زیست فناوری

چکیده فاکتور رشد تغییرشکل‌دهنده بتا (TGF-β) پروتئین‌های دایمر پیام‌رسان هستند. ایزوفرم‌های TGF-β (TGF-β1 و β2 و β3) در بسیاری از روندهای سلولی از جمله مهار رشد، بازآرایی بستر خارج سلولی، گسترش بافتی، مهاجرت سلولی، تهاجم و تنظیم ایمنی نقش دارند. برای اهداف تحقیقاتی، TGF-βها با استفاده از سلول‌های یوکاریوتی دستکاری‌شده و یا سیستم‌های بیانی باکتریایی تولید می‌شوند. برای دست‌یابی به تخلیص کارآمد TGF-β با کروماتوگرافی تمایلی فلزی، سازه‌هایی با دنباله هیستیدینی متصل به دو انتهای آمینی (N-TGFβ) و کربوکسیلی (C-TGFβ) این پروتئین مدل‌سازی شد و با کمک ابزارهای محاسباتی اثر His-tag بر ساختار TGF-β بررسی گردید. ساختار سه بعدی پروتئین‌ها با استفاده از نرم‌افزار مدلر ساخته شد و دینامیک مولکولی پروتئین‌های مدل شده و TGF-β طبیعی در آب توسط پکیج گرومکس شبیه‌سازی شد. شبیه‌سازی دینامیک این پروتئین‌ها نشان داد زمانی که دنباله هیستیدینی به انتهای کربوکسیلی متصل می‌شود موجب افزایش جنبش اسیدآمینه‌های TGF-β می‌گردد و بر روی ساختار پروتئین نیز تاثیر می‌گذارد. این در حالی است که افزودن His-tag به انتهای آمینی چنین نتایجی را به همراه ندارد. به صورت خلاصه افزودن دنباله به انتهای کربوکسیلی ممکن است منجر به بهم‌ریختگی در ساختار، به خصوص در انتهای کربوکسیلی و حتی از دست رفتن تاخوردگی مناسب TGF-β شود.

چکیده ایجاد جهش در سویه­های میکروبی جهت افزایش تولید کوآنزیم Q₁₀ یکی از راهکارهای موفق برای توسعه سویه می­باشد. از اینرو در این پژوهش تولید کوآنزیم Q₁₀ توسط Gluconobacter oxydans H621 از طریق ایجاد جهش شیمیایی با ماده نیتروزوگوانیدین با استفاده از روش سطح پاسخ مورد بررسی قرار گرفت. جهت ایجاد جهش از ماده نیتروزوگوانیدین در غلظتها (21/4- 79/2 میلی گرم بر میلی لیتر) و زمانهای مختلف تیمار (12/33- 89/11 دقیقه) استفاده شد که توسط یک طرح مرکب مرکزی طراحی شده بود. تشخیص سویه­های جهش یافته از طریق قابلیت رشد در محیط حاوی 160 میکروگرم بر میلی لیتر منادیون انجام گرفت. سپس سویه­های جهش یافته از لحاظ تولید کوآنزیم Q₁₀ و وزن خشک سلولی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که در غلظت 4 میلی گرم بر میلی لیتر از نیتروزوگوانیدین و بالاتر هیچ سویه جهش یافته­ای حاصل نشد. بیشترین تعداد کلنیهای جهش یافته در غلظت 79/2 میلی گرم بر میلی لیتر از نیتروزوگوانیدین و زمان تیمار 5/22 دقیقه به دست آمد. همینطور مشخص شد که غلظت نیتروزوگوانیدین بر جهش زایی موثر بود ولی زمان تیمار کردن تاثیر چندانی نداشت. سویه جهش یافته­ای که قادر به تولید بیشترین مقدار کوآنزیم Q₁₀ بود، 2/5 میلی گرم بر لیتر تولید داشت که 2/2 برابر بیشتر از سویه والدینی بود. طبق نتایج این پژوهش، نتیجه­گیری می شود که با القای جهش توسط نیتروزوگوانیدین می توان در سویه Gluconobacter oxydans H621 سویه های جهش یافته ای را ایجاد کرد که قادر به تولید کوآنزیم Q₁₀ بیشتری نسبت به سویه والدینی باشند.

چکیده زمینه: در سال­های اخیر استفاده از گیاهان دارویی و داروهای گیاهی افزایش چشمگیری یافته است. اسانس­ها از مهمترین متابولیت­های ثانویه پیکره گیاهان بوده و پتانسیل بالقوه نوید بخشی برای حفظ و ارتقاء سلامت دارند. لذا توجه به کیفیت و اثر بخشی محصولات گیاهان دارویی موضوعی است که از اهمیت خاصی برخوردار است. استفاده از اسانس­ها بشکل آزاد بعلت فراریت، پایداری کم، حلالیت ضعیف در آب و فراهمی زیستی پایین، کاربرد و اثرگذاری آنها را محدود نموده. مهمترین ابزار برای افزایش کیفی اثرگذاری اسانس بعنوان داروی گیاهی، کاربرد نانوذرات بعنوان حامل اسانس می­باشد. هدف از مطالعه حاضر، بررسی نانوکپسوله­سازی اسانس­های گیاهان دارویی و تاثیر آن در افزایش پایداری اسانس­ها و ارتقای کیفیت سیستم‌های دارورسانی می­باشد. روش بررسی: در پژوهش حاضر از داده­های مقالات علمی پژوهشی متعدد موجود در پایگاه داده­های الکترونیکی برای بررسی موضوع بهبود اثربخشی خواص اسانس­ها با استفاده از نانوذرات، استفاده گردید. یافته­ها: نانوذرات حمل کننده دارو شامل مواد مختلفی مانند نانوپلیمرها، دندریمرها، لیپیدها، نانوامولسیون­ها و نانوذرات لیپیدی جامد می­باشند که با توجه به روش تولید و سنتز آن­ها می­توانند دارای شکل و اندازه­های متفاوتی باشند. امروزه از فناوری نانوکپسوله­سازی اسانس­ها با استفاده از نانوذرات جهت افزایش پایداری، هدفمندی و کنترل زمان رهاسازی اسانس­ها در بدن بهره­گیری می­شود. از مزیت­های دارورسانی هدفمند، تجمع دقیق و هوشمندانه­ی اسانس بعنوان دارو در محل هدف و در نتیجه افزایش پایداری و اثرات فارماکولوژی ترکیبات اسانس بر روی بافت هدف در بدن است. نتیجه­گیری: نانوکپسول­های حامل اسانس گیاهان دارویی به میزان چشم­گیری کارایی اسانس را در کاربردهای دارویی و پزشکی افزایش دادند.

چکیده خصوصیات مکانیکی سلول‌های زنده نقش مهمی‌در کمک به درک فیزیولوژی سلول و آسیب‌شناسی دارند. ارزیابی خصوصیات مکانیکی سلول‌ها ممکن است به‌طور بالقوه منجر به ایجاد روش‌های جدید تشخیصی مکانیکی برای برخی از این بیماری‌ها شود. در این مطالعه، به کمک مدل جامد خطی استاندارد و خواص موجود ویسکوالاستیک هسته، خواص ویسکوالاستیک‌ لایه بیرونی (سیتوپلاسم و غشا) استخراج و مدل‌سازی اجزای محدود دولایه سلول انجام ‌شد و راستی‌آزمایی مدل به‌وسیله داده‌های آزمایشی صورت پذیرفت. در مدل دولایه، به مطالعه تأثیر شعاع هسته و مکان هسته در سلول بر روی خواص کلی سلول پرداخته‌ شده است. با کاهش نسبت شعاع سیتوپلاسم، تا نسبت ۴۳% ، خواص کل سلول پیرو خواص سیتوپلاسم بوده و از اثر هسته می‌توان چشم‌پوشی کرد. مقدار افزایش در جابه‌جایی در ثانیه ۵۰ از شبیه‌سازی در نسبت شعاعی 53/0، 5/4 درصد در مقایسه با نسبت شعاع 58/1 گزارش شد. درحالی‌که در نسبت شعاع 43/0، مقدار 8/6 و 5/9 درصد کاهش جابه‌جایی در مقایسه با نسبت شعاع 58/1 و 53/0 به­ترتیب مشاهده شده است. کاربرد این مطالعه با استفاده از آزمایش مکش میکروپیپت اهمیت این موضوع را نشان می‌دهد که مکان هسته و نسبت شعاع سیتوپلاسم به شعاع هسته می‌تواند در خواص ویسکوالاستیک و رفتار مکانیکی سلول تأثیرگذار بوده و ضرورت اطلاع از این داده‌ها را افزایش می‌دهد.

چکیده هدف: پروتئازها از مهم­ترین آنزیم­های صنعتی محسوب می­شوند. معمولاً برای تولید این آنزیم­ها از باکتری­های جنس باسیلوس استفاده می­شود. هدف از این پژوهش همسانه­سازی، تعیین توالی، بیان و بررسی بیوانفورماتیکی ژن سرین پروتئاز aprX استخراج شده از باکتری باسیلوس لیکنی­فورمیس بود.

مواد و روش­ها: پس از استخراج DNA باکتریایی، ژن سرین پروتئاز با نام aprX از باکتری Bacillus licheniformis جداسازی و در ناقل pTG19-T و سپس ناقل pET28a(+) همسانه­سازی شد و ساختار مولکولی، ویژگی­های بیوشیمیایی و فیلوژنتیکی آن مورد بررسی قرار گرفت و ساختار سه بعدی آنزیم همسانه­سازی شده پیش­بینی شد. جهت القای بیان ژن نوترکیب سرین پروتئاز از القاگر IPTG استفاده گردید و بیان پروتئین در غلظت­های مختلف IPTG، دماهای مختلف و زمان­های گوناگون مورد بررسی قرار گفت. تأیید بیان ژن aprX توسط آنالیز SDS-PAGE و دات بلاتینگ انجام شد. در ادامه نیز فعالیت آنزیم پروتئاز نوترکیب در دما و pH های گوناگون مورد سنجش قرار گفت.

یافته­ها: درستی همسانه­سازی به وسیله توالی­یابی تأیید شد. بر اساس نتایج حاصل از بررسی­های فیلوژنتیکی، توالی پروتئینی به دست آمده شباهت زیادی را با توالی­های سایر باسیلوس­ها نشان داد. پس از ارزیابی مدل­ها مشخص گردید که مدل­های ارائه شده توسط نرم­افزارهای RAPTORX و I-TASSER مدل­های مطلوبی برای پیش­بینی ساختار سه بعدی این پروتئاز هستند. تولید پروتئین نوترکیب با القاء IPTG به میزبان حاوی پلاسمید pET28a-aprX با موفقیت انجام شد. بیشترین مقادیر بیان پروتئین نوترکیب در دمای 25 درجه و طی زمان 20 ساعت و با IPTG 5/0 میلی­مولار به‏دست آمد.

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 مقدمه: سرطان دهانه رحم چهارمین سرطان­ شایع در بین زنان است. در سال های اخیر توجه به محصولات طبیعی مانند کورکومین با پتانسیل ضدسرطانی، به عنوان مکمل درمانی افزایش یافته است. با این حال به دلیل حلالیت ضعیف، استفاده بالینی از آن این ترکیبات محدود می باشد. در این راستا، در این پژوهش، با هدف بهبود پارامترهای بالینی، اثرات نانوکورکومین در ممانعت از فعالیت آنژیوژنز سرطان دهانه رحم مورد بررسی و با کورکومین آزاد مقایسه شد.

مواد و روش­ها: روش MTT برای ارزیابی تکثیر رده سلولی هلا، با کورکومین آزاد و نانوکورکومین در دوزها و فواصل زمانی مختلف استفاده شد و میزان آپوپتوز توسط فلوسیتومتری ارزیابی گردید. سپس، بیان ژن فاکتور رشد اندوتلیال عروقی (VEGF-A)در سلول های هلا، توسط Real-Time PCR و وسترن بلات اندازه­گیری گردید.

یافته­ها: با توجه بهIC50 در مدت 48 ساعت در رده سلولی هلا، که برای نانوکورکومین و کورکومین آزاد μM/ml15 و μM/ml50 بود، ترکیب نانوکورکومین اثرکشندگی بیشتری نشان داد. بیان ژن فاکتور رشد اندوتلیال عروقی (p <0.0001) و میزان پروتئین(p <0.01) به دنبال تیمار با نانو کورکومین به طور قابل توجهی کمتر از کورکومین آزاد بود.

نتیجه: نانوحامل باعث افزایش حلالیت و تاثیر بیشتر مهار تکثیر سلول­های سرطانی دهانه رحم هلا شده و در ممانعت از فعالیت آنژیوژنز در غلظت یکسان، سه برابر موثرتر از کورکومین بود. بنابراین، نانوکورکومین می تواند گزینه خوبی برای مکمل دارویی در کنار درمان های رایج سرطان دهانه رحم باشد.

کلمات کلیدی: سرطان دهانه رحم، نانوکورکومین، سلول هلا، فاکتور رشد اندوتلیال عروقی.

چکیده بسترهای کشت سلول نقشی کلیدی در حوزه مهندسی بافت و زیست‌مواد دارند. ازاین‌رو ارائه بستری زیست‌سازگار با ویژگی­های فیزیکوشیمیایی مشابه با ماتریس خارج سلولی جهت دستیابی به اتصال، زنده‌مانی، رشد و ریخت‌شناسی مناسب انواع سلول­ها، توجه بسیاری از دانشمندان را به خود جلب کرده است. توسعه بسترهایی دارای انواع توپوگرافی سطح که به‌عنوان فاکتور زیست‌الهام در اتصال هدایت‌شده سلول نقش بازی می­کنند، از مهم‌ترین رویکردهای اتخاذ شده در این حوزه به شمار می‌آیند. در تحقیق حاضر، با به‌کارگیری روشی جدید به طراحی، سنتز و مشخصه‌یابی بستری با آرایه‌های هم‌راستای سطحی در ابعاد چند صد نانومتری پرداخته شد. درنهایت نیز رفتار سلول­های فیبروبلاست انسانی لاین HU02 کشت داده شده روی این بستر از نظر اتصال، رشد، زنده‌مانی و ریخت‌شناسی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می­دهند که تیمار پلاسمای 100 و 200 ثانیه‌ای تحت کشش جانبی بستر باعث شکل‌گیری آرایه‌های هم‌راستا با ابعاد 19±305 نانومتر و 141±571 نانومتر بر سطح این بسترها می­شود. با افزایش زمان تیمار پلاسما، طول موج، دامنه ساختار و درجه آب‌دوستی سطح بسترهای موردمطالعه افزایش می‌یابد که منجر به بهبود 17 و 46 درصدی کیفیت اتصال سلول می­شود. همچنین آرایه‌های میکرونی شکل‌گرفته روی سطح بسترها ضمن کمک به افزایش کیفیت اتصال، رشد و زنده‌مانی سلول‌ها با اثر هدایت اتصال باعث جهت­گیری سلول‌ها در راستای طولی آرایه‌ها می­شود. در نتیجه بستر پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان این پژوهش کاملاً زیست‌سازگار بوده و از نظر مشخصه‌های شیمیایی، مکانیکی و فیزیکی قابلیت مطلوبی را برای کاربردهای کشت سلولی نشان می­دهد. همچنین باعث بهبود کیفیت اتصال و هم‌راستا کردن سلول‌های فیبروبلاست انسانی می‌شود.

چکیده روش­های تشخیص سریع ابزارهای آزمایشگاهی هستند که در نزدیکی محل مراقبت و مورد مشکوک می توان از آنها استفاده نمود. در یک روش تشخیص سریع ایده­آل، مراحل آماده­سازی نمونه تا گرفتن نتیجه قابل درک باید کمترین زمان ممکن باشد و اپراتورهای غیرماهر بتوانند آن را اجرا و نتیجه بدست آمده را درک کنند. برای اجرا شدن چنین روندی بهتر است کلیه مراحل آماده­سازی نمونه، تشخیص و دستیابی به سیگنال قابل درک در یک دستگاه واحد انجام شود. این سیستم­های تجزیه و تحلیل می­توانند شامل تراشه­های میکروسیال، حسگرهای مبتنی بر کاغذ و یا حتی واکنش­های تک لوله باشند. با شروع پاندمی کرونا فناوریهای مختلف در تولید ابزارهای تشخیصی سریع مورد ارزیابی قرار گرفت و محصولات متنوعی به صورت تجاری عرضه شد. در پاندمی کرونا فناوری های متنوعی برای تشخیص سریع ویروس SARS-CoV-2 معرفی شد که بر اساس آنها محصولات مختلفی به صورت تجاری تولید شدند. با توجه به حساسیت تشخیص در مراحل مختلف بیماری تنها تعداد کمی از فناوری های مطرح توانستند به صورت عملی به کار گرفته شوند. در این مقاله مروری این محصولات از نظر نوع فناوری دسته بندی و بررسی شده اند. همچنین این فناوری ها از نظر مولفه های مهم نظیر حساسیت، دقت، قیمت و سرعت انجام فرایند در مدیریت تشخیص وکنترل بیماری کرونا با یکدیگر مقایسه شده اند و کاربرد هر فناوری توضیح داده شده است. در نهایت برترین فناوری که میتواند نقش تعیین کننده داشته باشد معرفی شده است.

چکیده آپتامرها توالی­های تک رشته RNA، DNA و یا پروتئینی با اختصاصیت بالا هستند، که به طیف وسیعی از مولکولهای هدف تمایل اتصال دارند. آپتامرها در زمینه های مختلف مخصوصا پزشکی و تشخیصی کاربرد بالایی دارند و از نظر کاربردشان مشابه آنتی­بادی ها هستند. استفاده از آپتامر به جای آنتی­بادی مزایای زیادی از جمله قیمت ارزان، طول عمر بالاتر، افزایش قدرت نفوذ به بافت و غیره می باشد. چندین روش برای تولید آپتامر وجود دارد که با روش­های in silico می­توان مراحل تولید آپتامر را کوتاه و ساده تر کرد. با مدلسازی آپتامر می­توان مجموعه­ای از روشهای in silico مثل مدلسازی، داکینک و دینامیک مولکولی را برای غربالگری و دستیابی به بهترین توالی آپتامر به کار برد. در این مقاله مروری انواع آپتامرها، ساختارها و کاربردهایشان و روشهای طراحی آن­ها در in silico به صورت مختصر بیان شده است.

کلمات کلیدی: آپتامر، DNA، RNA، پروتئین، in silico