینسرز نے این آر ایف 2 کو جاری کیا، جس نے مصنوعی طور پر شامل کی گئی جینیاتی مشینری کو جو سبز پروٹین کا اظہار کرتی ہے، کو جوڑ دیا اور اسے آن کر دیا۔

الیکٹریکل ٹرگر مکمل طور پر الٹنے والا تھا، سیلز نارمل، صحت مند حالات میں "ری سیٹ" ہونے کے ساتھ اور ایک اور برقی حرکت کو برداشت کرنے کے قابل تھے۔

"ہم طویل عرصے سے بجلی کا استعمال کرتے ہوئے جین کے اظہار کو براہ راست کنٹرول کرنا چاہتے تھے۔ اب ہم آخر کار کامیاب ہو گئے ہیں" نے کہا Fussenegger.

ذیابیطس کا بیٹری حل؟

حوصلہ افزائی کرتے ہوئے، ٹیم نے پھر انسولین جین کو کنٹرول کرنے کے لیے DART کا استعمال کرنے کی کوشش کی۔ انسولین بلڈ شوگر کو منظم کرنے کے لیے ضروری ہے، اور ذیابیطس میں اس کی سطح میں خلل پڑتا ہے۔ ٹیم میدان میں کوئی اجنبی نہیں، پہلے انجینئرنگ ڈیزائنر خلیات جو وولٹیج کی تبدیلیوں کے جواب میں انسولین پمپ کرتے ہیں۔

ڈارٹ کا استعمال کرتے ہوئے، ٹیم نے جینیاتی طور پر انسانی خلیات میں انسولین پیدا کرنے والے جینوں کو انجنیئر کیا، جو صرف برقی محرک کے بعد ROS کی موجودگی میں آن ہوتا ہے۔ سیٹ اپ نے پیٹری ڈشز میں بالکل کام کیا، جس میں خلیات بجلی سے زپ ہونے کے بعد انسولین جاری کرتے ہیں اور بعد میں ROS میں شاور کرتے ہیں۔

اس کے بعد انجینئرڈ سیلز کو طبی طور پر لائسنس یافتہ جیلی نما مادہ میں سمیٹ کر ٹائپ 1 ذیابیطس والے چوہوں کی پیٹھ پر جلد کے نیچے لگا دیا گیا۔ یہ چوہے عام طور پر خود انسولین نہیں بنا سکتے۔

DART کنٹرولر نسبتاً آسان ہے: دو ایکیوپنکچر سوئیاں جو پلاٹینم کے ساتھ لیپت ہیں جو تین AA بیٹریوں سے چلتی ہیں اور 12V پاور سوئچ سے وائرڈ ہوتی ہیں جو امپلانٹ شدہ انجنیئرڈ سیلز کو نشانہ بناتی ہیں۔ ایک کنٹرول کے طور پر، ٹیم نے چوہوں کو ایکیوپنکچر کی سوئیوں سے بھی چبایا جو لگائے گئے خلیوں سے بہت دور تھے۔ ہر گروپ کو دن میں صرف 10 سیکنڈ کے لیے زپ کیا جاتا تھا۔

کنٹرول کے مقابلے میں، صرف چار ہفتوں میں الیکٹروجینیٹک علاج نے وعدہ دکھایا۔ چوہے پرہیز سے کم بلڈ شوگر کا بہتر طور پر مقابلہ کر سکتے تھے، اور آخر کار انہوں نے اپنے بلڈ شوگر کی معمول کی سطح کو بحال کیا۔ وہ کھانے کے بعد بلڈ شوگر کی سطح کو کنٹرول کرنے میں بھی ماہر تھے، جو ذیابیطس کے شکار لوگوں میں انسولین کا استعمال کیے بغیر مشکل ہے۔ دیگر میٹابولک اقدامات بھی بہتر ہوئے۔

اگلا مرحلہ طبی لحاظ سے زیادہ قابل عمل حل کے ساتھ امپلانٹس میں استعمال ہونے والے جینیاتی طور پر انجینئرڈ خلیوں کی ضرورت کو تبدیل کرنے کے طریقے تلاش کر رہا ہے۔

لیکن مصنفین کے لیے، DART حیاتیاتی اداروں کو ڈیجیٹل دائرے میں مزید پلنے کے لیے ایک روڈ میپ کی نمائندگی کرتا ہے۔ DART کنٹرولز کو خلیوں کے اندر موجود بائیو فارماسیوٹیکلز کی ایک وسیع رینج سے جوڑنا سیدھا سادہ ہونا چاہیے۔ مصنفین نے کہا کہ زیادہ بہتر بنانے کے ساتھ، یہ الیکٹروجنیٹک انٹرفیس "مستقبل کے جین اور سیل پر مبنی علاج کی ایک قسم کے لیے زبردست وعدہ رکھتے ہیں۔"

تصویری کریڈٹ: پیگی اینڈ مارکو لاچ مین انکے سے Pixabay