سائنسدانوں نے چوہوں کو منجمد خشک جلد کے خلیوں سے کلون کیا، بائیو پریزرویشن کا دروازہ کھول دیا

سطح پر، ڈورامی صرف ایک اوسط چوہا تھا۔ اس کا وزن صحت مند ہو گیا، اس کے اپنے بچے تھے، اور اس کی دوسری سالگرہ کے قریب قدرتی طور پر موت ہو گئی — انسانی عمر میں تقریباً 70 سال، اور لیب ماؤس کے لیے بالکل غیر معمولی۔

ایک چیز کے علاوہ: ڈورامی کو منجمد خشک خلیوں سے کلون کیا گیا تھا۔ اور نہ صرف کسی خلیے کی — اسے سپرم یا انڈوں کی بجائے سومیٹک خلیوں (وہ خلیے جو ہمارے جسم کو بناتے ہیں) سے کلون کیے گئے تھے۔

ڈورامی حیاتیاتی تنوع کو محفوظ رکھنے کے طریقے کے طور پر کلوننگ کو استعمال کرنے کی دہائیوں پر محیط تازہ ترین کوشش ہے۔ کی فتح ڈالی بھیڑ اس نے واضح کیا کہ تولیدی خلیوں کا استعمال کرتے ہوئے جانوروں کو زندہ کرنا ممکن ہے۔ معدوم جانوروں کو بحال کرنے کا خواب، یا موجودہ جانوروں کی بائیو بینکنگ، نے تب سے سائنسدانوں کے تخیل کو اپنی گرفت میں لے لیا ہے۔ پرجاتیوں کے ڈی این اے کو محفوظ رکھنے کا ایک طاقتور طریقہ نطفہ کو مائع نائٹروجن میں ذخیرہ کرنا ہے۔ تقریبا -320 ڈگری فارن ہائیٹ پر، خلیات وقت کے ساتھ سالوں تک منجمد ہو سکتے ہیں۔

لیکن ایک ہچکی ہے۔ معدومیت کے دہانے پر موجود جانوروں سے تولیدی خلیوں کو اکٹھا کرنا — اسے ہلکے سے کہنا — انتہائی مشکل ہے۔ اس کے برعکس، جلد کے چند خلیوں کو کھرچنا یا کچھ کھال مونڈنا نسبتاً آسان ہے۔ ان خلیوں میں جانور کا مکمل ڈی این اے ہوتا ہے، لیکن وہ نازک ہوتے ہیں۔

نیا مطالعہ۔جاپان کی یاماناشی یونیورسٹی میں ڈاکٹر تیریوہیکو واکایاما کی قیادت میں، سپرم سے جلد تک چھلانگ لگائی۔ ایک انتہائی تکنیکی نسخہ تیار کرتے ہوئے جو کسی بھی فائن ڈائننگ شیف کو فخر محسوس کرے گا، ٹیم نے مرد اور خواتین دونوں عطیہ دہندگان سے جمع کیے گئے منجمد خشک سومیٹک خلیوں سے 75 صحت مند چوہوں کا کامیابی سے کلون کیا۔ ڈورامی سمیت بہت سی اولادوں نے اپنے پُلّے پالے۔

تقریباً پانچ فیصد کی کامیابی کی شرح کے ساتھ — اور 0.2 فیصد تک کم — تکنیک کارگر نہیں ہے۔ لیکن حکمت عملی بڑی تصویر کی طرف ایک راستہ بناتی ہے: قریب قریب معدوم ہونے والی انواع کے جینیاتی تغیرات کو ذخیرہ کرنے اور ممکنہ طور پر بحال کرنے کی ہماری صلاحیت۔

کرنے کے لئے ڈاکٹر بین نوواک, Revive & Restore کے لیڈ سائنسدان، یہ مطالعہ اپنی خامیوں کے باوجود ایک خوش آئند پیش رفت ہے۔ "تحفظ کے نقطہ نظر سے، تولیدی طور پر قابل عمل بافتوں کی اقسام کو بایوبینک کرنے کے لیے نئے طریقوں کو اختراع کرنا ایک بڑی ضرورت ہے…لہٰذا اس قسم کی پیش رفت کو دیکھنا واقعی بہت پرجوش ہے،" وہ نے کہا.

بائیو پریزرویشن کک بک

خلیے نازک مخلوق ہیں۔ ایک پانی دار بلاب کا تصور کریں جس کی چھوٹی چھوٹی مالیکیولر فیکٹریاں اس کی غبارے جیسی دیواروں سے جڑی ہوئی ہیں۔ بغیر تحفظ کے سیل کو منجمد کرنے سے پانی والے اجزا برف کے تیز کرسٹل بن سکتے ہیں، جو سیل کے اندرونی اجزاء کو نقصان پہنچاتے ہیں اور سیل کی دیوار کو پنکچر کر دیتے ہیں۔ جب عام درجہ حرارت پر واپس گرم کیا جاتا ہے، جیسے ایک رستے پنکشن، سیل کو زندہ رہنے کا موقع نہیں ملتا ہے۔

سائنسدانوں نے بالآخر خلیات کو محفوظ رکھنے کے لیے ایک جیتنے والا نسخہ تلاش کر لیا: کلید ایک کیمیکل اینٹی فریز شامل کر کے خلیات کو مائع نائٹروجن کے بھاری دھاتی ٹینکوں میں محفوظ کر رہی ہے۔ خلیوں کو خانوں کے اندر چھوٹی شیشیوں میں معطل کیا جاتا ہے جو ٹاور نما دھاتی پنجرے میں پھسل جاتے ہیں۔ سیل کی قسم پر منحصر ہے، وہ سال کے لئے محفوظ کیا جا سکتا ہے. مسئلہ؟ سیٹ اپ مہنگا ہے، برقرار رکھنا مشکل ہے، اور بجلی کی ناکامی کا شکار ہے۔ کوئی بھی رکاوٹ تمام نمونوں میں تباہ کن نقصان کا سبب بن سکتی ہے۔ حیاتیاتی تنوع کے لیے، جانوروں کے قریب اس طرح کے جدید ترین سیٹ اپ کا ہونا ہمیشہ ممکن نہیں ہے۔

ایک بہتر طریقہ ہونا چاہیے۔

برسوں پہلے، واکایاما نے سیل اسٹوریج کی حدود کو آگے بڑھانے کے لیے ایک صلیبی جنگ میں حصہ لیا۔ اس نے ایک مخصوص طریقہ پر توجہ مرکوز کی: منجمد خشک کرنا۔ زیادہ تر بیک پیکرز اور خلابازوں کو کھانے میں غذائی اجزاء کو محفوظ رکھنے کے طریقے کے طور پر جانا جاتا ہے، منجمد خشک کرنے والے خلیات نسبتاً آسان نکلے۔ صدی کے اختتام پر، واکایاما اور ان کی ٹیم دکھایا کہ یہ ممکن ہے پنروتپادن کے لیے منی کو منجمد خشک کرنا۔ نسخہ اتنا مضبوط تھا۔ سپرم کو زندہ رکھا بین الاقوامی خلائی اسٹیشن پر برسوں تک، تابکاری کی محیط سطحوں سے بمباری کے دوران۔ اس کی وجہ بھی بنی۔ زندہ اولاد میز کے دراز میں ڈالے جانے کے بعد ایک سال کے لئے موسمیاتی کنٹرول کے بغیر.

سومٹک خلیات ایک الگ معاملہ ہیں۔ نطفہ کے برعکس، ہمارے جسم کو بنانے والے خلیات پانی کے مالیکیولز کا زیادہ شکار ہوتے ہیں جو ہمارے ڈی این اے کی ساخت کو گلے لگاتے ہیں، زیادہ نازک نیوکلئس کے ساتھ۔ منجمد ہونے پر، اس کا مطلب ہے کہ خلیات کو کہیں زیادہ نقصان پہنچ سکتا ہے، جس سے وہ کلوننگ کے لیے ناقابل استعمال ہو سکتے ہیں۔

ٹیم نے لکھا، "آج تک، صرف وہی خلیات جنہوں نے منجمد خشک ہونے کے بعد اولاد پیدا کی ہے وہ بالغ سپرمیٹوزوا ہیں،" ٹیم نے لکھا۔

ایک نیا نسخہ

نیا کام ناممکن کے لئے چلا گیا: کیا ہم کسی جانور کو منجمد خشک سومیٹک خلیوں سے کلون کرسکتے ہیں؟

تجربات کے پہلے دور میں، ٹیم نے مادہ چوہوں سے خلیات الگ کیے جو عام طور پر انڈے کے خلیے کو سپورٹ کرتے ہیں۔ انہوں نے خلیوں کو دو حفاظتی کیمیکلز میں پھینک دیا اور نمونوں کو مائع نائٹروجن میں خشک کر دیا۔ یہ خوبصورت نہیں تھا: تمام خلیوں کی حفاظتی جھلی ٹوٹ گئی، جس میں ٹوٹے ہوئے — لیکن نسبتاً برقرار — ڈی این اے کے آثار تھے۔

آگے ہل چلاتے ہوئے، ٹیم نے آٹھ ماہ تک ذخیرہ کرنے کے بعد منجمد نمونے کو دوبارہ ہائیڈریٹ کیا۔ بے جان پاؤڈر سے انہوں نے نیوکلی کو الگ کیا، بیج نما ڈھانچہ جس میں ڈی این اے موجود تھا، اور اسے ایک انڈے کے خلیے میں ٹرانسپلانٹ کیا جس میں اس کا جینیاتی مواد چوسا گیا تھا۔ یہ ایک کتاب کے متن کو دوسری کتاب سے بدلنے کے مترادف ہے - اس کے حیاتیاتی معنی کو مکمل طور پر تبدیل کرنا۔

یہ زیادہ پیچیدہ ہو گیا۔ یہ ابتدائی "ترمیم شدہ" انڈے کے خلیے دوبارہ پیدا نہیں کر سکے، ممکنہ طور پر ڈی این اے اور ایپی جینیٹک نقصان کی وجہ سے۔ ایک کام کے طور پر، ٹیم نے متعدد برانن سیل لائنوں کو بنانے کے لیے خلیوں کا استعمال کیا۔ یہ لچکدار کارکن ہیں، خاص طور پر ڈی این اے کے نقصان کو درست کرنے میں موثر۔

ایک بار پھل پھولنے کے بعد، ٹیم نے پھر ان کے جینیاتی مواد کو چوس لیا اور اسے کالی کھال والے چوہوں کے انڈوں میں انجکشن لگایا۔ نتیجے میں پیدا ہونے والے جنین کو سفید کھال والے چوہوں میں نشوونما کے لیے چھوڑ دیا گیا تھا یعنی سروگیٹ ماں۔ نتیجے میں آنے والے تمام پپلوں نے اپنے DNA عطیہ دہندگان کی چمکدار سیاہ کھال لے لی، بالکل نارمل وزن اور زرخیزی کے ساتھ۔

"پختگی کے بعد، ہم نے تصادفی طور پر نو مادہ اور تین مرد کلون چوہوں کو عام لیب چوہوں کے ساتھ ملاپ کے لیے منتخب کیا،" ٹیم نے وضاحت کی۔ تقریباً تین مہینوں میں، تمام کلون شدہ مادہ چوہوں نے اگلی نسل کو جنم دیا- چار پنجے، سرگوشیاں اور چوہے کی عادات برقرار ہیں۔ دم کے سرے سے جلد کے خلیوں کے ساتھ تجربے کو دہراتے ہوئے، ٹیم نے مزید ایک درجن چوہوں کی کلوننگ کی۔

ہدایت بالکل منصوبہ بندی کے طور پر نہیں جانا. ایک عجیب آزمائش میں، ٹیم نے اگلی نسل کے کلون کے لیے نر چوہوں کے خلیات کا استعمال کیا، اور تمام اولاد مادہ بن گئی۔ مزید گہرائی میں کھودنے پر، انہوں نے پایا کہ کسی طرح Y کروموسوم - جو کہ ایک حیاتیاتی مرد کو نامزد کرتا ہے - اس عمل کے دوران کھو گیا، جس کی وجہ سے تمام خواتین Themyscira کے جزیرے. مصنفین کے لیے، یہ عمل میں گڑبڑ ہے، لیکن عملی استعمال کے لیے کوئی دھچکا نہیں۔ "یہ نتائج بتاتے ہیں کہ یہاں تک کہ اگر Y کروموسوم کا نقصان ہوتا ہے، تب بھی اس تکنیک کو انتہائی حالات میں دستیاب جینیاتی وسائل کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، جیسے کہ تقریباً معدوم ہونے والی نسلیں،" انہوں نے کہا۔

تحفظ کے لیے ایک لائبریری؟

تکنیک کامل سے دور ہے۔ یہ تھکا دینے والا ہے، اس میں کامیابی کی شرح کم ہے، اور پھر بھی فریزر اسٹوریج کا درجہ حرارت درکار ہے جو اسے توانائی کے گرڈ کی ناکامی کا شکار بناتا ہے۔

یونیورسٹی آف ہرٹ فورڈ شائر کی ڈاکٹر ایلینا پینس کے لیے، جو اس تحقیق میں شامل نہیں تھیں، سب سے اہم سوال یہ ہے کہ جینیاتی مواد کو کب تک ذخیرہ کیا جا سکتا ہے۔ انہوں نے کہا کہ اس نظام کے لیے ان حالات میں توسیع شدہ، غیر معینہ مدت تک اسٹوریج کو ظاہر کرنا اہم ہوگا تاکہ انواع اور نمونوں کا مؤثر طویل مدتی تحفظ فراہم کیا جا سکے۔ نے کہا.

مصنفین اس بات پر متفق ہیں کہ اور بھی اسرار ہیں۔ جسم کو سپرم کے مقابلے سومیٹک خلیوں میں ڈی این اے کے نقصان کو ٹھیک کرنے میں مشکل وقت ہو سکتا ہے، جو ان کی توانائی کو مکمل طور پر کام کرنے والے انڈے کی نشوونما سے روکتا ہے۔ ان کا epigenetics— جو اس بات کو کنٹرول کرتا ہے کہ جین کیسے آن یا آف ہوتے ہیں — نامکمل ری پروگرامنگ کی وجہ سے بھی گڑبڑ ہو سکتی ہے۔

بالآخر، یہ صرف پہلا قدم ہے. صوماتی خلیات تولیدی خلیوں کے مقابلے میں آسانی سے پکڑے جاتے ہیں، خاص طور پر بانجھ یا نابالغ جانوروں کے لیے۔ اسے آسان اور سستا کرنا ایک پلس ہے۔ ٹیم اب دائرہ کار کو وسیع کرنے کے لیے لاشوں یا پاخانوں سے جینیاتی مواد حاصل کرنے کی کوشش کر رہی ہے۔

پینس نے کہا، "اس کام میں بیان کردہ نقطہ نظر بینکنگ کے موجودہ طریقوں کا متبادل پیش کرتا ہے اور یقینی طور پر زیادہ اجازت دینے والے درجہ حرارت کی اجازت دینا ایک بہت بڑا فائدہ ہوگا۔"

تصویری کریڈٹ: واکایاما وغیرہ۔ al./Nature Communications