ایک حالیہ مطالعہ میں، محققین نے پہلی بار خاص طور پر کینسر کو نشانہ بنانے کے لیے مکمل طور پر خود مختار نانوبوٹک نظام تیار کیا ہے۔
نینو میڈیسن میں ایک بڑی پیشرفت میں، وہ شعبہ جو نینو ٹیکنالوجی کو طب کے ساتھ جوڑتا ہے، محققین نے بہت چھوٹے، مالیکیول سائز کے نینو پارٹیکلز (مشین یا روبوٹس جو نینو میٹر 10-9m کے خوردبینی پیمانے کے قریب ہوتے ہیں) کا استعمال کرتے ہوئے علاج کی نئی راہیں تیار کی ہیں۔ ہدف کینسرمیں شائع ہونے والے اس قابل ذکر مطالعہ میں فطری حیاتیات.
ڈی این اے اوریگامی نانوبوٹ: جادوئی ٹرانسپورٹر
DNA اوریگامی ایک ایسا عمل ہے جس میں ڈی این اے کو نانوسکل کی سطح پر فولڈ کیا جاتا ہے اور اسے سب سے چھوٹے پیمانے پر فعال ڈھانچے کی تعمیر کے لیے استعمال کیا جاتا ہے (اوریگامی جیسا کہ کاغذ تہہ کرنے کے فن میں ہے)۔ ڈی این اے معلومات کا ایک بہت بڑا ذخیرہ ہے اور اس طرح اس سے بنائے گئے ڈھانچے کو انفارمیشن کیریئر کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس صلاحیت کے مطابق، یہ ڈی این اے نینو پارٹیکلز (یا 'ڈی این اے نانوروبوٹس' یا 'نانوروبوٹس' یا محض 'نانوبوٹس') انسانی جسم میں مخصوص کاموں کے لیے چھوٹے پیمانے پر کارگو کو منتقل اور اٹھا سکتے ہیں اور اس طرح بہت سے لوگوں کے لیے موزوں ہیں۔ نینوروبوٹک ایپلی کیشنز اس طرح کے نینو بوٹ کا سائز انسانی بالوں کے ایک اسٹرینڈ سے 1000 گنا چھوٹا ہے۔ نینوروبوٹکس کا یہ شعبہ پچھلی دو دہائیوں سے جوش و خروش سے بھرا ہوا ہے اور بہت سے ماہرین ڈی این اے کی بنیاد پر ایسے نانوسکل ڈھانچے کو تیار کرنے پر توجہ مرکوز کر رہے ہیں جو ادویات بالخصوص تھراپی اور ادویات کی فراہمی میں انقلاب لانے کے لیے خود کو ہر طرح کی شکلوں اور سائز میں ڈھال سکیں۔
نانوروبوٹ ٹیکنالوجی اب بڑے پیمانے پر استعمال ہو رہی ہے اور اس نے میڈیکل امیجنگ، ڈیوائسز، سینسرز، انرجی سسٹم اور میڈیسن جیسے شعبوں میں پہلے ہی انقلاب برپا کر دیا ہے۔ طب میں، نانوبوٹس کے اہم فوائد ہیں بنیادی طور پر اس لیے کہ وہ کوئی نقصان دہ سرگرمیاں پیدا نہیں کرتے، ان کا کوئی ممکنہ ضمنی اثر نہیں ہوتا اور یہ بہت مخصوص ہیں کہ وہ جسم میں کس جگہ کو نشانہ بنائیں گے اور کام کریں گے۔ نینوروبوٹس کی نشوونما کی ابتدائی لاگت شاید زیادہ ہو لیکن جب بیچ پروسیسنگ کے روایتی طریقے سے مینوفیکچرنگ کی جائے تو لاگت کافی حد تک کم ہو جاتی ہے۔ مزید یہ کہ نانوروبوٹس کا چھوٹا سائز انہیں بیکٹیریا اور وائرس کو نشانہ بنانے کے لیے مثالی بناتا ہے۔ اس کے علاوہ، ایک چھوٹے سے نانوروبوٹ کو جسم میں بہت آسانی سے انجکشن لگایا جا سکتا ہے اور یہ خون (گردش کے نظام) میں آسانی سے تیرتا ہے اور مسائل کا پتہ لگانے اور ان کے علاج میں مدد کرتا ہے۔ نینو بوٹس نے کینسر کی تحقیق میں بہت زیادہ اہمیت حاصل کی ہے کیونکہ یہ کیموتھراپی کا ایک بے درد متبادل ہو سکتا ہے جو بصورت دیگر بہت دباؤ کا باعث ہے اور مریض پر بہت بڑا ذاتی اور مالی بوجھ ڈالتا ہے۔ کیموتھراپی نہ صرف کینسر کے علاج کا سخت طریقہ ہے، بلکہ کینسر کے خلیات پر حملہ کرنے کے علاوہ، یہ طریقہ کار پورے جسم میں کئی ضمنی اثرات چھوڑتا ہے۔ ابھی تک سائنس کینسر نامی اس جان لیوا بیماری کے علاج کے لیے کیموتھراپی کا کوئی نیا متبادل دریافت نہیں کر سکی ہے۔ نینو بوٹس میں کینسر پر حملہ کرنے والے زیادہ موثر، ہوشیار اور ٹارگٹڈ متبادل بن کر آنے والے سالوں میں اس منظر نامے کو تبدیل کرنے کی صلاحیت ہے۔
کینسر کو نشانہ بنانا
اس حالیہ مطالعہ میں، ایریزونا اسٹیٹ یونیورسٹی، USA، اور نیشنل سینٹر کے درمیان تعاون نینو چائنیز اکیڈمی آف سائنسز، بیجنگ کے سائنس اور ٹکنالوجی کے محققین نے خودکار نینو بوٹس کو کامیابی کے ساتھ ڈیزائن، تعمیر اور احتیاط سے کنٹرول کیا ہے تاکہ جسم کے اندر موجود کینسر کے ٹیومر کو فعال طور پر تلاش کیا جا سکے اور اسے ٹھیک طریقے سے ختم کیا جا سکے – جبکہ کسی بھی صحت مند خلیے کو نقصان نہیں پہنچاتے۔ انہوں نے ٹیومر کو تلاش کرنے اور اسے تباہ کرنے کے لیے ایک بہت ہی آسان اور سیدھی حکمت عملی کو ڈیزائن اور استعمال کرتے ہوئے کئی چیلنجوں پر قابو پالیا جو نینو سائنسدانوں کو دو دہائیوں سے پریشان کر رہے ہیں۔ حکمت عملی خاص طور پر ڈی این اے پر مبنی نانوبوٹس کا استعمال کرتے ہوئے ٹیومر سیل میں خون جمنے کو شامل کرکے ٹیومر سیل میں خون کی فراہمی کو بند کرنا تھا۔ لہذا، انہوں نے بظاہر ایک سادہ سی چیز کے بارے میں سوچا - ایک کلیدی خون جمنے والا انزائم (جسے تھرومبن کہتے ہیں) کو فلیٹ، نانوسکلڈ ڈی این اے اوریگامی نانوبوٹ کی سطح پر جوڑیں۔ Thrombin کے اوسطاً چار مالیکیولز کی چپٹی سطح سے منسلک تھے۔ DNA 90nm x 60nm سائز کی اوریگامی شیٹ۔ اس فلیٹ شیٹ کو کاغذ کی شیٹ کی طرح تہہ کیا گیا تھا جس سے نینو بوٹس کے سانچے کو کھوکھلی ٹیوب کی شکل میں بنایا گیا تھا۔ ان نانوبوٹس کو ایک ماؤس میں انجکشن لگایا گیا تھا (جو ٹیومر کی جارحانہ نشوونما کے ساتھ ہوا تھا)، وہ خون کے دھارے میں سفر کرتے ہوئے اپنے ہدف - ٹیومر تک پہنچتے اور منسلک ہوتے ہیں۔ رگوں کے اندر خون کا جمنا جو ٹیومر کی نشوونما کو بڑھاتا ہے، ٹیومر کے ٹشو کی تباہی یا سیل کی موت کا باعث بنتا ہے۔ یہ پورا عمل، دلچسپ بات یہ ہے کہ بہت تیزی سے ہوتا ہے اور نینو بوٹس انجیکشن کے چند گھنٹوں کے اندر ٹیومر کو گھیر لیتے ہیں۔ ٹیومر کے تمام خلیوں میں ایڈوانس تھرومبوسس کا ثبوت انجیکشن کے 36 گھنٹے بعد دیکھا گیا۔
مزید، مصنفین نے اس بات کا بھی خیال رکھا کہ نینو بوٹ کی سطح پر ایک خاص پے لوڈ (جسے ڈی این اے اپٹیمر کہا جاتا ہے) شامل کیا جائے جو خاص طور پر ایک پروٹین کو نشانہ بنائے گا، جسے نیوکلیولین کہا جاتا ہے، جو صرف ٹیومر کے خلیوں کی سطح پر زیادہ مقدار میں بنایا جاتا ہے، اس طرح اس کی مقدار کم ہوتی ہے۔ نینو بوٹس کے صحت مند خلیوں پر حملہ کرنے کے امکانات صفر تک پہنچ جاتے ہیں۔ ان نانوبوٹس نے نہ صرف ٹیومر کے خلیات کو کم کیا اور ہلاک کیا بلکہ میٹاسٹیسیس کو بھی روکا – دور دراز جگہ پر ثانوی کینسر کی نشوونما۔
حفاظت اور تاثیر
مصنفین اس بات پر زور دیتے ہیں کہ نینو بوٹس چوہوں اور یہاں تک کہ خنزیروں میں استعمال کے لیے محفوظ اور امیونولوجیکل طور پر غیر فعال ہیں اور نانوبوٹس کے استعمال سے خون کے عام جمنے یا خلیے کی ساخت یا دماغ کے کسی بھی بریچینٹو میں کوئی تبدیلی نہیں آئی۔ اس طرح، انہیں کسی بھی ممکنہ ناپسندیدہ ضمنی اثرات کے بغیر ٹیومر کو نشانہ بنانے اور سکڑنے کے لیے محفوظ اور موثر قرار دیا گیا ہے۔ زیادہ تر نینو بوٹس کو 24 گھنٹوں کے بعد جسم سے تنزلی اور صاف ہوتے دیکھا گیا۔ اگرچہ نینو بوٹس کو 'نابوت سازی کرنے والے نانوبوٹس' ماڈل میں ڈیزائن کیا جا سکتا ہے، جس کی لاگت کو کم رکھنا سمجھ میں آتا ہے کیونکہ کچھ کاپیاں بنائی جاتی ہیں اور دیگر نانو بوٹس خود تیار ہوتے ہیں، لیکن یہ واضح ہے کہ اس طرح کا طریقہ صرف خاص حالات میں لاگو کیا جانا چاہیے۔ . جہاں تک میڈیسن کے شعبے کا تعلق ہے، ایک فول پروف کِل سوئچ بھی ہونا ضروری ہے تاکہ کسی بھی شدید حالات کو بے قابو کیا جا سکے۔ تمام عوامل پر غور کیا جائے تو نینو بوٹس کی افادیت ہمیں اس مقام پر لے آتی ہے کہ انہیں نظر انداز نہیں کیا جا سکتا اور ان کے ممکنہ نینو بوٹس کو دیکھنا مستقبل میں ادویات کا ایک لازمی جزو ہو گا۔
اسی طرح کا نقطہ نظر انسانوں پر بھی استعمال کیا جا سکتا ہے جیسا کہ مصنفین نے دکھایا ہے کہ اس نظام کو ماؤس کے پھیپھڑوں کے کینسر کے بنیادی ماڈل پر بھی آزمایا گیا تھا - جو پھیپھڑوں کے انسانی طبی کورس کی نقل کرتا ہے۔ کینسر مریض- اور دو ہفتے کے علاج کے بعد ٹیومر کا رجعت ظاہر کیا۔ اس کے علاوہ، یہ مطالعات چوہوں پر کی گئیں، اور دو ہفتوں کے اندر جانوروں میں چھاتی کے کینسر، میلانوما، رحم اور پھیپھڑوں کے کینسر پر اسی طرح کا نمایاں اثر دیکھا گیا۔ تاہم، مطالعہ انسانوں میں کرنے کی ضرورت ہے تاکہ اسی طرح کے نتائج کی قابلیت کی تصدیق کی جا سکے اور اسے حاصل کرنے کے لیے مضبوط کلینیکل ٹرائلز کرنے کی ضرورت ہے۔
کینسر پر حملہ کرنے کا ایک بہت ہی ہوشیار اور ہدف والا طریقہ
کینسر کے علاج کے اہم چیلنجوں میں سے ایک کینسر کے ٹیومر کے خلیات اور عام، صحت مند جسم کے خلیوں کے درمیان احتیاط سے اور صحیح طریقے سے فرق کرنا ہے۔ ٹیومر کے خلیوں کو شرک کرنے اور مارنے کا روایتی طریقہ - کیموتھراپی اور ریڈی ایشن تھراپی- جسم کے عام خلیات کے ساتھ بات چیت کیے بغیر ٹیومر کے خلیوں کو منتخب طور پر نشانہ بنانے میں ناکام رہتی ہے۔ اس طرح، کیموتھراپی اور ریڈی ایشن تھراپی بھی معمولی اور بڑے دونوں طرح کے سنگین ضمنی اثرات کا باعث بنتی ہے، بشمول اعضاء کو پہنچنے والا نقصان جس کے نتیجے میں کینسر کا علاج بہت خراب ہوتا ہے اور اس طرح مریضوں میں زندہ رہنے کی شرح کم ہوتی ہے۔ نانوبوٹس جیسا کہ اس تحقیق میں بیان کیا گیا ہے ممالیہ جانوروں میں اپنی نوعیت کا پہلا ہے جو ٹیومر کے خلیوں کی شناخت کرنے اور ان کی نشوونما اور پھیلاؤ کو کم کرنے میں بہت مضبوط اور موثر ہیں۔ اس ڈی این اے روبوٹک نظام کو کینسر کی کئی اقسام کے عین مطابق اور ٹارگٹڈ کینسر تھراپی کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، کیونکہ تمام ٹھوس ٹیومر کو کھانا کھلانے والی خون کی شریانیں بنیادی طور پر ایک جیسی ہوتی ہیں۔
اس تحقیق نے مستقبل کے لیے تکنیکی ترقی کا استعمال کرتے ہوئے عملی طبی حل کے بارے میں سوچنے اور منصوبہ بندی کرنے کی راہ ہموار کی ہے۔ کینسر کی تحقیق کا حتمی مقصد ٹھوس ٹیومر کا کامیاب خاتمہ ہے، جس کے کوئی سنگین ضمنی اثرات نہیں ہیں اور میٹاسٹیسیس میں کمی ہے۔ اس مطالعے کو دیکھتے ہوئے، ہمیں مستقبل کے لیے بہت زیادہ امید نظر آتی ہے جہاں یہ موجودہ حکمت عملی کینسر سے نمٹنے کے حتمی مقصد کو پورا کرنے کے لیے مثالی ہو سکتی ہے۔ اور صرف کینسر ہی نہیں، اس حکمت عملی کو بہت سی دوسری بیماریوں کے علاج کے لیے دوائیوں کی ترسیل کے پلیٹ فارم کے طور پر بھی تیار کیا جا سکتا ہے کیونکہ یہ طریقہ صرف نینو بوٹس کے ڈھانچے کو تبدیل کرنا اور بھاری بھرکم کارگوز کو تبدیل کرنا ہے۔ اس کے علاوہ، نینو بوٹس انسانی جسم اور دماغ کی پیچیدگی کو مزید سمجھنے میں ہماری مدد کر سکتے ہیں۔ اس سے تکلیف دہ اور غیر حملہ آور سرجریوں کو انجام دینے میں بھی مدد ملے گی، حتیٰ کہ انتہائی پیچیدہ سرجری بھی۔ فرضی طور پر اس مقام پر، اپنے سائز کی وجہ سے نینو بوٹس دماغی خلیوں میں بھی سرفنگ کر سکتے ہیں اور مزید تحقیق کے لیے درکار تمام متعلقہ معلومات پیدا کر سکتے ہیں۔ مستقبل میں، اب سے دو دہائیوں بعد، ایک نانوبوٹ کا ایک انجکشن بیماریوں کو مکمل طور پر ٹھیک کرنے کے قابل ہوسکتا ہے.
***
{آپ اصل تحقیقی مقالے کو ذیل میں دیے گئے DOI لنک پر کلک کر کے پڑھ سکتے ہیں جو حوالہ دیئے گئے ماخذ کی فہرست میں ہے}
ذرائع)
Li S et al 2018. Vivo میں ایک سالماتی محرک کے جواب میں ایک DNA نانوروبوٹ کینسر کے علاج کے طور پر کام کرتا ہے۔ فطری حیاتیات. https://doi.org/10.1038/nbt.4071
