ڈی این اے کے دھاگوں کو روشنی سے موڑ کر جینز کا مطالعہ کا کامیاب تجربہ

ڈی این اے کے دھاگوں کو روشنی سے موڑ کر جینز کا مطالعہ کا کامیاب تجربہ

ہالینڈ(ڈیلی روشنی نیوز  انٹرنیشنل )ایک انقلابی تحقیق میں سائنسدانوں نے زندگی کے بنیادی عناصر، یعنی ڈی این اے، کو روشنی کے ذریعے شکل دینے کا طریقہ دریافت کیا ہے۔ اس جدید طریقے سے کروموسوم کے مادی خواص کو بہتر طور پر سمجھنے میں مدد ملے گی، جین کے اظہار (gene expression) اور جینیاتی بیماریوں کے علاج میں نئی راہیں کھلیں گی۔

کرومیٹن، جو کروموسوم کا بنیادی مواد ہے، ایک پیچیدہ ڈھانچہ ہے جہاں ڈی این اے کے لمبے دھاگے پروٹینز کے گرد سختی سے لپٹے ہوتے ہیں۔ اگرچہ کرومیٹن بہت زیادہ کمپریسڈ ہوتا ہے، کچھ علاقوں کو جینیاتی معلومات تک رسائی اور ان کی نقل (replication) کے لیے کھلنا ضروری ہوتا ہے۔

کچھ حصے سخت اور کوائلڈ (coiled) رہتے ہیں، جس سے جین خاموش ہو جاتے ہیں، جبکہ دوسرے حصے لچکدار اور کھلے ہوتے ہیں، جو جین کے اظہار کی اجازت دیتے ہیں۔ اس دوہری خصوصیت نے سائنسدانوں کو یہ سوال کرنے پر مجبور کیا ہے کہ کرومیٹن ایک ٹھوس، مائع، یا ان دونوں کا امتزاج ہے؟

اس سوال کا جواب جینیاتی بیماریوں کے علاج اور خلیاتی انجینئرنگ میں پیش رفت کے لیے بہت اہم ہے۔ کرومیٹن کے مادی خواص ٹرانسکرپشن، ریپلیکیشن، اور جینوم کی حفاظت جیسے اہم عمل کو متاثر کرتے ہیں، لیکن اب تک ایسے چند اوزار موجود تھے جو کرومیٹن پر لگنے والی قوتوں کے ردعمل کو ناپ سکیں یا مخصوص مقامات پر اس کی جسمانی خصوصیات کا مطالعہ کر سکیں۔

پرنسٹن یونیورسٹی کی تحقیقاتی ٹیم نے ایک انقلابی تکنیک تیار کی ہے جسے “ویسکوالیسٹک کرومیٹن ٹیئرنگ اینڈ آرگنائزیشن” (VECTOR) کہا جاتا ہے۔ اس نظام کی مدد سے کرومیٹن کے مخصوص مقامات پر قابو پایا جا سکتا ہے۔ محققین نے سیل کے نیوکلئیس میں نیلے روشنی کی ایک خاص طولِ موج استعمال کرکے مصنوعی مائع جیسے ڈراپلیٹس تیار کیے۔ یہ ڈراپلیٹس مخصوص ڈی این اے سیکونسز پر کنٹرولڈ قوتیں ڈال کر ان دھاگوں کو چند منٹوں میں نئی جگہوں پر منتقل کر دیتے ہیں۔

“بنیادی طور پر، ہم نے ان مائع ڈراپلیٹس کو چھوٹے انگلیوں میں بدل دیا ہے جو زندہ خلیات میں جینوم کے دھاگوں کو کھینچ سکتے ہیں،” اس تحقیق کے رہنما اور پرنسٹن کے Omenn-Darling Bioengineering Institute کے ڈائریکٹر، کلف برانگوائن نے کہا۔

یہ ٹیکنالوجی بائیو مالیکیولر کنڈینسیٹس کی پچھلی تحقیق پر مبنی ہے، جو مائع-مائع مرحلے کے علیحدگی کے ذریعے خلیوں میں بنتی ہیں۔ ان کنڈینسیٹس، جو پانی میں تیل کے قطروں کی طرح لگتی ہیں، خلیاتی عمل جیسے جین ایکٹیویشن اور کرومیٹن ری ماڈلنگ میں کردار ادا کرتی ہیں۔

تحقیقاتی ٹیم نے کنڈینسیٹس کو مخصوص ڈی این اے مقامات سے منسلک کیا اور مائع کے کناروں پر موجود توانائی کو استعمال کرتے ہوئے کیپیلری فورسز پیدا کیں، جس سے ڈی این اے کو نئی شکل میں کھینچنے کا عمل ممکن ہوا۔ یہ تکنیک جینیاتی تحقیق میں انقلاب برپا کر سکتی ہے اور جینیاتی بیماریوں کے علاج کے لیے اہم پیش رفت کا باعث بن سکتی ہے۔

ویکٹر (VECTOR) نظام: کرومیٹن کی ٹھوس اور مائع خصوصیات کا انکشاف

ویکٹر نظام سے معلوم ہوتا ہے کہ کرومیٹن میں ٹھوس اور مائع دونوں کی خصوصیات موجود ہیں۔ یہ دوہری خصوصیات اسے ساختی سالمیت برقرار رکھنے کے ساتھ ساتھ اتنا متحرک بناتی ہیں کہ وہ خلیاتی افعال کو سہارا دے سکے۔ مثال کے طور پر، VECTOR نے دکھایا کہ کرومیٹن کی لچک مختلف جینیاتی علاقوں میں مختلف ہوتی ہے، جو کرومیٹن کی ویسکوالیسٹک نوعیت کی غیر یکسانیت کو ظاہر کرتی ہے۔

ایک تجربے میں، محققین نے VECTOR کا استعمال کرتے ہوئے ڈی این اے کے دو دور دراز حصوں کو ایک دوسرے کے قریب لایا یہاں تک کہ وہ جڑ گئے۔ یہ دوبارہ ترتیب جین کے اظہار یا ریگولیشن کو تبدیل کر سکتی ہے، جس سے جینوم تنظیم کے مطالعے کے نئے مواقع کھلتے ہیں۔

“ہم اس سے پہلے اتنے مختصر وقت میں نیوکلیئر تنظیم پر اس قدر عین کنٹرول حاصل نہیں کر سکے تھے،” برانگوائن نے کہا۔ حقیقی وقت میں ڈی این اے دھاگوں کو جوڑنے کی صلاحیت کرومیٹن کے ڈھانچے کے خلیاتی رویے پر اثرات کے بارے میں بے مثال بصیرت فراہم کرتی ہے۔

بیماریوں کے علاج میں VECTOR کی اہمیت

ویکٹر کے اثرات صرف کرومیٹن کی مکینکس کو سمجھنے تک محدود نہیں ہیں۔ یہ ٹیکنالوجی جینوم کی بے ترتیبی سے جڑی بیماریوں، جیسے کہ کینسر، کے علاج میں انقلابی تبدیلی لا سکتی ہے۔ CRISPR کے برعکس، جو ڈی این اے کو کاٹ کر اس میں ترمیم کرتا ہے، VECTOR جینز کی جگہ تبدیل کرنے پر توجہ دیتا ہے بغیر ان کے ترتیب میں تبدیلی کیے۔ یہ طریقہ پروٹین کی عدم توازن کو منظم کرنے میں مدد دے سکتا ہے جو مختلف بیماریوں سے جڑا ہوا ہے۔

“اگر ہم جین کی جگہ تبدیل کرکے اس کے اظہار کی مقدار کو کنٹرول کر سکتے ہیں، تو ہمارے ٹول جیسے کسی آلے کے لیے ایک ممکنہ مستقبل ہے،” امی آر اسٹورم، جو ٹیم کی پوسٹ ڈاکٹریٹ محقق ہیں، نے کہا۔

اسٹورم کی ساتھی، یونجی کم، نے مزید کہا، “ہمارا آلہ اصل میں CRISPR کی طرح ڈی این اے ترتیب کو نہیں کاٹتا۔” اس کے بجائے، VECTOR جین کے اظہار اور خلیاتی تنظیم کے مطالعے کے لیے ایک نرم متبادل فراہم کرتا ہے، جو مستقل جینیاتی تبدیلیوں کے بغیر نئے علاج کا راستہ ہموار کرتا ہے۔

اعلی پیمانے پر جینومک مطالعات میں استعمال

کرومیٹن کی پوزیشننگ پر اس عین کنٹرول کے ممکنہ استعمال میں اعلیٰ پیمانے پر جینومک مطالعات شامل ہیں۔ VECTOR کی صلاحیت، ٹیلو میریک اور غیر ٹیلو میریک سیکوئنسز کے ساتھ ساتھ پورے نیوکلیئر باڈیز کو دوبارہ ترتیب دینے کی، اسے جینوم کی فعالیت کو نقشہ بنانے اور نیوکلیئر ڈائنامکس کو سمجھنے کے لیے ایک ہمہ جہت آلہ بناتی ہے۔

مالیکیولر بیالوجی اور مٹیریلز سائنس کا امتزاج

کنڈینسیٹس اور ڈی این اے جوڑ توڑ کو یکجا کرکے، VECTOR مالیکیولر بیالوجی اور مٹیریلز سائنس سے بصیرت کو یکجا کرتا ہے۔ یہ بین الضابطہ طریقہ خلیات کے اندرونی ماحول میں جسمانی قوتوں کی اہمیت کو اجاگر کرتا ہے۔ کرومیٹن اور کنڈینسیٹس کے درمیان تعامل ظاہر کرتا ہے کہ خلیہ کے اندرونی ماحول کس طرح ڈی این اے تنظیم اور جینوم کی فعالیت کو متاثر کرتا ہے۔

پرنسٹن ٹیم کے نتائج، جو جریدے Cell میں شائع ہوئے ہیں، ظاہر کرتے ہیں کہ قدرتی کنڈینسیٹس مالیکیولر موٹرز کی طرح مکینیکل کام انجام دے سکتے ہیں۔ یہ قوتیں، جو پکونیوٹنز میں ماپی جاتی ہیں، مائع سطحوں پر موجود توانائی سے پیدا ہوتی ہیں۔ یہ قوتیں اس بات کی وضاحت میں مددگار ہو سکتی ہیں کہ ٹرانسکرپشن اور ڈی این اے کی مرمت جیسے عمل کے دوران کرومیٹن کو کیسے تبدیل کیا جاتا ہے۔

“ہم اس ٹیکنالوجی کو یہ نقشہ بنانے کے لیے استعمال کر سکتے ہیں کہ وہاں کیا ہو رہا ہے اور یہ بہتر سمجھ سکتے ہیں کہ جب چیزیں کینسر جیسی بیماریوں میں غیر منظم ہو جاتی ہیں،” اسٹورم نے کہا۔ VECTOR کے ذریعے، سائنسدان اب کرومیٹن کی مکینیکل خصوصیات کو بے مثال درستگی کے ساتھ جانچ سکتے ہیں، جینوم کے انتظام اور ریگولیشن کا ایک واضح خاکہ پیش کرتے ہیں۔

جینوم سائنس میں انقلاب

ویکٹر جینوم سائنس کے میدان میں ایک بڑی پیش رفت کی نمائندگی کرتا ہے۔ روشنی سے پیدا شدہ قوتوں کو ڈی این اے میں جوڑ توڑ کے لیے استعمال کرکے، یہ ٹیکنالوجی مالیکیولر بیالوجی اور بائیوفزکس کے درمیان خلا کو پر کرتی ہے۔ اس کے استعمال بنیادی تحقیق سے لے کر ممکنہ طبی علاج تک، ان بیماریوں کا مقابلہ کرنے کے لیے امید فراہم کرتے ہیں جہاں جینوم کی بے ترتیبی اہم کردار ادا کرتی ہے۔

ویکٹر کے ذریعے، محققین نے خلیاتی کنٹرول کا ایک نیا پہلو کھول دیا ہے، ان دریافتوں کے دروازے کھولتے ہوئے جو پہلے ناقابل تصور تھے۔ جیسے جیسے سائنسدان اس آلے کی صلاحیتوں کو مزید تلاش کرتے ہیں، زندگی کے بنیادی خاکے کے بارے میں اس کی سمجھ کا اثر بہت گہرا ہونے کا وعدہ کرتا ہے۔

Full article available at

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)00828-6

#DNA

#chromosome

#Gene

#Chromatin