Christoph Cremer
کرسٹوف کریمر (جرمنی کے فریبرگ ام بریسگاؤ میں پیدا ہوئے) ایک جرمن طبیعیات دان اور روپریچٹ-کارلس-یونیورسٹی ہیڈلبرگ میں ایمریٹس ہیں، مینز یونیورسٹی میں سابق اعزازی پروفیسر اور جرمنی کی جوہانس گٹنبرگ یونیورسٹی میں انسٹی ٹیوٹ آف مالیکیولر بائیولوجی (آئی ایم بی) میں سابق گروپ لیڈر تھے، جنہوں نے روشنی پر مبنی تحقیقات (ابی کی حد) پر لاگو ہونے والی ریزولوشن کی روایتی حد کو مختلف طریقوں کی ایک رینج (1971/1978 4Pi-مائکروسکوپی کے تصور کی ترقی ؛ 1996 لوکلائزیشن مائکروسکوپی ایس پی ڈی ایم ؛ 1997 اسپاٹیل اسٹرکچرڈ ایلیومینیشن سم (پہلی بار 1995 میں پول میں جان ایم گوریرا نے تیار کیا تھا۔ اس دوران، ان کے اپنے بیان کے مطابق، کرسٹوف کریمر میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ فار کیمسٹری (اوٹو ہان انسٹی ٹیوٹ) اور میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ فار پولیمر ریسرچ کے رکن ہیں۔ ان کا اصل خوردبین ورٹیکو-ایس ایم آئی دنیا کا تیز ترین نینو لائٹ خوردبین ہے جو زندہ خلیوں کے حالات سمیت سپرمولیکولر کمپلیکس کی بڑے پیمانے پر تحقیقات کی اجازت دیتا ہے۔ یہ روایتی فلوروسینٹ رنگوں کے ساتھ نشان زد حیاتیاتی تیاریوں کی 3 ڈی امیجنگ کی اجازت دیتا ہے اور 2 ڈی میں 10 این ایم اور 3 ڈی میں 40 این ایم کے ریزولوشن تک پہنچتا ہے۔ اس لیے یہ نینو اسکوپ آپٹیکل امیجنگ میں موجودہ انقلاب میں کافی اضافہ کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے جو کہ پوری سالماتی حیاتیات، طبی اور دواسازی کی تحقیق کو متاثر کرے گا۔ یہ ٹیکنالوجی بیماریوں کی روک تھام، خطرے کو کم کرنے اور علاج معالجے کے لیے نئی حکمت عملیوں کی ترقی کی اجازت دیتی ہے۔ فریبرگ یونیورسٹی اور میونخ یونیورسٹی میں فلسفہ اور تاریخ کا مطالعہ کرنے والے چند سمسٹرز کے بعد، کریمر نے میونخ میں طبیعیات کا مطالعہ کیا (اسٹوڈینسٹفٹنگ ڈیس ڈیوچن وولکس کی مالی مدد سے) اور اپنی پی ایچ ڈی مکمل کی۔ فریبرگ میں جینیات اور بائیو فزکس میں۔ اس کے بعد فریبرگ یونیورسٹی کے انسٹی ٹیوٹ فار ہیومن جینیٹکس میں پوسٹ ڈاکٹریٹ کی تعلیم، کیلیفورنیا یونیورسٹی میں ریاستہائے متحدہ میں کئی سال، اور فریبرگ یونیورسٹی میں عام انسانی جینیات اور تجرباتی سائٹوجینیٹکس میں ان کی "ہیبلیٹیشن" ہوئی۔ 1983 سے اپنی ریٹائرمنٹ تک، وہ ہیڈلبرگ یونیورسٹی کے کرچوف انسٹی ٹیوٹ فار فزکس میں "اپلائیڈ آپٹکس اینڈ انفارمیشن پروسیسنگ" کے لیے پروفیسر (کرسی) کے طور پر پڑھاتے رہے۔ اس کے علاوہ، وہ انٹر ڈسپلنری سینٹر فار سائنٹفک کمپیوٹنگ کریمر کے رکن تھے۔ وہ یونیورسٹی آف ہیڈلبرگ (2007-2012) کے تین "پروجیکٹس آف ایکسی لینس" میں شریک تھے، اور سیل پر مبنی اور مالیکیولر میڈیسن کے لیے بائیوٹیکنالوجی کلسٹر میں بھی شراکت دار تھے، جو 2008 میں جرمن بی ایم بی ایف کلسٹرز آف ایکسی لینس کے طور پر منتخب ہونے والے پانچ کلسٹرز میں سے ایک تھا۔ ہیڈلبرگ یونیورسٹی کی سینیٹ کے دوسرے اسپیکر کے طور پر منتخب ہونے والے، کریمر یونیورسٹی کی حکمرانی اور سیاست میں بھی شامل تھے۔ یونیورسٹی آف مین میں ملحقہ پروفیسر اور جیکسن لیبارٹری (بار ہاربر، مین) کے رکن کے طور پر، جہاں وہ سمسٹر کے وقفوں کے دوران ہر سال کئی ہفتوں تک تحقیق کرتے ہیں، وہ بائیو فزکس سینٹر (انسٹی ٹیوٹ فار مالیکیولر بائیو فزکس) کے قیام میں شامل تھے، جو "گلوبل نیٹ ورک" کے تعاون سے یونیورسٹی آف ہیڈلبرگ سے منسلک ہے۔ کریمر نے معمار اور فنکار لیٹیزیا مانسینو-کریمر سے شادی کی ہے۔ بنیادی پیش رفت 4 پی آئی مائکروسکوپی کریمر کے تصور کو تیار کرنا لیزر پر مبنی لائٹ مائکروسکوپی کے طریقوں کی مزید ترقی میں ابتدائی طور پر شامل تھا۔ پہلے خیالات کی ابتدا 1970 کی دہائی میں ان کے گریجویٹ طالب علم کے سالوں میں ہوئی تھی۔ اپنے بھائی تھامس کریمر کے ساتھ مشترکہ طور پر، جو اب میونخ میں لڈوگس میکسمیلین یونیورسٹی میں بشریات اور انسانی جینیات کے پروفیسر (کرسی) ہیں، کرسٹوف کریمر نے ہولوگرام پر مبنی لیزر اسکیننگ 4 پی آئی خوردبین کی ترقی کی تجویز پیش کی۔ بنیادی خیال یہ تھا کہ روایتی لیزر فوکس سے چھوٹے قطر والی جگہ پر ہر طرف سے لیزر لائٹ (اسپیس اینگل 4 پی آئی) کو فوکس کیا جائے اور اس جگہ کے ذریعے آبجیکٹ کو اسکین کیا جائے۔ اس طریقے سے، تقریبا کی روایتی حد سے آگے بہتر آپٹیکل ریزولوشن حاصل کرنا ممکن ہونا چاہیے۔ 200 این ایم لیٹرل، 600 این ایم محوری۔ تاہم 1978 کی اشاعت نے ایک نامناسب جسمانی نتیجہ اخذ کیا تھا (یعنی۔ روشنی کا ایک نقطہ نما مقام) اور ٹھوس زاویے کے دوسرے رخ کو شامل کرنے کے اصل فائدے کے طور پر محوری ریزولوشن میں اضافے سے مکمل طور پر محروم ہو گیا تھا۔ 1992 کے بعد سے، 4 پی آئی خوردبین نے اسٹیفن ہیل (میکس-پلانک انسٹی ٹیوٹ فار بائیو فزیکل کیمسٹری، گوٹنگن) کے ذریعہ ایک انتہائی موثر، ہائی ریزولوشن امیجنگ عمل میں تیار کیا، جس میں ایک دوسرے کے مخالف اعلی عددی یپرچر کے دو خوردبین آبجیکٹ لینس کا استعمال کیا گیا۔ زندہ خلیوں کے لیے پہلی ڈی این اے لیزر-یو وی-مائکرو ریڈی ایشن تکنیک کی ترقی 1970 کی دہائی کے اوائل میں، بھائیوں نے ایک یو وی لیزر مائیکرو ریڈی ایشن آلے کا ادراک کیا جس نے پہلی بار ڈی این اے (257 این ایم) کے لیے زیادہ سے زیادہ جذب پر ایک زندہ خلیے کے صرف ایک چھوٹے حصے کو کنٹرول طریقے سے تابکاری کرنا ممکن بنایا۔ اس نے 60 سال سے زیادہ عرصے سے رائج روایتی یو وی جزوی تابکاری کی جگہ لے لی۔ اس طرح، یہ پہلی بار ممکن ہوا کہ ڈی این اے میں تبدیلیوں کو مرکوز طریقے سے متاثر کیا جائے (یعنی۔ زندہ خلیوں کے خلیے کے مرکزے میں پہلے سے طے شدہ جگہوں پر) خلیوں کو تقسیم کرنے اور زندہ رہنے کی صلاحیت سے سمجھوتہ کیے بغیر۔ مخصوص بہت چھوٹے خلیے کے علاقوں کو تابکاری کی جا سکتی ہے اور اس طرح میکرو مالیکیولز (ڈی این اے) کی حرکیات کا مقداری انداز میں اندازہ لگایا جا سکتا ہے۔ مزید برآں، ایک سیکنڈ کے حصوں کے تابکاری کے اوقات کا استعمال کرتے ہوئے عمل کی تیز رفتار کی وجہ سے، حرکت پذیر سیل آرگنیلز کو بھی تابکاری کرنا ممکن ہو گیا۔ اس ترقی نے جینوم ڈھانچے کی تحقیق (زندہ ممالیہ خلیوں میں نام نہاد کروموسوم کے علاقوں کے وجود کو قائم کرنے) کے شعبے میں اہم تجربات کی بنیاد فراہم کی اور چند سال بعد (1979/1980) ماہر حیاتیات کرسٹیئن نیسلین-وولہارڈ (میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ برائے ترقیاتی حیاتیات، ٹوبنجین) کے ساتھ کامیاب تعاون کی طرف لے گیا۔ اس تعاون میں کریمر نے اپنے یو وی لیزر مائیکرو ریڈی ایشن آلات کا استعمال پھلوں کی مکھی ڈروسفیلا میلانوگاسٹر کے ابتدائی لاروا مراحل میں سیلولر تبدیلیوں کو ظاہر کرنے کے لیے کیا۔ فلوروسینس کے لیے کنفوکل لیزر اسکیننگ مائکروسکوپی کی ترقی یو وی لیزر مائیکرو ریڈی ایشن آلے کی تعمیر اور استعمال میں حاصل ہونے والے تجربے کی بنیاد پر، کریمر برادران نے 1978 میں ایک لیزر اسکیننگ کا عمل ڈیزائن کیا جو ایک فوکسڈ لیزر بیم کے ذریعے کسی شے کی تین جہتی سطح کو پوائنٹ بہ پوائنٹ اسکین کرتا ہے اور الیکٹرانک ذرائع سے پوری تصویر بناتا ہے جیسا کہ اسکیننگ الیکٹران مائکروسکوپس میں استعمال ہوتا ہے۔ یہ ایک کنفوکل لیزر اسکیننگ مائکروسکوپ (سی ایس ایل ایم) کی تعمیر کا منصوبہ ہے، جس نے پہلی بار لیزر اسکیننگ کے طریقہ کار کو فلوروسینٹ مارکر کے ساتھ لیبل شدہ حیاتیاتی اشیاء کے تھری ڈی پتہ لگانے کے ساتھ ملایا جس نے کریمر کو یونیورسٹی آف ہیڈلبرگ میں پروفیسر کا عہدہ حاصل کیا۔ اگلی دہائی کے دوران، کنفوکل فلوروسینس مائکروسکوپی کو تکنیکی طور پر مکمل طور پر پختہ حالت میں تیار کیا گیا، خاص طور پر یونیورسٹی آف ایمسٹرڈیم اور ہیڈلبرگ میں یورپی مالیکیولر بائیولوجی لیبارٹری (ای ایم بی ایل) میں کام کرنے والے گروپوں اور ان کے صنعتی شراکت داروں نے۔ بعد کے سالوں میں، اس ٹیکنالوجی کو بائیو مالیکیولر اور بائیو میڈیکل لیبارٹریوں نے بڑے پیمانے پر اپنایا اور جہاں تک روایتی ریزولوشن کے ساتھ تین جہتی لائٹ مائکروسکوپی کا تعلق ہے، آج تک یہ گولڈ اسٹینڈرڈ ہے۔ سپر ریزولوشن مائکروسکوپی کے طریقوں کی ترقی مائکروسکوپی کا مقصد بہت سے معاملات میں انفرادی، چھوٹی اشیاء کے سائز کا تعین کرنا ہے۔ روایتی فلوروسینس مائکروسکوپی صرف تقریبا 200 این ایم (لیٹرل) کی روایتی آپٹیکل ریزولوشن کی حد کے ارد گرد سائز قائم کر سکتی ہے۔ 4 پائی پیٹنٹ کی درخواست جمع کرانے کے 20 سال سے زیادہ عرصے بعد، کرسٹوف کریمر تفریق کی حد کے مسئلے پر واپس آئے۔ ورٹیکو ایس ایم آئی خوردبین سے وہ ایس ایم آئی، ایس پی ڈی ایم، ایس پی ڈی ایم فائیموڈ اور لیمون سمیت اپنی مختلف سپر ریزولوشن تکنیکوں کا ادراک کر سکے۔ یہ طریقے بنیادی طور پر بائیو میڈیکل ایپلی کیشنز کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ 1995 کے آس پاس، انہوں نے ایک ہلکے خوردبین عمل کی ترقی کے ساتھ آغاز کیا، جس نے فلوروسینٹ مارکر کے ساتھ داغدار سیلولر نینو اسٹرکچرز کا کافی بہتر سائز کا ریزولوشن حاصل کیا۔ اس بار انہوں نے وسیع فیلڈ مائکروسکوپی کے اصول کو منظم لیزر روشنی (مقامی طور پر ماڈیولڈ روشنی، ایس ایم آئی) کے ساتھ مل کر استعمال کیا۔ فی الحال، 30-40 این ایم (تقریبا 1/16-1/13 استعمال شدہ طول موج کا) کا سائز ریزولوشن حاصل کیا جا رہا ہے۔ اس کے علاوہ، یہ ٹیکنالوجی اب فوکسنگ مائکروسکوپی کی رفتار کی حدود کے تابع نہیں ہے تاکہ مختصر مشاہدے کے اوقات میں (اس وقت تقریبا چند سیکنڈ) پورے خلیوں کا تھری ڈی تجزیہ کرنا ممکن ہو جائے۔ SMI: S = مقامی طور پر، M = ماڈیولڈ I = روشنی۔ لوکلائزیشن مائکروسکوپی ایس پی ڈی ایم نیز 1995 کے آس پاس، کریمر نے نئے فلوروسینس پر مبنی وسیع فیلڈ مائکروسکوپی کے طریقوں کو تیار کیا اور ان کا ادراک کیا جس کا مقصد مؤثر نظری ریزولوشن (دو مقامی اشیاء کے درمیان سب سے چھوٹے قابل شناخت فاصلے کے لحاظ سے) کو روایتی ریزولوشن کے ایک حصے تک بہتر بنانا تھا (سپیکٹرم صحت سے متعلق فاصلہ/پوزیشن کا تعین مائکروسکوپی، ایس پی ڈی ایم ؛ غیر واضح ایس پی ڈی ایم: ایس = سپیکٹرم، پی = صحت سے متعلق، ڈی = فاصلہ، ایم = مائکروسکوپی)۔ لوکلائزیشن مائکروسکوپی ایس پی ڈی ایمفائیموڈ اس طریقہ کے ساتھ، روایتی، اچھی طرح سے قائم اور سستے فلوروسینٹ رنگوں کا استعمال کرنا ممکن ہے، معیاری جیسے جی ایف پی، آر ایف پی، وائی ایف پی، الیکسا 488، الیکسا 568، الیکسا 647، سائ 2، سائ 3، ایٹو 488 اور فلوروسین۔ دیگر لوکلائزیشن مائکروسکوپی ٹیکنالوجیز کے برعکس جن میں دو لیزر طول موج کی ضرورت ہوتی ہے جب خصوصی فوٹو سوئچ ایبل/فوٹو ایکٹیویٹ ایبل فلوروسینس مالیکیول استعمال کیے جاتے ہیں۔ ایس پی ڈی ایم فائیموڈ کے استعمال کی ایک اور مثال تمباکو موزیک وائرس (ٹی ایم وی) کے ذرات کا تجزیہ ہے۔ یا وائرس سیل تعامل۔ ڈیسمبیوایشن ایس پی ڈی ایم فائیموڈ: ایس = سپیکٹرل، پی = پریسیژن ڈی = فاصلہ، ایم = مائکروسکوپی، فائی = فزیکل، موڈ = ماڈیفایبل 3 ڈی لائٹ مائکروسکوپیکل نانوسائزنگ (لیمون) مائکروسکوپی ایس پی ڈی ایم اور ایس ایم آئی کو ملا کر، جسے لیمون مائکروسکوپی کہا جاتا ہے۔ کرسٹوف کریمر فی الحال تقریبا ایک قرارداد حاصل کر سکتے ہیں۔ پورے زندہ خلیوں کی وسیع فیلڈ امیجز میں 2 ڈی میں 10 این ایم اور 3 ڈی میں 40 این ایم۔ پورے زندہ خلیوں کی وائڈ فیلڈ 3 ڈی "نینو امیجز" میں فی الحال تقریبا دو منٹ لگتے ہیں، لیکن اس کو مزید کم کرنے کے لیے فی الحال کام جاری ہے۔ ورٹیکو-ایس ایم آئی فی الحال دنیا بھر میں پورے خلیوں کے سہ جہتی ساختی تجزیے کے لیے تیز ترین نظری تھری ڈی نانوسکوپ ہے۔ تھری ڈی ڈوئل کلر موڈ میں حیاتیاتی اطلاق کے طور پر ہر 2/نیو اور ہر 3 کلسٹرز کے مقامی انتظامات حاصل کیے گئے تھے۔ پروٹین کلسٹرز کی تینوں سمتوں میں پوزیشنوں کا تعین تقریبا 25 این ایم کی درستگی کے ساتھ کیا جا سکتا ہے۔ حوالہ جات بیرونی روابط آئی ایم بی مینز، جرمنی میں سپر ریزولوشن مائکروسکوپی/آپٹیکل نانوسکوپی کرسٹوف کریمر کی لیب کی تاریخ اشاعتوں کی فہرست فوٹوونکس کی دنیا میں انٹرویو فیسٹشرفٹ "پروفیسر کریمر کی 65 ویں سالگرہ کے اعزاز میں لائٹ مائکروسکوپی کے ذریعے سیلولر ذیلی ڈھانچوں کو بے نقاب کرنا"، یورپی بائیو فزکس جرنل 20 ویں صدی کے جرمن طبیعیات دان زندہ لوگ سالۂ مالیکیولر بائیولوجی لاپتہ (زندہ لوگ) 21 ویں صدی کے جرمن طبیعیات دان ہیڈلبرگ یونیورسٹی کے فریبرگ ایم بریسگاؤ کے تعلیمی عملے کے سائنس دان