فهرست مطالب

زیست فناوری دانشگاه تربیت مدرس - سال دهم شماره 4 (پاییز 1398)
  • سال دهم شماره 4 (پاییز 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/09/10
  • تعداد عناوین: 20
|
  • فائزه خاتمی، فرزانه نجفی*، فتانه یاری، رمضانعلی خاوری نژاد صفحات 519-525

    استخراج DNA با کیفیت و کمیت عالی برای بسیاری از مطالعات بیولوژی مولکولی ضروری است. DNA استخراج شده از بافت گلبرگ به خاطر محتوای فراوان متابولیت ‎های ثانویه از کمیت و کیفیت مطلوبی برخوردار نیست. کاروتنوئیدها، آنتوسیانین ها، فنولیک اسیدها و فلاونوئیدها، موثرترین متابولیت های ثانویه موجود در گلبرگ به عنوان آلودگی در نظر گرفته می شوند و در فرآیند استخراج و تخلیص DNA اختلال ایجاد می نمایند. با توجه به این که مبنای بسیاری از تحقیقات مولکولی در مهندسی ژنتیک و ژنومیکس، وجود DNA با کیفیت بالا است، بنابراین یافتن روشی کارآمد برای کاهش اثرات منفی این ترکیبات در فرآیند استخراج ضروری به نظر می رسد. در همین راستا نانوذرات مغناطیسی آهن برای بهبود استخراج DNA با کمیت و کیفیت عالی از بافت گلبرگ گل سرخ در این پژوهش استفاده شده است. در ادامه به منظور مقایسه کارآیی استخراج DNA، از روش های ستیل تری متیل اتیل آمونیوم بروماید (CTAB) بهینه شده و روش تشخیص سریع استفاده شد. نتایج نشان داد که کمیت و کیفیت DNA استخراج شده از گلبرگ با استفاده از روش نانوذرات مغناطیسی آهن در مقایسه با دو روش دیگر قابل اعتمادتر بود. علاوه براین، این روش قادر به استخراج مقدار مطلوب DNA، با کمترین میزان نمونه در طی چند دقیقه است. با توجه به کیفیت وکمیت DNA استخراج شده با نانوذرات مغناطیسی آهن، این روش به عنوان یک پروتکل کارآمد برای استخراج DNA از گلبرگ گل سرخ توصیه می شود.

    کلیدواژگان: DNA، استخراج، گلبرگ
  • سحر مهربان، محمدرضا شریف مقدم*، معصومه بحرینی، احمد آسوده، بهناز کروژدهی صفحات 527-534

    سالانه مقادیر زیادی پسماند از مرغداری ها تولید می شود؛ که شامل: پر، استخوان، خون و غیره است. 90 درصد پر از پروتئین کراتین و مابقی آن از لیپید و آب می باشد. آنزیم کراتیناز یکی از متنوع ترین و پرکاربردترین آنزیم ها است که توسط میکروارگانیسم ها تولید می شود. کراتیناز برای مقاصد مختلف کاربرد دارند. در این پژوهش فعالیت کراتینولیتیک جدایه 1-FUM بررسی و بهینه سازی شرایط کشت برای تولید آنزیم کراتیناز صورت گرفت. جدایه بر اساس خواص ریخت شناسی و بیوشیمیایی و مولکولی با استفاده از ژن 16S rRNA شناسایی شد. سپس فعالیت پروتئازی جدایه بررسی و با فعالیت کراتینازی آن مقایسه شد. میزان فعالیت کراتینازی جدایه در شرایط مختلف بررسی گردید. در انتها توانایی رشد جدایه در بستر انواع کراتین آلفا و بتا بررسی و نوع آنزیم کراتیناز مشخص شد. نتایج تعیین توالی و شناسایی بیوشیمیایی و ریخت شناسی نشان داد که جدایه 1-FUM قرابت 9/99% با باکتری Bacillus mojavensis دارد. بهینه سازی فاکتورهای دما، دوره گرماگذاری، pH، منابع کربن و نیتروژن، هوادهی و مقدار تلقیح باکتری نشان داد که جدایه در شرایط 48 ساعت گرماگذاری در دمای 37 درجه سانتی گراد با 5/9=pH، منبع کربن ساکارز 1%، 3% سوبسترا، هوادهی 75% (از ارلن نسبت به کل حجم آن) دور rpm 150 و مقدار تلقیح (v/v)6-4% بهترین فعالیت کراتینولیتیک را دارد. هیچ کدام از منابع نیتروژن اثر مثبت نداشت. هم چنین آنزیم کراتیناز از نوع β می باشد. بهینه سازی شرایط کشت جدایه 1-FUM باعث افزایش 38/3 برابری فعالیت کراتینولیتیک شد که نشان دهنده اهمیت بهینه سازی است. در این پژوهش جدایه با فعالیت مناسب توانایی به کارگیری در فرآیندهای بیوتکنولوژیکی را دارا است.

    کلیدواژگان: مرغداری، کراتیناز، بهینه سازی
  • مسلم افشارنژاد، سیده شیرین شاهنگیان*، محمود صالحی، ریحانه سریری صفحات 535-543

    به کارگیری آنزیم ها در حلال های آلی از لحاظ صنعتی و بیوتکنولوژیکی بسیار حائز اهمیت است. اما حلال های آلی با تاثیر بر ساختار پروتئین ها و واسرشتگی آنها باعث کاهش فعالیت و پایداری آنزیم ها می شوند. برای رفع این مشکل می توان از روش های پایدارسازی پروتئین ها نظیر مهندسی پروتئین، تغییرات شیمیایی و به کاربردن افزودنی ها استفاده نمود. در این مطالعه سیستئین پروتئازی از شیرابه گیاه فیکوس یوهانیس تخلیص شد و فعالیت و پایداری پروتئاز در حضور حلال های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. اثر ترهالوز، سوربیتول و ساکارز نیز بر فعالیت آنزیم در حضور حلال ها مطالعه شد. نتایج نشان داد حلال های آلی در غلظت های پایین باعث افزایش فعالیت آنزیم شده ولی با افزایش غلظت حلال ها فعالیت آنزیمی کاهش می یابد. اگرچه تا غلظت 30% حلال ها، همچنان بیش از 60% فعالیت آنزیم حفظ شده است. نتایج مطالعات پایداری پروتئاز نشان دهنده پایداری قابل توجه آنزیم نسبت به حلال های آلی است، به طوری که در حضور 50% تمامی حلال ها، آنزیم همچنان 90% پایداری ا ش را حفظ کرده است. بررسی اثر افزودنی ها نشان داد قندها موجب بهبود فعالیت آنزیم می شوند و بیشترین اثر حفظ فعالیت آنزیم مربوط به ترهالوز بود. با توجه به روش تخلیص آسان و فعالیت و پایداری قابل توجه پروتئاز مورد مطالعه در حضور حلال ها، این آنزیم برای استفاده در صنایع مختلف به خصوص سنتز پپتید پیشنهاد می شود.

    کلیدواژگان: پروتئاز فیکوس یوهانیس، پایداری، حلال های آلی، افزودنی ها
  • قاسم مهدور* صفحات 545-555

    فرآیند شارش اطلاعات از DNA به پروتین ها که به بیان ژن موسوم است، یک فرآیند پایه ای در زیست شناسی است. تنظیم بیان ژن ها پاسخ سلول ها به محرک های فراوانی بوده و برای آنها حیاتی است. ژن ها با بیان مشابه در یک سری آزمایش مناسب، ژن های هم بیان، به طور معمول توسط تنظیم کننده های یکسان مدیریت می شوند و باز هم به طور معمول تغییر در بیان آنها پاسخ به محرک های یکسانی هستند. در این مقاله ما یک روش جدید ارایه کرده ایم که داده های مرتبط با بیان و هستی شناسی ژن ها را به کارگرفته و به وسیله آنها ژن های هم بیان را یافته و شبکه هم بیانی ژن ها را ایجاد می کند. در ابتدای روش ایجادشده یک شبکه عصبی مصنوعی روابط بین خصایص منتسب شده به ژن ها توسط پروژه هستی شناسی ژن ها و میزان مشابهتی که در بیان با یکدیگر دارند را فرا می گیرد. به سادگی، خصایص گردآوری شده توسط هستی شناسی ژن ها شامل عملکرد، فرآیند، و محل فعالیت ژن ها هستند. بعد از پایان مرحله یادگیری، شبکه عصبی مصنوعی قادر است ژن های هم بیان را کشف کند. به علاوه، شبکه های زیستی از چندین گروه ژنی به هم پیوسته ساخته شده اند، به همین دلیل یافتن این گروه ها می تواند کیفیت شبکه های هم بیانی ساخته شده را بالا ببرد. بنابراین، در گام بعدی روش، یک شبکه عصبی مصنوعی دیگر گروه ژن ها را از روی همان خصایص هستی شناسی پیدا می کند. تحلیل های ما نشان دادند که نتایج روش ایجادشده شباهت زیادی به نتایج آزمایشگاهی دارد. همچنین، ما نشان دادیم که شبکه های هم بیانی ساخته شده توسط آن مشابه هم ارزهای زیستی و حتی مشابه آنهایی است که با داده های بدون نقص ساخته شده اند. درنهایت، ما از زبان C++ برای نوشتن روش استفاده کرده ایم و برنامه آن در دسترس است.

    کلیدواژگان: بیان ژن، شبکه عصبی پس انتشار، نگاشت خودسازمان دهنده
  • ژاله حکمتی، علی اعلمی، جواد ظهیری* صفحات 557-564

    جو (Hordeum vulgare) گیاهی یک ساله از خانواده Poaceae است. این گیاه از غلات مهم مورد استفاده انسان بوده و در بسیاری از موارد جایگزین گندم شده است. محدودیت های مربوط به روش های آزمایشگاهی شناسایی برهمکنش های پروتئینی را با مشکل روبه رو کرده است. در سال های اخیر روش های محاسباتی گام موثری در پرکردن خلا موجود برداشته و نقش مهمی در زمینه پیش بینی و شناسایی برهمکنش های پروتئینی ایفا کرده است. در این مطالعه به منظور ساخت شبکه برهمکنش پروتئین- پروتئین گیاه جو از اطلاعات برهمکنش های پروتئین- پروتئین مربوط به شش ارگانیزم مدل شامل ساکارومایسس سروزیه (Saccharomyces cerevisiae)، سینورابتیدیس الگانس یا نماتد (Caenorhabditis elegans)، دروزوفیلا ملانوگاستر یا مگس میوه (Drosophila melanogaster)، انسان (Homo sapiens)، برنج (Oryza sativa) و آرابیدوپسیس تالیانا (Arabidopsis thaliana) استخراج شده از پایگاه داده Intact استفاده شد و استخراج اطلاعات ارتولوگ های گیاه جو با ارگانیزم های مدل با استفاده از Inparanoid صورت گرفت. روش اینترولوگ که در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفته است، از منطبق کردن برهمکنش های پروتئینی ارگانیزم های مدل بر ارتولوگ های گیاه جو استفاده کرده و منجر به پیش بینی 247745 برهمکنش پروتئین- پروتئین شد که پس از حذف برهمکنش های تکراری 235966 برهمکنش غیرتکراری بین 7350 پروتئین به دست آمد. مطالعه صورت گرفته اولین گزارش ارایه شده در زمینه پیش بینی شبکه برهمکنش پروتئین- پروتئین گیاه جو است.

    کلیدواژگان: ارگانیزم های مدل، اینترولوگ، برهمکنش پروتئین- پروتئین، روش های محاسباتی
  • الهام عبدالمجید*، فهیمه نعمتی صفحات 565-572
    اهداف

    هدف از تحقیق حاضر بررسی و معرفی روشی برای سنتز محلول های کلوئیدی نانوذرات دی اکسیدتیتانیوم با پایداری و عمر بالا بود.

    مواد و روش ها

     در این روش، ابتدا نانوذرات  به کمک روش شیمیایی سنتز شد و ویژگی های ساختار فیزیکی و شیمیایی این نانوذرات با دستگاه های میکروسکوپ الکترونی عبوری، پراش اشعه ایکس، پراکندگی نوری دینامیکی و زتا پتانسیل مورد بررسی قرار گرفت. سپس تست بررسی سمیت سلولی نانوذرات روی سلول های سفید خونی با استفاده از تست MTT انجام شد. سپس فعالیت ضدباکتریایی مورد بررسی قرار گرفت.

    یافته ها

    نتایج بررسی حاکی از آن است که قطر نانوذرات سنتزشده حدود 50نانومتر است و حاوی فاز آناتاز، در محدوده θ2 از 80-25 درجه است و اندازه شعاع هیدرودینامیکی حدود 78/12±8/95نانومتر و مقدار زتا پتانسیل نانوذرات حدود 78/4±87/34-میلی ولت است. همچنین بررسی اثر سمیت نانوذرات بر رده سلولی گلبول های سفید خون نشان داد که این نانوذرات باعث سمیت سلول ها در غلظت های بالای 200میکروگرم بر میلی لیتر شده است ولی در غلظت های پایین باعث زنده ماندن سلول های نرمال شد. همچنین در همین غلظت های پایین سلول های باکتری را از بین برده است.

    نتیجه گیری

     در نتیجه این پژوهش، محلول های کلوئیدی با پایداری بسیار بالا با موفقیت فرآوری شد و می توان از این نانوذره به عنوان یک عامل ضدباکتری در تولید آنتی بیوتیک های جدید بهره برد.

    کلیدواژگان: نانوذره، دی اکسیدتیتانیوم، محلول کلوئیدی، سمیت سلولی، خاصیت ضدمیکروبی
  • هادی هاشم زاده، عبداله الله وردی، پتر ارتل، حسین نادری منش* صفحات 573-580

    با توجه به رشد روزافزون کاربرد نانوتکنولوژی، استفاده از نانومواد و همچنین ترکیبات شیمیایی منحصربه فرد در زندگی روزمره بشریت، به منظور بررسی ایمن بودن آنها نیاز به روش های غربالگری "درون تنی" و "برون تنی" جدید است. بدیهی است هر چه این روش ها دارای الهام بیشتر از بافت فیزیولوژیک بدن انسان باشند، می توان نتایج بهتری از سمیت یا ایمن بودن آنها به دست آورد. استفاده از روش سه بعدی اسفروید، اسفرویدها با استفاده از میکروپلیت تجاری ایجاد شدند، به دلیل مزایای زیادی از جمله رشد سلول های در سه بعد، مدل واقعی و شباهت زیاد به بافت فیزیولوژیک بدن، قابلیت استفاده به عنوان جایگزین مدل های حیوانی، اندرکنش سلول- سلول، پیام رسانی بهتر سلول ها به دلیل ارتباط نزدیک، در مقایسه با کشت تک لایه سلول ها، در این تحقیق به منظور بررسی سمیت نانوذرات نقره مورد استفاده قرار گرفت. سه فاکتور فعالیت متابولیکی، میزان زنده مانی/مرگ سلولی و سطح مقطع اسفرویدها با دو روش سه بعدی و دوبعدی تحت تیمار غلظت های مختلف نانوذرات نقره در زمان های متفاوت مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که سلول های مختلف سرطانی و نرمال ریه واکنش متفاوتی از خود نشان می دهند. همچنین سمیت سلولی نانوذرات نقره با استفاده از سیستم های دوبعدی و سه بعدی و مقایسه آنها با هم اختلاف معنی داری داشته و میزان رشد/عدم رشد اسفرویدهای وابسته به نوع سلول بوده و غلظت های مختلف نیز اهمیت اساسی در مطالعات دارند. مطالعه حاضر شواهدی ارایه می دهد که ابعاد سلولی در دوبعدی و سه بعدی به دلیل ساختار فضایی- زمانی متفاوت نقش حیاتی در نتایج و پیامدهای حاصل از التهابات و سمیت سلولی با نانوذرات بازی می کنند.

    کلیدواژگان: اسفروید، نانوذرات فلزی، آزمون سمیت، سرطان و روش های کشت سلول
  • جاوید اسفندیاری، بهناز شجاع الدین گیوی، محمد مظفری نیا، هادی هاشم زاده، حسین نادری منش* صفحات 581-588

    پوسته سیلیکایی دیاتوم ها، ساختارهایی زیستی و جایگزین برای ذرات سیلیکایی مزوپورس مصنوعی هستند که به علت داشتن سطوح گسترده، منافذ دقیق نانومتری، زیست سازگاری، پایداری مکانیکی و حرارتی، قابلیت های نوری و امکان اتصال به بیومولکول ها، قابلیت های ممتازی برای طراحی بیوسنسورها دارند. در این مطالعه دیاتوم Chaetoceros sp. برای ساخت بسته های مغناطیسی Fe2O3-Au-Biosilica مورد استفاده قرار گرفت. پس از کشت ریزجلبک ها، سنتز نانوذرات طلا در دیواره سیلیکایی با روش سنتز زیستی صورت گرفت که ارزیابی ها بیانگر سنتز نانوذرات کروی طلا به صورت پیوسته روی سطوح و منافذ دیواره بود. پس از این مرحله نانوذرات مغناطیسی اکسیدآهن نیز به سطح سیلیکایی دیاتوم متصل و از این طریق امکان هدایت سامانه سیلیکایی با استفاده از میدان مغناطیسی فراهم شد. اصلاح سطح این بسته های مغناطیسی دیاتوم با استفاده از ترکیب APTES امکان اتصال رنگ فلورسنس رودامین و آنتی بادی هرسپتین (Trastuzumab) به این ساختار را فراهم کرد. همچنین موفقیت اتصال سامانه به سلول های هدف (SKBR3) با تصاویر میکرسکوپ فلورسنس مورد تایید قرار گرفت. نتایج این مطالعه بیانگر قابلیت ویژه پوسته سیلیکایی این دیاتوم به عنوان یک بسته "چندمنظوره" در فعالیت های تشخیصی و درمانی است.

    کلیدواژگان: دیاتوم، سنتز زیستی، نانوذرات، سرطان، بیوسنسور
  • هانیه پورکلهر*، داریوش فرهود صفحات 589-592
    مقدمه

    از آنجایی که سیستم گوارش، نقش بسیار مهمی در کارآیی سیستم ایمنی دارد، نمی توان نقش آن را در کنترل و یا درمان بیماری های خودایمنی نادیده گرفت. از این رو تقویت روده که بخش زیادی از عملکرد گوارش به آن وابسته است، می تواند در این مسیر موثر باشد. همچنین به دلیل اینکه روده علاوه بر عمل هضم در سیستم ایمنی نقش مهمی ایفا می کند، می توان با متعادل نگه داشتن باکتری های آن، تا حدودی به عملکرد صحیح سیستم ایمنی کمک کرد. در این راه، پروبیوتیک ها و پربیوتیک ها می توانند مفید واقع شوند که در مطالعه حاضر به بررسی این موضوع پرداخته شد.

    نتیجه گیری

     مصرف پروبیوتیک ها در پیشگیری و کنترل بیماری مولتیپل اسکلروزیس نقش موثری دارد.

    کلیدواژگان: مولتیپل اسکلروزیس، پروبیوتیک، پری بیوتیک
  • زهره سفری، سارا صعودی، احمد زواران حسینی، حسن بردانیا، مجید صادقی زاده* صفحات 593-599
    اهداف

    یکی از مهم ترین اهداف پزشکی بازساختی، تولید بافت های جایگزین با عملکرد صحیح است. سلول های فیبروبلاستی یکی از مهم ترین انواع سلول ها در فرآیند ترمیم هستند که در تشکیل عروق خونی نیز نقش دارند. تحریک سلول های فیبروبلاستی برای شروع تکثیر و فراخوان دیگر سلول ها و همچنین آنژیوژنز نیاز به سیگنال های بیرونی مناسب دارد. هدف از مطالعه حاضر بررسی اثرات باکتریوفاژ M13 در ترکیب با پپتید RGD روی سلول های فیبروبلاستی است.

    مواد و روش ها

     برای این مطالعات، ابتدا باکتریوفاژ M13 تکثیر و جداسازی شد. سپس پپتید RGD سنتز و خالص سازی شد در ادامه سلول های فیبروبلاستی جداسازی شده از موش، روی سطوح پوشش داده شده با باکتریوفاژ M13، باکتریوفاژ M13 و RGD، ژلاتین و سطوح کنترل به مدت 48ساعت کشت داده شد. سپس برای اندازه گیری میزان تکثیر و بقای سلول ها تست MTT صورت گرفت و پس از آن میزان بیان ژن های FGF-2، TGF-β1 و VEGF-A به وسیله واکنش زنجیره ای پلیمراز در زمان واقعی (Real-Time PCR) اندازه گیری شد.

    یافته ها

    نتایج مطالعه حاضر نشان داد که سطح باکتریوفاژ M13 و RGD موجب افزایش تکثیر سلولی و میزان زنده ماندن سلول های فیبروبلاست گشته است. علاوه بر این، بیان ژن های FGF-2، TGF-β1 و VEGF-A در سلول های فیبروبلاست کشت داده شده روی سطح باکتریوفاژ M13 و RGD به طور معنی دار افزایش یافت.

    نتیجه گیری

     تحقیق حاضر نشان داد که داربست هایی از جنس باکتریوفاژ M13 و پپتید RGD به دلیل عدم سمیت و زیست سازگاربودن می توانند کاندید مناسبی برای القای ترمیم و آنژیوژنز در مهندسی بافت باشند.

    کلیدواژگان: فیبروبلاست، باکتریوفاژ M13، پپتید RGD و مهندسی بافت
  • سیده سحر مرتضوی فارسانی، مجید صادقی زاده*، هادی شیرزاد، فرهود نجفی صفحات 601-608
    اهداف

    سلول های بنیادی خون ساز در مغز استخوان وظیفه تولید سلول های خونی را بر عهده دارند. طی فرآیند تمایز، این سلول ها به دو رده سلولی پیش ساز، شامل رده میلوئیدی و لنفوئیدی متعهد می شوند. انواع سلول های خونی به استثنای لنفوسیت ها از رده میلوئیدی مشتق می شوند. برخی بیماران دچار کمبود پلاکت یا کم خونی شدید تحت پیوند سلول های بنیادی خون ساز قرار می گیرند. یافتن ترکیبی که موجب پیشبرد تمایز سلول های بنیادی خون ساز قبل از پیوند به فرد بیمار می شود، می تواند روش مناسبی برای تولید سریع تر سلول های خونی در فرد گیرنده باشد. بسیاری از مطالعات، قابلیت کورکومین در القای تمایز سلولی را نشان داده اند. این ترکیب می تواند بسیاری از مکانیزم های سلولی را تحت تاثیر قرار دهد.

    مواد و روش ها

     در این پژوهش به بررسی اثر نانوکورکومین روی بیان ژن های GATA1، GATA2، c-Myb و Hhex در سلول های بنیادی خون ساز استخراج شده از خون بند ناف و نیز تغییر میزان ROS در این سلول ها پرداخته شد. نانوکورکومین از کورکومین و نانوحامل اولئیک اسید و PEG400 ساخته شده است. همچنین میزان نفوذ نانوکورکومین به این سلول ها مورد بررسی قرار گرفت.

    یافته ها

     نتایج نشان می دهد که نانوکورکومین می تواند سبب افزایش سطح ROS درون سلولی و نیز القای بیان ژن های GATA1، c-Myb و Hhex به صورت معنی دار شود (0/05>p). این فاکتورهای رونویسی در تمایز میلوئیدی دخیل هستند.

    نتیجه گیری

    افزایش بیان این فاکتورهای رونویسی توسط نانوکورکومین نشان می دهد که این ترکیب می تواند کاندید مناسبی برای استفاده در محیط های کشت تمایز میلوئیدی باشد و به منظور مطالعات پایه و کلینیکی به کار برده شود.

    کلیدواژگان: سلول های بنیادی خون ساز، تمایز میلوئیدی، نانوکورکومین
  • فهیمه سادات حسینی، بهرام محمدسلطانی*، حسین بهاروند، سامان حسینخانی صفحات 609-615

    ژن SPTBN4 از اعضای خانواده پروتئینی اسپکترین در فرآیندهای مختلف سلول از جمله چرخه سلولی، تکوین سلول های عصبی و غیره نقش ایفا می کند. اخیرا یک miRNA جدید در این ژن SPTBN4 پیدا شده که در پایگاه NCBI به ثبت رسیده است. هدف از مطالعه حاضر، بررسی بیان این miRNA، با نام SPTBN4-miR1 در روند تمایز سلول های بنیادی کارسینومای جنینی NT2 و همچنین بررسی اثر بیش بیانی آن بر روند تمایزی این سلول ها است. نتایج RT-qPCR بیانگر آن بود که SPTBN4-miR1-5p و SPTBN4-miR1-3p در روند تمایز عصبی افزایش بیان معنی داری را از روز سوم شروع و تا روزهای 8 و 14 تمایزی نشان می دهند. سپس، بعد از بیش بیان پیش ساز SPTBN4-miR1 در سلول های NT2 و تیمار با رتینوئیک اسید، بررسی بیان مارکرهای پرتوانی و تمایزی، بیانگر نقش SPTBN4-miR1-5p و SPTBN4-miR1-3p در پیشبرد تمایز و خروج از حالت پرتوانی بود. به نظر می رسد با انجام مطالعات بیشتر و پیداکردن اهداف احتمالی این miRNAها، می توان به یک مارکر تمایزی دست یافت و از آن برای بهبود روند تمایز بهره برد.

    کلیدواژگان: سلول های بنیادی کارسینومای جنینی NT2، تمایز، miRNA، SPTBN4
  • معصومه شریفی علیشاه، رضا درویش زاده*، محمد احمدآبادی، یاسر پیری کشتیبان، کریم حسن پور صفحات 617-625

    رمزگشایی توالی DNA برای همه شاخه های علوم زیستی، حیاتی است. توالی یابی نسل جدید (NGS)، رویکردی متفاوت در توالی یابی است که تحولی عظیم در علم زیست شناسی ایجاد کرده و جنبه های مختلفی از مطالعات در سطح ژنوم، ترنسکریپتوم، اپی ژنوم و متاژنوم را پوشش می دهد. در مقایسه با روش های سنتی، نسل جدید توالی یابی، با فراهم کردن پوشش بالای ژنومی، تفکیک پذیری در حد تک تک جفت بازها و رفع معایب نسل اول توالی یابی (توالی یابی سانگر)، روشی با کارآیی بالا برای آنالیز اطلاعات ژنومی و ترنسکریپتومی است. استفاده از نسل جدید توالی یابی برای بررسی ترنسکریپتوم موجودات زنده مدل و غیرمدل از سال های 2005 و 2006 پس از تجاری شدن دستگاه های شرکت های مختلف مثل ABI/SOLiD Illumina، Roch/454 Life Science و Solexa آغاز شده است. در سال‏های اخیر تکنیک توالی یابی RNA برای شناسایی ژن‏های مرتبط با فرآیندهای رشدونموی و بررسی الگوهای بیان آنها در پاسخ به انواع تنش‏های زیستی و غیرزیستی، در اندام‏ها و مراحل متعدد رشدی در موجودات مختلف و همچنین میزان بیان ژن ها، تفکیک ایزوفرم های مختلف از یکدیگر، شناسایی امتزاج ژن ها، یافتن چندشکلی های تک نوکلئوتیدی (SNP)، عناصر تکراری، وقایع اتصال جایگزین، پیداکردن اسیدهای ریبونوکلئیک غیررمزگر، پیداکردن اگزون های ژنی و رونوشت های جدید، مناطق غیرترجمه شونده (UTR)، جهش های پیکری و غیره، به طور گسترده استفاده می‏شود. روش توالی یابی RNA شامل شناسایی نمونه های زیستی مناسب، استخراج RNAکل، غنی سازی RNAهای غیرریبوزومی، تبدیل RNA به cDNA و ساخت کتابخانه های توالی یابی، انتخاب قطعات براساس اندازه، اضافه کردن لینکرها، استفاده از توالی یاب ها یا پلت فرم های با توان عملیاتی بالا به منظور تولید صدها میلیون خوانش کوتاه، استفاده از نرم افزارهای خاصی به منظور کنترل کیفیت و تطابق خوانش ها با ژنوم مرجع یا ترنسکریپتوم، نقشه بردای و آنالیزهای پایین دستی است.

    کلیدواژگان: بیان ژن، ترنسکریپتوم، NGS، توالی یابی RNA
  • حسین رحمانی، رضا حسن ساجدی* صفحات 627-633
    اهداف

    به دلیل سهولت استفاده، غیرسمی بودن و قابلیت بالای فتوپروتئین اکورین در سیستم های ردیابی، محققین توجه خاصی به استفاده از این پروتئین بیولومینسانس داشته اند. هدف مطالعه حاضر طراحی روشی برای سنجش دقیق و آسان داروهای مهم در پایش درمانی از طریق روش مبتنی بر مهار فعالیت بیولومینسانسی اکورین است.

    مواد و روش ها

    در پژوهش تجربی حاضر تعدادی از داروهای مهم در پایش دارویی و دارای شباهت ساختاری با کلنترازین، انتخاب و میانکنش آنها با اکورین بررسی و شرایط سنجش واکنش بیولومینسانسی به منظور دستیابی به کمترین حد تشخیص بهینه سازی شد.

    یافته ها

     از میان داروهای بررسی شده، تنها بنسرآزید منجر به مهار فعالیت بیولمینسانسی اکورین شد که این اثر مهاری رفتار وابسته به غلظت داشت. بهترین نمودار دوز- پاسخ به دست آمد و IC50 26/0میکرومولار محاسبه شد. دامنه خطی برای بنسرآزید 100 تا 1500نانومولار و حد تشخیص و حد کمی سازی روش به ترتیب 79 و 260نانومولار به دست آمد. همچنین امکان استفاده از این روش برای سنجش آنالیت در نمونه سرم بررسی شد و نتایج میزان بازیابی 97% را نشان داد. به منظور مشخص شدن مکانیزم مهار، نمودار دوز- پاسخ بنسرآزید در حضور غلظت های مختلف کلنترازین رسم شد که نشان داد IC50 تغییر می یابد.

    نتیجه گیری

     روش طراحی شده می تواند برای سنجش بنسرآزید استفاده شود و قابلیت استفاده در نمونه سرم را دارد. همچنین نتایج نشان می دهد بنسرآزید با مهار رقابتی فعالیت بیولومینسانسی اکورین را مهار می کند. تجربی حاضر تعدادی از داروهای مهم در پایش دارویی و دارای شباهت ساختاری با کلنترازین، انتخاب و میانکنش آن ها با اکورین بررسی شد و شرایط سنجش واکنش بیولومینسانسی جهت دستیابی به کمترین حد تشخیص بهینه سازی شد.

     

    کلیدواژگان: اکورین، بنسرآزید، سنجش مهار بیولومینسانسی، پایش دارو
  • امیرعلا بخشیان نیک، بهمن وحیدی* صفحات 635-646
    اهداف

    داربست به عنوان سازه نگهدارنده سلول از اهمیت ویژه ای در مهندسی بافت استخوان برخوردار است. قرارگیری داربست در محیط کشت دینامیک، مانند بیوراکتور نفوذی، نقش پارامترهای مکانیکی از قبیل تنش برشی و فشار هیدرودینامیک را پررنگ تر می کند. از سویی دیگر، این پارامترهای مکانیکی به شدت متاثر از طرح داربست هستند. در این پژوهش به بررسی تاثیر طرح داربست استخوانی بر نحوه عملکرد تحریک های مکانیکی و پیش بینی سرنوشت سلول های بنیادی مزانشیمی پرداخته می شود.

    مواد و روش ها

     با استفاده از ابزار شبیه سازی کامپیوتری و روش های اجزای محدود، پنج داربست استخوانی (با نام های جیروید، جیروید پرتخلخل، دیاموند، IWP و داربست با شیب اندازه تخلخل) مبتنی بر توابع ریاضی سطوح ضمنی طراحی شدند و در محیط کشت دینامیک شبیه سازی شده تحت عبور جریان سیال با سرعت های ورودی 1، 10، 25، 50 و 100 میکرومتر بر ثانیه قرار گرفتند. تجمع سلول ها روی داربست های جیروید و IWP به صورت یک لایه به ضخامت 5/8 میکرون در نظر گرفته شد.

    یافته ها

     با توجه به نتایج به دست آمده، داربست با طرح دیاموند بهترین عملکرد را از منظر یکنواختی تنش های ایجادشده به خود اختصاص داد. در حضور لایه سلولی، تنش فون مایسز به میزان 60 و 50مگاپاسکال به ترتیب در داربست های جیروید و IWP به دست آمد که تمایز استخوانی را تسهیل خواهد نمود.

    نتیجه گیری

     استفاده از داربست با شیب اندازه تخلخل موجب اعمال تنش های متفاوت در بخش های مختلف داربست می شود و این امر در مورد کاربردهای نوین داربست های استخوانی برای ایجاد تمایز های سلولی مختلف به طور همزمان بسیار مفید است.

    کلیدواژگان: مهندسی بافت استخوان، محیط مکانیکی، سلول بنیادی، داربست، تنش برشی، شبیه سازی محاسباتی
  • سحر کریمیان بهنمیری، امیر مقصودی*، فاطمه یزدیان صفحات 645-652
    اهداف

    کورکومین مولکولی طبیعی است که با توجه به خواص گوناگون درمانی آن از جمله اثر ضدباکتریایی، می توان با کاهش معایب کورکومین از آن به عنوان دارویی به منظور درمان بیماری های مزمن استفاده کرد. هدف مطالعه حاضر ایجاد روشی برای تهیه نانوذرات کورکومین با استفاده از پلیمر های پلی آکریلیک اسید، پلی وینیل الکل و پلی اتیلن ایمین با نظر به بهبود ثبات، افزایش زیست فراهمی، حلالیت آبی بالا و همچنین بررسی کارآیی آن علیه باکتری استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متیسیلین است .

    مواد و روش ها

    به منظور سنتز نانو ذرات پلیمری حاوی کورکومین به روش رسوب دهی نانو بهینه سازی غلظت های موثر از پلیمر، کورکومین و آب با استفاده از روش سطح پاسخ معین شد. نانوذرات سنتزشده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، پراکندگی پویای نور و اندازه گیری پتانسیل زتا مشخصه یابی شدند. همچنین حداقل غلظت مهارکنندگی نانوذرات سنتزشده علیه باکتری استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متیسیلین اندازه گیری شد.

    یافته ها

    نانوذرات ساخته شده در مورفولوژی سطح کاملا گرد، جدا از هم و صاف بودند و میانگین اندازه ذرات 7±149، 8±175 و 9±184نانومتر برای پلی آکریلیک اسید، پلی وینیل الکل و پلی اتیلن ایمین و همچنین حداقل غلظت بازدارندگی علیه باکتری استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متیسیلین را به ترتیب 024/0±480/0، 019/0±390/0 و 017/0±340/0میلی گرم بر میلی لیتر به دست آمد.

    نتیجه گیری

     غلظت حلال، پلیمر و کورکومین برای دستیابی به اندازه ذرات کوچک تر بسیار مهم است. خاصیت مهارکنندگی نانوذرات کورکومین به دلیل کوچک ترشدن اندازه ذرات و افزایش قدرت نفوذ آن در باکتری افزایش چشمگیری یافته و نانوذرات بارگذاری شده با کورکومین می توانند حامل های دارویی امیدبخشی برای درمان بیماری های سرطانی، عفونی و سایر بیماری ها باشند .

    کلیدواژگان: کورکومین، نانوکورکومین، استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متیسیلین، آنتی باکتریال
  • مینا بحری، صادق حسن نیا*، بهاره دبیرمنش، همایون حسین زاده صفحات 653-662
    مقدمه

    امروزه ترمیم بافت استخوانی با افزایش اختلالات و آسیب های استخوانی از اهمیت خاصی برخوردار است. مهندسی بافت استخوان، راهکارهای ویژه ای را برای رفع این مشکلات فراهم کرده است. مطالعه حاضر با هدف تخلیص فیوژن پپتید نوترکیب حاوی تگ تمایلی به هیدروکسی آپاتیت با کمک ستون کروماتوگرافی سرامیکی انجام شد.

    مواد و روش ها

     در مطالعه حاضر، نوعی پپتید فیوژن طراحی شد که از یک سو حاوی توالی دمین اتصالی به هپارین بود که می تواند به انواع مختلفی از فاکتورهای رشد دخیل در ترمیم بافت متصل و باعث به دام انداختن این فاکتورها در محل ضایعه شود و از سوی دیگر حاوی یک تگ بود که شامل توالی به دست آمده از یک مطالعه آزمایشگاهی مبتنی بر بیان فاژی است. علت قراردادن این تگ، اتصال پپتید به داربست حاوی هیدروکسی آپاتیت و تخلیص پپتید نوترکیب توسط ستون هیدروکسی آپاتیت بود. بنابراین توالی ژن برای بیان در میزبان پروکاریوتی E. coli سویه BL21 بهینه سازی و سنتز شد. سپس توسط هضم دوگانه با آنزیم های SacI و BamHI در وکتور بیانی pET-21a(+) ساب کلون شد. بیان پپتید نوترکیب از طریق روش های SDS-PAGE و وسترن بلات بررسی شد. برای بهینه کردن شرایط تخلیص، با اعمال تغییرات اساسی در روش کار اصلی شرکت سازنده، تخلیص دو مرحله ای انجام شد. این پپتید با تمایل بالایی به ستون متصل و با خلوص قابل قبولی تخلیص شد. در نهایت وجود تجمعات پپتیدی از طریق روش DLS بررسی شد.

    یافته ها

    نتایج کلونی PCR، هضم آنزیمی با استفاده از آنزیم های SacI و BamHI و تعیین توالی حاکی از صحت فرآیند کلونینگ بود. از طرفی بیان پپتید فیوژن توسط روش های SDS-PAGE و وسترن بلات تایید و مهاجرت آن روی ژل باعث ظاهرشدن باندی در حدود 12کیلودالتون شد. تغییرات ایجادشده در روش کار شرکت سازنده باعث شد فرآیند تخلیص به صورت مطلوبی انجام شود و در نهایت نتایج روش DLS هم خلوص پپتید تخلیص شده را نشان داد.

    نتیجه گیری

     نتایج نشان دهنده بیان مطلوب و خلوص قابل توجه پپتید فیوژن طراحی شده در این مطالعه است.

    کلیدواژگان: پپتید، فیوژن، هیدروکسی آپاتیت، دمین اتصالی به هپارین، پراکندگی نور دینامیکی
  • بهرام دارایی*، احسان صحرایی، الهه آقازاده صفحات 663-669

    محرک‌ها موادی هستند که موجب افزایش هوشیاری و کاهش خستگی جسمی و روحی می‌شوند. این داروها از طریق افزایش فعالیت گیرنده‌های تحریکی و کاهش فعالیت گیرنده‌های مهاری سیستم عصبی مرکزی عمل می‌کنند. مت‌آمفتامین، که در بازار سیاه به نام شیشه معروف است، نام یک ماده روان‌گردان است. این ماده محرک اعصاب است و با تاثیر مستقیم بر مکانیزم‌های مغز شادی و هیجان در فرد ایجاد می‌کند. مت‌آمفتامین در دوزهای پایین تا متوسط (5 تا 30میلی‌گرم) سبب سرخوشی، برانگیختگی، افزایش ضربان قلب و فشار خون، میدریاز، افزایش دمای بدن و کاهش اشتها می‌شود. دوزهای بالا ولی غیرکشنده مت‌آمفتامین سبب اختلالات ذهنی و بروز علایم سایکوتیک، رابدومیولیز و تشنج می‌شود. سمیت قلبی عروقی مت‌آمفتامین ناشی از افزایش فشار خون، آریتمی، سندرم حاد کرونری و ایسکمی بطنی است. مهم‌ترین مکانیزم‌های سلولی دخیل در آسیب ناشی از مت‌آمفتامین استرس‌اکسیداتیو، سمیت تحریکی و آسیب میتوکندریایی هستند. سنتز مت‌آمفتامین در کارگاه‌های غیرقانونی به‌طور عمده از شش روش صورت می‌گیرد که براساس ماده اولیه به دو گروه تقسیم می‌شوند. مواد اولیه در سنتز مت‌آمفتامین شامل افدرین و فنیل‌پروپانون است. در روش‌های احیای بیرچ، ناگایی، امد و هیدروژناسیون رزونماند، افدرین و سودوافدرین به‌‌عنوان ماده اولیه به کار می‌روند و در روش‌های لوکارت و آمیناسیون احیایی از فنیل‌پروپانون به‌عنوان ماده اولیه استفاده می‌شود.

  • سیدسینا میرجلیلی، طاهره توحیدی مقدم*، رضا حسن ساجدی صفحات 671-677

    در جدیدترین پژوهش‌های مبتنی بر استفاده از نانوذرات با رویکرد کاربردی، نانوساختارهای میله‌ای‌شکل طلا با داشتن خواص نوری بی‌نظیر در درمان و تشخیص بیماری‌ها مورد توجه ویژه قرار گرفته‌اند. شکل میله‌ای این نانوساختارها، باعث جذب قوی و حساس پلاسمون سطحی در ناحیه مادون قرمز می‌شود. در پژوهش حاضر، با توجه به حساسیت ویژه نوسانات پلاسمون سطحی نانومیله‌های طلا نسبت به کوچک‌ترین تغییرات محیطی و اهمیت تشخیص سریع مقادیر بسیار کم آلبومین در ادرار، اتصال و پایداری نانومیله‌های طلا به آنتی‌بادی ضد آلبومین در شرایط مختلف غلظتی، حجمی، زمانی و همچنین تغییرات pH مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مطالعات طیف‌سنجی نمونه‌های مختلف در گستره طول موج مریی- نزدیک مادون قرمز نشان داد که در غلظت، حجم و pH مشخص نانوساختار از پایداری مطلوبی برخوردار است و شکل میله‌ای آن به همراه ویژگی‌های پلاسمونیک محفوظ مانده است. مطالعه پایداری زمانی نمونه‌ها نشان داد که برای استفاده به‌عنوان نانوزیست حسگر، قابلیت نگهداری نمونه کمپلکس تا 48 ساعت مناسب خواهد بود. پایش اولیه عملکرد نانوزیست حسگر در حضور آلبومین با دو غلظت در گستره نرمال و بیماری‌زا، تغییر شدید در فاصله بین نانوذرات، اندازه و مورفولوژی نانوساختارها را نشان داد. طبق این پژوهش، می‌توان از این نانوساختارهای میله‌ای در طراحی زیست حسگرهای ساده استفاده کرد.

    کلیدواژگان: نانومیله های طلا، نوسانات پلاسمون سطحی، نانوزیست حسگر
  • زهرا محمدهاشمی، سپهر قاضی نوری*، مهدی سجادی فر، محمد صاحبکارخراسانی، آرش موسوی صفحات 679-695

    با تصویب قانون حمایت از شرکت‌های دانش‌بنیان در سال 1389، موج جدیدی در نظام علم، فناوری و نوآوری ایران با تمرکز بر اقتصاد دانش‌بنیان و مبتنی بر نوآوری آغاز شد. در حال حاضر بیش از 4000 شرکت دانش‌بنیان در ایران فعالیت می‌کنند که حدود 5% آنها در حوزه زیست‌فناوری فعال هستند. هدف مطالعه حاضر، طراحی مدل تجربی از ارتباط مشوق‌های مالی و مالیاتی این قانون، بر برخی از شاخص‌های عملکردی شرکت‌های دانش‌بنیان زیست‌فناوری است. به این منظور، پس از تحلیل محتوای اسناد مرتبط و طراحی مدل مطالعه، برای ارزیابی اثرات مستقیم و متقابل میان ابزارهای سیاستی، تعیین عوامل مهم تجربی و سطح آنها از "طرح آزمایشی عاملی 23" استفاده شد. جامعه هدف مطالعه شامل 113 شرکت دانش‌بنیان تولیدکننده در حوزه زیست‌فناوری هستند. یافته‌های مطالعه در شاخص‌های افزودگی ورودی نشان‌دهنده اثرگذاری مثبت اثرات متقابل سه‌تایی عامل‌ها بر هزینه‌کرد تحقیق و توسعه و اثرات تسهیلات فناوری و تجاری‌سازی و اثرات متقابل آنها بر نیروی انسانی تحقیق و توسعه است. در مطالعه حاضر، ارتباطی میان اثربخشی ابزارهای سیاستی بر شاخص‌های افزودگی خروجی مشاهده نشد.

    کلیدواژگان: شرکت دانش بنیان، زیست فناوری، طرح آزمایشی عاملی، افزودگی ورودی، افزودگی خروجی
|
  • Faezeh Khatami, Farzaneh Najafi*, Fataneh Yari, Ramazan Ali Khavari Nejad Pages 519-525

    The high quality and quantity of extracted DNA is necessary for a variety of molecular biology studies. Low yields and poor quality of genomic DNA extracted from petal due to high levels of secondary metabolites. Carotenoids, anthocyanins, phenolic acids and flavonoids are the most effective secondary metabolites in petals, which are considered as contaminating compounds and could lead to interfere with DNA during extraction and purification. Considering that the basis of the most molecular research in genetic engineering and genomics is high-quality of DNA, therefore, it seems that finding an efficient method for reducing adverse effects of these contaminating compounds for the exteraction is essential. In this regard, iron-magnetic nanoparticles have been used to improve the exteraction of high yields and quality of DNA from rose petals in the present work. In the following, to compare the efficiency of DNA extraction, modified CTAB (Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide) and rapid detection methods were used. The results showed that petal’s extracted DNA quantification and qualification by iron-magnetic nanoparticles procedure was much more reliable than two other methods. Inaddition, this method could extract optimal amount of DNA with the lowest amounts of samples within few minutes. Due to high qualification and quantification of DNA purification by iron-magnetic nanoparticles, the present procedure could be recommended as an efficient protocol for rose petal DNA extraction.

    Keywords: DNA, Extraction, Petal
  • Sahar Mehraban, Mohammadreza Sharifmoghadam*, Masoumeh Bahreini, Ahmad Asoodeh, Behnaz Korozhdehi Pages 527-534

    Significant amounts of waste, including feathers, bones, blood etc. are yearly produced by the poultry industry. Feathers are composed of 90% keratin protein, and the rest is composed of lipids and water. Keratinases are one of the most diverse and usable enzymes which can be produced by bacterial and fungal microorganisms. These enzymes show a wide range of application in the various field. In this study, the keratinolytic activity of the isolated strain from a poultry farm in Mashhad was evaluated and then the medium conditions for keratinase production were optimized. The strains were identified based on the morphological and biochemical methods. 16S rRNA gene of the strain was amplified by PCR and then sequenced. And the strain proteolytic activity was examined and compared with its keratinolytic activity. Finally, strain growth ability tested in variety substrate. using 16SrRNA gene sequencing, morphological and biochemical identification, the strain shared 99/9% similarity with Bacillus mojavensis. Optimization of various factors including temperature, pH, incubation time, carbon and nitrogen sources, aeration and inoculum size showed that the isolated strain has the highest keratinolytic activity at 37°C, 48 hours incubation period, pH=9/5, sucrose 1%, 3% substrate, aeration 75% and 6% (v/v) inoculum amount. None of the nitrogen sources had a positive effect. the FUM-1 keratinolytic activity was increased approximately 3.38 fold by condition optimization of the medium, indicating the importance of environmental conditions. In the study, the strain with high keratinolytic activity was suggesting its potential use in biotechnological.

    Keywords: Bacillus mojavensis, poultry industry, Keratinase, optimization
  • M. Afsharnezhad, S.S. Shahangian*, M. Salehi, R. Sariri Pages 535-543

    The use of enzymes in organic solvents represents an important area of industrial and biotechnological development. However, organic solvents often cause protein denaturation, thereby reducing the activity and stability of enzymes. Use of stabilizing additives, protein engineering and chemical modification of enzymes are common strategies to overcome this problem. In this study, a cysteine protease from the latex of Ficus johannis was purified and the activity and stability of the protease were investigated in the presence of different organic solvents. The effect of trehalose, sorbitol, and sucrose on the enzyme activity was also studied in the presence of organic solvents. The results showed that the enzyme activity was elevated in the presence of low concentrations of organic solvents increased, while it was decreased with increasing concentration of organic solvents. However, the enzyme still retained 60% of its activity at 30% organic solvent concentration. The enzyme was considerably stable in the presence of organic solvents, maintaining almost 90% of its stability in the presence of 50% of all solvents. As stabilizing additives, sugars enhanced the catalytic activity and stability of the enzyme, and trehalose was the most effective sugar. The easy purification procedure and considerable activity and stability of the protease in the presence of organic solvents could suggest this enzyme as a good candidate for peptide synthesis industry.

    Keywords: Ficus johannis Protease, Stability, Organic Chemicals, Additives
  • Gh. Mahdevar* Pages 545-555

    Gene expression, flow of information from DNA to proteins, is a fundamental biological process. Expression of one gene can be regulated by the product of another gene. These regulatory relationships are usually modeled as a network; genes are modeled as nodes and their relationships are shown as edges. There are many efforts for discovering how genes regulate expression of themselves. This paper presents a new method that employs expression data and ontological data to infer co-expression networks, networks made by connecting genes with similar expression patterns. In brief, the method begins by learning associations between the available ontological information and the provided co-expression data. Later, the method is able to find both known and novel co-expressed pairs of genes. Finally, the method uses a self-organizing map to adjust estimation made by the previous step and to form the GCN for the input genes. The results show that the proposed method works well on the biological data and its predictions are accurate; consequently, co-expression networks generated by the proposed method are very similar to the biological networks or those that constructed with no missing data. The method is written in C++ language and is available upon request from the corresponding author.

    Keywords: Gene Expression, Neural Networks, Unsupervised Machine Learning
  • J. Hekmati, A. Alami, J. Zahiri* Pages 557-564

    Hordeum vulgare is a one-year-old herb of the Poaceae family. It is an important cereal used by humans which has been applied in many cases instead of wheat. The limitation of experimental methods is one of the important problems for identifying protein-protein interactions. So, in recent years, computational methods have played an important role in predicting and identifying protein-protein interactions. In this study, for constructing protein-protein interaction (PPI) network, the experimental PPI information of six model organisms includes Saccharomyces cerevisiae, Caenorhabditis elegans, Drosophila melanogaster, Homo sapiens, Oryza sativa, and Arabidopsis thalian were extracted from the Intact database. Inparanoid was used for identifying barley orthologous proteins with model organisms. The Interolog method which was used in this study can predict protein-protein interactions by mapping protein interactions of the model organisms on orthologous proteins. After removing repetitive interactions, the final predicted barley PPI network contained 235966 interactions between 7350 proteins. This study is the first report presented on protein-protein interaction prediction in barley.

    Keywords: Computational Methods, Interolog, Model Organisms, Protein-Protein Interaction
  • E. Abdolmajid*, F. Nemati Pages 565-572
    Aims

    The objective of this research was to develop a novel method for the synthesis of colloidal solutions of titanium dioxide nanoparticles with high stability and life span.

    Materials & Methods

    Based on mentioned points, the issue of this study is the synthesis of nanoparticles via chemical reduction process. The morphologies, compositions, and physicochemical properties of the prepared samples were characterized by TEM, XRD and DLS. Also, the cytotoxic effect of fabricated NPs against human white blood cells (WBCs) was investigated via MTT assay. In addition, antibacterial activity was investigated.

    Findings

    The results of this study indicate that the diameter of the synthesized nanoparticles is about 50nm and contains the anatase phase, in the range of 2θ from 25-80°C, and the hydrodynamic radius of nanoparticles is about 95.8±12.78nm and the zeta potential of nanoparticles is about -34.87±4.78mV. Also, the effect of toxicity of titanium dioxide nanoparticles on the white blood cell line showed that these nanoparticles cause the toxicity of cells at concentrations above 200μg/ml, but in lower concentrations, normal cells can survive. Also, these nanoparticles at the same low concentrations.

    Conclusion

    In conclusion, colloidal solutions with high stability were successfully synthesized, which, in addition to increasing the antibacterial properties due to diminished dimensions.

    Keywords: Nanoparticles, Titanium Dioxide, Colloidal Solutions, Antibacterial Properties
  • H. Hashemzadeh, A. Allahverdi, P. Ertl, H. Naderi Manesh* Pages 573-580

    In view of the constant increase of nanotechnology and nanomaterials applications in our daily life, to determine whether they are safe, “in vitro” and “in vivo” screening methods are needed. Obviously, application of models that are similar to the physiological tissues process of the human body could be a better candidate. The three-dimensional spheroid method, spheroid were generated using commercial microplates, has many benefits (in comparison with traditional methods or monolayer cell culture) such as the growth of the cells in 3D, similar to the body's physiological tissue, an alternative for animal models, cell-to-cell interactions, and better cell signaling. In this study, the toxicity of silver nanoparticles by using three factors such as metabolic activity, live/dead assay, and spheroid surface area was evaluated using two different methods (2D vs 3D) under treatment with various concentrations of silver nanoparticles at different times. The results showed that different cells types, cancer and/or normal lung cells, have significant differences. In addition, it was observed that distinct differences in terms of cytotoxicity of silver nanoparticles between 2D and 3D culture systems and also the rate of growth/non-growth of spheroids are highly depended on cell type and various concentrations have fundamental importance in such studies. The present study provides evidence that cellular dimensions (3D vs 2D) play a pivotal role in the results and outcomes of inflammation and cytotoxicity with nanoparticles due to the spatial-temporal structure.

    Keywords: Spheroid, Metal Nanoparticles, Toxicity Test, Cancer, Cell Culture Techniques
  • J. Esfandyari, B. Shojaedin Givi, M. Mozafari Nia, H. Hashemzadeh, H. Naderi Manesh* Pages 581-588

    Diatoms biosilica shell, frustule, is substitute biostructures to mesoporous silica particles, which possesses their wide surfaces, nano-diameter porosity, mechanical strength, and thermal stability, optical capabilities, and the ability to bind to biomolecules can be used in biosensing applications. In this study, diatom species called Chaetoceros muelleri, was used for the fabrication of the Fe2O3-Au-Biosilica magnetic package. After micro-algae cultivation, the synthesis of gold nanoparticles (AuNPs) on silica walls was carried out using the bio-synthesis method, which evaluations have demonstrated the continuous formation of spherical AuNPs on the walls and its surfaces. After this step, the magnetic iron oxide nanoparticles were attached to the silica surface of the diatom, this, in turn, leads to system guiding using a magnetic field. Surface modification of diatoms magnetic complex, by using the APTES, allowed the attachment of fluorescence Rhodamine and the Herceptin antibody (Trastuzumab) to the structure. As well as the attachment of the fabricated system to target cells (SKBR3) was confirmed by fluorescence microscopic analysis. The results of this study indicate the ability and specificity of the diatom silicone shell as a "multipurpose" package for diagnostic and therapeutic activities.

    Keywords: Diatom, Biosynthesis, Nanoparticles, Cancer, Biosensor
  • H. Pourkalhor*, D. Farhud Pages 589-592
    Introduction

    Since the gastrointestinal system plays an important role in the function of the immune system, its role in the control or treatment of autoimmune diseases cannot be ignored. Therefore, the intestinal strengthening, which much of gastrointestinal function depends on it, can be effective in this direction. Also, because the intestine plays an important role in the immune system in addition to digestion, it can help maintain the immune system's function by keeping its bacteria balanced. In this regard, probiotics and prebiotics can be useful, which this issue was investigated in the present study.

    Conclusion

    Probiotics have an important role in the prevention and control of multiple sclerosis.

    Keywords: Multiple Sclerosis, Probiotics, Prebiotics
  • Z. Safari, S. Soudi, A. Zavaran Hosseini, H. Bardania, M. Sadeghizadeh* Pages 593-599
    Aims

    One of the most important regenerative medical purposes is the production of alternative tissues with proper function. Fibroblast cells are one of the most important types of cells in the repair process that also play a role in the formation of blood vessels. Stimulation of fibroblastic cells requires the appearance of external signals to begin the proliferation and recall of other cells, as well as angiogenesis. The aim of this study was to investigate the effects of M13 in combination with RGD peptide on fibroblastic cells.

    Materials and Methods

    For this study, M13 bacteriophage was first amplified and isolated. Then RGD peptide was synthesized and purified. Then, isolated mouse fibroblastic cells were culture on surfaces coated with M13 bacteriophage, bacteriophage M13 and RGD, gelatin, and surfaces without coated as a control for 48 hours. MTT assay was used to measure the proliferation and survival of cells, and then the expression of FGF-2, TGF-β1 and VEGF-A genes was measured by real-time PCR.

    Findings

    The results of this study showed that the M13 and RGD bacteriophage increased cell proliferation and the fibroblast cell survival rate. In addition, expression of FGF-2, TGF-β1 and VEGF-A genes in cultured fibroblasts on the M13 and RGD bacteriophages surface increased significantly.

    Conclusion

    Our research showed that scaffolds of M13 bacteriophage and RGD peptide are nontoxic and bio-compatible so they can be a suitable candidate for induction of repair and angiogenesis in tissue engineering.

    Keywords: Fibroblast, Bacteriophage M13, RGD peptide, Tissue Engineering
  • S.S. Mortazavi Farsani, M. Sadeghizadeh*, H. Shirzad, F. Najafi Pages 601-608
    Aims

    Hematopoietic stem cells are responsible for the production of blood cells in the bone marrow. During the process of differentiation, these cells commitment to two precursor cell lines include myeloid and lymphoid cells. Various blood cells, excluded lymphocytes, generates from myeloid cells. Some patients with severe anemia or thrombocytopenia receive hematopoietic stem cell through transplantation. Finding a potential component for inducing differentiation of hematopoietic stem cells before transplantation, could be an appropriate strategy for the acceleration of blood cells production in recipient persons. Various studies indicate the ability of Curcumin for inducing of cell differentiation. This component can alter many of cellular mechanisms.

    Material and methods

    The aim of this project was to evaluate the effects of Nanocurcumin on mRNA expression levels of GATA1, GATA2, c-Myb and Hhex genes and alteration of cellular ROS in umbilical cord blood-derived hematopoietic stem cells. Nanocurcumin was synthesized from Curcumin, Oleic acid, and PEG400. The rate of Nanocurcumin delivery into the cells was also evaluated.

    Findings

    Our results show that intracellular ROS and expression levels of GATA1, c-Myb, and Hhex transcription factors were significantly increased after treatment with Nanocurcumin (p<0.05). These transcription factors involve in myeloid differentiation.

    Conclusion

    Enhancement of these transcription factors expression making Nanocurcumin a potential candidate for applying in myeloid differentiation media and basic and clinical studies.

    Keywords: Hematopoietic stem cells, Myeloid Differentiation, Nanocurcumin
  • F.S. Hosseini, B. Mohammad Soltani*, H. Baharvand, S. Hosseinkhani Pages 609-615

    The SPTBN4 gene, a part of the spectrin protein family, plays important roles in various cellular processes, including cell cycle, nerve cell development, and so on. Recently, a new miRNA has been found in this SPTBN4 gene, which was registered at the NCBI database. The aim of the present study was to investigate the expression of this miRNA, called SPTBN4-miR1, in the process of differentiation of human embryonal carcinoma cell line NT2 and also the overexpression effect of this miRNA on the differentiation of these cells. RT-qPCR results indicate that SPTBN4-miR1-5p and SPTBN4-miR1-3p show a significant increase in expression in the process of neural differentiation from day three until the 8th and 14th day of differentiation. Then, after overexpressing the SPTBN4-miR1 precursor in NT2 cells and retinoic acid treatment, the expression of pluripotent and differentiation revealed the role of SPTBN4-miR1-5p and SPTBN4-miR1-3p in promoting differentiation and exclusion from the pluripotent state. It seems that by making further studies and finding out the possible targets of these miRNAs, a distinctive marker can be achieved and used to improve the differentiation process.

    Keywords: Human Embryonal Carcinoma cell line NT2, Differentiation, miRNA, SPTBN4
  • M. Sharifi Alishah, R. Darvishzadeh*, M. Ahmadabadi, Y. Piri Kashtiban, K. Hasanpur Pages 617-625

    Revealing DNA sequences is vital for all branches of biological sciences. Next-Generation Sequencing (NGS) is a different approach in this area so that it has created a great evolution in biology science and covers various aspects of genome, transcriptome, epigenome and metagenome-level studies. NGS is considered as a high-performance method for genomic and transcriptomic information analysis in comparison with traditional methods due to providing good genomic coverage, determining each single pairs of bases and eliminating the first generation sequencing disadvantages (Sanger sequencing). Use of NGS has begun since 2005 and 2006, after the commercialization of various apparatus companies such as ABI/SOLiD Illumina, Science Roch/454Life, and Solexa to study the transcriptome of the model and non-model organisms. Recently, RNA sequencing is used widely to identify genes associated with growth and development processes and their expression patterns in response to a variety of biological and non-biological stresses, in various organs and growth stages in different organisms. It helps scientists to determine the amounts of gene expression, differentiation of different isoforms of genes, detection of gene fusions and characterization of small RNA as well as alternative splicing events, duplicate elements, exon of genes, new transcripts, UTRs, SNPs, and somatic mutations. The RNA-seq method typically consists of providing suitable biological samples, isolation of total RNA, enrichment of non-ribosomal RNAs, conversion of RNA to cDNA, construction of a fragment library, selecting size and adding linkers and sequencing on high-throughput sequencing platform, alignment, and assembly of the reads and downstream analysis.

    Keywords: Gene Expression, High-Throughput Nucleotide Sequencing, RNA-Seq, Transcriptome
  • H. Rahmani, R. H.Sajedi* Pages 627-633
    Aims

    Aequorin as a bioluminescence protein due to ease of use, non-toxic, and high capability of detecting has long been the interest of researchers. The aim of this study was to design a method for accurate and simple detection of important therapeutic agents using a bioluminescence inhibition based assay by using aequorin.

    Materials & Methods

    In this study, important drugs in therapeutic monitoring with structural similarity to Coelenterazine, were selected and their interaction with aequorin was investigated. Further, the conditions of the bioluminescence assay were optimized to achieve the lowest detection limit.

    Findings

    Among the drugs whose effects have been tested on aequorin, the only benserazide resulted in inhibition of the bioluminescence activity. This analyte can significantly reduce the bioluminescence of aequorin in a concentration-dependent manner. The best dose-response curve was obtained and IC50 of 0.26µM was calculated. The linear calibration curve was obtained in a range of about 100 to 1500nM with LOD and LOQ of 79 and 260nM, respectively. Furthermore, we demonstrated the application of the approach in human serum samples with a recovery of 97%. Guddem-Schild graph was plotted to determine the mechanism of inhibition which indicated that the IC50 of benserazide changed in the presence of different concentrations of Coelenterazine.

    Conclusion

    The proposed method can be used for measuring benserazide which can easily be applicable for real samples. Also, the results show that benserazide inhibits the bioluminescence activity of aequorin by competitive inhibition.

    Keywords: Aequorin, Benserazide, Bioluminescence inhibition assay, Drug monitoring
  • A. Bakhshian Nik, B. Vahidi* Pages 635-646
    Aims

    In bone tissue engineering, the scaffold as a supportive structure, plays a vital role. Putting the scaffold in dynamic cell culture, such as perfusion bioreactor, makes the role of mechanical parameters such as shear stress and hydrodynamic pressure more important. On the other hand, these mechanical parameters are influenced by scaffold architecture. In this study, the effects of bone scaffold architecture on mechanical stimuli have been analyzed and their effects on the mesenchymal stem cell fate have been predicted.

    Material & Methods

    Using the tools of computer simulation, five bone scaffolds (Gyroid, high porous Gyroid, Diamond, IWP, and gradient architecture Gyroid) based on mathematical functions of minimal surfaces were designed and exposed in a simulated dynamic cell culture under the inlet velocities of 1, 10, 25, 50, and 100μm/s. Cell accumulation on the inner part of the scaffold was considered as an 8.5-micron layer. This layer was designed for Gyroid and IWP scaffolds.

    Findings

    Based on the results, Diamond scaffold showed the most efficient performance from the homogeneity of stresses point of view. In the presence of the cell layer, the von Mises stress was reported as 60 and 50 mPa on the Gyroid and IWP scaffolds, respectively which eases osteogenic differentiation.

    Conclusion

    In gradient architecture scaffolds under dynamic conditions, there is a gradient in shear stress that causes various signaling in different positions of theses scaffold and facilitates multi-differentiation of the cells on the same scaffold.

    Keywords: Bone Tissue Engineering, Mechanical Enviroment, Stem Cell, Scaffold, Shear Stress, Computational Simulation
  • S. Karimian Bahnamiri, A. Maghsoudi*, F. Yazdian Pages 645-652
    Aims

    Curcumin is a natural molecule that due to its various curative effects including antibacterial properties, it can be used as a medicine, albeit after reducing its disadvantages. The aim of the present study is to develop a method for preparation of nanoparticles of curcumin using PAA, PVA, and PEI polymers with a view to improve its stability, increasing bioavailability and aqueous solubility as well as study its effectiveness against methicillin-resistant to Staphylococcus aureus.

    Materials & Methods

    In order to synthesize polymeric nanoparticles including curcumin with the nano-precipitation method, optimizing the effective concentration of polymer, curcumin, and water were determined by using the Response Surface Method (RSM). Synthesized nanoparticles were characterized by Scanning Electron Microscope (SEM), Dynamic Light Scattering (DLS) and zeta potential measurement methods. Furthermore, minimal concentration inhibitory of synthesized nanoparticles against the Staphylococcus aureus resistant to methicillin was measured.

    Findings

    The created nanoparticles were round, discrete and smooth in surface morphology and the average particle size for PAA, PVA, and PEI were 149±7nm, 175±8nm, and 184±9nm respectively. The minimum inhibitory concentration for PAA, PVA and PEI nanoparticles against the Staphylococcus aureus were 0.480±0.024, 0.390±0.019 and 0.340±0.017mg/ml. The concentration of solvent, polymer, and curcumin was important to obtain small size particles.

    Conclusion

    The results indicated that the water solubility of curcumin significantly improved by particle size reduction up to the nano range. The inhibitory property of curcumin nanoparticles has greatly increased due to the smaller particle size and their increased penetration into the bacteria and nanoparticles loaded with curcumin could be a promising drug carrier for the treatment of cancer, infections and other diseases.

    Keywords: Curcumin, Nanocurcumin, Methicillin resistant Staphylococcus aureus, Antibacterial
  • M. Bahri, S. Hasannia*, B. Dabirmanesh, H.H. Zadeh Pages 653-662
    Introduction

    Nowadays, bone tissue repair with increasing bone disorders and injuries have special importance. Bone tissue engineering provided specific solutions to these problems. The present study was conducted with the aim of purification of recombinant fusion peptide containing hydroxyapatite affinity tag using the ceramic chromatography column.

    Material & methods

    In this study, a fusion peptide was designed which at one side comprised the heparin-binding domain sequence, which can be attached to various types of growth factors involved in tissue repair and entrap these factors at the site of the lesion. On the other side, it contained a tag, which included a sequence derived from a laboratory study based on phage expression. The reason for keeping the sequence of this tag is to attach the peptide to the scaffold containing hydroxyapatite and purifying the recombinant peptide by the hydroxyapatite column. Therefore, the gene sequence was optimized and synthesized for expression in the prokaryotic host of E.coli strain BL21. Then the gene sequence was subcloned by double digestion with the SacI and BamHI enzymes into the expression vector of pET-21a(+). The expression of the recombinant peptide was investigated by SDS-PAGE and western blot. In order to optimize the purification conditions, two-step purification was carried out by applying fundamental changes in the main work method of the manufacturer company and was purified with acceptable purity. Finally, the existence of peptide assemblies was investigated by the SLD method.

    Finding

    The results of PCR cloning, enzymatic digestion using SacI and BamHI enzymes and sequencing indicated the accuracy of the cloning process. On the other hand, expression of the fusion peptide was confirmed by SDS-PAGE and Western blot techniques, and its migration onto the gel resulted in a band cleavage of about 12 kDa. Changes made to the manufacturer's workflow allowed the purification process to be optimized and the results of the DLS method showed the purity of the purified peptide.

    Conclusion

    The results indicate the desirable expression and remarkable purity of the fusion peptide designed in this study.

    Keywords: Peptide, Fusion, Hydroxyapatite, Heparin Binding Domain
  • B.Daraei*, E.Sahraei, E.Aghazadeh Pages 663-669

    The stimulants are materials that increase alertness and reduce physical and mental
    fatigue. These drugs increase the activity of excitatory receptors and reduce the activity
    of inhibitory receptors in the central nervous system. Methamphetamine, also known as
    crystal, is a psychoactive substance. This drug is stimulating nerves and by a direct effect
    on the brain, mechanisms cause joy and excitement in people. Methamphetamine in low to
    moderate doses (5 to 30 mg) causes euphoria; excitement, increased heart rate, and blood
    pressure, mydriasis, increased body temperature and decrease appetite. High but non-lethal
    doses of methamphetamine cause mental disorders and psychotic symptoms, seizures,
    and rhabdomyolysis. Cardiovascular toxicity of methamphetamine-induced hypertension,
    arrhythmia, acute coronary syndrome and ischemic ventricular. The most important cellular
    mechanisms involved in the damage caused by Methamphetamine are oxidative stress,
    excitotoxicity, and mitochondrial damage. The synthesis of methamphetamine in illegal
    workshops mainly of six methods which are based on the raw materials are divided into
    two groups. Raw materials in the synthesis of methamphetamine are ephedrine and phenyl
    propanol. In reduction, methods involve Birch reduction, Nagai and hydrogenation Rosenmund
    ephedrine and pseudoephedrine are used as raw material, in Lockhart methods and amination
    reduction methods based on phenyl propanol as raw material.

    Keywords: Stimulants, Methamphetamine, Ephedrine, Psychedelic, Excitotoxicity
  • S.S.Mirjalili, T.Tohidi Moghadam*, R.Hassan Sajedi Pages 671-677

    Recent researches on the application of nanoparticles have been focused on nanostructures
    of gold with rod morphology, due to having outstanding optical properties for diagnostics
    and therapeutics of the diseases. The rod morphology of the nanostructures enables strong
    and sensitive absorption of surface plasmon in the infrared region. In the present research,
    based on the sensitivity of surface plasmon resonance of gold nanorods to trace changes in the
    local environment, as well as the importance of rapid detection of trace amounts of albumin
    in urine, functionalization, and stability of these nanostructures with anti-albumin antibody
    has been investigated in different concentrations, volumes, time and pH changes. The results of spectroscopic studies of different samples in the visible spectrum near-infrared waves
    showed that gold nanorods have desirable stability, and their rod morphology characteristic is
    maintained. The study of the temporal stability of samples showed that the complex samples
    were stable up to 48 hours for sensing applications. Primary monitoring of the function
    of the nanobiosensor in the presence of albumin with two normal and abnormal levels of
    concentration revealed remarkable changes in interparticle distance, size, and morphology of
    the nanostructures. According to this research, the rod nanostructures can be used to design
    simple nanobiosensors.

    Keywords: Gold Nanorods, Surface Plasmon Resonance, Nanobiosensor
  • Z.Mohammad Hashemi, S.Ghazinoory*, M.Sajadifar, M.Sahebkar Khorasani, A, Moussavi Pages 679-695

    With the approval of the law for supporting knowledge-based firms in 2010, a new wave in
    Iran’s science, technology and innovation system began with a focus on the knowledge based
    economy and innovation-based. Currently, there are more than 4,000 knowledge-based firms
    in Iran that nearly 5% of them are active in biotechnology. The aim of the present study is to
    design an empirical model of the relationship between financial and tax incentives of this law on
    some of the performance indicators of biotechnology knowledge-based firms. For this purpose,
    after analyzing the content of related documents and designing the study model, for evaluating
    the direct and interacting effects between policy tools, identifying the important empirical
    factors and their level, “23 factorial design” was used. Study target community includes 113
    manufacturing knowledge-based firms in the field of biotechnology. The findings of this
    study on input additionality indicators show the positive effect of the threefold interaction of
    factors on the R&D expenditure and the positive effects of commercialization financing and
    technology financing and their interactions on R&D employee. In the present study, there was
    no relationship between the effectiveness of policy tools on output additionality indicators.

    Keywords: Knowledge-Based Firm, Biotechnology, Factorial Design, Input Additionality, OutputAdditionality