Combrex
کومبریکس ایک کثیر جہتی پروجیکٹ ہے جس میں جین اینوٹیشن، فنکشنل پیشن گوئی اور سفارشات کا ڈیٹا بیس شامل ہے جو پروکیریوٹک جینومز میں لاکھوں جینوں سے وابستہ ایکٹیو لرننگ اصولوں پر مبنی ہے۔ کومبریکس کے بارے میں ایک کثیر جہتی منصوبہ ہے جس کا مقصد مائکروبیل جین فنکشن کے بارے میں ہماری سمجھ کو بہتر بنانے اور مائکروبیل جین فنکشن کی تشریح کو تیز کرنے کے مفاد میں ماہرین حیاتیات کی کمپیوٹیشنل اور تجرباتی برادریوں کو اکٹھا کرنا ہے۔ کومبریکس پروجیکٹ کی مشترکہ بنیاد سائمن کاسیف، رچرڈ رابرٹس اور مارٹن سٹیفن نے ایک بین الاقوامی کنسورشیم کے طور پر رکھی تھی جس کا صدر دفتر بوسٹن یونیورسٹی میں تھا اور 100 سے زیادہ تجرباتی اور کمپیوٹیشنل ساتھی تھے۔ یہ پروجیکٹ رچرڈ جے رابرٹس کے پی ایل او ایس بائیولوجی میں شائع کردہ کال فار کمیونٹی ایکشن سے متاثر تھا۔ مواد جینوں اور افعال کا ایک ڈیٹا بیس یہ ارتقا پذیر ڈیٹا بیس تین ملین سے زیادہ مائکروبیل جینوں کے لیے تجرباتی طور پر طے شدہ اور کمپیوٹیشنل طور پر پیش گوئی شدہ افعال پر مشتمل ہے۔ کسی جین یا دلچسپی کے جین کی تلاش اپنے آپ میں ایک اختتام ہو سکتا ہے، یا یہ کومبریکس سے معلومات میں حصہ ڈالنے یا گرانٹ حاصل کرنے کی طرف پہلا قدم ہو سکتا ہے۔ ڈیٹا بیس فی الحال 1000 سے زیادہ مکمل طور پر ترتیب شدہ بیکٹیریل اور آرکیئل جینومز کے جینوں پر مشتمل ہے، جس میں متعدد انفرادی جینز شامل ہیں جن کے بائیو کیمیکل فنکشن کا تجرباتی طور پر تعین کیا گیا ہے۔ جینوں کو ترتیب سے ملتے جلتے، اور ممکنہ طور پر آئسو فنکشنل گروپوں میں منظم کیا جاتا ہے، جن کا تعین این سی بی آئی کرتا ہے، جسے پروٹین کلسٹر کہا جاتا ہے۔ رنگین کوڈنگ کا نظام اس بات کی نشاندہی کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے کہ کون سے جین تجرباتی طور پر طے شدہ افعال رکھتے ہیں، جن میں کمپیوٹیشنل طور پر پیش گوئی شدہ افعال ہوتے ہیں، اور جن کا کوئی معلوم یا پیش گوئی شدہ فنکشن (معلومات) نہیں ہوتا ہے۔ ضرورت کے مطابق، "پیش گوئی شدہ افعال" مخصوصیت کی ایک وسیع رینج کا احاطہ کر سکتے ہیں، اور ہمارے طویل فاصلے کے اہداف میں سے ایک اس مخصوصیت کی مقدار کا تعین کرنا ہے۔ (مثال کے طور پر، پیش گوئی شدہ فنکشن "ویلائن ڈیکاربوکسیلیز" نمایاں طور پر زیادہ مخصوص ہے، اور "لائز"، یا یہاں تک کہ "کاربوکسی-لائز" سے بھی زیادہ آسانی سے قابل تصدیق ہے۔) جن جینوں کی مصنوعات کی تجرباتی طور پر تصدیق کی گئی ہے ان کی شناخت بھی کوئی معمولی کام نہیں ہے، اور اس لیے ہم نے ایسے تمام جینوں کا ایک جامع، دستی طور پر تیار کردہ سیٹ بنانے کے لیے ایک پروجیکٹ شروع کیا ہے، جسے ہم گولڈ اسٹینڈرڈ جین ڈیٹا بیس کہتے ہیں۔ یہ کیوریٹڈ سیٹ فی الحال کومبریکس ڈیٹا بیس کے لیے منفرد ہے، اور اس سے تعلق رکھنے والے جین سونے کی علامت کے ساتھ رنگین کوڈ والے ہیں۔ جین فنکشن کی پیش گوئیاں کومبریکس ڈیٹا بیس کمپیوٹیشنل حیاتیات دانوں کے لیے ان کی انتہائی معلوماتی جین فنکشن کی پیش گوئیوں کو عام کرنے کے لیے ایک مقام کے طور پر کام کرتا ہے۔ بائیو انفارمیٹکس کے میدان میں ایک بڑی کوشش جین فنکشن کی کمپیوٹیشنل پیشن گوئی رہی ہے۔ پچھلی دہائی یا اس سے زیادہ عرصے میں اس شعبے میں نمایاں پیش رفت ہوئی ہے، لیکن ان میں سے بہت سی کوششوں نے حیاتیاتی علم کو آگے بڑھانے کی اپنی مکمل صلاحیت کا ادراک نہیں کیا ہے کیونکہ اس حقیقت کی وجہ سے کہ پیش گوئیوں کو شاذ و نادر ہی تجرباتی طور پر آزمایا جاتا ہے، اور مسابقتی طریقوں سے بنائے گئے انفرادی جینوں کے لیے پیش گوئی شدہ افعال کا شاذ و نادر ہی براہ راست موازنہ کیا جاتا ہے۔ کومبریکس ڈیٹا بیس، این سی بی آئی اور یونیپروٹ کے بی جیسے واقف ذرائع سے معلومات حاصل کرنے کے علاوہ، انفرادی لیبارٹریوں کے ذریعہ پیش کردہ جین فنکشن کی پیش گوئیاں بھی دکھاتا ہے۔ اس طرح کی پیش گوئیاں کمپیوٹیشنل الگورتھم کا استعمال کرتے ہوئے بڑے پیمانے پر پیدا کی جا سکتی ہیں، یا انفرادی جینوں کے لیے تجرباتی یا کمپیوٹیشنل حیاتیات دانوں کے ذریعے بنائی جا سکتی ہیں جو کسی خاص پروٹین خاندان یا بائیو کیمیکل راستے سے اچھی طرح واقف ہیں۔ اس طرح، مختلف طریقوں سے کی جانے والی پیش گوئیوں کا تجرباتی ماہر حیاتیات کے ذریعے آسانی سے موازنہ، تضاد اور جانچ کی جا سکتی ہے۔ بہت سے ذرائع سے فنکشن کی پیش گوئیوں کا یہ شانہ بہ شانہ مظاہرہ کمپیوٹیشنل اور تجرباتی برادریوں کے درمیان تعامل کا مرکز ہے جسے کومبریکس فروغ دینے کی امید کرتا ہے۔ فعال سیکھنے کے اصولوں پر مبنی تجربات کی سفارش اور ترجیح۔ کومبریکس انتہائی معلوماتی تجربات کی سفارش کرنے کے لیے سادہ اصولوں کے ساتھ ساتھ زیادہ نفیس فعال سیکھنے کے طریقوں کا استعمال کرتا ہے۔ یہ ایسے تجربات ہیں جو ڈیٹا بیس میں پروٹین کی سب سے بڑی تعداد کے لیے سب سے زیادہ معلوماتی (زیادہ سے زیادہ معلومات حاصل کرنے کے ریاضیاتی معنی میں) پیش گوئیاں پیدا کرنے کا امکان رکھتے ہیں۔ سب سے بنیادی سفارشات جین کلسٹر میں موجود تمام پروٹینوں کی درجہ بندی دوسرے پروٹینوں سے ان کے فاصلے کے لحاظ سے فراہم کرتی ہیں۔ سب سے آسان صورت میں کلسٹر کے مرکز کے قریب پروٹین کو سب سے زیادہ معلوماتی سمجھا جاتا ہے کیونکہ کلسٹر میں موجود دوسرے پروٹین سے ان کا فاصلہ نسبتا کم ہوتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، کلسٹر کے "مرکز" کی فعال تشریح کے نتیجے میں کلسٹر میں موجود دیگر پروٹینوں کے لیے انتہائی درست پیش گوئیاں ہونے کا امکان ہے۔ ارتقائی لحاظ سے یہ "کلسٹر مراکز" کلسٹر میں موجود تمام پروٹین کے ارتقائی آباؤ اجداد کے قریب ہیں۔ ایکٹو لرننگ اس وجدان کے اصول کو عام بناتا ہے تاکہ اضافی تجربات کے لیے سفارشات تیار کی جا سکیں جو یا تو درست پیش گوئیاں کر سکیں یا ایسے پروٹین کی شناخت کر سکیں جن کی صحیح تشریح نہیں کی گئی ہے۔ ارتقائی تجزیہ اور ایکٹیو لرننگ کے علاوہ کومبریکس دیگر معیارات کی طرف بھی اشارہ کرتا ہے جن پر تجربات پر غور کیا جا سکتا ہے۔ اس طرح کے معیار میں شامل ہے کہ آیا کوئی ڈھانچہ دستیاب ہے، انسانی جینوم میں بیکٹیریل جین کا تحفظ (جیسے۔ ڈومین شیئرنگ)، جین فنکشن کے کمپیوٹیشنل یا تجرباتی شواہد کی دستیابی، فینوٹائپکل تحفظات (جیسے کسی پیتھوجین میں موجودگی یا اینٹی بائیوٹک مزاحمت، پیتھوجینسیٹی یا وائرولنس سے تعلق) اور دیگر۔ جینوں کی بائیو کیمیکل خصوصیت کے لیے گرانٹ کامبریکس کے مشنوں میں سے ایک مخصوص جین کی پیش گوئیوں کی تجرباتی توثیق کے لیے چھوٹی مالیاتی گرانٹ جاری کرنا ہے۔ مخصوص جین مصنوعات کے لیے بائیو کیمیکل فنکشن کا تجرباتی تعین ترجیحی طور پر کی گئی کمپیوٹیشنل پیش گوئیوں کی توثیق (یا غلط) کرنے کا کام کرتا ہے۔ اس طرح، یہ تجرباتی کوشش تین مقاصد کو پورا کرتی ہے: (1) یہ جین فنکشن کی پیش گوئیاں کرنے والے سائنسدانوں اور ان کی جانچ کرنے والوں کو براہ راست اکٹھا کرتا ہے، (2) یہ ان کی پیش گوئیاں کتنی درست ہیں اس کی بنیاد پر کمپیوٹیشنل طریقوں کا جائزہ لیتا ہے تاکہ انہیں بہتر بنایا جا سکے، اور (3) یہ تجرباتی طور پر تصدیق شدہ جینوں کے منظر نامے کو وسیع کرتا ہے، جس سے حیاتیات اور ترتیب-ساخت-فنکشن کے تعلقات کے بارے میں ہماری مجموعی تفہیم میں بہتری آتی ہے۔ ایک واحد جین یا جینوں کی چھوٹی تعداد کے بائیو کیمیکل فنکشن کی تجرباتی تحقیقات اکثر بڑی فنڈنگ ایجنسیوں کے دائرہ کار میں ہوتی ہیں۔ کومبریکس بالکل اسی قسم کے کام کے لیے چھوٹی گرانٹ جاری کرنے کے لیے قائم کیا گیا ہے، اور اس طرح کی گرانٹ خاص طور پر لیبارٹریوں کے لیے موزوں ہیں جو پہلے سے ہی مطلوبہ تجربات کے لیے درکار جانچ کی اقسام سے واقف ہیں۔ اہداف بہتر جین تشریح جین اور جینوم تشریح کے ساتھ موجودہ مسائل میں سے ایک ماخذ کے حوالے سے شفافیت کی کمی ہے۔ یہ تعین کرنا اکثر مشکل ہوتا ہے کہ کون سے افعال کا تعین تجرباتی طور پر کیا گیا ہے اور کن کی پیش گوئی کمپیوٹیشنل طور پر کی گئی ہے۔ مزید برآں، کمپیوٹیشنل طور پر پیش گوئی شدہ افعال کے لیے، پیش گوئی کرنے کے لیے استعمال ہونے والا طریقہ اور ثبوت کی طاقت شاذ و نادر ہی بیان کی جاتی ہے۔ کومبریکس نے (1) مشاہدہ شدہ افعال کو پیشین گوئی شدہ افعال سے ممتاز کرنے کے لیے کلر کوڈنگ جینز، اور (2) ترتیب کی مماثلت کے ذریعے پیشین گوئی کیے گئے بہت سے افعال کے لیے، تجرباتی طور پر توثیق شدہ "سورس جین" کی شناخت کرتے ہوئے تشریح کے زیادہ شفاف نظام کی طرف پہلا قدم اٹھایا ہے جس پر پیشین گوئی کی بنیاد تھی۔ کومبریکس ایک زیادہ مکمل طور پر ٹریس ایبل اینوٹیشن سسٹم کی طرف کام کر رہا ہے، جس میں ہر بیان کردہ فنکشنل اینوٹیشن کا یا تو تجرباتی طور پر تعین کیا جاتا ہے، یا یہ ایک پیش گوئی ہے جو واضح طور پر شواہد کے سلسلے کے ذریعے معلومات کے حتمی ماخذ سے منسلک ہوتی ہے۔ یہ ذرائع بہت سے معاملات میں تجرباتی طور پر تصدیق شدہ جین ہوں گے، لیکن کچھ معاملات میں موجودہ ڈیٹا بیس سے تشریحات ہوں گی جن کے ذرائع خود فوری طور پر ظاہر نہیں ہوتے ہیں۔ کومبریکس پہلا ڈیٹا بیس ہے جو ہومیولوجی کا استعمال کرتے ہوئے تشریح کے تجرباتی ماخذ کے لنک کی "کمپیوٹیشنل طور پر" شناخت کرنے کی کوشش کرتا ہے۔ دیگر ڈیٹا بیس دو قسم کے ثبوت فراہم کرتے ہیں، جیسے۔ تجربات سے براہ راست اندازہ لگایا گیا یا کمپیوٹیشنل طور پر اندازہ لگایا گیا۔ تاہم، اندازہ عام طور پر تشریح کے تجرباتی ماخذ سے نہیں لگایا جا سکتا۔ کومبریکس اس بات کی ضمانت نہیں دے سکتا کہ اس کے فراہم کردہ "نشانات" اس وقت درست ہیں لیکن یہ ماہرین حیاتیات کو لنک کا معائنہ کرکے براہ راست یہ تعین کرنے کے قابل بناتا ہے۔ ماخذ جینوں اور افعال، اور شواہد کے روابط کی شناخت کا یہ نظام، تشریح کے ایک متحرک نظام کو قابل بنائے گا جو خود بخود اپ ڈیٹ ہوجاتا ہے کیونکہ نئے جینوں کے تجرباتی شواہد کا تعین کیا جاتا ہے، اور جیسے جیسے پیش گوئی کے نئے طریقے تیار کیے جاتے ہیں۔ جین فنکشنل اینوٹیشن کا ایسا متحرک نظام غیر نوٹ شدہ اور غلط نوٹ شدہ جینوں کی نسبتا زیادہ تعدد پر قابو پانے میں مدد کر سکتا ہے جو بہت سے عوامی ڈیٹا بیس میں استعمال ہونے والے جامد نظام کا نتیجہ ہے۔ مزید برآں، یہ ان جینوں کو روشن کرے گا جن کے بائیو کیمیکل افعال واقعی نامعلوم ہیں، ان کے برعکس جو محض ناکافی طور پر بیان کیے گئے ہیں۔ بہتر پیشن گوئی کی درستگی جین کی فعال پیش گوئیوں کو شفاف بنانا اہم ہے، لیکن اتنا ہی اہم انہیں ہر ممکن حد تک درست بنانا ہے۔ پیش گوئیاں ان کے لیے ثبوت کی طاقت کے مطابق ہونی چاہئیں، جیسے کہ وہ اتنی ہی مخصوص ہوں جتنی کہ ثبوت اجازت دیں گے۔ جو کافی مخصوص نہیں ہیں وہ تجرباتی جانچ کے لیے خود کو قرض نہیں دیتے ہیں، اور جو بنیادی شواہد کے لیے بہت مخصوص ہیں ان میں غلط ہونے کا زیادہ خطرہ ہوتا ہے۔ کامبریکس فعال پیشن گوئی کے لیے الگورتھم تیار کرنے پر فعال طور پر کام کر رہا ہے جو نئے یا دلچسپ افعال والے جینوں کی شناخت کر سکتا ہے، اور جن کے نتائج تعاون کرنے والے کمپیوٹیشنل گروپوں سے موصول ہونے والی اعلی معیار کی پیش گوئیوں کے ساتھ بیٹھ سکتے ہیں۔ کمبریکس کا جین فنکشن کا نسبتا قدامت پسند بلاسٹ پر مبنی پھیلاؤ اس مقصد کی طرف ایک آسان پہلا قدم پیش کرتا ہے۔ ٹارگیٹڈ تجرباتی توثیق اپنے فنڈنگ فیصلوں کے ذریعے، کومبریکس مخصوص جینوں کی تجرباتی تحقیقات کی حوصلہ افزائی کرکے بائیو کیمیکل جین فنکشن کے بارے میں ہماری سمجھ کو وسیع کرنے کے ساتھ ساتھ گہرا کرنے میں مدد کر سکتا ہے۔ کون سے جینوں کی توثیق کرنا ہے اس کا انتخاب ایک اہم ہے: آئسو فنکشنل جینوں کے قریب سے ملتے جلتے رشتہ داروں کی توثیق کرنے سے مجموعی طور پر بہت کم نیا علم حاصل ہوتا ہے، اور ایسے جینوں کے تجربات کی توثیق کرنے کا امکان نہیں ہے جن کی کوئی مخصوص پیش گوئی نہیں کی گئی ہو۔ مزید برآں، جو کچھ پہلے سے معلوم ہے اس کی زمین کی تزئین ناہموار ہے، جس میں کچھ افعال کی بہت سی تصدیق شدہ مثالیں ہیں اور دوسروں کی چند یا کوئی مثال نہیں ہے۔ کومبریکس تحقیق کا ایک نیا، مربوط ماڈل تیار کرنا چاہتا ہے جس میں جین فنکشن کی ہماری مجموعی پیش گوئی کی تفہیم میں سب سے بڑے خلا کو بند کرنے کے لیے تجربات کو ترجیح دی جاتی ہے۔ اس طرح کا ماڈل جینوں کی توثیق کی حمایت کرتا ہے جو علم میں نسبتا زیادہ اضافہ فراہم کرتے ہیں، مثال کے طور پر کیونکہ ان کی توثیق شدہ تقریب کے نتیجے میں دوسرے جینوں کے لیے بڑی تعداد میں نئی پیش گوئیاں ہوتی ہیں۔ ابتدائی مرحلے میں کومبریکس "اعلی ترجیحی" جینوں کی فہرستیں متعارف کرائے گا، جن کی شناخت اہم پیش گوئی یا بائیو میڈیکل ویلیو کے طور پر کی جا سکتی ہے، اور جن کے لیے کومبریکس کے اراکین امیدواروں کو نامزد کر سکتے ہیں۔ ایک طویل مدتی ہدف کے طور پر، کامبریکس اس طرح کے جینوں کے انتخاب کو بہتر بنانے کے لیے مشین لرننگ کی تکنیکوں جیسے ایکٹیو لرننگ کے استعمال کی طرف کام کر رہا ہے۔ نئی ٹیکنالوجیز کومبریکس جین فنکشن کے تعین کے لیے نئی ٹیکنالوجیز اور لاگت سے موثر جانچ کی ترقی کی حوصلہ افزائی کرتی ہے۔ اوپر بیان کردہ تجرباتی توثیق کی کوشش بہت سے چھوٹے پیمانے کی گرانٹس کے ذریعے کم تھرو پٹ تجربات کے بڑے پیمانے پر متوازی اطلاق کے مترادف ہے۔ ہائی تھرو پٹ جانچ جو متوازی طور پر بہت سی جین مصنوعات کا تجزیہ کر سکتی ہیں اس کے نتیجے میں بیک وقت بہت سے جینوں کے لیے فنکشن کا تعین ہو سکتا ہے، اور جین فنکشن کے بارے میں ہماری مجموعی تفہیم میں بڑی پیش رفت کرنے میں مدد مل سکتی ہے۔ حوالہ جات بیرونی روابط http://combrex.bu.edu حیاتیاتی ڈیٹا بیس پروکیریوٹس جینومکس