انسانی آنت: تناؤ اچھی صحت کی کلید رکھتا ہے۔

ہر روز، آپ کے نظام انہضام میں رہنے والے اربوں بیکٹیریا تبدیل ہوتے ہیں۔ آپ جو کھانا کھاتے ہیں، وہ دوائیں جو آپ لیتے ہیں، اور جراثیم جو آپ کے سامنے آتے ہیں کچھ بیکٹیریا دوسروں کے مقابلے میں زیادہ پھلتے پھولتے ہیں۔ سائنس دان جانتے ہیں کہ آنتوں کے جرثوموں کا یہ ہمیشہ بدلتا ہوا توازن آپ کی صحت اور بیماری سے جڑا ہوا ہے، لیکن انھوں نے اس بات کو ختم کرنے کے لیے جدوجہد کی ہے کہ ایک مائکروبیل توازن کو دوسرے سے بہتر کیا ہے۔      

پچھلی دہائی کے دوران، سائنس دانوں نے عام طور پر ایک شخص کے مائکرو بایوم کو بیان کیا ہے — جو انسانی آنتوں میں پائے جانے والے جرثوموں کا مجموعہ — یہ بتاتے ہوئے کہ بیکٹیریا کی کون سی نسل موجود ہے، اور کتنی مقدار میں ہے۔ اب، گلیڈ اسٹون انسٹی ٹیوٹ میں کیٹی پولارڈ، پی ایچ ڈی کی سربراہی میں محققین کے ایک گروپ نے دو نئے مطالعات شائع کیے ہیں جو بیکٹیریا کے تناؤ کی نگرانی کرنے کا مشورہ دیتے ہیں — نہ کہ صرف پرجاتیوں — مائیکرو بایوم کے بارے میں بہتر بصیرت فراہم کر سکتے ہیں۔

بیکٹیریا کے تناؤ کتے کی نسلوں یا ٹماٹر کی اقسام کی طرح ہوتے ہیں — ایک ہی نوع کے حصے، پھر بھی ایک دوسرے سے الگ۔

نیچر بائیوٹیکنالوجی جریدے میں شائع ہونے والی ایک تحقیق میں پولارڈ کی لیب نے امریکی محکمہ توانائی کے مشترکہ جینوم انسٹی ٹیوٹ کے تحقیقی سائنسدان اسٹیفن نیفچ کے ساتھ مل کر مائکرو بایوم کے نمونے میں موجود بیکٹیریا کے تناؤ کا تجزیہ کرنے کے لیے ایک نیا کمپیوٹیشنل طریقہ تیار کیا۔ موجودہ ٹیکنالوجیز سے زیادہ تیز اور سستی۔ پولارڈ کا کہنا ہے کہ نیا نقطہ نظر، محققین کو پہلے سے کہیں زیادہ مائکرو بایوم کا بڑا اور زیادہ درست تجزیہ کرنے کے قابل بنائے گا۔

جینوم ریسرچ میں آن لائن شائع ہونے والے ایک علیحدہ مقالے میں، پولارڈ نے اسٹینفورڈ یونیورسٹی میں بینجمن گڈ، پی ایچ ڈی، اور مائیکل سنائیڈر، پی ایچ ڈی کی لیبز کے ساتھ تعاون کیا تاکہ ایک شخص کے مائکرو بایوم میں موجود بیکٹیریا کے تناؤ کو 19 مختلف ٹائم پوائنٹس پر معلوم کیا جا سکے۔ مہینے کی مدت، بشمول اینٹی بائیوٹکس کے کورس سے پہلے اور بعد میں۔ انہوں نے پایا کہ، بعض صورتوں میں، بیکٹیریا کی ایک پرجاتی کی کثرت ٹائم پوائنٹس کے درمیان مستقل رہتی ہے، لیکن اس نوع کے اندر موجود تناؤ ڈرامائی طور پر تبدیل ہو گئے۔

مائکرو بایوم کو معنی خیز بنانا

آپ کے آنت کے اندر، بیکٹیریا شاید آپ کے کھانے کو ہضم کرنے سے زیادہ کام کرتے ہیں۔ درحقیقت، مطالعے سے یہ بات سامنے آئی ہے کہ جن لوگوں کی بیماریاں مختلف ہوتی ہیں جیسے سوزش والی آنتوں کی بیماری، دمہ، آٹزم، ذیابیطس اور کینسر ان کے نظام انہضام میں صحت مند لوگوں کے مقابلے میں مختلف بیکٹیریا ہوتے ہیں۔ لیکن مائکروبیوم کو نشانہ بنانے والے کچھ علاج اب تک ان مشاہدات سے سامنے آئے ہیں۔

چونکہ ہر بیکٹیریا کا اپنا جینیاتی کوڈ ہوتا ہے، اس لیے سائنسدان ڈی این اے کی ترتیب پر انحصار کرتے ہیں تاکہ یہ معلوم ہو سکے کہ کسی بھی شخص کے مائکرو بایوم میں کون سا بیکٹیریا آباد ہے۔ لیکن ڈیٹا کے سائز اور پیچیدگی کی وجہ سے ڈی این اے کی ترتیب کا تجزیہ کرنا مشکل ہے۔ اگرچہ محققین اس بات کا تعین کرنے کے لیے موجودہ طریقوں کا استعمال کر سکتے ہیں کہ کون سی نوع موجود ہے، لیکن یہ صرف مائکرو بایوم کے تنوع اور کام کی تصویر کا حصہ فراہم کرتے ہیں۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ بیکٹیریا کی ایک ہی نوع میں موجود مختلف تناؤ اہم جینیاتی اختلافات کو روک سکتے ہیں، جو کہ اکثر مختلف رویوں کو جنم دینے کے لیے کافی بڑے ہوتے ہیں۔

اب تک، مائیکرو بایوم نمونے میں جینیاتی فرق کی نشاندہی کرنے کے لیے اعلیٰ کارکردگی والی کمپیوٹنگ پاور اور کلاؤڈ اسٹوریج کی ضرورت ہوتی ہے- جو زیادہ تر لیبز کے لیے دستیاب نہیں ہے۔ محققین کو مائیکرو بایوم میں موجود ہزاروں بیکٹیریا کے جینوم سے لاکھوں ڈی این اے کے ٹکڑوں کا موازنہ ہر معروف مائکروجنزم کی ترتیب کے ساتھ ڈیٹا بیس سے کرنا تھا، ایک تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے جسے ترتیب سیدھ کے نام سے جانا جاتا ہے۔

پولارڈ اور اس کے ساتھیوں کو معلوم تھا کہ جینوم کی ترتیب کے لمبے حصے بہت سے بیکٹیریل پرجاتیوں یا تناؤ میں عام ہیں۔ لہذا، ان ترتیبوں کو ایک مخصوص بیکٹیریل تناؤ کی نشاندہی کرنے میں مدد کے لیے استعمال نہیں کیا جا سکتا۔ ان طریقوں سے متاثر ہو کر جو انسانی جینوم کے صرف انتہائی متغیر خطوں کا تجزیہ کرتے ہیں، ٹیم ترتیب کی معلومات کی کم از کم مقدار تلاش کرنے کے لیے نکلی جس کی انہیں مائکرو بایوم ڈیٹا سے اس بات کی نشاندہی کرنے کی ضرورت ہوگی کہ اس میں کون سے تناؤ موجود ہیں۔

محققین نے عام طور پر انسانی آنتوں میں پائے جانے والے تقریباً 100,000 بیکٹیریل انواع کے 900 سے زیادہ عوامی طور پر دستیاب اور اعلیٰ معیار کے جینوم کا تجزیہ کیا۔ انہوں نے بیکٹیریل جینوم میں ڈی این اے کے 104 ملین چھوٹے تار دریافت کیے جو اکثر بیکٹیریا کے تناؤ کے درمیان مختلف ہوتے ہیں۔ پھر، انہوں نے اس معلومات کو ایک نیا الگورتھم ڈیزائن کرنے کے لیے استعمال کیا، جسے GenoTyper for Prokaryotes (GT-Pro) کا نام دیا گیا، جو بیکٹیریل تناؤ کے لیے شناخت کنندہ کے طور پر کام کرنے والے کلیدی تاروں کے عین مطابق مماثلت کے لیے مائیکرو بایوم کی ترتیب کے ڈیٹا کو تلاش کرتا ہے۔ ترتیب کے پچھلے طریقوں کے برعکس، GT-Pro لیپ ٹاپ کی یادداشت میں فٹ بیٹھتا ہے اور اسے اعلیٰ کارکردگی والے کمپیوٹنگ اور کلاؤڈ کریڈٹ کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔

تحقیق کا میدان پہلے اس حقیقت سے محدود رہا ہے کہ دنیا بھر میں صرف چند لیبز کے پاس تناؤ کے حل پر مائکرو بایوم ڈیٹا کا تجزیہ کرنے کے لیے رقم یا کمپیوٹر ہارڈویئر ہے۔

اینٹی بائیوٹکس سے پہلے اور بعد میں

مائکرو بایوم کے محققین حالیہ برسوں میں جن سوالوں کا جواب دینے کی کوشش کر رہے ہیں ان میں سے ایک یہ ہے کہ وقت کے ساتھ ساتھ ایک شخص کے جسم میں مائکرو بایوم میں کتنی تبدیلیاں آتی ہیں۔ اس سوال کو انواع کی سطح پر حل کیا گیا ہے۔ سائنسدانوں نے اس بات کا پتہ لگایا ہے کہ خوراک، بیماری، یا ماحولیاتی تبدیلیوں کے ساتھ لوگوں کے مائکرو بایوم کی پرجاتیوں کی ساخت کیسے بدلتی ہے۔ لیکن نتائج اس بات کی وضاحت کرنے میں ناکام رہے ہیں کہ کس طرح مائکرو بایوم نئے افعال حاصل کرتا ہے، جیسے اینٹی بائیوٹک مزاحمت یا کیموتھراپی کی دوائیوں کو غیر فعال کرنے کی صلاحیت، جب پرجاتیوں کی ساخت ماہ بہ مہینہ مستحکم رہتی ہے۔

پولارڈ اور اس کے ساتھی اس سوال کو گہری سطح پر دیکھنا چاہتے تھے، اس بات کا تجزیہ کرتے ہوئے کہ بیکٹیریا کے تناؤ، صرف پرجاتیوں کے بجائے، وقت کے ساتھ کیسے بدلتے ہیں۔ انہوں نے ایک ایسے طریقہ کو دوبارہ تیار کیا جو واحد انسانی خلیوں کی ترتیب کے لئے ڈیزائن کیا گیا تھا اور اسے بیکٹیریل ڈی این اے مالیکیولز کو بارکوڈ کرنے کے لئے استعمال کیا گیا تھا۔ اس نے گروپ کو 5 ماہ کے مطالعے کے دوران ایک شخص میں بیکٹیریا کے انفرادی تناؤ کو ٹریک کرنے کے قابل بنایا۔

ٹیم نے 5 مہینوں کے دوران ایک صحت مند فرد کے مائکرو بایوم کو ہفتے میں تقریباً ایک بار ترتیب دیا۔ اس عرصے کے دوران، اس مضمون کو حیرت انگیز طور پر Lyme بیماری کی تشخیص ہوئی اور اسے اینٹی بائیوٹکس کا 2 ہفتے کا کورس ملا جو کہ بیکٹیریا کی بہت سی انواع کو ختم کرنے کے لیے جانا جاتا ہے، بشمول وہ لوگ جو انسانی آنتوں میں رہتے ہیں۔

بعض صورتوں میں، یہ سچ تھا — جرثوموں کی بعض انواع، اور تناؤ نمایاں طور پر لچکدار تھے، جو 5 ماہ کی مدت کے آغاز اور اختتام پر تقریباً غیر تبدیل شدہ جینوم کے ساتھ موجود تھے۔ لیکن دوسری صورتوں میں، اینٹی بایوٹک کے بعد موجود تناؤ جینیاتی طور پر شروع میں ان سے مختلف تھے حالانکہ انواع کی کثرت میں کوئی تبدیلی نہیں آئی۔ اہم بات یہ ہے کہ اگر ٹیم ہر مائیکرو بایوم نمونے میں موجود انواع کا صرف تجزیہ کرتی تو یہ اختلافات یاد نہیں آتے۔

اگرچہ GT-Pro الگورتھم ابھی تک اس مطالعے میں استعمال کرنے کے لیے دستیاب نہیں تھا، پولارڈ کا کہنا ہے کہ اس سے مستقبل کے اسی طرح کے مطالعے کو کرنا بہت آسان اور سستا ہو جائے گا۔

مائیکرو بایوم اسٹڈیز کے لیے ایک نیا راستہ چارٹ کرنا

آپ کے جسم میں بیکٹیریا ایک جنگل کی طرح ہیں - ایک زندہ، بدلتے ہوئے ماحولیاتی نظام کے ساتھ ایک نازک توازن میں موجود جاندار۔ اوپر سے سیٹلائٹ کی تصاویر کو دیکھتے وقت، ماہرین ماحولیات جنگل میں ہونے والی سب سے گہری، سخت تبدیلیوں کی نگرانی کر سکتے ہیں، لیکن وہ ماحول کی شکل دینے والی باریک پیچیدگیوں سے محروم رہیں گے۔

اسی طرح، وہ لوگ جو مائیکرو بایوم کا مطالعہ کرتے ہیں یہ دیکھ کر کہ کس طرح پرجاتیوں کی تبدیلی کو نیٹ ورک کا ایک اعلیٰ سطحی نظارہ مل رہا ہے، اور صحت اور بیماری سے صرف سب سے زیادہ واضح کنکشن دیکھ رہے ہیں۔ پولارڈ کا کہنا ہے کہ GT-Pro اور جرثوموں کے تناؤ کے ایک نئے نقطہ نظر کے ساتھ، نئے روابط واضح ہو جائیں گے۔