زیست فناوری

چکیده فروپتوزیس نوعی جدید از مرگ سلولی است که با هیدروپراکسیداسیون لیپیدها همراه است. این فرایند به آهن و اسیدهای چرب غیراشباع چندگانه (PUFAs) وابسته است. علی ‌رغم اهمیت فروپتوزیس جزئیات مولکولی این فرآیند به ‌ویژه تاثیر آن بر ویژگی‌ های غشای سلولی همچنان ناشناخته باقی مانده است. در این مطالعه تغییرات ساختاری و نفوذپذیری غشای پلاسمایی در اثر هیدروپراکسیداسیون لیپیدی طی فروپتوزیس با استفاده از شبیه‌ سازی دینامیک مولکولی بررسی شد. ابتدا بر اساس داده‌ های تجربی یک مدل از غشای گلبول قرمز انسانی ساخته شد. برای مدل سازی غشا فروپتوزیس زنجیره ‌های لیپیدی PUFA در غشای گلبول قرمز با مشتقات هیدروپراکسید آن ها جایگزین شدند. هر دو سیستم (غشای نرمال و فروپتوزیسی) در شبیه‌ سازی ‌های دینامیک مولکولی All-Atom به مدت 300 نانوثانیه (با سه تکرار) مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که در غشای فروپتوزیسی ضخامت کاهش و سطح افزایش یافته است. همچنین گروه ‌های هیدروپراکسید موجود در زنجیره ‌های اسید چرب به سمت گروه ‌های سرقطبی فسفولیپیدها حرکت کردند. علاوه بر این تغییرات ساختاری عملکرد غشا که به‌ طور معمول به ‌عنوان یک سد نفوذناپذیر برای مولکول ‌های قطبی مانند آب عمل می‌ کند در اثر هیدروپراکسیداسیون مختل شد، در حالی که یکپارچگی کلی غشا حفظ شد. به‌ طور خلاصه هیدروپراکسیداسیون لیپیدی در فروپتوزیس تغییرات مهمی در ساختار و عملکرد غشا ایجاد می ‌کند که می ‌تواند در توسعه درمان ‌های جدید برای بیماری ‌های سخت مانند سرطان و بیماری ‌های تحلیل‌ برنده عصبی کاربرد داشته باشد.

چکیده پیشرفت­های علمی بطور قابل توجهی درک ما را از ارتباطات پیچیده بین سرطان و میکروبیوم افزایش داده است. آزمایشات تجربی نشان داده ­اند که تعامل میزبان و میکروبیوتا نقش مهمی در سلامتی یا بیماری بدن انسان ایفا می­کند. میکروبیوم انسان دارای مزایای متعددی از جمله تنظیم فرآیندهای اساسی مانند انتقال پیام، ایمنی و متابولیسم هستند که به عملکرد مناسب میزبان کمک می­کند. عدم تعادل میکروبیوتای روده و یا دیس بیوسی با ایجاد و پیشرفت بیماری­های پیچیده مانند سرطان روده بزرگ ارتباط دارد. از اینرو در این پژوهش بر اساس اطلاعات متاژنوم و متابولوم و آنالیزهای عملکردی میکروبیوم روده بزرگ، باکتری­ها، متابولیت­ها و مسیرهای بیولوژیکی باکتریایی مهم در سرطان روده بزرگ(CRC) را در مقایسه با گروه سالم شناسایی کردیم. همچنین سهم باکتریهای مختلف در مسیرهایی با فراوانی معنی­دار را مورد بررسی قرار دادیم و درنهایت با تجزیه و تحلیل شبکه برهمکنش باکتری-متابولیت در دو گروه سالم و سرطان، تفاوت این دو شبکه را از نظر ویژگی­های توپولوژیکی مشخص کردیم. نتایج ما نشانگرهای زیستی بالقوه را برای CRC معرفی کرد که می­توانند در طراحی مطالعات آینده مورد استفاده قرار بگیرند. همچنین نشان داد که بعضی از باکتریها از جمله Bacteroides_fragilis و Bifidobacterium_longum که به ترتیب دارای افزایش و کاهش فراوانی در گروه سرطان هستند، در مسیرهای بیولوژیکی مهم باکتریایی در CRCنیز مشارکت دارند. این یافته‌ها در مجموع نشان داد که میکروبیوم روده یک رویکرد غیرتهاجمی امیدوار کننده برای غربالگری اولیه CRC خواهد بود و ترکیب میکروبیوتای روده و متابولیت­های آنها می­تواند اطلاعات مهمی در مورد CRC ارائه دهد.

چکیده انتقال ژن با استفاده از نیروی میدان مغناطیسی را به اصطلاح مگنتوفکشن می نامند. هدف از این مطالعه سنتز و مشخصه یابی نانو ذرات مغناطیسی اکسید آهن(Fe₃O₄) به عنوان هسته عامل انتقال دهنده و بررسی اثر میدان مغناطیسی متناوب بر بازده انتقال می باشد. به همین منظور، ابتدا نانو ذرات مغناطیسی(MNP) به روش هم رسوبی سنتز شد. با استفاده از مغناطیس‌سنج نمونه لرزان (VSM) خاصیت مغناطیسی ذارت سنتز شده بررسی شد، و با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، پراکندگی دینامیکی نور (DLS)، ویژگی های ظاهری، و پتانسیل زتای ذرات سنتز شده مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس با استفاده از نانو ذرات مغناطیسی(MNP)، پلیمر پلی اتیلن ایمین(PEI) وDNA پلاسمیدی حاوی ژن گزارشگر لوسیفراز(pDNA)کمپلکس دوتایی PEI-pDNAو کمپلکس سه تایی MNP-PEI-pDNA سنتز شدند کمپلکس های سنتز شده با استفاده DLS و تکنیک تاخیر حرکت در ژل،مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج DLS و تکنیک تاخیر حرکت در ژل،نشان داد که کمپلکس ها بار سطحی مناسبی دارند و پلی اتیلن ایمین به خوبی به pDNA متصل شده، و بار منفی آن را خنثی کرده است. سپس رده‌های سلولی سرطان سینه انسانی (MCF-7) و سلول هایHek293T با استفاده از کمپلکس سه تایی در حضور میدان مغناطیسی متناوب 50 هرتز ترنسفکت شدند. زنده مانی سلولی با استفاده از تست MTT اندازه گیری شد. نتایج به دست امده نشان داد که بازده انتقال در سلول هایی که با کمپلکس سه تایی در حضور میدان مغناطیسی متناوب ترنسفکت شده بودند نسبت به گروه کنترل، بدون هیچ گونه سمیت اضافی به طور معنی داری افزایش یافت(P ≤0.05 ).

چکیده سرین پروتئاز NS3/4A ویروس هپاتیت C یک هدف دارویی مهم برای درمان بیماران مبتلا به ویروس هپاتیت C می­باشد. با این حال، جهش اسید آمینه­ های آن، به ویژهA156G ، معمولا منجر به ظهور سریع مقاومت دارویی می ­شود. داروهای بوسیپرویر، سیمپرویر و ونیپرویر از داروهای مورد تایید FDA، پروفایل­ های مقاومتی متمایز در برابر جهش A156G پروتئاز NS3/4A ویروس هپاتیت C از خود نشان می­ دهند. به منظور نشان دادن رفتار هر یک از این داروها در میانکنش با پروتئاز NS3/4A در حالت وحشی و جهش یافته­ ی A156G شبیه‌سازی دینامیک مولکولی و محاسبات انرژی آزاد اتصال بر روی هر یک از داروها در میانکنش با پروتئاز NS3/4A در هر دو حالت وحشی و جهش یافته انجام شد. محاسبات انرژی آزاد اتصال مبتنی بر مکانیک مولکولی مساحت سطح پواسون-بولتزمن نشان داد که تمایلات اتصال هر یک از داروها در میانکنش با پروتئاز NS3/4A در حالت وحشی تا حدود قابل توجهی بیشتر از میانکنش با پروتئاز در حالت جهش یافته­ی A156G می­ باشد. محاسبات چشم اندازهای انرژی آزاد (FEL) مشخص کرد که که در حضور هر یک از داروها در میانکنش با پروتئاز وحشی و جهش یافته حوضه ­های انرژی بیشتری در مقایسه با پروتئاز در حالت آزاد تشکیل می­ شود. امیدواریم داده­ های ما بتواند بینش‌های مفیدی را برای طراحی یک داروی بازدارنده کارآمد جدید برای درمان بیماران مبتلا به ویروس هپاتیت C ارائه دهد.

چکیده اهداف: بیماری آلزایمر یک بیماری تخریب‌کننده سلول­های عصبی است که با از دست دادن تدریجی نورون‌ها منجر به تحلیل رفتن حافظه می‌شود. تجمع پروتئین تائو فسفریله در داخل نورون­ها به عنوان عاملی در ایجاد بیماری آلزایمر می­شود. در این مطالعه، اثرات میدان الکترومغناطیسی با فرکانس کم و امواج رادیویی بر سلول‌های نوروبلاستوما SH-SY5Y مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش‌ها: سلول‌های SH-SY5Y تیمار شده با میدان الکترومغناطیس با فرکانس‌های 50 هرتز و شدت 20 میلی تسلا و امواج رادیویی با فرکانس 900 مگاهرتز به مدت 24، 48، 72 و 96 ساعت تیمار شده و تعداد سلول‌های زنده با استفاده از روش MTT تعیین شد. سپس سطح بیان پروتئین فسفریله تائو پس از قرار گرفتن در معرض میدان الکترومغناطیس و امواج رادیویی در فواصل زمانی مختلف مورد بررسی قرار گرفت.
یافته‌ها: قرار گرفتن در معرض میدان الکترومغناطیس با فرکانس کم و امواج رادیویی به تنهایی تأثیر قابل توجهی بر زنده ماندن سلول های SH-SY5Y در مقایسه با سلول های کنترل نداشته است. با این حال، بیان پروتئین تائو فسفریله پس از قرار گرفتن در معرض تیمار به طور قابل توجهی افزایش می یابد.
نتیجه‌گیری: این مطالعه نشان می دهد که قرار گرفتن سلول های نوروبلاستوما انسانی در معرض میدان الکترومغناطیسی 50 هرتز و امواج رادیویی 900 مگاهرتز می تواند باعث افزایش بیان پروتئین تائو فسفریله شده و احتمال ایجاد آلزایمر را افزایش دهد.

چکیده بررسی عوامل مؤثر بر تکثیر سلول‌های اندوتلیال یک بخش اساسی در مطالعات رگزایی است. نظر به اهمیت مهار رگزایی در درمان سرطان‌ها و به دلیل عوارض جانبی و هزینه ‌سنگین داروهای ضد‌رگزایی مثل اوستین، کاربرد عوامل فیزیکی که در درمان کمک کنند و نیاز به دوزهای بالای دارو را کاهش دهند، شایسته توجه است. میدان‌های مغناطیسی به دلیل اثرگذاری از فاصله دور و غیرتهاجمی بودن، مورد توجه هستند و مطالعات زیادی در مورد اثرات آنها روی پدیده‌های زیستی از جمله رگزایی انجام شده است که نتایج انها ناهمگون بوده است. در مطالعه حاضر اثر میدان مغناطیسی متناوب 2 میلی‌تسلا با فرکانس 200 هرتز به همراه اوستین روی تکثیر سلول‌های اندوتلیال ورید بند ناف انسانی (HUVEC) بررسی شده‌ است. سلول‌ها به مدت 48 ساعت تحت تأثیر مخلوط محلول غلظت 50 میکروگرم در میلی‌لیتر فاکتور رشد اندوتلیال عروقی(VEGEF) و اواستین در غلظت‌های‌( صفر(کنترل دارو)، 50، 100، 200 و 400 میکروگرم در میلی‌لیتر) و همچنین گروه‌های تیمار میدان به مدت زمان‌های 3، 6، 12، 24 و 48 ساعت در معرض میدان مغناطیسی قرار‌گرفتند. سپس بررسی تکثیر سلول‌ها با استفاده از تست رنگ‌سنجی آلامار‌بلو انجام شد. داده‌ها با آنالیز واریانس سه‌عاملی تحلیل گردید. بر‌اساس یافته‌ها، زمان‌های مواجهه 12، 24 و 48 ساعت، کاهش معنی‌داری در تکثیر سلول‌ها در مقایسه با گروه کنترل ایجاد کردند اما در تیمارهای 3 و 6 ساعت این تفاوت معنی‌دار نبود. همچنین میزان اثرات تداخلی عوامل مذکور با یکدیگر بر تکثیر HUVEC، مورد بررسی قرار‌گرفت.

چکیده اهداف: نیتریک‌اکسید (NO) در حفظ حالت بنیادی سلول نقش مهمی دارد و دامنه تاثیرگذاری میدان الکترومغناطیسی (EMF) برخلاف میدان الکتریکی بسیار عمیق است. هدف این پژوهش، بررسی تاثیر میدان الکترومغناطیسی و نیتریک‌اکسید بر بیان مارکر پروتئینی تمایز عصبی و درصد زنده‌مانی سلول‌های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان موش صحرایی بود.
مواد و روش‌ها: پژوهش تجربی حاضر روی سلول‌های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان موش صحرایی نژاد ویستار اجرا شد. به‌منظور تیمار سلول‌ها از دو غلظت بالا (یک‌میلی‌مولار) و پایین (۱۰میکرومولار Deta-NO) به‌عنوان مولکول آزادکننده نیتریک‌اکسید و میدان الکترومغناطیسی با فرکانس ۵۰هرتز استفاده و با گروه بدون تیمار (کنترل) مقایسه شد. درصد زنده‌زمانی سلول‌ها با آزمایش MTT، بیان ژن مسیر تمایز عصبی با روش RT-PCR و بیان پروتئین مارکر تمایز عصبی با ایمنوسیتوشیمی بررسی شد. داده‌ها با نرم‌افزار SPSS ۱۳ از طریق آزمون تحلیل واریانس یک‌طرفه تحلیل شدند.
یافته‌ها: بعد از ۲۴ ساعت تیمار سلول‌ها با نیتریک‌اکسید و EMF، درصد زنده‌مانی سلول‌ها در گروه‌ها نسبت به گروه کنترل به‌صورت معنی‌داری کاهش یافت. بعد از ۴۸ ساعت، EMF به‌تنهایی و همچنین با غلظت پایین نیتریک‌اکسید، کاهشی در درصد زنده‌مانی سلول‌ها ایجاد نکرد و رشد سلول‌ها نسبت به گروه کنترل افزایش یافت. در گروه تیمارشده با غلظت بالای نیتریک‌اکسید به‌همراه EMF، پروتئین MAP۲ در سلول‌های بیشتری نسبت به گروه کنترل و تیمارشده با EMF بیان شد.
نتیجه‌گیری: میدان الکترومغناطیسی به‌همراه غلظت بالای نیتریک‌اکسید از تعداد سلول‌های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان موش صحرایی می‌کاهد و با افزایش اندازه سلول، بیان ژن و پروتئین مارکر تمایز عصبی، تمایز آنها را به سمت سلول‌های شبه عصب تسهیل می‌کند.