عمر کے ساتھ خلیے یک زبان ہو کر جواب دینا چھوڑ دیتے ہیں

بڑھاپے کی حیاتیات میں ایک نمایاں خیال یہ ہے کہ بے ترتیب سالماتی نقصان — ہمارے خلیوں کے ڈی این اے میں میوٹیشنز اور غلط جگہ لگے کیمیائی نشانات — زندگی بھر جمع ہوتا رہتا ہے اور رفتہ رفتہ اس نظام کو بگاڑ دیتا ہے جس سے جینز آن اور آف ہوتے ہیں۔ ماہرینِ حیاتیات اسے ٹرانسکرپشنل بے ضابطگی (transcriptional deregulation) کہتے ہیں۔ معمہ یہ ہے کہ یہ نقصان بے ترتیب ہوتا ہے: ہر خلیہ اپنا الگ، مختلف نمونہ جمع کرتا ہے۔ ایسا بکھرا ہوا نقصان مل کر بڑھاپے کے پہچانے جانے والے زوال کی صورت کیسے اختیار کرتا ہے؟

صحیح اشارے کی تلاش

جینز کو دوسرے جینز کے نیٹ ورک کنٹرول کرتے ہیں، جو ان کی سرگرمی کو ہم آہنگ رکھتے ہیں اور خلل کو جذب کرتے ہیں۔ اگر بڑھاپا ان نیٹ ورکس کو گھساتا ہے تو مقامی طور پر شروع ہونے والا نقصان پھیل سکتا ہے۔ لیکن اس گھساؤ کو ناپنا مشکل ہے۔ یہ دیکھنا کہ انفرادی جینز ایک خلیے سے دوسرے تک کتنا مختلف ہوتے ہیں، ملے جلے نتائج دیتا ہے: ایک منظم موازنے نے تو یہ بھی پایا کہ یہ “ٹرانسکرپشنل شور” عمر کے ساتھ مستقل طور پر نہیں بڑھتا۔ اسی گروپ نے پہلے دکھایا تھا کہ مجموعی طور پر جینز کے درمیان ہم آہنگی عمر کے ساتھ کم ہوتی ہے، لیکن وہ مجموعی پیمانہ یہ نہیں بتا سکتا تھا کہ کون سے جینز یا کون سے خلیے بھٹک رہے ہیں۔

اسرائیل کی بار ایلان یونیورسٹی کے یونگ جیان ہے، اور لیوی اور جولیا حنا حداد گوئز نے، برگھم اینڈ ویمنز ہسپتال اور ہارورڈ میڈیکل اسکول کے شو وین وانگ کے ساتھ مل کر ایک مختلف سوال پوچھا۔ اگر بوڑھے خلیوں کے ریگولیٹری نیٹ ورک ایک دوسرے سے زیادہ مختلف ہوتے جاتے ہیں تو ایک ہی جین کو بند کرنا ایک خلیے سے دوسرے تک بڑھتے ہوئے مختلف اثرات پیدا کرے گا۔ یہ کام حقیقت میں، بہت سے جینز اور ہزاروں جوان اور بوڑھے خلیوں پر، بڑے پیمانے پر کرنا ممکن نہیں۔

کمپیوٹر کے اندر ناک آؤٹ (in silico)

اس لیے انہوں نے اپنا تیار کردہ ڈیپ لرننگ ٹول DKO استعمال کیا۔ کسی ایک خلیاتی قسم کے لیے، ایک نیورل نیٹ ورک عام سنگل سیل ڈیٹا سے یہ سیکھتا ہے کہ کوئی خلیہ جن جینز کا اظہار کرتا ہے، ان کا مجموعہ اس کی مکمل سرگرمی کے خاکے سے کیسے جڑا ہے۔ تربیت کے بعد یہ کسی خلیے سے ایک جین ہٹا کر نئے خاکے کی پیش گوئی کر سکتا ہے۔ پہلے اور بعد کا فرق اس خلیے میں اس جین کے اثر کو ناپتا ہے۔ بہت سے خلیوں پر دہرانے سے پتا چلتا ہے کہ یہ اثر کتنا یکساں ہے۔

پہلے ایک بنیادی جانچ: نقلی جین نیٹ ورکس پر جنہیں جان بوجھ کر بے ترتیب نقصان پہنچایا گیا۔ جیسے جیسے نقصان بڑھا، بالکل درست ناک آؤٹس کے حقیقی اثرات خلیوں کے درمیان زیادہ متغیر ہوتے گئے — اور DKO نے، جو صرف بظاہر بے نقصان ڈیٹا دیکھ رہا تھا، اسی اضافے کی پیش گوئی کی۔

بوڑھے خلیے ایک دوسرے سے دور ہو جاتے ہیں

پھر حقیقی ڈیٹا: انسانی بیضہ دانیاں (23–29 سال بمقابلہ 49–54 سال کی خواتین)، انسانی ڈھانچے کے پٹھے (15–20 بمقابلہ 70–75 سال)، چوہے کا بون میرو اور دل (3 بمقابلہ 24 ماہ)، C. elegans کیڑے (تیسرا دن بمقابلہ گیارہواں دن) اور پھل مکھی کے دماغ (صفر دن بمقابلہ تیسواں دن)۔

بافتوں اور خلیاتی اقسام کے 45 موازنوں میں سے 41 میں ایک ہی جین کے ناک آؤٹ کا اثر بوڑھے خلیوں میں زیادہ مختلف تھا، اور 40 میں یہ فرق نمایاں (significant) تھا۔ چار میں یہ کم مختلف تھا۔ مصنفین بتاتے ہیں کہ یہ رجحان عالمگیر نہیں تھا، لیکن غالب نمونہ واضح تھا۔ یہ اس وقت بھی برقرار رہا جب نیٹ ورک کو صرف جوان خلیوں پر، یا صرف بوڑھے خلیوں پر تربیت دی گئی۔

بڑھاپے کی دو علامات نے بھی یہی رخ دکھایا۔ پانچ افراد کے لبلبے کے خلیوں میں، جن خلیوں میں عمر سے متعلق میوٹیشن کا نشان سب سے زیادہ تھا، ان کے ردِعمل سب سے زیادہ منتشر تھے، پانچ میں سے چار میں؛ پانچویں میں میوٹیشن کی سطحیں اتنی یکساں تھیں کہ کچھ کہنا ممکن نہ تھا۔ بوڑھے چوہوں کے دل کے خلیوں سے بھی ملتے جلتے نتائج آئے۔ اور خلیاتی سینیسنس (cellular senescence) — وہ حالت جس میں خلیے تقسیم ہونا بند کر دیتے ہیں — کے دو ماڈلز میں، جیسے جیسے خلیے تقسیم ہونے والی حالت سے سینیسنٹ حالت کی طرف گئے، ردِعمل زیادہ بکھرتے گئے، اور ایک ہی گروپ کے اندر سب سے زیادہ سینیسنٹ خلیے سب سے زیادہ بھٹکے۔

بکھرتا ہوا ضابطہ

مصنفین اسے ریگولیٹری مضبوطی کے بتدریج زوال کے طور پر دیکھتے ہیں، جو انفرادی جینز اور انفرادی خلیوں کی سطح پر ہے اور انسانوں اور کیڑوں جیسی دور دراز انواع میں مشترک ہے۔ ان کی تجویز کردہ تصویر: میوٹیشنز جمع ہو کر خلیوں کو ایک دوسرے سے دور دھکیلتی ہیں، جبکہ سینیسنس اس کھوئے ہوئے استحکام کا ایک نتیجہ ہو سکتا ہے۔

وہ اس بارے میں محتاط ہیں کہ یہ کیا نہیں ہے۔ یہ ناک آؤٹس ماڈل کی پیش گوئیاں ہیں، ان خلیوں میں کی گئی پیمائشیں نہیں۔ میوٹیشنز اور سینیسنس سے تعلقات محض وابستگیاں ہیں؛ یہ ثابت نہیں کرتے کہ کیا کس کا سبب ہے۔ ان کا کہنا ہے کہ اگر بے ترتیب نقصان واقعی اس بھٹکاؤ کو چلاتا ہے تو بڑھاپے کے کسی ایک میکانزم کو نشانہ بنانے والے علاج ناکافی ہو سکتے ہیں، اور خود جین کنٹرول کی مضبوطی کو برقرار رکھنا اہم ہو سکتا ہے۔ اگلا قدم لیبارٹری کا ہے: جین بہ جین جانچنا کہ آیا بوڑھے خلیے واقعی بے سُرے جواب دیتے ہیں۔