Forward genetics
فارورڈ جینیات ایک فینوٹائپ کے لیے ذمہ دار جینیاتی بنیاد کا تعین کرنے کا ایک سالماتی جینیات کا نقطہ نظر ہے۔ فارورڈ جینیات ایک غیر جانبدارانہ نقطہ نظر فراہم کرتی ہے کیونکہ یہ ان جینوں یا جینیاتی عوامل کی شناخت پر بہت زیادہ انحصار کرتی ہے جو کسی خاص فینوٹائپ یا دلچسپی کی خاصیت کا سبب بنتے ہیں۔ یہ ابتدائی طور پر قدرتی طور پر پائے جانے والے تغیرات کا استعمال کرکے یا تابکاری، کیمیکلز، یا اندراج شدہ میوٹیجینیسیس (جیسے۔ قابل منتقلی عناصر)۔ اس کے بعد کی افزائش ہوتی ہے، متغیر افراد کو الگ تھلگ کیا جاتا ہے، اور پھر جین کی نقشہ سازی کی جاتی ہے۔ فارورڈ جینیات کو ریورس جینیات کے جوابی کے طور پر سوچا جا سکتا ہے، جو تبدیل شدہ ڈی این اے ترتیب کے فینوٹائپک اثرات کا تجزیہ کرکے جین کے کام کا تعین کرتا ہے۔ میوٹینٹ فینوٹائپز کا مشاہدہ اکثر یہ خیال کرنے سے بہت پہلے کیا جاتا ہے کہ کون سا جین ذمہ دار ہے، جس کی وجہ سے جینز کا نام ان کے میوٹینٹ فینوٹائپ کے نام پر رکھا جا سکتا ہے (مثال کے طور پر۔ ڈروسفیلا گلاب جین جس کا نام میوٹینٹس میں آنکھوں کے رنگ کے نام پر رکھا گیا ہے)۔ فارورڈ جینیٹکس فارورڈ جینیٹکس میں استعمال ہونے والی تکنیکیں محققین کو تغیرات کی وجہ سے ہونے والی جینیاتی تبدیلیوں کی شناخت کرنے کی صلاحیت فراہم کرتی ہیں جو حیاتیات میں انفرادی فینوٹائپز کے لیے ذمہ دار ہیں۔ فارورڈ جینیات کے عمل میں تین بڑے مراحل شامل ہیں جن میں شامل ہیں: بے ترتیب تغیرات کرنا، فینوٹائپ یا دلچسپی کی خاصیت کا انتخاب کرنا، اور جین اور اس کے کام کی شناخت کرنا۔ فارورڈ جینیات میں بے ترتیب طور پر ڈی این اے اتپریورتن کو متاثر کرنے کے لیے کئی اتپریورتن کے عمل کا استعمال شامل ہے جس میں شامل ہو سکتے ہیں: کیمیائی اتپریورتن کیمیائی اتپریورتن ایک آسان ٹول ہے جو اتپریورتن ایلیلز کا ایک وسیع سپیکٹرم پیدا کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ ایتھائل میتھانیسلفونٹ (ای ایم ایس) جیسے کیمیکل خاص طور پر گوانائن الکیلیشن کی وجہ سے جی/سی سے اے/ٹی منتقلی میں بے ترتیب نقطہ تغیرات کا سبب بنتے ہیں۔ یہ نقطہ تغیرات عام طور پر فنکشن کا نقصان یا نیل ایللیز ہوتے ہیں کیونکہ وہ ڈی این اے کی ترتیب میں اسٹاپ کوڈن پیدا کرتے ہیں۔ اس قسم کے میوٹیجین مفید ثابت ہو سکتے ہیں کیونکہ ان کا آسانی سے کسی بھی جاندار پر اطلاق ہوتا ہے لیکن روایتی طور پر ان کا نقشہ بنانا بہت مشکل تھا، حالانکہ اگلی نسل کی ترتیب کی آمد نے اس عمل کو کافی آسان بنا دیا ہے۔ ایک اور کیمیائی جیسے ای این یو، جسے این-ایتھائل-این-نائٹروسوریا بھی کہا جاتا ہے، ای ایم ایس کی طرح کام کرتا ہے۔ ای این یو بے ترتیب نقطہ تغیرات کو بھی جنم دیتا ہے جہاں تمام کوڈن یکساں طور پر تبدیل ہونے کے ذمہ دار ہوتے ہیں۔ یہ نقطہ تغیرات مختلف ایلیلز کو متاثر کرکے جین فنکشن میں ترمیم کرتے ہیں، بشمول جینوم میں پروٹین کوڈنگ یا نان کوڈنگ علاقوں میں فنکشن تغیرات کا فائدہ یا نقصان۔ تابکاری اتپریورتن دیگر طریقے جیسے تابکاری کا استعمال کرتے ہوئے بڑے حذف کرنے اور کروموسومل دوبارہ ترتیب کو اتپریورتن پیدا کرنے کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ آئنائزنگ تابکاری کو جینوم وسیع تغیرات کے ساتھ ساتھ کروموسومل نقلیں، الٹ اور ٹرانسلوکیشنز کو متاثر کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اسی طرح، شارٹ ویو یو وی لائٹ اسی طرح کام کرتی ہے جس طرح آئنائزنگ ریڈی ایشن کام کرتی ہے جو کروموسومل ریارنگمنٹ پیدا کرنے والے میوٹیشن کو بھی جنم دے سکتی ہے۔ جب ڈی این اے شارٹ ویو یو وی لائٹ کو جذب کرتا ہے، تو ڈائمرائزنگ اور آکسیڈیٹیو میوٹیشنز ہو سکتی ہیں جو کسی جاندار کے ڈی این اے کی ترتیب کو شدید نقصان پہنچا سکتی ہیں۔ داخل شدہ میوٹیجینیسیس تغیرات بھی داخل شدہ میوٹیجینیسیس کے ذریعے پیدا کیے جا سکتے ہیں۔ اکثر، داخل شدہ میوٹیجینیسیس میں ٹرانسپوسن کا استعمال شامل ہوتا ہے، جو کسی جاندار کے جینوم میں ڈرامائی تبدیلیاں متعارف کراتا ہے۔ ٹرانسپوسن حرکتیں جینوم کے اندر اپنی پوزیشن کو تبدیل کرکے ڈی این اے کی ترتیب میں بے ترتیب تغیرات پیدا کر سکتی ہیں، اس لیے جین فنکشن میں ترمیم کر سکتی ہیں، اور حیاتیات کی جینیاتی معلومات کو تبدیل کر سکتی ہیں۔ مثال کے طور پر، مارکر پر مشتمل ٹرانسپوزیبل عناصر کو بے ترتیب طور پر جینوم میں متحرک کیا جاتا ہے۔ ان ٹرانسپوسن کو اکثر صرف ایک بار ٹرانسپوز کرنے کے لیے تبدیل کیا جاتا ہے، اور ایک بار جینوم میں داخل ہونے کے بعد میوٹیجنیزڈ افراد کی شناخت کے لیے ایک منتخب مارکر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ چونکہ ڈی این اے کا ایک معلوم ٹکڑا داخل کیا گیا تھا اس سے جین کی نقشہ سازی اور کلوننگ بہت آسان ہو سکتی ہے۔ پوسٹ میوٹیجینیسیس ایک بار میوٹیجینیز اور اسکریننگ کے بعد، عام طور پر ایک تکمیل ٹیسٹ کیا جاتا ہے تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ میوٹینٹ فینوٹائپز اسی جین سے پیدا ہوتے ہیں اگر تغیرات ریسیسیو ہوتے ہیں۔ اگر دو ریسیسیو میوٹینٹس کے درمیان کراس کے بعد نسل میں جنگلی قسم کا فینوٹائپ ہوتا ہے، تو یہ اندازہ لگایا جا سکتا ہے کہ فینوٹائپ کا تعین ایک سے زیادہ جین سے ہوتا ہے۔ عام طور پر، مضبوط ترین فینوٹائپ کی نمائش کرنے والے ایلیل کا مزید تجزیہ کیا جاتا ہے۔ اس کے بعد ربط اور جینیاتی مارکر کا استعمال کرتے ہوئے ایک جینیاتی نقشہ بنایا جا سکتا ہے، اور پھر دلچسپی کے جین کو کلون اور ترتیب دیا جا سکتا ہے۔ اگر ایک ہی جین کے بہت سے ایلیلز پائے جاتے ہیں، تو اسکرین کو سنترپت کہا جاتا ہے اور امکان ہے کہ فینوٹائپ تیار کرنے میں شامل تمام جین پائے گئے تھے۔ انسانی بیماریاں انسانی بیماریاں اور عوارض تغیرات کا نتیجہ ہو سکتے ہیں۔ ذمہ دار جینوں کا تعین کرنے کے لیے موروثی بیماریوں کا مطالعہ کرنے کے لیے فارورڈ جینیات کے طریقے استعمال کیے جاتے ہیں۔ سنگل جین یا مینڈیلین عوارض کے ساتھ ایک مسسینس اتپریورتن اہم ہو سکتا ہے ؛ سنگل نیوکلیوٹائڈ پولیمورفزم (ایس این پیز) کا تجزیہ ان جین اتپریورتنوں کی شناخت کے لیے کیا جا سکتا ہے جو عوارض فینوٹائپ سے وابستہ ہیں۔ 1980 سے پہلے بہت کم انسانی جینوں کی شناخت ڈیزیز لوکی کے طور پر کی گئی تھی جب تک کہ ڈی این اے ٹیکنالوجی میں پیشرفت نے پوزیشنل کلوننگ اور ریورس جینیات کو جنم دیا۔ 1980 اور 1990 کی دہائیوں میں، پوزیشنل کلوننگ جینیاتی نقشہ سازی، جسمانی نقشہ سازی، اور جین اتپریورتن کو سمجھنے پر مشتمل تھی۔ پرانی فارورڈ جینیاتی تکنیکوں کا استعمال کرتے ہوئے بیماری کے لوکی کو دریافت کرنا ایک بہت طویل اور مشکل عمل تھا اور زیادہ تر کام ایسوسی ایشن اسٹڈیز اور کروموسوم واکنگ کے ذریعے جین کی نقشہ سازی اور کلوننگ میں چلا گیا۔ محنت کش اور مہنگا ہونے کے باوجود، فارورڈ جینیات کسی بیماری سے اتپریورتن کے تعلق کے بارے میں معروضی معلومات حاصل کرنے کا ایک طریقہ فراہم کرتا ہے۔ فارورڈ جینیات کا ایک اور فائدہ یہ ہے کہ اس کا مطالعہ کیے جانے والے جین کے بارے میں پہلے سے علم کی ضرورت نہیں ہے۔ تاہم سسٹک فائبروسس یہ ظاہر کرتا ہے کہ فارورڈ جینیات کا عمل کس طرح انسانی جینیاتی عارضے کی وضاحت کر سکتا ہے۔ جینیاتی روابط کے مطالعے پروٹین مارکر کا استعمال کرتے ہوئے سسٹک فائبروسس میں بیماری لوکی کو کروموسوم 7 میں نقش کرنے میں کامیاب رہے۔ اس کے بعد، جین کی شناخت اور اس کی ترتیب کے لیے کروموسوم واکنگ اور جمپنگ تکنیک کا استعمال کیا گیا۔ فارورڈ جینیات سنگل جین سنگل فینوٹائپ حالات کے لیے کام کر سکتی ہے لیکن کینسر جیسی زیادہ پیچیدہ بیماریوں میں، اس کے بجائے ریورس جینیات اکثر استعمال کی جاتی ہے۔ عام طور پر اس کی وجہ یہ ہے کہ پیچیدہ بیماریوں میں متعدد جین، تغیرات، یا دیگر عوامل ہوتے ہیں جو اس کی وجہ بنتے ہیں یا اس پر اثر انداز ہو سکتے ہیں۔ فارورڈ اور ریورس جینیات مخالف طریقوں کے ساتھ کام کرتے ہیں، لیکن دونوں جینیات کی تحقیق کے لیے مفید ہیں۔ انہیں ایک ساتھ جوڑا جا سکتا ہے یہ دیکھنے کے لیے کہ آیا اسی طرح کے نتائج پائے جاتے ہیں۔ کلاسیکی فارورڈ جینیات کلاسیکی جینیات کے نقطہ نظر سے، ایک محقق پھر ان افراد کے ساتھ کراس بریڈنگ کے ذریعے اس کے کروموسوم پر جین کا پتہ لگائے گا (نقشہ) جو دیگر غیر معمولی خصلتوں کو رکھتے ہیں اور اعداد و شمار جمع کرتے ہیں کہ دونوں خصلتیں کتنی بار ایک ساتھ وراثت میں ملتی ہیں۔ کلاسیکی جینیاتی ماہرین نے نئے اتپریورتن ایلیلز کا نقشہ بنانے کے لیے فینوٹائپک خصلتوں کا استعمال کیا ہوگا۔ آخر کار امید یہ ہے کہ اس طرح کی اسکرینز اتنے بڑے پیمانے پر پہنچ جائیں گی کہ زیادہ تر یا تمام نئے پیدا شدہ تغیرات لوکس کے دوسرے ہٹ کی نمائندگی کریں گے، جو بنیادی طور پر تغیرات کے ساتھ جینوم کو مکمل کرتے ہیں۔ کلاسیکی تجربات کے اندر اس قسم کی سیچوریشن میوٹیجینیسیس کو جینوں کے ان سیٹوں کی وضاحت کے لیے استعمال کیا گیا جو مخصوص فینوٹائپز کی ظاہری شکل کے لیے کم از کم تھے۔ تاہم، اس طرح کی ابتدائی اسکرینز یا تو نامکمل تھیں کیونکہ ان میں بے کار لوکی اور ایپیجینیٹک اثرات موجود نہیں تھے، اور ایسی اسکرینوں کو بعض فینوٹائپز کے لیے شروع کرنا مشکل تھا جن میں براہ راست پیمائش کے قابل فینوٹائپز کا فقدان ہے۔ مزید برآں، کلاسیکی جینیات کے نقطہ نظر میں نمایاں طور پر زیادہ وقت لگتا ہے۔ تاریخ گریگور مینڈل نے مٹر کے پودے کے فینوٹائپز کے ساتھ تجربہ کیا اور 1865 میں جین اور وراثت کے بارے میں اپنے نتائج شائع کیے۔ 1900 کی دہائی کے اوائل میں تھامس ہنٹ مورگن ریڈیئم کا استعمال کرتے ہوئے ڈروسفیلا کو تبدیل کر رہے تھے اور موروثی تغیرات کو تلاش کرنے کی کوشش کر رہے تھے۔ الفریڈ سٹرٹیننٹ نے بعد میں ڈروسفیلا کے جینوں کی نقشہ سازی شروع کی جس میں وہ تغیرات کی پیروی کر رہے تھے۔ 1990 کی دہائی میں ڈروسفیلا جینز کو بہتر طور پر سمجھنے کے لیے فارورڈ جینیات کے طریقوں کا استعمال کیا گیا جو جنین سے لے کر بالغ مکھی تک کی نشوونما کے لیے اہم ہیں۔ 1995 میں نوبل انعام کرسٹیئن نیسلین، ایڈورڈ لیوس اور ایرس ویسچاؤس کو ترقیاتی جینیات میں ان کے کام کے لیے دیا گیا۔ انسانی جینوم کی نقشہ سازی کی گئی اور یہ ترتیب 2003 میں شائع ہوئی۔ جین کی شناخت کرنے کی صلاحیت جو مینڈیلین عوارض میں حصہ ڈالتی ہے 1990 سے جینیات اور ٹیکنالوجی میں ترقی کے نتیجے میں بہتر ہوئی ہے۔ ریورس جینیٹکس حوالہ جات جینیٹکس بھی دیکھیں