Metagenics
لفظ میٹاجینیکس سابقہ میٹا اور لاحقہ جین کا استعمال کرتا ہے۔ لفظی طور پر، اس کا مطلب ہے "کسی ایسی چیز کی تخلیق جو تخلیق کرتی ہے"۔ بائیوٹیکنالوجی کے تناظر میں، میٹاجینیکس انجینئرنگ حیاتیات کا عمل ہے جس میں آسان ابتدائی مواد سے ایک مخصوص انزائم، پروٹین، یا دیگر بائیو کیمیکلز بنائے جاتے ہیں۔ امینو ایسڈ شروع کرنے سے انسانی انسولین تیار کرنے کے مخصوص کام کے ساتھ ای کولی کی جینیاتی انجینئرنگ ایک مثال ہے۔ ای کولی کو پودوں کے بائیو ماس کو ہضم کرنے اور بائیو فیول کی ترکیب کے لیے ہائیڈرو کاربن تیار کرنے کے لیے بھی استعمال کیا گیا ہے۔ ای کولی پر میٹاجینکس کے استعمال میں زیادہ الکوحل، فیٹی ایسڈ پر مبنی کیمیکل اور ٹیرپین بھی شامل ہیں۔ بائیو فیول اکیسویں صدی میں پٹرولیم کے ذرائع میں کمی اور گرین ہاؤس گیسوں کے اخراج میں اضافہ مائکروجنزموں سے بائیو فیول کی نشوونما کے پیچھے محرک رہا ہے۔ ای کولی کو فی الحال بائیو فیول کی پیداوار کے لیے بہترین آپشن سمجھا جاتا ہے کیونکہ اس کے جینوم کے بارے میں دستیاب معلومات کی مقدار ہے۔ یہ عمل بائیو ماس کو ایندھن میں تبدیل کرتا ہے، اور صنعتی پیمانے پر کامیاب ثابت ہوا ہے، جس میں امریکہ نے 2007 میں 6.4 بلین گیلن بائیو ایتھانول تیار کیا تھا۔ بائیو ایتھینول فی الحال متبادل ایندھن کی پیداوار کے لیے سب سے آگے ہے اور خمیر کے ذریعے ایتھنول بنانے کے لیے S.cerevisiae اور زیموموناس موبلس کا استعمال کرتا ہے۔ تاہم، زیادہ سے زیادہ پیداواری صلاحیت اس حقیقت کی وجہ سے محدود ہے کہ یہ جاندار پینٹوز شکر کا استعمال نہیں کر سکتے، جس کی وجہ سے E.coli اور کلوسٹریڈیا پر غور کیا جاتا ہے۔ E.coli گلوکوز کو دو مول فارمیٹ، دو مول ایسیٹیٹ اور ایک مول ایتھنول میں میٹابولائز کرکے اینیروبک حالات میں ایتھنول تیار کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔ اگرچہ بائیو ایتھانول صنعتی پیمانے پر ایندھن کا ایک کامیاب متبادل ذریعہ ثابت ہوا ہے، لیکن اس میں اس کی خامیاں بھی ہیں، یعنی اس کی کم توانائی کی کثافت، بخارات کا زیادہ دباؤ، اور ہائگروسکوپیٹی۔ بائیو ایتھانول کے موجودہ متبادل میں بائیوبوٹینول، بائیو ڈیزل، پروپینول، اور مصنوعی ہائیڈرو کاربن شامل ہیں۔ بائیو ڈیزل کی سب سے عام شکل فیٹی ایسڈ میتھائل ایسٹر ہے اور موجودہ ترکیب کی حکمت عملیوں میں پودوں کے تیل سے ٹرائیسلگلیسرول کی ٹرانس ایسٹریفیکیشن شامل ہے۔ تاہم، پودوں کے تیل کی مسابقتی قیمتوں پر تیل کے بیجوں کی فراہمی کی دستیابی میں ایک بڑی حد ہوتی ہے، جس کی وجہ سے بیکٹیریا میں فیٹی ایسڈ میتھائل ایسٹرز کی براہ راست ترکیب میں دلچسپی پیدا ہوتی ہے۔ یہ عمل ٹرانس ایسٹرفیکیشن کو نظرانداز کرتا ہے، جس کی وجہ سے توانائی کی پیداوار زیادہ ہوتی ہے اور پیداواری لاگت کم ہوتی ہے۔ قابل عمل حیاتیاتی ایندھن کی پیداوار میں ایک اہم رکاوٹ یہ ہے کہ حیاتیاتی ایندھن اور پٹرولیم کا زیادہ سے زیادہ مرکب تناسب 10 فیصد اور 20 فیصد کے درمیان ہے، موجودہ حیاتیاتی ایندھن اعلی کارکردگی، کم اخراج والے انجنوں کے ساتھ مطابقت نہیں رکھتے ہیں اور بنیادی ڈھانچے اور انجن میں مہنگی تبدیلیوں کی ضرورت ہوگی۔ ایگزیٹر یونیورسٹی کے ایک مطالعے میں حیاتیاتی ایندھن کی پیداوار کے ذریعے اس رکاوٹ پر قابو پانے کی کوشش کی گئی جو موجودہ جیواشم ایندھن کو پائیدار ذرائع، یعنی این-الکین، آئسو-الکین اور این-الکین کی پیداوار کے ذریعے تبدیل کر سکتے ہیں، کیونکہ یہ ہائیڈرو کاربن ہیں جو موجودہ خوردہ نقل و حمل کے ایندھن کو تشکیل دیتے ہیں۔ مطالعہ میں پی۔ لومینسینس فیٹی ایسڈ ریڈکٹیس (ایف اے آر) کمپلیکس کے ذریعے مذکورہ بالا ہائیڈرو کاربن کی پیداوار کے لیے موزوں سبسٹریٹس پائے گئے۔ بائیوٹیکنالوجی فار بائیو فیولز میں شائع ہونے والی ایک تحقیق میں میٹابولک انجینئرنگ کے ذریعے شارٹ اور برانچڈ چین الکل ایسٹرز بائیو ڈیزل تیار کرنے کے لیے ایس سیریوزیا کا استعمال کیا گیا۔ آئی این او 1 جین، آر پی ڈی 3 اور اوپی 1 کے منفی ریگولیٹرز کو ایس سیریوسیا کی فیٹی ایسڈ ایسٹر تیار کرنے کی صلاحیت کو بڑھانے کے لیے حذف کر دیا گیا۔ الکحل کے پیشروؤں کی پیداوار کو بڑھانے کے لیے، پانچ آئسوبوٹینول راستے کے انزائموں کو حد سے زیادہ ظاہر کیا گیا۔ انسولین کی پیداوار ریکومبیننٹ انسولین کی طلب میں اضافے کی وضاحت عالمی سطح پر ذیابیطس کے مریضوں کی تعداد میں اضافے کے ساتھ ساتھ متبادل ترسیل کے طریقوں جیسے سانس لینے اور زبانی راستوں سے کی جا سکتی ہے، جن کے لیے زیادہ خوراک کی ضرورت ہوتی ہے۔ ریکومبیننٹ ڈی این اے ٹیکنالوجی کے استعمال کے ذریعے ای کولی کو انسانی انسولین کی تیاری کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ انسانی جسم کے اندر انسولین کی حیاتیاتی ترکیب مویشیوں یا سور کی ترکیب پر ایک اہم فائدہ فراہم کرتی ہے، جو اکثر ذیابیطس کے مریضوں میں امیونوجینک ہوتے ہیں۔ اس کو پورا کرنے کے لیے، انسانی انسولین کے لیے مصنوعی جینوں کو E.coli کے β-galactosidase جین کے ساتھ ملایا جاتا ہے، جہاں وہ نقل سے گزرتے ہیں اور بالآخر پروٹین میں تبدیل ہو جاتے ہیں۔ انسولین جیسی جین مصنوعات کی حیاتیاتی ترکیب میں ای کولی جیسے مائکروجنزموں کے استعمال کے لیے محدود عنصر وقت ہے، پھر بھی اولیگونیوکلیوٹائڈز اور مائع کرومیٹوگرافی کی ترکیب میں پیشرفت کی وجہ سے، ڈی این اے کے ٹکڑوں کے لیے درکار پیداوار کا وقت بہت کم ہو گیا ہے۔ ریکومبیننٹ ہیومن انسولین کو پہلی بار 1980 میں کلینیکل ٹرائلز کے لیے منظور کیا گیا تھا۔ اس وقت انسولین کی اے اور بی زنجیروں کو الگ الگ تیار کیا گیا اور پھر کیمیائی طور پر جوڑ دیا گیا۔ دونوں زنجیروں کو جوڑنا اکثر کم کارکردگی کے ساتھ ہوا کے آکسیکرن کے ذریعے کیا جاتا تھا۔ 1978 کا ایک مطالعہ جو گوئڈیل اور دیگر نے کیا۔ ایس-سلفونٹڈ مشتقات کے ذریعے اے اور بی زنجیروں کی درست جوڑ اور اے زنجیر کی اضافی کامیابی حاصل کی، جس کے نتیجے میں 50-80% درست جوڑ ہوا۔ حالیہ پیشرفتوں نے زنجیروں کو ای کولی خلیوں میں انسانی پروینسولین جین ڈال کر ایک ساتھ ترکیب کرنے کی اجازت دی ہے، جو خمیر کے ذریعے پروینسولین تیار کرتے ہیں۔ مزید پڑھنے کے لیے انسانی انسولین کے لیے کیمیائی طور پر ترکیب شدہ جینز ایسچریچیا کولی میں فری فیٹی ایسڈ پولز کی ٹارگٹڈ ترمیم کے ذریعے اپنی مرضی کے مطابق پٹرولیم-ریپلیکا ایندھن کے مالیکیولز کی ترکیب۔ فیٹی ایسڈ شارٹ اور برانچڈ چین الکائل ایسٹرز بائیو ڈیزل جنکگو بائیوورکس کی پیداوار کے لیے ساکرومائسیس سیریوسیا کی میٹابولک انجینئرنگ۔