اپنی متجسس آنکھوں، پیارے تھوتھنی، اور سرسبز پیلٹ کے ساتھ، ماؤس — عرفی نام ژاؤ ژو، یا چھوٹا بانس — بانس کے ڈنٹھل پر چپکے سے بیٹھا ہے، کیمرے کے لیے ایک خوبصورت پوز بنا رہا ہے۔ لیکن یہ چوہا فطرت میں موجود نہیں ہے۔
بیجنگ کی ایک لیب میں بنایا گیا، ژاؤ ژو اس حد کو آگے بڑھاتا ہے کہ جینیاتی انجینئرنگ اور مصنوعی حیاتیات کے لیے کیا ممکن ہے۔ کروموسوم کے معمول کے 20 جوڑوں کو پناہ دینے کے بجائے، ماؤس اور اس کے بہن بھائیوں میں صرف 19 جوڑے ہوتے ہیں۔ ایک جرات مندانہ تجربے میں مختلف کروموسوم کے دو ٹکڑوں کو مصنوعی طور پر ایک ساتھ ملایا گیا جس میں پوچھا گیا: انفرادی ڈی این اے حروف یا ایک سے زیادہ جین کو موافقت کرنے کے بجائے، کیا ہم ایک ہی وقت میں جینیاتی مواد کے بڑے بلاکس کو تبدیل کرتے ہوئے، موجودہ جینومک پلے بک ہول سیل کو دوبارہ بنا سکتے ہیں؟
یہ ایک چاند کا خیال ہے۔ اگر جینوم ایک کتاب ہے، تو جین ایڈیٹنگ کاپی ایڈیٹنگ کی طرح ہے — یہاں اور وہاں ٹائپنگ کو تبدیل کرنا، یا احتیاط سے رکھے گئے موافقت کے ساتھ متعدد گرامر کی غلطیوں کو ٹھیک کرنا۔
کروموسوم کی سطح کی انجینئرنگ ایک بالکل مختلف حیوان ہے: یہ ایک سے زیادہ پیراگراف کو دوبارہ ترتیب دینے یا کسی مضمون کے مکمل حصوں کو تبدیل کرنے کی طرح ہے اور ساتھ ہی یہ امید کرنا کہ تبدیلیاں ایسی صلاحیتوں میں اضافہ کرتی ہیں جو اگلی نسل کو منتقل کی جا سکتی ہیں۔
زندگی کو دوبارہ پروگرام کرنا آسان نہیں ہے۔ ژاؤ ژو کا ڈی این اے میک اپ جینیاتی خطوط سے بنایا گیا ہے جو پہلے سے ہی ارتقائی دباؤ کے دور سے بہتر بنا ہوا ہے۔ یہ کوئی تعجب کی بات نہیں ہے کہ ایک قائم شدہ جینومک کتاب کے ساتھ چھیڑ چھاڑ کا نتیجہ اکثر زندگی میں ہوتا ہے جو قابل عمل نہیں ہے۔ اب تک، صرف خمیر ہی اپنے کروموسومز کے دوبارہ بننے سے بچ پائے ہیں۔
۔ نئے مطالعہ، میں شائع سائنسنے ٹیکنالوجی کو چوہوں کے لیے ممکن بنایا۔ ٹیم نے مصنوعی طور پر چوہوں کے کروموسوم کے ٹکڑوں کو ایک ساتھ ملایا۔ کروموسوم چار اور پانچ سے بنی ایک جوڑی ان ایمبریوز کو سہارا دینے کے قابل تھی جو صحت مند بن گئے — اگر کسی حد تک عجیب طریقے سے برتاؤ کیا گیا — چوہوں میں۔ قابل ذکر بات یہ ہے کہ اپنی عام جینیات میں اس ٹیکٹونک تبدیلی کے ساتھ بھی، چوہے دوبارہ پیدا کر سکتے ہیں اور اپنی انجینیئر شدہ جینیاتی نرالی اولاد کی دوسری نسل تک منتقل کر سکتے ہیں۔
"دنیا میں پہلی بار، ہم نے ممالیہ جانوروں میں مکمل کروموسومل دوبارہ ترتیب حاصل کی ہے، جس سے مصنوعی حیاتیات میں ایک نئی پیش رفت ہوئی ہے،" نے کہا چائنیز اکیڈمی آف سائنسز میں مطالعہ کے مصنف ڈاکٹر وی لی۔
ایک طرح سے، تکنیک بریک نیک رفتار سے ارتقاء کی نقل کرتی ہے۔ اتپریورتن کی شرحوں پر موجودہ اعداد و شمار کی بنیاد پر، یہاں متعارف کرائے گئے جینیاتی تبادلہ کی قسم کو قدرتی طور پر حاصل کرنے میں عام طور پر لاکھوں سال لگیں گے۔
مطالعہ کامل نہیں ہے۔ انجینئرڈ چوہوں میں کچھ جینز کو غیر معمولی طور پر ٹیون کیا گیا تھا، جو عام طور پر شیزوفرینیا اور آٹزم میں نظر آنے والے پیٹرن سے مشابہت رکھتے تھے۔ اور اگرچہ چوہے بالغ ہو گئے اور صحت مند پپلوں کی افزائش کر سکتے تھے، لیکن شرح پیدائش ان کے غیر انجینئرڈ ساتھیوں کی نسبت بہت کم تھی۔
اس کے باوجود، مطالعہ ایک ٹور ڈی فورس ہے، نے کہا سیئٹل کے فریڈ ہچنسن کینسر سینٹر میں ارتقائی ماہر حیاتیات ڈاکٹر ہرمیت ملک، جو اس تحقیق میں شامل نہیں تھے۔ ہمارے پاس اب یہ "خوبصورت ٹول کٹ" ہے تاکہ بڑے پیمانے پر جینومک تبدیلیوں سے متعلق بقایا سوالات سے نمٹنے کے لیے، ممکنہ طور پر کروموسومل بیماریوں پر روشنی ڈالی جائے۔
رکو، کروموسوم دوبارہ کیا ہیں؟
یہ کام نئی پرجاتیوں کی تعمیر کے لیے ارتقاء کی دیرینہ جینیاتی پلے بک میں شامل ہے۔
آئیے بیک اپ کریں۔ ہمارے جینز کو ڈی این اے ڈبل ہیلکس چینز میں انکوڈ کیا گیا ہے، جو سیل کے اندر تیرنے والے ربن سے مشابہت رکھتے ہیں۔ یہ جگہ کے لحاظ سے موثر نہیں ہے۔ فطرت کا حل یہ ہے کہ ہر زنجیر کو پروٹین اسپول کے گرد لپیٹ دیا جائے، جیسے پروسیوٹو کے ٹکڑے موزاریلا کی چھڑی پر گھومتے ہیں۔ اضافی موڑ ان ڈھانچے کو چھوٹے پکوں میں پیک کرتے ہیں — ایک تار پر تصویر کے موتیوں کی مالا — جو پھر کروموسوم میں لپیٹ جاتے ہیں۔ خوردبین کے نیچے، وہ زیادہ تر حرف X کی طرح نظر آتے ہیں۔
ہر نوع میں کروموسوم کی ایک مقررہ تعداد ہوتی ہے۔ انسانی خلیے—سوائے سپرم اور انڈوں کے—تمام 46 انفرادی کروموسوم کو 23 جوڑوں میں ترتیب دیتے ہیں، جو ہر والدین سے وراثت میں ملے ہیں۔ لیب چوہوں، اس کے برعکس، صرف 20 جوڑے ہیں. کروموسوم کے مکمل سیٹ کو کیریوٹائپ کہا جاتا ہے، جو یونانی لفظ "کرنل" یا "بیج" سے ماخوذ ہے۔
کروموسوم کا اختلاط اور ملاپ طویل عرصے سے ارتقاء کا حصہ رہا ہے۔ موجودہ تخمینوں کے مطابق، ایک چوہا عام طور پر ہر ملین سال میں تقریباً 3.5 کروموسوم دوبارہ ترتیب دیتا ہے۔ کچھ سیگمنٹس حذف ہو جاتے ہیں، کچھ ڈپلیکیٹ یا شفل ہو جاتے ہیں۔ پریمیٹ کے لیے، تبدیلی کی شرح تقریباً نصف ہے۔ کروموسوم کے ٹکڑوں کے گرد منتقل ہونا کسی بھی جانور کے لیے سخت معلوم ہو سکتا ہے، لیکن جب قابل عمل ہو، تبدیلیاں مکمل طور پر مختلف انواع کے ارتقا کی راہ ہموار کرتی ہیں۔ ہمارے کروموسوم دو، مثال کے طور پر، دو الگ الگ سے ملایا گیا تھا، پھر بھی یہ موافقت گوریلا میں موجود نہیں ہے، ہمارے قریبی ارتقائی کزن۔
نئی تحقیق کا مقصد ارتقاء سے بہتر کام کرنا ہے: جینیاتی انجینئرنگ کا استعمال کرتے ہوئے، اس نے پوچھا، کیا ہم لاکھوں سالوں کے ارتقاء کو صرف چند مہینوں تک کم کر سکتے ہیں؟ یہ صرف سائنسی تجسس کے لیے نہیں ہے: کروموسوم کی بیماریاں ہمارے کچھ مشکل ترین طبی مسائل، جیسے بچپن میں لیوکیمیا کو جنم دیتی ہیں۔ سائنسدانوں نے پہلے تابکاری کا استعمال کرتے ہوئے کروموسوم کو دوبارہ ترتیب دیا تھا، لیکن نتائج آسانی سے قابو میں نہیں تھے، جس کی وجہ سے جانوروں کے لیے نئی اولاد پیدا کرنا ناممکن ہو گیا تھا۔ یہاں، مصنوعی حیاتیات کے ماہرین نے زیادہ ہدفی نقطہ نظر اختیار کیا۔
پہلا قدم یہ معلوم کرنا ہے کہ کروموسوم اپنی تنظیم میں بڑی تبدیلیوں کے خلاف کیوں مزاحم ہیں۔ جیسا کہ یہ پتہ چلتا ہے، کروموسوم کے ٹکڑوں کو تبدیل کرنے یا فیوز کرنے میں ایک بڑی ہچکی ایک حیاتیاتی نرالا ہے جسے امپرنٹنگ کہتے ہیں۔
ہم دونوں والدین سے کروموسوم وصول کرتے ہیں، ہر ایک سیٹ میں ایک جیسے جین ہوتے ہیں۔ تاہم، صرف ایک سیٹ آن ہے. نقوش بنانے کا عمل کس طرح پراسرار رہتا ہے، لیکن ہم جانتے ہیں کہ یہ جنین کے خلیوں کی متعدد قسم کے پختہ خلیات میں نشوونما کرنے کی صلاحیت کو گھٹا دیتا ہے اور ان کی جینیاتی انجینئرنگ کی صلاحیت کو محدود کرتا ہے۔
واپس 2018 میں، اسی ٹیم نے پایا کہ تین جینوں کو حذف کرنا اسٹیم سیلز میں امپرنٹنگ بائیو کیمیکل پروگرام کو اوور رائیڈ کر سکتا ہے۔ یہاں، انہوں نے ان "غیر مقفل" اسٹیم سیلز کو جینیاتی طور پر دو کروموسوم جوڑوں کو جوڑنے کے لیے استعمال کیا۔
انہوں نے سب سے پہلے اپنی نظریں کروموسوم ایک اور دو پر ڈالیں، جو چوہے کے جینوم میں سب سے بڑے دو ہیں۔ CRISPR کا استعمال کرتے ہوئے، ٹیم نے کروموسوم کو کاٹ دیا، جس سے وہ جینیاتی ٹکڑوں کو تبدیل کر سکتے ہیں اور مستحکم جینیاتی ساخت میں دوبارہ تشکیل پا سکتے ہیں۔ وہ خلیات جنہوں نے کروموسوم کی تبدیلی کو روکا تھا پھر انہیں oocytes — انڈے کے خلیوں میں داخل کیا گیا۔ نتیجے میں پیدا ہونے والے جنین کو مزید پختہ ہونے کے لیے سروگیٹ مادہ چوہوں میں ٹرانسپلانٹ کیا گیا۔
تبادلہ جان لیوا تھا۔ مصنوعی کروموسوم، کروموسوم دو کے بعد کروموسوم ایک، یا 2+1، حاملہ ہونے کے صرف 12 دن بعد ترقی پذیر جنین کو ہلاک کر دیتا ہے۔ وہی دو کروموسوم جو مخالف سمت میں ملتے ہیں، 1+2، بہتر قسمت کے حامل تھے، جس سے صرف 19 کروموسوم جوڑے ہوتے ہیں۔ بچے چوہے اپنے سائز کے لحاظ سے غیر معمولی طور پر بڑے تھے، اور کئی ٹیسٹوں میں وہ اپنے عام ساتھیوں سے زیادہ پریشان نظر آئے۔
کروموسوم فیوژن کا دوسرا تجربہ بہتر رہا۔ کروموسوم 4 اور 5 سائز میں بہت چھوٹے ہوتے ہیں، اور اس کے نتیجے میں پیدا ہونے والے جنین کو 4+5 ڈب کیا جاتا ہے، جو ماؤس کے صحت مند پپلوں میں تیار ہوتے ہیں۔ اگرچہ ان میں کروموسوم کے جوڑے کی کمی بھی تھی، لیکن وہ حیرت انگیز طور پر نارمل لگ رہے تھے: وہ اتنے پریشان نہیں تھے، ان کا جسمانی وزن اوسط تھا، اور جب بالغ ہو گئے تو ان بچوں کو جنم دیا جن میں کروموسوم کے جوڑے کی کمی بھی تھی۔
دوسرے لفظوں میں، ٹیم نے ایک ممالیہ جانور کی نسل میں ایک نئی کیریٹائپ تیار کی جسے نسل در نسل منتقل کیا جا سکتا ہے۔
ایک مکمل نئی مصنوعی حیاتیات کی دنیا؟
ملک کے نزدیک یہ سب پیمانے کے بارے میں ہے۔ نقوش کے مسئلے پر قابو پا کر، "دنیا جینیاتی انجینئرنگ تک ان کا سیپ ہے،" اس نے نے کہا کرنے کے لئے سائنسدان.
ٹیم کا اگلا ہدف اتپریورتی پرجاتیوں کو ڈیزائن کرنے کے بجائے مشکل کروموسومل بیماریوں کو حل کرنے کے لیے ٹیکنالوجی کا استعمال کرنا ہے۔ مصنوعی ارتقاء شاید ہی کونے کے آس پاس ہے۔ لیکن مطالعہ ممالیہ جینوم کی حیرت انگیز موافقت کو ظاہر کرتا ہے۔
مصنفین نے لکھا کہ "مصنوعی حیاتیات کے مقاصد میں سے ایک ڈیزائن کردہ ڈی این اے کی ترتیب کے ساتھ پیچیدہ کثیر خلوی زندگی پیدا کرنا ہے۔" "کروموزوم کی سطح سمیت بڑے پیمانے پر ڈی این اے کو جوڑنے کے قابل ہونا، اس مقصد کی طرف ایک اہم قدم ہے۔"
تصویری کریڈٹ: چائنیز اکیڈمی آف سائنسز
