Viral neuronal tracing
وائرل نیورونل ٹریسنگ اعصابی راستوں کا پتہ لگانے کے لیے وائرس کا استعمال ہے، جو خود کو نقل کرنے والا ٹریس فراہم کرتا ہے۔ وائرسوں کو مالیکیولر ٹریسروں کے مقابلے میں خود نقل کرنے کا فائدہ ہوتا ہے لیکن یہ بہت تیزی سے بھی پھیل سکتے ہیں اور عصبی بافتوں کے انحطاط کا سبب بن سکتے ہیں۔ وہ وائرس جو اعصابی نظام کو متاثر کر سکتے ہیں، جنہیں نیوروٹروپک وائرس کہا جاتا ہے، سنپیپس کے ذریعے نیوران کی مقامی طور پر قریبی اسمبلیوں کے ذریعے پھیلتے ہیں، جس سے فعال طور پر منسلک عصبی نیٹ ورک کا مطالعہ کرنے میں ان کے استعمال کی اجازت ملتی ہے۔ فعال طور پر منسلک نیوران کو لیبل کرنے کے لیے وائرس کا استعمال البرٹ سبین کے تیار کردہ کام اور بائیواسے سے نکلتا ہے۔ اس کے بعد کی تحقیق نے نیورونل کنکشنز کو منظم طریقے سے لیبل کرنے کے لیے امیونوہسٹو کیمیکل تکنیکوں کو شامل کرنے کی اجازت دی۔ آج تک، اعصابی نظام میں متعدد سرکٹس کا مطالعہ کرنے کے لیے وائرس کا استعمال کیا گیا ہے۔ نیورونل کارٹوگرافی نیوران کے انفرادی کنکشن طویل عرصے سے نیورواناٹومسٹس سے بچ رہے ہیں۔ نیورونل ٹریسنگ کے طریقے نیورل نیٹ ورک کی مورفولوجی اور کنیکٹوٹی کے بارے میں ایک بے مثال نظریہ پیش کرتے ہیں۔ استعمال شدہ ٹریسر پر منحصر ہے، یہ ایک ہی نیوران تک محدود ہو سکتا ہے یا ملحقہ نیوران میں ٹرانس سائنوپٹک طور پر ترقی کر سکتا ہے۔ ٹریس کے کافی حد تک پھیل جانے کے بعد، اس حد کو یا تو فلوروسینس (رنگوں کے لیے) یا امیونو ہسٹو کیمسٹری (حیاتیاتی ٹریسروں کے لیے) کے ذریعے ماپا جا سکتا ہے۔ اس شعبے میں ایک اہم اختراع نیوروٹروپک وائرس کا بطور ٹریسروں کا استعمال ہے۔ یہ نہ صرف انفیکشن کی ابتدائی جگہ پر پھیلتے ہیں بلکہ مطابقت پذیری کے پار کود سکتے ہیں۔ وائرس کا لائف سائیکل وائرس کا لائف سائیکل، جیسے کہ نیورونل ٹریسنگ میں استعمال ہونے والا، سیلولر حیاتیات سے مختلف ہے۔ وائرس فطرت میں پرجیوی ہوتے ہیں اور اپنے طور پر پھیل نہیں سکتے۔ لہذا، انہیں دوسرے جاندار کو متاثر کرنا چاہیے اور اپنا لائف سائیکل مکمل کرنے کے لیے سیلولر مشینری کو مؤثر طریقے سے ہائی جیک کرنا چاہیے۔ وائرل لائف سائیکل کے پہلے مرحلے کو وائرل انٹری کہا جاتا ہے۔ یہ اس طریقے کی وضاحت کرتا ہے جس میں وائرس ایک نئے میزبان خلیے کو متاثر کرتا ہے۔ فطرت میں، نیوروٹروپک وائرس عام طور پر کاٹنے یا خروںچ کے ذریعے منتقل ہوتے ہیں، جیسا کہ ریبیز وائرس یا ہرپس وائرس کے بعض تناؤ کے معاملے میں ہوتا ہے۔ ٹریسنگ اسٹڈیز میں، یہ مرحلہ مصنوعی طور پر ہوتا ہے، عام طور پر سرنج کے استعمال کے ذریعے۔ وائرل لائف سائیکل کے اگلے مرحلے کو وائرل ریپلیکیشن کہا جاتا ہے۔ اس مرحلے کے دوران، وائرس میزبان خلیے کی مشینری پر قبضہ کر لیتا ہے جس کی وجہ سے خلیہ زیادہ وائرل پروٹین بناتا ہے اور مزید وائرس جمع کرتا ہے۔ ایک بار جب خلیہ کافی تعداد میں وائرس پیدا کر لیتا ہے، تو وائرس وائرل کے بہاؤ کے مرحلے میں داخل ہو جاتا ہے۔ اس مرحلے کے دوران، وائرس ایک نئے میزبان کی تلاش میں اصل میزبان خلیے کو چھوڑ دیتے ہیں۔ نیوروٹروپک وائرس کے معاملے میں، یہ منتقلی عام طور پر مطابقت پذیری پر ہوتی ہے۔ وائرس ایک نیوران سے دوسرے نیوران تک نسبتا مختصر جگہ پر چھلانگ لگا سکتے ہیں۔ یہ خاصیت ہی ٹریسروں کے مطالعے میں وائرس کو اتنا مفید بناتی ہے۔ ایک بار جب وائرس اگلے خلیے میں داخل ہوتا ہے، تو سائیکل دوبارہ شروع ہوتا ہے۔ اصل میزبان خلیہ گرنے کے مرحلے کے بعد خراب ہونا شروع ہو جاتا ہے۔ ٹریسروں کے مطالعے میں، یہی وجہ ہے کہ وقت کو سختی سے کنٹرول کیا جانا چاہیے۔ اگر وائرس کو بہت دور تک پھیلنے دیا جائے تو دلچسپی کی اصل مائیکرو سرکٹری خراب ہو جاتی ہے، اور کوئی مفید معلومات حاصل نہیں کی جا سکتی۔ عام طور پر، وائرس صرف ایک چھوٹی سی تعداد میں حیاتیات کو متاثر کر سکتے ہیں، اور پھر بھی، جسم کے اندر صرف ایک مخصوص خلیے کی قسم کو۔ کسی مخصوص ٹشو کے لیے کسی مخصوص وائرس کی خاصیت کو اس کے ٹراپزم کے نام سے جانا جاتا ہے۔ ٹریسروں کے مطالعے میں وائرس تمام نیوروٹروپک (نیوران کو متاثر کرنے کے قابل) ہوتے ہیں۔ طریقے انفیکشن وائرل ٹریس کو پردیی اعضاء، جیسے پٹھوں یا غدود میں متعارف کرایا جا سکتا ہے۔ بعض وائرس، جیسے اڈینو سے وابستہ وائرس، خون کے بہاؤ میں انجکشن کیے جا سکتے ہیں اور دماغ کو متاثر کرنے کے لیے خون کے دماغ کی رکاوٹ کو عبور کر سکتے ہیں۔ اسے گینگلیئن میں بھی داخل کیا جا سکتا ہے یا سٹیریوٹیکٹک ڈیوائس کا استعمال کرتے ہوئے براہ راست دماغ میں انجکشن کیا جا سکتا ہے۔ یہ طریقے اس بارے میں منفرد بصیرت پیش کرتے ہیں کہ دماغ اور اس کا دائرہ کس طرح جڑے ہوئے ہیں۔ وائرس کو بہت سے مختلف طریقوں سے نیورونل ٹشو میں داخل کیا جاتا ہے۔ ہدف کے بافتوں میں ٹریسروں کو متعارف کرانے کے دو بڑے طریقے ہیں۔ پریشر انجیکشن کے لیے مائع کی شکل میں ٹریسر کو براہ راست خلیے میں انجکشن کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ سب سے عام طریقہ ہے۔ آئنٹوفورسیس میں الیکٹروڈ کے اندر ٹریسر حل پر کرنٹ کا اطلاق شامل ہوتا ہے۔ ٹریسر مالیکیول ایک چارج اٹھاتے ہیں اور برقی میدان کے ذریعے خلیے میں داخل ہوتے ہیں۔ اگر آپ پیچ کلیمپ تکنیک انجام دینے کے بعد سیل کو لیبل لگانا چاہتے ہیں تو یہ ایک مفید طریقہ ہے۔ ایک بار جب ٹریس کو خلیے میں داخل کر دیا جاتا ہے، تو مذکورہ نقل و حمل کا طریقہ کار اختیار کر لیتا ہے۔ پھر، اعصابی نظام میں داخل ہونے کے بعد وائرس مقامی علاقے میں خلیوں کو متاثر کرنا شروع کر دیتا ہے۔ وائرس متاثرہ خلیوں کے جینوم میں اپنے جینیاتی مواد کو شامل کرکے کام کرتے ہیں۔ میزبان خلیہ پھر جین کے ذریعے انکوڈ شدہ پروٹین تیار کرے گا۔ محققین متاثرہ نیوران میں متعدد جینوں کو شامل کرنے کے قابل ہیں، جن میں بصری کے لیے استعمال ہونے والے فلوروسینٹ پروٹین بھی شامل ہیں۔ نیورونل ٹریسنگ میں مزید پیش رفت مخصوص خلیوں کی اقسام میں فلوروسینٹ پروٹین کے ہدف شدہ اظہار کی اجازت دیتی ہے۔ ہسٹولوجی اور امیجنگ ایک بار جب وائرس مطلوبہ حد تک پھیل جاتا ہے، تو دماغ کو کاٹ کر سلائیڈز پر نصب کیا جاتا ہے۔ پھر، فلوروسینٹ اینٹی باڈیز جو یا تو وائرس کے لیے مخصوص ہیں، یا وائرل ڈی این اے کے لیے فلوروسینٹ تکمیلی ڈی این اے تحقیقات، سلائسز کے اوپر دھوئے جاتے ہیں اور فلوروسینس خوردبین کے تحت امیج کیے جاتے ہیں۔ ٹرانسمیشن وائرس کی ترسیل کی سمت ایکسپولاسمک ٹرانسپورٹ کے طریقہ کار پر منحصر ہے۔ محور کے اندر لمبے پتلے پروٹین کمپلیکس ہوتے ہیں جنہیں مائکرو ٹیوبلز کہتے ہیں۔ وہ خلیے کو اپنی شکل برقرار رکھنے میں مدد کرنے کے لیے سائٹوسکیلیٹن کے طور پر کام کرتے ہیں۔ یہ محور کے اندر شاہراہوں کے طور پر بھی کام کر سکتے ہیں اور نیورو ٹرانسمیٹر سے بھرے پھپھوندی اور انزائموں کو سیل باڈی، یا سوما اور محور ٹرمینل، یا سنپیپس کے درمیان آگے پیچھے منتقل کرنے میں سہولت فراہم کر سکتے ہیں۔ وائرس کو دو سمتوں میں سے کسی ایک میں منتقل کیا جا سکتا ہے: یا تو اینٹروگریڈ (سوما سے سنپیس تک)، یا ریٹروگریڈ (سنپیس سے سوما تک)۔ نیوران قدرتی طور پر پروٹین، نیورو ٹرانسمیٹر، اور دیگر میکرو مالیکیولز کو ان سیلولر راستوں کے ذریعے منتقل کرتے ہیں۔ اعصابی ٹریسروں بشمول وائرس، ان نقل و حمل کے طریقہ کار سے فائدہ اٹھاتے ہیں تاکہ پورے خلیے میں ٹریسروں کو تقسیم کیا جا سکے۔ محققین اس کا استعمال سنپیٹک سرکٹری کا مطالعہ کرنے کے لیے کر سکتے ہیں۔ اینٹروگریڈ ٹرانسپورٹ اینٹروگریڈ ٹریسنگ ایک ٹریس کا استعمال ہے جو سوما سے سنایپس کی طرف جاتا ہے۔ اینٹروگریڈ ٹرانسپورٹ وائرس کو محور کے ساتھ اینٹروگریڈ سمت میں منتقل کرنے کے لیے کینیسن نامی پروٹین کا استعمال کرتا ہے۔ ریٹروگریڈ ٹرانسپورٹ ریٹروگریڈ ٹریسنگ ایک ٹریس کا استعمال ہے جو سنایپس سے سوما کی طرف جاتا ہے۔ ریٹروگریڈ ٹرانسپورٹ وائرس کو محور کے ساتھ ساتھ ریٹروگریڈ سمت میں منتقل کرنے کے لیے ڈائن نامی پروٹین کا استعمال کرتی ہے۔ یہ نوٹ کرنا ضروری ہے کہ مختلف ٹریسروں میں ڈائنین اور کینیسن کے لیے خاص وابستگی ظاہر ہوتی ہے، اور اس طرح یہ مختلف شرحوں پر پھیل جائیں گے۔ دوہری نقل و حمل بعض اوقات، نیورل سرکٹری کے ان پٹ اور آؤٹ پٹ دونوں کا تعین کرنے کے لیے اپ اسٹریم اور ڈاون اسٹریم نیوران کا سراغ لگانا مطلوب ہوتا ہے۔ یہ مندرجہ بالا میکانزم کے امتزاج کا استعمال کرتا ہے۔ فوائد اور نقصانات وائرل ٹریسروں کے استعمال کے فوائد میں سے ایک وائرس کی مطابقت پذیری کے پار کودنے کی صلاحیت ہے۔ یہ مائیکرو سرکٹری کے ساتھ ساتھ پروجیکشن اسٹڈیز کا سراغ لگانے کی اجازت دیتا ہے۔ چند مالیکیولر ٹریسرس ایسا کرنے کے قابل ہوتے ہیں، اور جن میں عام طور پر ثانوی نیوران میں سگنل کم ہو سکتا ہے، جو وائرل ٹریسنگ کے دوسرے فائدے کی طرف لے جاتا ہے-وائرس خود نقل کر سکتے ہیں۔ جیسے ہی ثانوی نیوران متاثر ہوتا ہے، وائرس ضرب اور نقل کرنا شروع کر دیتا ہے۔ سگنل کا کوئی نقصان نہیں ہوتا ہے کیونکہ ٹریسر دماغ کے ذریعے پھیلتا ہے۔ خرابیاں جیسے جیسے وائرس اعصابی نظام کے ذریعے پھیلتے ہیں، وائرل ٹریسروں سے نیوران متاثر ہوتے ہیں اور بالآخر انہیں تباہ کر دیتے ہیں۔ اس طرح، عصبی موت سے پہلے مناسب پھیلاؤ کی اجازت دینے کے لیے ٹریسروں کے مطالعے کا وقت درست ہونا چاہیے، جس سے جسم کو بڑے پیمانے پر نقصان پہنچتا ہے۔ اس کام کے لیے بالکل موزوں وائرس تلاش کرنا مشکل رہا ہے۔ سراغ لگانے کے لیے استعمال ہونے والا وائرس مثالی طور پر اچھے نتائج دینے کے لیے صرف ہلکا سا متعدی ہونا چاہیے، لیکن مہلک نہیں ہونا چاہیے کیونکہ یہ اعصابی بافتوں کو بہت تیزی سے تباہ کر دیتا ہے یا بے نقاب ہونے والوں کے لیے غیر ضروری خطرات پیدا کرتا ہے۔ ایک اور خرابی یہ ہے کہ وائرل نیورونل ٹریسنگ کے لیے فی الحال راستے کو دیکھنے کے لیے وائرس سے فلوروسینٹ اینٹی باڈیز کو منسلک کرنے کے اضافی مرحلے کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کے برعکس، زیادہ تر مالیکیولر ٹریسرز روشن رنگ کے ہوتے ہیں اور بغیر کسی اضافی ترمیم کے ننگی آنکھوں سے دیکھے جا سکتے ہیں۔ وائرل ٹریسنگ کا استعمال بنیادی طور پر نیورونل سرکٹس کا پتہ لگانے کے لیے کیا جاتا ہے۔ محققین پہلے ذکر کردہ وائرس میں سے ایک کا استعمال یہ مطالعہ کرنے کے لیے کرتے ہیں کہ دماغ میں نیوران کس طرح ایک دوسرے سے بہت عمدہ سطح کی تفصیل کے ساتھ جڑے ہوئے ہیں۔ کنیکٹیویٹی بڑی حد تک اس بات کا تعین کرتی ہے کہ دماغ کس طرح کام کرتا ہے۔ وائرس کا استعمال ریٹینل گینگلیئن سرکٹس، کورٹیکل سرکٹس، اور ریڑھ کی ہڈی کے سرکٹس کا مطالعہ کرنے کے لیے کیا گیا ہے۔ استعمال میں موجود وائرس مندرجہ ذیل وائرس کی ایک فہرست ہے جو فی الحال نیورونل ٹریسنگ کے مقصد سے استعمال ہو رہے ہیں۔ ہرپس سمپلیکس وائرس (ہرپس وائریڈی خاندان)-اینٹروگریڈ سیوڈوریبیز وائرس پی آر وی (ہرپس وائریڈی خاندان)-ریٹروگریڈ ٹرانس سنپیٹک اور اینٹروگریڈ ریبیز وائرس (رابڈو وائریڈی خاندان)-ریٹروگریڈ ٹرانس سنپیٹک۔ ویسیکلر اسٹومائٹس وائرس (ربڈوویریڈی خاندان)-اینٹروگریڈ۔ سندھبیس وائرس (ٹوگاویریڈی خاندان)-کم مقدار میں ریٹروگریڈ کے ساتھ اینٹروگریڈ۔ اڈینو سے وابستہ وائرس اے اے وی (پرووویریڈی خاندان)-اینٹروگریڈ۔ حوالہ جات وائرولوجی نیورو سائنس