Protein corona
پروٹین کورونا ایک نینو پارٹیکل کی سطح کے ارد گرد بائیو مالیکیولز، عام طور پر پروٹینز کی ایک متحرک کوٹنگ ہے جو حیاتیاتی ذرائع کی نمائش پر کولائڈیل نینو میٹریلز میں بے ساختہ بنتی ہے۔ پروٹین کرونا اپنے سائز، شکل، ساخت، چارج اور سطح کے فعال گروپوں کے لحاظ سے بہت سے مختلف نمونوں میں تشکیل پا سکتے ہیں، اور ان کی خصوصیات مختلف ماحولیاتی عوامل جیسے درجہ حرارت، پی ایچ، قینچی کشیدگی، ڈوبے ہوئے میڈیا کی ساخت، اور بے نقاب ہونے کے وقت میں مختلف ہوتی ہیں۔ یہ کوٹنگز بائیو کیمیکل اور فزیو کیمیکل سطح کے تعاملات کے حالات کے مطابق بھی قابل تبدیلی ہیں۔ پروٹین کرونا کی اقسام کو دو زمروں میں تقسیم کیا جاتا ہے: "سخت" اور "نرم"۔ "سخت" کرونوں میں اعلی وابستگی والے پروٹین ہوتے ہیں جو نینو پارٹیکل کی سطح سے ناقابل واپسی طور پر جڑے ہوتے ہیں، جبکہ "نرم" کرونوں میں نینو پارٹیکل کی سطح پر کم وابستگی والے پروٹین ہوتے ہیں جو الٹا جڑے ہوتے ہیں۔ یہ الٹا پابند پروٹین "نرم" پروٹین کرونا میں حیاتیاتی سالمات کو مختلف ایپلی کیشنز کے لیے وقت کے ساتھ تبادلے یا الگ کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔ یہ عمل بین سالماتی پروٹین-نینو پارٹیکل اور پروٹین-پروٹین تعاملات کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے جو حل کے اندر موجود ہوتے ہیں۔ "نرم" پروٹین کرونا میں، سطح پر پروٹین کے تبادلے کا مشاہدہ کرنا عام ہے۔ کم وابستگی والے بڑے پروٹین اکثر پہلے نینو پارٹیکل کی سطح پر جمع ہو جائیں گے، اور وقت کے ساتھ، زیادہ وابستگی والے چھوٹے پروٹین ان کی جگہ لے لیں گے، جس سے کورونا "سخت" ہو جائے گا، جسے ورومین اثر کہا جاتا ہے۔ تشکیل کو متاثر کرنے والے عوامل یہ معلوم ہے کہ متعدد فزیکو کیمیکل اور بائیو کیمیکل عوامل پروٹین کرونا کی تشکیل اور ساخت کو متاثر کرتے ہیں۔ پچھلے بہت سے مطالعات نے ان عملوں کو سمجھنے اور ان کا استعمال کیسے کیا جا سکتا ہے اس پر توجہ مرکوز کی ہے۔ پروٹین کی ساخت اور ارتکاز اس بات کا تعین کرنے کے لیے کہ پروٹین کی ساخت اور ارتکاز پروٹین کرونا کو کس طرح متاثر کرتا ہے، ایک مطالعہ نے 1 گھنٹے کے لیے پلازما میڈیم میں سلیکا نینو پارٹیکلز کو انکیوبیٹ کیا اور کورونا کی تشکیل کا مشاہدہ کیا۔ انہوں نے پایا کہ پروٹین آسانی سے سلیکا کی سطح پر جذب ہو جاتے ہیں اور انکیوبیٹڈ میڈیم میں موجود پلازما کی مقدار کے لحاظ سے مختلف نمونوں میں خود کو ظاہر کرتے ہیں۔ یہ تجربہ 3 ٪، 20 ٪، اور 80 ٪ پلازما کے ساتھ چلایا گیا تھا، اور یہ دریافت کیا گیا کہ پلازما کے معاملے میں، جہاں اعلی وابستگی والے پروٹینوں کے مقابلے میں کم وابستگی والے پروٹینوں کی بہت زیادہ حراستی ہوتی ہے، کم وابستگی والے پروٹینوں میں پلازما کے اندر زیادہ کثرت کی وجہ سے نینو پارٹیکل کی سطح پر اعلی وابستگی والے پروٹینوں کی جگہ لینے کا رجحان تھا۔ اس طرح کے مطالعات سے یہ واضح ہوتا ہے کہ کسی خاص میڈیم میں حیاتیاتی مالیکیولز کے وزن اور وابستگی کے لحاظ سے پروٹین کورونا کو نمایاں طور پر تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ میڈیا ایکسپوزر ایک اور بڑا عنصر جو پروٹین کرونا کو متاثر کرتا ہے وہ نمائش کا وقت ہے، یا پروٹین میں لیپت نینو پارٹیکل کو سیال میڈیا کے سامنے آنے میں کتنا وقت لگتا ہے۔ چونکہ یہ اچھی طرح سے جانا جاتا ہے کہ بائیو مالیکیولر میڈیم میں نینو پارٹیکل کے تعارف کے فورا بعد، اس کی سطح پر ایک پروٹین کورونا بنتا ہے، ایک مطالعہ نے نینو پارٹیکلز کو انسانی پلازما جیسے حیاتیاتی سیالوں سے بے نقاب کیا اور مشاہدہ کیا کہ ان میڈیموں کی نمائش کی لمبائی کس طرح کورونا کی تشکیل کو متاثر کر سکتی ہے۔ صرف 30 سیکنڈ کے تعامل کے بعد، تقریبا 300 پروٹین نینو پارٹیکل کی سطح پر جذب ہوتے پائے گئے، اور ان مالیکیولز کی اکثریت میں کم وابستگی (فارماکولوجی) اور ایک بڑا مالیکیولر وزن تھا۔ 1 منٹ یا اس سے زیادہ کی نمائش کے بعد، مختلف پروٹین کے کورونا نمونوں کا مشاہدہ کیا گیا، اور جن پروٹینوں کا پتہ چلا، ان میں سے بیشتر میں زیادہ وابستگی اور چھوٹے سالماتی وزن تھے، جو ورومین اثر کے مطابق تھے۔ اس طرح، نینو پارٹیکل کے حیاتیاتی سیال سے نمائش کے وقت کی لمبائی پروٹین کورونا کی ساخت اور نمونوں کو بہت زیادہ تبدیل کر سکتی ہے۔ نمائش کے علاوہ وقت کٹوتی قوتوں کا عنصر ہے۔ ماضی میں، محققین نے بہت مستحکم حالات میں پروٹین-نینو پارٹیکل کے تعاملات کا مطالعہ کیا تاکہ متغیرات کو آسانی سے کنٹرول کیا جا سکے۔ تاہم، یہ حالات انسانی جسم کے حالات کے زیادہ نمائندہ نہیں ہیں جہاں نینو پارٹیکلز عام طور پر قینچی کشیدگی اور ہائیڈروڈائنامک سیال کے حالات کا سامنا کریں گے۔ اس طرح، ایسے تجربات جو سیال حالات کا سبب بنے یہ سمجھنے کے لیے ضروری تھے کہ انسانی جسم میں پروٹین کرونا کس طرح برداشت کریں گے۔ ایک تحقیق سے پتہ چلا ہے کہ سیال کے بہاؤ سے پروٹین کورونا کی حیاتیاتی تنوع میں اضافہ ہوا اور ماحول میں موجود کٹوتی قوتوں کی وجہ سے اس کی شکل بدل گئی۔ چونکہ ان دونوں عوامل کے پروٹین کورونا نینو پارٹیکلز کی فعالیت میں مضمرات ہیں، ان مشاہدات نے سیال حالات کی موجودگی میں پروٹین کرونا کا مطالعہ کرنے کی اہمیت کو ثابت کیا۔ درجہ حرارت کا درجہ حرارت پروٹین-نینو پارٹیکل کے تعاملات کو بھی بہت زیادہ متاثر کر سکتا ہے۔ کیو نینو پارٹیکلز پر کی گئی ایک تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ جیسے جیسے نینو پارٹیکلز کا وسیع درجہ حرارت 15 ڈگری سیلسیس، 27 ڈگری سیلسیس اور 37 ڈگری سیلسیس سے بڑھ کر 42 ڈگری سیلسیس ہوا، نینو پارٹیکلز کی سطح پر جذب ہونے والے پروٹین کی مقدار میں بھی اضافہ ہوا۔ یہ دریافت بیماریوں کے علاج کے لیے پروٹین کرونا کو استعمال کرنے کی کوشش میں خاص طور پر دلچسپ تھی، کیونکہ ان ذرات کو انسانی جسم میں داخل کرنے کے لیے، ان کا وجود اور اعلی درجہ حرارت پر کام کرنا ہوگا۔ بخار زدہ افراد میں، ان کے جسم کا تبدیل شدہ درجہ حرارت ممکنہ طور پر نینو پارٹیکلز کی حیاتیاتی تقسیم اور حیاتیاتی دستیابی کو تبدیل کر سکتا ہے۔ اس طرح، محققین کے لیے یہ ضروری ہے کہ وہ پروٹین کرونا پر درجہ حرارت کے اثرات کا حساب لگائیں۔ پی ایچ اثرات ماحولیاتی پی ایچ پروٹین کورونا کی تشکیل کو بھی متاثر کر سکتا ہے۔ یہ معلوم ہے کہ پروٹین کی خصوصیات اور فعالیت کا مطالعہ کرتے وقت پی ایچ ایک اہم عنصر ہے جس پر غور کیا جانا چاہیے۔ پی ایچ پروٹین-نینو پارٹیکل تعاملات میں پروٹین بائنڈنگ وابستگی کو تبدیل کر سکتا ہے، اس طرح نینو پارٹیکل کی سطح پر جذب شدہ پروٹین پیٹرن میں ترمیم کر سکتا ہے۔ اگر منشیات کی ترسیل کے طریقوں کے لیے استعمال کیا جائے تو نینو پارٹیکلز کو سیلولر اپٹیک راستے میں متعدد مختلف پی ایچ تبدیلیوں سے گزرنا پڑے گا جیسے خون (نیوٹرل پی ایچ)، ایکسپوزر میڈیا (پی ایچ 6.9-7.4)، انٹرا سیلولر فلوئڈ (پی ایچ 6.8)، اور لائسوسومز (پی ایچ 4.5-5) اور اپنے کورونا کو برقرار اور فعال رکھنے کے قابل ہونا پڑے گا۔ کینسر ٹیومر خاص طور پر تیزابی مائکرو ماحولیات کو متاثر کرنے کے ساتھ ساتھ بعض قسم کے پروٹین پر مشتمل ہوتے ہیں جو نینو پارٹیکلز کے ارد گرد پروٹین کورونا کو تبدیل کرنے کی صلاحیت رکھتے ہیں جو منشیات کے مالیکیولز کے لیے جسم کے علاج کے ردعمل کو بہت زیادہ تبدیل کر سکتے ہیں۔ نینو پارٹیکل کی ساخت آخر میں، نینو پارٹیکل کی ساخت خود اس کی سطح پر پروٹین کورونا کی تشکیل کو متاثر کر سکتی ہے۔ نینو پارٹیکل مواد کی ہائیڈروفیلک یا ہائیڈروفوبک نوعیت میں فرق سے کورونا میں پروٹین کی مقدار کا تعین کیا جا سکتا ہے۔ عام طور پر، پروٹین ہائیڈروفیلک مواد کے مقابلے میں ہائیڈروفوبک مواد کو زیادہ آسانی سے جذب کرتے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، ہائیڈروفوبک نینو پارٹیکلز انسانی جسم میں ذرہ جمع کرنے اور زیادہ اوپسونائزیشن کو فروغ دینے کا زیادہ امکان رکھتے ہیں، جس سے خون میں نظامی گردش کے وقت میں کمی آسکتی ہے۔ مزید برآں، تشکیل اور گھلنشیلتا میں مدد کے لیے، نینو پارٹیکلز میں اکثر ان کی سطحوں پر لگینڈ اور فعال گروپ ہوتے ہیں جو "فنگر پرنٹس" کی طرح کام کرتے ہیں۔ پروٹین فنگر پرنٹس سے مراد لگینڈس اور دیگر طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے پروٹین کو الگ کرنے یا شناخت کرنے کی صلاحیت ہے۔ فنگر پرنٹس نینو پارٹیکلز کو ان کی سطحوں پر مخصوص پروٹین کو جذب کرنے کے لیے ساخت کے مطابق ڈھالنے کی اجازت دیتے ہیں۔ نینو پارٹیکل کی سطح کی کھردری بھی پروٹین کورونا کی تشکیل میں کردار ادا کر سکتی ہے، کیونکہ ایک تحقیق سے پتہ چلا ہے کہ ایک کھردری نینو پارٹیکل کی سطح نینو پارٹیکل اور بائنڈنگ پروٹین کے حصوں کے درمیان پسپا تعاملات کو کم کر سکتی ہے، جس سے جذب شدہ پروٹین کی مقدار میں اضافہ ہوتا ہے۔ ایپلی کیشنز ڈرگ ڈیلیوری پروٹین کرونا کو متعدد مختلف افعال کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، جن میں سب سے اہم منشیات کی ترسیل ہے۔ نینو پارٹیکلز کے حیاتیاتی سیال کے ساتھ رابطے میں آنے پر بننے والے کورونا کی طویل عرصے سے تحقیق کی گئی ہے کہ وہ انسانی جسم کے اندر ضرورت کی جگہوں پر اہم منشیات کے مالیکیولز یا پروٹین فراہم کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔ نینو پارٹیکلز کو منشیات کو لوڈ کرنے کی اعلی کارکردگی کے ساتھ ساتھ ان کی نینو اسکیل ایبلٹی کی وجہ سے حیاتیاتی رکاوٹوں سے آسانی سے گزرنے کی صلاحیت کے لیے جانا جاتا ہے۔ ان کی ساخت کی مطابقت ان کی زہریلا کو کنٹرول کرنے کی اجازت دیتی ہے، اور ان میں فعال گروپوں کے متنوع سیٹوں کو شامل کرنے کے لیے ترمیم کی جا سکتی ہے جو مخصوص سرگرمیاں انجام دے سکتے ہیں۔ نینو پارٹیکلز کی یہ خصوصیات انہیں منشیات کی ترسیل کی صلاحیتوں کے لیے مثالی بناتی ہیں۔ پروٹین کورونا منشیات کی فراہمی کے دائرے میں مطالعہ کا ایک بڑا شعبہ، جسم میں نینو پارٹیکلز کی گردش کے وقت کا مطالعہ ہے۔ کسی دوا کی تاثیر کو بہتر بنانے کے لیے، اس جگہ کی وضاحت کرنا جہاں اسے پہنچایا جاتا ہے اور یہ وہاں کتنی دیر تک رہتا ہے، انتہائی مفید ثابت ہو سکتا ہے۔ اکثر، خون کے اندر میکروفیجز نینو پارٹیکلز کی موجودگی کا پتہ لگائیں گے اور انہیں جسم سے فوری طور پر ختم کرنے کا کام کریں گے۔ منشیات کی ترسیل کے نقطہ نظر سے یہ ہمیشہ اچھی بات نہیں ہے، اور اس طرح گردش کے وقت کو طول دینے کے لیے مطالعات کیے گئے۔ یہ پایا گیا کہ جب فائبرینوجن جیسے اوپسونین پروٹین کورونا میں بے شمار ہوتے ہیں، تو پروٹین میکروفیج کی شناخت اور نینو پارٹیکلز کے بعد کے استعمال کو فروغ دیتے ہیں۔ اس کے برعکس، جب کورونا البیومین جیسے ڈائیسوپسونن سے سیر ہوتا ہے، تو میکروفیجز ذرات کی پہچان میں کمی ظاہر کرتے ہیں اور اس طرح ذرات کی گردش کا وقت بہت بڑھ جاتا ہے۔ اس تکنیک کو عام طور پر "اسٹیلتھ ایفیکٹ" کہا جاتا ہے۔ پروٹین کورونا کے مواد کو ترتیب دے کر، آپ کے جسم میں نینو پارٹیکل کے رہنے کے وقت کو کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ جیسا کہ پہلے ذکر کیا گیا ہے، نینو پارٹیکلز کو ان کی سطحوں پر مخصوص فعال گروپوں کے ساتھ اگایا جا سکتا ہے جو کیموسیلیکٹیویٹی کو جنم دیتے ہیں۔ فنکشنل بائیو مالیکیولز جیسے ٹرانسفرائن، انسولین، اور فولک ایسڈ عام طور پر کینسر کو نشانہ بنانے والے منشیات کی ترسیل کے نظام میں استعمال ہوتے ہیں۔ دیگر چھوٹے مالیکیولز جیسے این ہائیڈرائڈ، امین، کاربوکسیل، اور تھائول کا استعمال نینو پارٹیکلز کو اینڈوتھیلیل خلیات، پینکریٹک خلیات، اور فعال انسانی میکروفیجز کے ساتھ اعلی سیلولر ایسوسی ایشن کی طرف لے جانے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔ بعض اپولیپوپروٹینز، جیسے کہ اپو ای، اپو اے 1، اور اپو بی-100، اعصابی نظام کو نشانہ بنانے کے لیے نینو پارٹیکلز کو ممکنہ طور پر فعال کر سکتے ہیں۔ نینو پارٹیکلز کی منشیات کی فراہمی کے ساتھ ایک اور زیادہ دباؤ ڈالنے والا مسئلہ نینو پارٹیکلز کا ہدف مقام پر یا مختلف اعضاء میں جمع ہونے کا رجحان ہے، جو زہریلا ہو سکتا ہے۔ یہ معلوم ہے کہ نینو پارٹیکلز کا سائز جسم کے اندر ان کی تقسیم کا تعین کرتا ہے، جس کا مطلب ہے کہ مختلف سائز کے نینو پارٹیکلز بعض اعضاء میں جمع ہوتے ہیں۔ لہذا، جب نینو پارٹیکل کی تقسیم اور منشیات کی ترسیل کے دوران ہدف مقامات پر جمع ہونے پر غور کیا جائے تو سائز ایک بہت اہم کنٹرول عنصر ہے۔ حوالہ جات نینو پارٹیکلز بذریعہ سطح کی کیمسٹری