طراحی و ساخت سامانه تشخیص میکروRNA-9 دخیل در سرطان ریه در بستر هیدروژل

نویسندگان

1 گروه بیوفیزیک، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 هیات علمی گروه بیوفیزیک، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده
سرطان یکی از عوامل مرگ در جوامع بشری می باشد و علت اصلی عدم موفقیت در درمان آن، تشخیص دیرهنگام و درگیر شدن دیگر اعضا بدن می باشد. سنجش نشانگرهای زیستی مایعات بدن میتواند به عنوان یکی از مهم ترین روشهای غربالگری و تشخیص سرطان، در مراحل اولیه باشد. میکرو RNA های گردشی به عنوان بیومارکرهایی جدید جهت تشخیص و پیش آگاهی سرطان مطرح شده اند. استفاده از این مولکول ها علاوه بر تشخیص زودهنگام و پیش از متاستاز، بدلیل امکان دستیابی غیرتهاجمی ، موجب کاهش آسیب های وارد شده به بیمار خواهند شد. لذا ابدای روشی جهت شناسایی، آشکار سازی و کمی سازی آن یک ضرورت می باشد. هدف از این مطالعه، بهبود تشخیص میکروRNA-9 به عنوان یکی از میکرو RNA های دخیل در سرطان ریه با استفاده از تکنیک نوری در بستر هیدروژل است. در این سیستم، با استفاده از کاوشگر گیرنده (DNA تک رشته) که در بستر هیدروژل تثبیت شد، جداسازی میکروRNA انجام شد. با اتصال میکروRNA به این پروب، پروب دوم که DNA بیوتینه مکمل بخش بالایی میکروRNA است به آن متصل شده و ساختار ساندویچی ایجاد کردند. در نهایت میکروRNA به دام افتاده میان دو کاوشگر بوسیله استرپتاویدین متصل به FITC تشخیص داده شد. در این تحقیق غلظت های متفاوت میکرو RNA-9 از 1000 پیکومولار تا 1 فمتومولار به منظور براورد حدتشخیص بیوسنسور طراحی شده استفاده گردید و 50 فمتومولار به عنوان حدتشخیص اندازه گیری شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


1. Fakhri N, Abarghoei S, Dadmehr M, Hosseini M, Sabahi H, Ganjali MR. Paper based colorimetric detection of miRNA-21 using Ag/Pt nanoclusters. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2020;227:117529.
2. Choi C, Nam J-P, Nah J-W. Application of chitosan and chitosan derivatives as biomaterials. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2016;33:1-10.
3. Zhao J, Fu W, Liao H, Dai L, Jiang Z, Pan Y, et al. The regulatory and predictive functions of miR-17 and miR-92 families on cisplatin resistance of non-small cell lung cancer. BMC cancer. 2015;15(1):1-14.
4. Lee D, Zhang W, Shirley SA, Kong X, Hellermann GR, Lockey RF, et al. Thiolated chitosan/DNA nanocomplexes exhibit enhanced and sustained gene delivery. Pharmaceutical research. 2007;24(1):157-67.
5. Zamay, T.N., et al. Current and prospective protein biomarkers of lung cancer. Cancers, 2017. 9(11): p. 155.
6. Liu X, Chen Y, Huang Q, He W, Feng Q, Yu B. A novel thermo-sensitive hydrogel based on thiolated chitosan/hydroxyapatite/beta-glycerophosphate. Carbohydrate Polymers. 2014;110:62-9.
7. Jantus-Lewintre, E., et al., Update on biomarkers for the detection of lung cancer. Lung Cancer: Targets and Therapy, 2012. 3: p. 21.
8. Akbuga J, Ozbas-Turan S, Ekentok C. Chitosan Nanoparticles in Gene Delivery. Percutaneous Penetration Enhancers Chemical Methods in Penetration Enhancement: Springer; 2016. p. 337-51.
9. Kritchenkov AS, Egorov AR, Artemjev AA, Kritchenkov IS, Volkova OV, Kurliuk AV, et al. Ultrasound-assisted catalyst-free thiol-yne click reaction in chitosan chemistry: Antibacterial and transfection activity of novel cationic chitosan derivatives and their based nanoparticles. International Journal of Biological Macromolecules. 2020;143:143-52.
10. Morin-Crini N, Lichtfouse E, Torri G, Crini G. Applications of chitosan in food, pharmaceuticals, medicine, cosmetics, agriculture, textiles, pulp and paper, biotechnology, and environmental chemistry. Environmental Chemistry Letters. 2019;17(4):1667-92.
11. Saeed RM, Dmour I, Taha MO. Stable chitosan-based nanoparticles using polyphosphoric acid or hexametaphosphate for tandem ionotropic/covalent crosslinking and subsequent investigation as novel vehicles for drug delivery. Frontiers in bioengineering and biotechnology. 2020;8:4.
12. Azmana M, Mahmood S, Hilles AR, Rahman A, Arifin MAB, Ahmed S. A review on chitosan and chitosan-based bionanocomposites: Promising material for combatting global issues and its applications. International journal of biological macromolecules. 2021;185:832-48.
13. Tekie FSM, Soleimani M, Zakerian A, Dinarvand M, Amini M, Dinarvand R, et al. Glutathione responsive chitosan-thiolated dextran conjugated miR-145 nanoparticles targeted with AS1411 aptamer for cancer treatment. Carbohydrate polymers. 2018;201:131-40.
14. Shaban NZ, Aboelsaad AM, Shoueir KR, Abdulmalek SA, Awad D, Shaban SY, et al. Chitosan-based dithiophenolato nanoparticles: Preparation, mechanistic information of DNA binding, antibacterial and cytotoxic activities. Journal of Molecular Liquids. 2020;318:114252.
15. Summonte S, Racaniello GF, Lopedota A, Denora N, Bernkop-Schnürch A. Thiolated polymeric hydrogels for biomedical application: Cross-linking mechanisms. Journal of Controlled Release. 2021;330:470-82.
16. Luo Q, Han Q, Wang Y, Zhang H, Fei Z, Wang Y. The thiolated chitosan: Synthesis, gelling and antibacterial capability. International Journal of Biological Macromolecules. 2019;139:521-30.
17. Shandilya R, Ranjan S, Khare S, Bhargava A, Goryacheva IY, Mishra PK. Point-of-care diagnostics approaches for detection of lung cancer-associated circulating miRNAs. Drug Discovery Today. 2021;26(6):1501-9.
18. Azzouz A, Hejji L, Kim K-H, Kukkar D, Souhail B, Bhardwaj N, et al. Advances in surface plasmon resonance–based biosensor technologies for cancer biomarker detection. Biosensors and Bioelectronics. 2022;197:113767.
19. Shafabakhsh R, Yousefi B, Asemi Z, Nikfar B, Mansournia MA, Hallajzadeh J. Chitosan: A compound for drug delivery system in gastric cancer-a review. Carbohydrate Polymers. 2020;242:116403.
20. Li W, Jiang C, Lu S, Wang F, Zhang Z, Wei T, et al. A hydrogel microsphere-based sensor for dual and highly selective detection of Al3+ and Hg2+. Sensors and Actuators B: Chemical. 2020;321:128490.
21. Kassahun G, Griveau S, Juillard S, Champavert J, Ringuede A, Bresson B, et al. Hydrogel matrix-grafted Impedimetric Aptasensors for the detection of Diclofenac. Langmuir. 2020;36(4):827-36.
22. Gam JJ, Babb J, Weiss R. A mixed antagonistic/synergistic miRNA repression model enables accurate predictions of multi-input miRNA sensor activity. Nature communications. 2018;9(1):1-12.
23. Chen W, Cai B, Geng Z, Chen F, Wang Z, Wang L, et al. Reducing false negatives in COVID-19 testing by using microneedle-based oropharyngeal swabs. Matter. 2020;3(5):1589-600.
24. Martínez-Ruvalcaba A, Chornet E, Rodrigue D. Viscoelastic properties of dispersed chitosan/xanthan hydrogels. Carbohydr Polym. 2017;67:586–595.
25. Da Som Jeon et al. Five-Year Overall Survival and Prognostic Factors in Patients with Lung Cancer: Results from the Korean Association of Lung Cancer Registry (KALC-R) 2015. Cancer Res Treat. 2023 Jan; 55(1): 103–111
26. Sahafnejad Z, Hashemzadeh H, Allahverdi A, Fathi A, Saievar-Iranizad E, Naderi-Manesh H. Sensitive detection of miR-9 in human serum: An electrochemical approach utilizing robust gold nanostructures for early diagnosis of lung cancer. Talanta Open. Vol 8. 100272-89
27. Smolarz B, Durczyński A, Romanowicz H, Szyłło K, Hogendorf P. miRNAs in Cancer (Review of Literature). Int J Mol Sci. 2022 Mar; 23(5): 2805
28. Shademan Behrouz et al. MicroRNAs as Targets for Cancer Diagnosis: Interests and Limitations. Adv Pharm Bull. 2023 Jul; 13(3): 435–445.