رائس یونیورسٹی کے سائنسدانوں نے ممالیہ جانوروں میں جین کے اظہار کو کنٹرول کرنے کے لیے وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والے کینسر کے علاج کے نظام کی فہرست بنائی ہے، جو کہ مصنوعی حیاتیات کا ایک کارنامہ ہے جو بیماریوں کے علاج کے طریقے کو تبدیل کر سکتا ہے۔
کیمیکل اور بائیو مالیکولر انجینئر زیو شیری گاو کی لیب نے پروٹولوسیس کو نشانہ بنانے والے chimeras (PROTACs) کے علاج کی صلاحیت کو مزید استعمال کرنے کا ایک طریقہ دریافت کیا، چھوٹے مالیکیول جو کینسر، مدافعتی عوارض، وائرل انفیکشن اور نیوروڈیجینریٹیو بیماریوں کے علاج کے لیے موثر اوزار کے طور پر استعمال ہوتے ہیں۔
گاو اور اس کے ساتھیوں نے PROTAC مالیکیولر انفراسٹرکچر کو دوبارہ تیار کیا اور دکھایا کہ اسے کیمیائی طور پر حوصلہ افزائی شدہ ڈائمرائزیشن (CID) حاصل کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، ایک ایسا طریقہ کار جس کے ذریعے دو پروٹین صرف ایک مخصوص تیسرے مالیکیول کی موجودگی میں ایک دوسرے کے ساتھ جڑ جاتے ہیں جسے انڈیسر کہا جاتا ہے۔ میں شائع ہونے والی ایک تحقیق میں یہ تحقیق بیان کی گئی ہے۔ جرنل آف دی امریکن کیمیکل سوسائٹی۔
گاو نے کہا، \”اس کا نیاپن کنٹرول کی حد ہے کہ ان دو میکانزم کو یکجا کرنے سے ہمیں جسم میں مطلوبہ مقامات پر اور مطلوبہ مدت کے لیے جین کو متحرک کرنے میں مدد ملتی ہے۔\”
انہوں نے کہا کہ \”چھوٹے مالیکیولز جین کے اظہار کو آن اور آف کرنے کے لیے ایک سوئچ کے طور پر کام کر سکتے ہیں۔\” \”عارضی کنٹرول اس حقیقت کا نتیجہ ہے کہ چھوٹے مالیکیولز جانداروں کے ذریعے میٹابولائز ہوتے ہیں۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ آپ ایک مخصوص جین کو ایک خاص وقت کے لیے ظاہر کرنے کے لیے شیڈول کر سکتے ہیں۔
\”مقامی کنٹرول کے لحاظ سے، ہم نظام کو صرف جسم کے اس عضو یا جگہ پر پہنچا سکتے ہیں جہاں اس کی ضرورت ہو،\” گاو نے جاری رکھا۔ \”آپ کو ضرورت نہیں ہے کہ دوا آپ کے پورے جسم سے گزرے اور غیر ضروری اور نقصان دہ زہریلا پیدا کرے۔\”
CID میکانزم بہت سے حیاتیاتی عمل کا ایک اہم حصہ ہے، اور گزشتہ دو دہائیوں کے دوران سائنس دانوں نے طبی، تحقیق اور یہاں تک کہ مینوفیکچرنگ ضروریات کو پورا کرنے کے لیے اسے انجینئر کرنے کے بہت سے طریقے وضع کیے ہیں۔ یہ ترقی مصنوعی حیاتیات کے بڑھتے ہوئے اثرات کو نمایاں کرتی ہے، جو حیاتیاتی نظاموں کے لیے انجینئرنگ کا طریقہ اختیار کرتی ہے، اور نئے وسائل کو استعمال کرنے کے لیے ان کے میکانزم کو دوبارہ تیار کرتی ہے۔
سیرولیمس، جو پہلے ریپامائسن کے نام سے جانا جاتا تھا۔ ایک مالیکیول کی ایک مثال ہے جو ایک inducer کے طور پر کام کر سکتا ہے اور جسم میں متعدد خلیوں کے راستوں کے ساتھ CID سسٹم بنا سکتا ہے۔ ایسٹر جزیرے پر مٹی کے بیکٹیریا میں 1972 میں دریافت کیا گیا، اس مرکب کو اینٹی ٹیومر اور امیونوسوپریسنٹ دوا کے طور پر استعمال کیا گیا ہے۔ ابھی حال ہی میں، اسے ایک ممکنہ اینٹی ایجنگ دوا کے طور پر سمجھا گیا جب محققین نے دریافت کیا کہ یہ سیلولر پاتھ وے میں مداخلت کر سکتی ہے جو لائسوزوم کو چالو کرتی ہے، جو کہ تباہ شدہ خلیوں کی صفائی کے لیے ذمہ دار آرگنیلز ہیں۔
گاو نے کہا، \”سی آئی ڈی سسٹم پرکشش ٹولز ہیں کیونکہ وہ مالیکیولر تعاملات پر قطعی کنٹرول کو قابل بناتے ہیں، جس کے نتیجے میں حیاتیاتی نتائج کو چالو یا روکا جا سکتا ہے، جیسے کہ ذیابیطس کے مریض میں انسولین کی پیداوار یا کینسر کے مریض میں ٹیومر کی نشوونما،\” گاو نے کہا۔
انہوں نے مزید کہا، \”اس وقت صرف ایک محدود تعداد میں فعال اور موثر CID سسٹم موجود ہیں۔\” \”میں اس نامکمل ضرورت کو پورا کرنا چاہتا تھا۔ میں نے PROTACs کو دیکھا، جو پہلے ہی علاج کے طور پر اچھے نتائج کے ساتھ استعمال ہو رہے ہیں، ایک موقع کے طور پر CID ٹول باکس کو بڑھانے کے لیے۔\”
PROTACs مخصوص پروٹینوں کو نشانہ بنا کر کام کرتے ہیں، جیسے کہ وہ جو ٹیومر میں پائے جاتے ہیں، جس کی وجہ سے وہ ٹوٹ جاتے ہیں۔ مالیکیول کا ایک رخ ہدف بنائے گئے نقصان دہ پروٹین سے جڑا ہوا ہے، دوسری طرف ایک مخصوص انزائم کو جھنڈا لگاتا ہے جو پروٹین کے انحطاط کا آغاز کرتا ہے اور تیسرا عنصر دونوں اطراف کو آپس میں جوڑتا ہے۔
گاو نے کہا، \”آپ اس میکانزم کے بارے میں سوچ سکتے ہیں جیسے کہ ایک سمارٹ میزائل جو اپنے ہدف کو ٹریک کرنے کے لیے ایک سینسر پر انحصار کرتا ہے۔\” \”اس لحاظ سے بھی ذخیرہ الفاظ تجویز کرتا ہے، کیونکہ جس پروٹین کو آپ تباہ کرنا چاہتے ہیں اسے \’ٹارگٹ پروٹین\’ کہا جاتا ہے، اور PROTAC سسٹم کا وہ حصہ جو ہدف والے پروٹین سے منسلک ہوتا ہے اسے \’وار ہیڈ\’ کہا جاتا ہے۔ اس کے بجائے ہم جین کے اظہار کو کنٹرول کرنے کے لیے اس نظام کو ہائی جیک کر رہے ہیں۔\”
دوسری دوائیوں کے مقابلے پروٹاک کا فائدہ یہ ہے کہ وہ چھوٹی مقدار میں موثر ثابت ہو سکتے ہیں اور منشیات کے خلاف مزاحمت کا باعث نہیں بنتے۔ کینسر کے علاج کے لیے منظور شدہ 1,600 سے زیادہ PROTAC چھوٹے مالیکیولز ہیں، جو 100 سے زیادہ انسانی پروٹین کے اہداف پر کام کرتے ہیں۔
گاو نے کہا، \”PROTACs بہت کارآمد ہیں اور آنکوجینک پروٹینز کے خلاف بڑی خاصیت کے ساتھ کام کرتے ہیں، جو کہ بعض فعال یا غیر منظم جینز کے ذریعے انکوڈ شدہ پروٹین ہوتے ہیں جن میں کینسر کا باعث بننے کی صلاحیت ہوتی ہے،\” گاو نے کہا۔ \”ہم اس کارکردگی اور درستگی کو بروئے کار لانا چاہتے تھے اور اسے ایک نئے طریقے سے کام میں لانا چاہتے تھے۔ ہم نے PROTAC کو پروٹین کے انحطاط کے نظام سے ایک جین فعال کرنے کے نظام میں دوبارہ ڈیزائن کیا۔
\”بالآخر، مجھے امید ہے کہ یہ حقیقی بیماریوں کے علاج کے تناظر میں مفید ثابت ہو گا،\” انہوں نے جاری رکھا۔ \”جسم میں جین کب اور کہاں فعال ہوتے ہیں اس کو منظم کرنے کی صلاحیت وسیع پیمانے پر طبی مسائل کو حل کرنے میں مدد کر سکتی ہے۔ اس پروجیکٹ کے ساتھ میرا بنیادی مقصد ایک چھوٹا مالیکیول کنٹرولڈ جین ایکسپریشن سسٹم ہے، جس میں CRISPR جینوم ایڈیٹرز بھی شامل ہیں۔\”
گاو رائس کے TN لاء اسسٹنٹ پروفیسر کیمیکل اور بائیو مالیکولر انجینئرنگ اور بائیو انجینیئرنگ اور کیمسٹری کے اسسٹنٹ پروفیسر ہیں۔ یہ مطالعہ بیلر کالج آف میڈیسن میں زینگ سن لیب کے تعاون سے تیار کیا گیا تھا۔
نیشنل سائنس فاؤنڈیشن (2143626)، رابرٹ اے ویلچ فاؤنڈیشن (C-1952)، نیشنل انسٹی ٹیوٹ آف ہیلتھ (HL157714، HL153320، DK111436، AG069966، ES027544)، جان ایس ڈن فاؤنڈیشن، کلیفورڈ اینڈو گراڈ وائٹ ایلڈر ریسرچ فنڈ، بایلر کالج آف میڈیسن میں کارڈیو ویسکولر ریسرچ انسٹی ٹیوٹ، ڈین ایل ڈنکن کمپری ہینسو کینسر سنٹر (P30CA125123)، دی سپیشلائزڈ پروگرامز آف ریسرچ ایکسیلنس (P50CA126752)، گلف کوسٹ سنٹر فار پریسجن انوائرمینٹل ہیلتھ (P30ES03) مرکز ہضم کی بیماریوں کے مرکز (P30DK056338) نے تحقیق کی حمایت کی۔