Protein nanoparticles
پروٹین نینو ٹیکنالوجی تحقیق کا ایک بڑھتا ہوا شعبہ ہے جو پروٹین کی متنوع فزیکو کیمیکل خصوصیات کو نینو اسکیل ٹیکنالوجی کے ساتھ مربوط کرتا ہے۔ یہ شعبہ دواسازی کی تحقیق میں ضم ہو گیا تاکہ نینو پارٹیکلز کی ایک نئی درجہ بندی کو جنم دیا جا سکے جسے پروٹین (یا پروٹین پر مبنی) نینو پارٹیکلز (پی این پی) کہا جاتا ہے۔ پی این پیز نے اپنی سازگار فارماکوکینٹک خصوصیات جیسے کہ اعلی حیاتیاتی مطابقت، حیاتیاتی انحطاط، اور کم زہریلا پن کی وجہ سے نمایاں دلچسپی حاصل کی۔ ان خصوصیات میں مل کر، مصنوعی این پیز منشیات کی فراہمی کی حکمت عملیوں کے ساتھ درپیش چیلنجوں پر قابو پانے کی صلاحیت ہے۔ یہ موجودہ چیلنجز جن میں کم حیاتیاتی دستیابی، ایک سست اخراج کی شرح، زیادہ زہریلا پن، اور ایک مہنگا مینوفیکچرنگ عمل شامل ہیں، آنکولوجی، تھیرانوسٹکس، اور کلینیکل ٹرانسلیشنل ریسرچ کے اندر کافی علاج معالجے کے دروازے کھول دیں گے۔ پی این پیز کے طبی ترجمے کے لیے اس شعبے میں مسلسل ترقی کی ضرورت ہے۔ 2022 تک، صرف ایک پی این پی فارمولیشن (ابراکسین) اور پانچ وی ایل پیز (گارڈاسیل، سیراویکس، موسکویرکس، سائنس-بی-ویک، گارڈاسیل 9) کو ایف ڈی اے نے طبی استعمال کے لیے منظور کیا ہے۔ پی این پیز کی تشکیل کی ایف ڈی اے کی منظوری پی این پیز اور حیاتیاتی ماحول کے درمیان ان ویو تعاملات سے پیدا ہونے والی پیچیدگیوں کی وجہ سے محدود ہے جو ان کی حفاظت یا کام کو خطرے میں ڈالتی ہیں۔ مثال کے طور پر، پی این پیز پروٹین کی تشکیل میں تبدیلیوں سے گزر سکتے ہیں، پروٹین کورونا تشکیل دے سکتے ہیں، یا سوزش پیدا کر سکتے ہیں اور مریض کی صحت کو خطرے میں ڈال سکتے ہیں۔ ترکیب کے طریقے پی این پیز کی سازگار خصوصیات کا فائدہ اٹھانے کے لیے پی این پیز کی ترکیب کے طریقوں میں بہتری کو وسیع پیمانے پر تلاش کیا جا رہا ہے۔ ترقی یا ترکیب کے نئے طریقوں کی ترقی مطلوب ہے کیونکہ موجودہ طریقے (سونو کیمسٹری، تھرمل سڑنا، اور کولائڈل/ہائیڈرو تھرمل/مائیکرو ایملشن طریقے) نظامی زہریلا میں حصہ ڈالتے ہیں اور ہائیڈروفیلک دوائیوں تک محدود ہیں۔ نتیجے کے طور پر، حالیہ پیش رفت ان چیلنجوں پر قابو پانے اور تجارتی سائز کی پیداوار حاصل کرنے کی کوشش کرتی ہے۔ اس کے علاوہ، نئے تیار کردہ پی این پی کی ترکیب کے طریقے جیسے الیکٹروسپرے یا ڈی سولویشن روایتی نینو پارٹیکل طریقوں کے مقابلے میں زیادہ پائیدار نقطہ نظر فراہم کرتے ہیں۔ مصنوعی نینو پارٹیکلز کے برعکس، پی این پیز کو ہلکے حالات میں اور زہریلے کیمیکلز یا نامیاتی سالوینٹس کے بغیر ترکیب کیا جا سکتا ہے۔ پی این پیز بھی قدرتی طور پر حاصل کیے جاتے ہیں اور آسانی سے انحطاط پذیر ہوتے ہیں۔ پھر بھی، ان فوائد اور ترکیب کے نئے طریقوں کے اضافے کے باوجود، یہ طریقے نسبتا مہنگے ہیں اور پی این پی سائز کا مکمل کنٹرول فراہم نہیں کرتے ہیں، جس سے بائیو میڈیسن میں ان کا اطلاق بہت محدود ہو جاتا ہے۔ وہ اکثر قدرتی طور پر جانوروں اور پودوں کے ذرائع سے حاصل کیے جاتے ہیں۔ اس کے مطابق، جانوروں کے پروٹین کے عام طور پر مشترکہ فوائد میں اعلی بائیو مطابقت، بائیوڈیگریڈیبلٹی، غیر امیونوجینسیٹی، ڈرگ لوڈنگ کی کارکردگی، سیل اپٹیک، اور آسان اور لاگت سے موثر پیداوار شامل ہیں۔ ٹیبل 2-4 ذیل میں پی این پی کی ترکیب میں استعمال ہونے والے عام پروٹین کو مرتب کرتے ہیں۔ پی این پیز کی اقسام اسی طرح کی جسمانی خصوصیات کا اشتراک کرتی ہیں جیسے کہ اعلی بائیو مطابقت، غیر امیونوجینسیٹی، اعلی منشیات کی کارکردگی، اعلی بائیوڈیگریڈیبلٹی، اور اعلی سیل اپٹیک۔ مناسب جسمانی فعل کے لیے ضروری پروٹین کی کثرت کی وجہ سے، جسم نے پروٹین کو بافتوں اور خلیوں میں اپ ڈیٹ کرنے کے لیے عمل تیار کیے ہیں۔ پی این پی اپنے سیلولر اضافے کو بڑھانے کے لیے ان قدرتی عمل سے فائدہ اٹھاتے ہیں۔ یہ کثرت اور پروٹین کی قدرتی ماخذ کے بعد کی صفائی بھی امیونوجینک ردعمل کو کم کرتی ہے اور جسم میں کم زہریلی سطح پیدا کرتی ہے۔ جیسے جیسے پی این پیز کا انحطاط ہوتا ہے، بافت امینو ایسڈ کو توانائی یا پروٹین کی پیداوار میں ضم کر لیتے ہیں۔ پروٹین نینو پارٹیکلز میں ترمیم پی این پیز کو کیمیائی طور پر تبدیل کیا جا سکتا ہے تاکہ ذرہ استحکام کو بڑھایا جا سکے، انحطاط کو کم کیا جا سکے، اور سازگار خصوصیات کو بڑھایا جا سکے۔ کراس لنکنگ ایک عام ترمیم ہے جو مصنوعی یا قدرتی کراس لنکرز کا استعمال کر سکتی ہے۔ قدرتی کراس لنکر مصنوعی کراس لنکر کے مقابلے میں نمایاں طور پر کم زہریلے ہوتے ہیں۔ پی این پیز کی ترمیم میں محرک عوامل ان کی سطح کی خصوصیات (سطح چارج، ہائیڈروفوبیسیٹی، فنکشنل گروپس وغیرہ) سے پیدا ہوتے ہیں۔ فنکشنل گروپ ٹارگٹڈ ڈرگ ڈیلیوری کے لیے ٹشو مخصوص لگینڈس سے منسلک ہو سکتے ہیں۔ فنکشنل لگینڈس میں پروٹین ریسیپٹرز، اینٹی باڈیز اور چھوٹے پیپٹائڈز شامل ہو سکتے ہیں۔ لگینڈ بائنڈنگ کا مقصد پی این پی کو ہدف خلیوں تک پہنچانا ہے، اس طرح نظامی زہریلا پن کو کم کرنا، اور بافتوں کے اندر پی این پی کے برقرار رکھنے اور اخراج کو بہتر بنانا ہے۔ پی این پی ترمیم کے لیے بہترین لگینڈ کا انحصار ٹارگٹ سیل پر ہوتا ہے۔ لگینڈس کے ساتھ پی این پی کی سطح میں ترمیم کیمیائی امتزاج کے ذریعے حاصل کی جا سکتی ہے، حالانکہ امیجنگ کے لیے کیمیائی رنگ اور امیون ایکٹیویشن کے لیے پیپٹائڈز بھی منسلک کیے جا سکتے ہیں [11,33,34]۔ ایک مثال لگینڈ اینٹی ہیومن ایپیڈرمل گروتھ فیکٹر ریسیپٹر 2 ہے جو چھاتی کے کینسر کے خلیوں کو نشانہ بناتا ہے۔ درج ذیل لگینڈ میں ترمیم اور ان کے علاج معالجے کی اضافی ایپلی کیشنز فراہم کرتا ہے [12]۔ کیمیائی امتزاج کے علاوہ، جینیاتی ترمیم پی این پی کی سطح کے ساتھ ترمیم شدہ پروٹین مونومرز کے براہ راست منسلک ہونے میں سہولت فراہم کر سکتی ہے۔ اس کے نتیجے میں ایک مشترکہ اسمبلی اور براہ راست منسلک یا بڑے پروٹین کے ساتھ موجودہ چیلنجوں کا حل ہوتا ہے۔ بڑے پروٹین کو پی این پیز سے جوڑنا سیلف اسمبلی کے عمل میں مداخلت کرتا ہے اور سٹیرک تعاملات کو جنم دیتا ہے۔ اگرچہ، چھوٹے پروٹین کے منسلک عام طور پر پروٹین این پی کے ذریعے برداشت کیے جاتے ہیں۔ پروٹین مونومرز کی جینیاتی ترمیم کے ذریعے براہ راست منسلک کرنے کی ایک اہم حد یہ ہے کہ یہ متعدد اجزاء کے منسلک کو ایڈجسٹ نہیں کر سکتا۔ اینزیمیٹک لائیگیشن پی این پی اسمبلی کے بعد پی این پی کی سطح پر سائٹ کے لیے مخصوص کوولینٹ لنک فراہم کر کے اس حد پر قابو پانے میں مدد کرتا ہے۔ یہ حکمت عملی منسلک پروٹین کی کثافت اور تناسب پر زیادہ کنٹرول بھی فراہم کر سکتی ہے۔ وی ایل پیز کی ترمیم ان کے نینو کیج فن تعمیر کی وجہ سے منفرد ہے۔ پنجرے کے ڈھانچے والے پی این پی اپنے اندرونی حصے میں فعال اجزاء کو مکمل طور پر سمیٹ سکتے ہیں، جسے کو-اینکیپسولیشن کہا جاتا ہے۔ وی ایل پی پنجروں کے اندر منشیات کا احاطہ دو عمل کے ذریعے ہو سکتا ہے۔ یہ پہلا عمل ان وٹرو میں ہوتا ہے اور اس میں پنجرے کو الگ کرنے اور منشیات کے اجزاء کی موجودگی کے ساتھ اسے دوبارہ جوڑنے کی ضرورت ہوتی ہے [8]۔ چونکہ لوڈنگ کی کارکردگی الیکٹروسٹیٹک تعاملات کے ذریعے متاثر ہوتی ہے، اس لیے دوا کے مرکبات کو وی ایل پی کیج سیلف اسمبلی میں مداخلت کیے بغیر مکمل طور پر منسلک نہیں کیا جا سکتا۔ ایک اور عمل منشیات کے اجزاء کو ویو میں شامل کرنا ہے۔ اس میں وی ایل پی پنجرے کے اندرونی حصے میں منشیات کے اجزاء کا براہ راست جینیاتی لگاؤ شامل ہے۔ یہ عمل منشیات کو براہ راست پنجرے کے اندرونی حصے میں جکڑنے کے لیے رہنمائی کرتا ہے۔ پی این پیز کی سازگار فارماکوکینٹک خصوصیات کی وسعت جیسے کہ اعلی حیاتیاتی مطابقت، اعلی حیاتیاتی انحطاط، اعلی تغیر پذیری، کم زہریلا پن، زیادہ خلیات کا استعمال، اور تیز اخراج کی شرح کی وجہ سے، پی این پیز کینسر مخالف تھراپی کے لیے اہم امیدوار ہیں۔ پچھلے کینسر مخالف علاج ٹیومر کے اندر غیر فعال طور پر جمع ہونے کے لیے بہتر پارگمیتا کے اثر پر انحصار کرتے تھے۔ اس کے نتیجے میں دوا کی افادیت کی اہم سطحوں کو حاصل کرنے کے لیے درکار زیادہ مقدار کی وجہ سے زیادہ زہریلا پن پیدا ہوا۔ نئی حکمت عملی پی این پیز کو لگینڈس اور سائٹ سے متعلق پروٹین ریسیپٹرز کے منسلک ہونے کے ذریعے ٹیومر مائیکرو انوائرمنٹ کو فعال طور پر نشانہ بنانے کی اجازت دیتی ہے۔ فعال ہدف بندی ایک موثر خوراک فراہم کرنے کے لیے درکار ادویات کے کل ارتکاز کو کم کرتی ہے، اس طرح نظامی ضمنی اثرات کو کم کرتی ہے۔ فعال ٹیومر کو نشانہ بنانے کے علاوہ، پی این پیز کو بدلتے ہوئے بیرونی ماحول جیسے پی ایچ، درجہ حرارت، یا انزائم کے ارتکاز کا جواب دینے کے لیے بھی تیار کیا جا سکتا ہے۔ ٹیومر مائکرو انوائرمنٹ قدرے تیزابی ہوتا ہے، لہذا پی این پیز کو صرف مخصوص ٹیومر فزیالوجیکل حالات میں اپنے منشیات کے کارگو کو جاری کرنے کے لیے تیار کیا جا سکتا ہے۔ ایک اور درخواست فوٹو تھرمل یا فوٹو ڈائنامک تھراپی ہے۔ پی این پی منتخب طور پر ٹیومر مائکرو انوائرمنٹ میں جمع ہوتے ہیں جہاں بعد میں انہیں 1064 این ایم طول موج لیزر کا استعمال کرتے ہوئے تابکاری کی جاتی ہے۔ ہلکی توانائی کو حرارت کی توانائی میں منتقل کیا جاتا ہے، جس سے ٹیومر کی نشوونما کو روکنے کے لیے ٹیومر مائیکرو انوائرمنٹ کے درجہ حرارت میں اضافہ ہوتا ہے۔ فیریٹن اپنے اعلی تھرمل استحکام کی وجہ سے اس ایپلی کیشن کے لیے ایک سازگار پروٹین ہے۔ ان ویو امیجنگ پی این پیز کا ایک اور استعمال ہے۔ پی این پیز فلوروسینٹ رنگ لے سکتے ہیں جو ٹیومر مائیکرو انوائرمنٹ میں منتخب طور پر جمع ہوتے ہیں۔ یہ اہم ہے کیونکہ گرین فلوروسینٹ پروٹین کی ایک اہم حد، جو ٹیومر امیجنگ کے لیے معیاری پروٹین ہے، اس کی ناکافی گہری ٹشو دخول ہے۔ اپنے چھوٹے سائز کی وجہ سے، پی این پی اس چیلنج پر قابو پانے اور ٹیومر کی زیادہ درست امیجنگ فراہم کرنے کے لیے ٹشو میں گہرے فلوروسینٹ رنگ فراہم کر سکتے ہیں۔ اس حکمت عملی کا اطلاق ایم آر آئی امیجنگ پر بھی کیا جا سکتا ہے جس میں پی این پیز کا استعمال کرتے ہوئے مقناطیسی اجزاء کو بعد میں اسکیننگ کے لیے ٹیومر مائکرو ماحولیات تک پہنچایا جا سکتا ہے۔ دیگر ایپلی کیشنز میں امیونوجینک اجزاء لے جانے والے وی ایل پیز کے ذریعے ویکسین تیار کرنا شامل ہے۔ چونکہ وی ایل پیز میں کوئی کم جینیاتی مواد نہیں ہوتا ہے، اس لیے یہ ویکسین خاص طور پر امیونوکمپروائزڈ یا بزرگوں کے لیے ایک محفوظ متبادل ہیں۔ پی این پی اعصابی بیماریوں کا بھی علاج کر سکتے ہیں کیونکہ وہ خون کے دماغ کی رکاوٹ کو عبور کر سکتے ہیں۔ [28] آخر میں۔ پی این پیز آنکھوں کی دوائیوں کی ترسیل کے اندر ایپلی کیشنز تلاش کر سکتے ہیں کیونکہ پی این پیز کی آنکھ میں گردش کا وقت آنکھوں کے قطرے کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ ہوتا ہے۔ منشیات کی ترسیل کے چیلنجز اور ضوابط پی این پیز کے متعدد فارماکوکینٹک فوائد کے باوجود، ان کے طبی ترجمہ کے لیے کئی اہم چیلنجز باقی ہیں۔ آج تک (2022) 50 سے زیادہ پی این پی فارمولیشن کے باوجود صرف دو پی این پیز کو ایف ڈی اے سے منظوری ملی ہے۔ ایف ڈی اے سے منظور شدہ دو دوائیوں میں ابراکسین، ایک البیومین نینو پارٹیکل ہے جو چھاتی کے کینسر، غیر چھوٹے سیل پھیپھڑوں کے کینسر، اور پینکریٹک کینسر کے علاج کے لیے استعمال ہونے والے پیکلیٹیکسل کو لے کر جاتا ہے۔ دوسرا ایف ڈی اے سے منظور شدہ پی این پی اونٹک ہے، جو ایک پروٹین کنجوگیٹ ہے جس میں ایل-2 اور ڈپتھیریا ٹاکسن ہوتا ہے جو جلد کے ٹی سیل لیمفوما کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ دو منظور شدہ فارمولیشن کا خلاصہ نیچے ٹیبل 5 میں دیا گیا ہے۔ پی این پیز کی کم منظوری کی شرح ڈرگ اینکیپسولیشن پر محدود موجودہ کنٹرول اور پی این پی بیچوں کے درمیان فارماکوکینٹک تغیر کی وجہ سے ہے۔ ان دونوں خصوصیات کی تکرار اور ان کے رشتہ دار تعاملات دونوں کو متوازن کرنا ضروری ہے کیونکہ یہ ان کے طبی نتائج کی پیش گوئی، مریضوں کی زیادہ حفاظت، اور یہ کہ پروٹین کی لوڈنگ پی این پی کی خصوصیات میں مداخلت نہیں کرتی ہے، کو یقینی بناتا ہے۔ ایک اور حد بڑے پیمانے پر پیداوار کی لاگت اور صلاحیت کو گھیرے ہوئے ہے۔ ترکیب کے بہت سے طریقے جو پیدا شدہ نینو پارٹیکلز کے درمیان زیادہ یکسانیت فراہم کر سکتے ہیں وہ بھی زیادہ مہنگے آپشن ہیں یا بڑے پیمانے پر پیداوار حاصل نہیں کر سکتے۔ یہ حد پی این پی مینوفیکچرنگ کی کم پیداوار کی وجہ سے بڑھ جاتی ہے۔ یہ پی این پیز کی دستیابی کو وسیع کلینیکل اپنانے تک محدود کرتا ہے [20,29]۔ حوالہ جات پروٹین کمپلیکس نینو ٹیکنالوجی