فهرست مطالب

نشریه زیست فناوری دانشگاه تربیت مدرس
سال سیزدهم شماره 4 (پیاپی 35، پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/10/01
  • تعداد عناوین: 12
|
  • رحیم قدری*، سیامک احمدزاده صفحات 1-17

    با توجه به اهمیت طراحی سیستم های دارو رسانی، در مطالعه حاضر برهمکنش بین داروی ضدسرطان بی کالوتامید و یک سیستم هیدروژلی آمیدی/اسیدی با استفاده از روش داکینگ و شبیه سازی دینامیک مولکولی مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه سازی دینامیک مولکولی در دماهای 37 و 42 درجه سانتیگراد انجام پذیرفت. نتایج نشان داد که انرژی آزاد اتصال دارو به هیدروژل در دو دما شبیه یکدیگر بوده و تغییر دما تاثیری بر پایداری سیستم ندارد. بررسی برهمکنش های موجود مابین دارو و هیدروژل نشان داد که برهمکنش واندروالس مهمترین برهمکنش مابین دو سیستم مذکور به شمار می رود. با بررسی نتایج مشخص گردید که میزان برهمکنش واندروالس به فاصله دارو از سیستم هیدروژل بستگی دارد. پیوندهای هیدروژنی درون و بین مولکولی و همچنین برهمکنش واندروالس اصلی ترین عوامل در پایداری سیستم هیدروژل می باشند. با توجه به پایداری سیستم مورد مطالعه، می توان از آن به عنوان سامانه انتقال دارو استفاده نمود.

    کلیدواژگان: دارو رسانی، هیدروژل، برهمکنش واندروالس، دینامیک مولکولی
  • مهدی صادقی*، سجاد صفری صفحه 2
    زمینه و هدف

    بیماری آلزایمر، شایع‎ترین بیماری زوال عصبی می باشد و اختلال در حافظه، بارزترین ویژگی آن است. ناحیه هیپوکامپ مغز، اولین ناحیه ای است که در آلزایمر دچار تغییرات می شود. ابزارهای زیست شناسی سامانه ها از جمله تکنیک های توان بالا ما را قادر می سازند تا ژن های برجسته ی دخیل در آغاز و پیشرفت بیماری را جستجو کنیم که می توانند بعنوان نامزدهای جدید تشخیصی و درمانی بیماری های پیچیده مانند آلزایمر درنظر گرفته شوند.

    روش بررسی

    در مجموع 85 نمونه ی بدست آمده از ناحیه هیپوکامپ مغز افراد سالم و مبتلا به آلزایمر از دو مجموعه داده انتخاب شد. آنالیز تفاوت بیان بصورت جداگانه برای هر دو مجموعه داده انجام و نتایج بدست آمده با یکدیگر ادغام شد. ژن هایی که بطور مشترک در دو مجموعه داده الگوی بیانی یکسان داشتند، جهت ساخت یک شبکه ژنی با استفاده از پایگاه داده STRING، مورد استفاده قرار گرفتند. آنالیز شبکه بدست آمده، به منظور یافتن ژن های کلیدی دخیل در بیماری انجام گرفت.

    یافته ها

    در این مطالعه، 73 ژن دارای الگوی بیانی یکسان در دو مجموعه داده یافت شد. با آنالیز شبکه بدست آمده، 4 ژن SNAP25، UNC13A، SYN2 و AMPH بعنوان ژن های کلیدی دخیل در آلزایمر گزارش شد.

    نتیجه گیری

    نقش ژن های گزارش شده در فرآیندهای اندوسیتوز، رهاسازی انتقال دهنده های عصبی و چرخه ی وزیکول سیناپسی، کارکرد صحیح حافظه را میسر می سازد و تغییرات بیانی و جهش در هرکدام از این ژن ها، مسیرهای دیگر را تحت تاثیر قرار داده و موجب بروز آلزایمر می گردد. بنابراین ژن های کلیدی معرفی شده در این مطالعه، می توانند بعنوان مارکرهای بالقوه جهت توسعه ی روش های تشخیصی و درمانی آلزایمر مورد توجه قرار گیرند.

    کلیدواژگان: آلزایمر، تکنیک های توان بالا، پروفایل بیان ژن، آنالیز ترنسکریپتوم، شبکه ژنی
  • سید محمدرضا مرتضوی، زهرا واعظی، حسین نادری منش* صفحه 3

    بیماری التهاب روده یک بیماری التهابی مزمن در دستگاه گوارش می باشد. علی رغم تلاش های زیاد در چند سال گذشته و همچنین افزایش تعداد بیماران مبتلا، در حال حاضر داروهای محدودی برای مدیریت التهاب روده در دسترس است. طراحی یک روش درمانی بیولوژیکی جدید با استفاده از داروهای زیست فعال طبیعی با عوارض جانبی کمتر و انتقال ایمن تر نسبت به مواد شیمیایی می تواند مفید باشد. در این مطالعه، یک استراتژی جدید برای رهایش کنترل شده گالیک اسید به عنوان یک پلی فنول زیست فعال با اثرات ضدالتهابی ارایه گردید. این ترکیب زیست فعال در نانوحامل سرازوم سنتزی بارگذاری شده و پایداری آن مورد بررسی قرار گرفت. بخش لیپید سیلیس دار تشکیل دهنده سرازوم (CFL) از طریق یک واکنش شیمیایی دومرحله ای سنتز شده و سپس سرازوم ها به روش هیدراتاسیون لایه نازک با نسبت های مختلف DPPC:CFL تهیه شدند. خواص فیزیکوشیمیایی و مشخصه یابی نشان می دهد که سرازوم های حاوی گالیک اسید دارای قطر متوسط 335 نانومتر و پتانسیل زتای -23 میلی ولت به صورت تک لایه و یکنواخت هستند. سرازوم سنتز شده پایداری ساختاری بیشتری نسبت به لیپوزوم از خود نشان داده و زمان بیشتری در گردش خون می توانند حضور داشته باشند. فرمولاسیون بهینه سامانه سرازوم - گالیک اسید راندمان بارگذاری 34% و رهایش کنترل شده دارو را در محیط های مایع گوارشی از خود نشان می دهد. این نتایج نشان می دهد که سرازوم ها می توانند سامانه تحویل داروی بهتری برای ذخیره سازی طولانی مدت و رهایش قابل کنترل گالیک اسید باشند و کاربردهای قابل توجهی به عنوان حامل تحویل داروی التهاب روده داشته باشند.

    کلیدواژگان: سرازوم، گالیک اسید، آهسته رهش، التهاب روده، دارورسانی
  • حسین سلیمانی، محمد قربانی، عبدالله اله وردی، حسین نادری منش* صفحه 4

    سلول های بنیادی از طریق قابلیت خودترمیمی و توانایی آن ها در تمایز به سلول های خاص شناخته می شوند که تحت تاثیر محیط آن ها اتفاق می افتد. اهمیت شیمی ماتریکس اطراف سلولی در کنترل سرنوشت سلول های بنیادی شناخته شده است. کپسوله کردن تک سلولی سلول های بنیادی مزانشیمی در داخل میکروژل های نیمه تراوا امکان کنترل هرچه بیشتر سرنوشت سلول های بنیادی را فراهم می نماید. در این مطالعه با استفاده از فناوری میکروفلوییدیک تراشه ای برای کپسوله کردن تک سلولی طراحی و ساخته شد. با استفاده از تراشه میکروفلوییدیک سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی با منشا مغز استخوان در داخل میکروژل های آلژینات و آلژینات-پلی ال لیزین کپسوله شد. نتایج بررسی های طولانی مدت نشان می دهند که زنده مانی سلول های بنیادی مزانشیمی در داخل میکروژل های آلژینات-پلی ال لیزین نسبت به میکروژل های آلژینات افزایش معنی داری نشان می دهد. همچنین تکثیر سلول های بنیادی مزانشیمی در میکروژل های آلژینات-پلی ال لیزین افزایش معنی داری در روزهای 14 و 21 دارند. به نظر می رسد پلی ال لیزین با ایجاد بستری با بار مثبت امکان اتصال و فعالیت سلول ها را بهبود می بخشد. مطالعات میکروسکوپی بیانگر این نکته اند که مورفولوژی سلول ها در داخل میکروژل ها به صورت کروی است. بااین حال قطر و حجم میانگین سلول ها در میکروژل های حاوی پلی ال لیزین نسبت به میکروژل های فاقد آن کمتر است که نشان از تکثیر بیشتر و محدودیت فضایی در داخل میکروژل ها است. بنابراین میکروژل های تک سلولی آلژینات-پلی ال لیزین به عنوان بستری مناسب برای مطالعات بالینی جهت مهندسی بافت، پیوند عضو و سلول درمانی را فراهم می کنند.

    کلیدواژگان: میکروفلوئیدیک، کپسوله کردن تک سلولی، سلول های بنیادی مزانشیمی، مهندسی بافت، میکروژل
  • رضا مهدویان، حسین سلیمانی، محمد قربانی، حسین نادری منش* صفحات 18-30

    ویتامین های D و E از معمول ترین داروهای درمان طولانی مدت دیابت هستند. یکی از مسایل مهم در این حوزه رهایش انسولین است. افزایش پایداری حالت های غیرفعال انسولین (فرم هگزامر) در بهبود کارایی رهایش انسولین یک راهکار درحال توسعه است. پروتیین انسولین به طور معمول در سه فرم مونومر، دایمر و هگزامر مشاهده می شود. در این تحقیق برای اولین بار، بررسی اثر ویتامین های D3 و E بر پایداری فرم ذخیره ای انسولین، از طریق روش های محاسباتی صورت گرفت. نتایج حاصل از داکینگ مولکولی نشان دهنده وجود 6 جایگاه اتصالی برای این ویتامین ها است. ویتامین های مذکور به واسطه حلقه های ساختاری و خواص هیدروفوب به منطقه هیدروفوب در مرز بین دو زیر واحد انسولین متصل می شوند. نتایج حاصل از مطالعات G-mmpbsa نشان دهنده نقش پایدارکننده این ویتامین ها در فرم هگزامر انسولین است. اتصال آنها به هگزامر موجب افزایش معنادار انرژی اتصالی بین زیر واحدهای انسولین شده است. حضور ویتامین های مذکور موجب افزایش تعداد پیوندهای هیدروژنی بین زیرواحدهای مونومری هر همودایمر انسولین شده و نیز تعداد پیوندهای هیدروژنی درونی پروتیین هگزامر انسولین را به طور معناداری افزایش می دهد. اتصال این ویتامین ها به فرم هگزامر انسولین موجب پایدارسازی، رهایش آهسته تر و متعادل تر انسولین و همچنین افزایش نیمه عمر فرم دایمر در جریان خون می شود. این یافته ها به منظور طراحی راهکار جدید برای تنظیم رهایش انسولین در بدن و همچنین افزایش نیمه عمر انسولین در خون جهت درمان بیماری دیابت نوع II راهگشا خواهد بود. علاوه بر این پایدارسازی فرم هگزامر می تواند به عنوان یک راهکار موثر برای درمان دیابت نوع I از طریق رهایش آهسته از سامانه های زیست حسگری ایمپلنت شده نیز مورداستفاده قرار بگیرد.

    کلیدواژگان: انسولین، داکینگ مولکولی، دیابت، دینامیک مولکولی، شبیه سازی، ویتامین D3 و E
  • لیدا شاه قاسم پور، سیم زر حسین زاده، اعظم حدادی*، محبوبه کبیری رنانی صفحات 76-93

    بهبود زخم و بازسازی پوست پس از آسیب های پوستی رخ می دهد، بنابراین برای تسریع این فرآیند استفاده از پلاکت های غنی از فاکتورهای رشد(PRGF) و پروبیوتیکها به دلیل عملکرد مثبت در ترمیم زخم و فعالیت ضد باکتری آنها حایز اهمیت می باشد. ترکیب این عوامل زیستی با روش های مهندسی بافت منجر به تولید پانسمان زخم جدید شد.PRGF از پلاسمای غنی از پلاکت به دست آمد و سپس یک داربست چند لایه روی هم با استفاده از فیبرپلی اورتان(PU) ،PRGF و فیبر ژلاتین به روش الکتروریسی ساخته شد. تست های میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، کشش و زاویه تماس با آب برای ارزیابی ویژگی های داربست ها انجام شد. سلول های بنیادی مزانشیمی از چربی انسان (hAMSCs) استخراج شد و به همراه سلول های فیبروبلاست (HU-02) به عنوان سلول های co-culture با لاکتوباسیلوس پلانتاروم(L.plantarum) روی داربست ها با یا بدون حضور PRGF کشت داده شدند تا زنده مانی، سمیت و تکثیر سلولها مورد ارزیابی قرار گیرد و سرانجام فعالیت ضد باکتریایی L.plantarum مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمون MTT بعد از 14 روز نشان داد کهPRGF و L.plantarum اثر مثبت معنی داری بر زنده مانی و تکثیر سلول های co-culture داشتند. عکس های SEM چسبندگی و تکثیر سلول ها و باکتری ها را روی داربست ها تا 21 روز نشان داد. تست انتشار- آگار تاثیر ضد باکتریایی L.plantarum را با ایجاد هاله عدم رشد به ترتیب در باکتریهای سودوموناس آیروجینوزا، سالمونلا تایفی موریوم، استافیلوکوکوس اوریوس و اشریشیا کلی تایید کرد. داربست چند لایه ای فعلی پانسمان زخم مناسب برای اتصال، تکثیر سلولی می باشد و از عفونت زخم جلوگیری می کند.

    کلیدواژگان: داربست چند لایه ای پلی اورتان، لاکتوباسیلوس پلانتاروم، پلاکت غنی از فاکتور رشد، ترمیم زخم
  • فاطمه رهبری زاده* صفحات 94-107

    ایمنوتوکسین ها روش جذابی برای درمان سرطان هستند؛ در این روش سموم پروتیینی با سمیت سلولی بالا به طور اختصاصی سلول های سرطانی را هدف قرار می دهند. ایمنوتوکسین از یک جزء هدف گیرنده (یک آنتی بادی، سایتوکاین یا پروتیین دیگری که به سلول متصل می شود) تشکیل شده که به طور شیمیایی به یک محموله سیتوتوکسیک (یک باکتری، سم گیاهی یا پروتیین انسانی سیتوتوکسیک) کونژوگه شده یا به صورت نوترکیب هم جوشی کرده است. ایمنوتوکسین با کمک گیرنده های اختصاصی، سلول هدف را می شناسد و به روش اندوسیتوز وارد سلول می شود و بعد از این که به سیتوسل راه پیدا می کند با کمک جزء سمی سلول سرطانی مورد نظر را از بین می برد. هرچند در طول دهه های اخیر، ایمنوتوکسین های مختلفی با ساختارهای متنوع بررسی و امتحان شده اند اما فقط 3 ایمنوتوکسین- دنیلوکین دیفتیتوکس، تاگرازوفوسپ و موکستوموماب پاسودوتوکس- از نظر بالینی برای درمان سرطان های خون تایید شده اند. هیچ ایمنوتوکسینی برای استفاده های بالینی علیه تومورهای جامد تایید نشده است. در این مقاله مروری به بحث در مورد تحقیقات مهم و دو چالش در سر راه تولید و توسعه ایمنوتوکسین ها که موفقیت بالینی آنها را دچار محدودیت کرده است، می پردازیم و روش های غلبه بر این موانع را بررسی خواهیم کرد. این چالش ها شامل سمیت برای سلول های هدف و غیرهدف و ایمنی زایی هستند.

    کلیدواژگان: ایمنوکونژوگه، سموم، پروتئین سیتوتوکسیک، مسمومیت برای سلول های غیرهدف، ایمنی زایی، ایمونوتوکسین
  • محبوبه رجحان نژاد، مهرداد بهمنش*، عباس نیک روش، عبدالرضا ناصر مقدسی صفحات 108-122

    مالتیپل اسکلروزیس (MS) یکی از شایعترین بیماری های خودایمن در ایران و جهان است. جهت کنترل پیشرفت MS به عنوان یک بیماری التهابی مزمن سیستم عصبی مرکزی، تاکنون داروهای زیادی تولید شده است. ریتوکسیماب آنتی بادی مونوکلونال کایمریک موشی-انسانی است که به رسپتور CD20 روی سطح سلول های B متصل و باعث القای آپوپتوز می گردد. امروزه پژوهش های فراوانی نقش کلیدی RNAهای غیر کدکننده را در تنظیم بیان ژن ها و مسیرهای مولکولی از جمله آپوپتوز تایید کرده اند. نتیجه آنالیزهای بیوانفورماتیکی بیانگر تغییرات بیانی TUG1 LncRNA در بیماران مبتلا به MS می باشد. از این رو، در مطالعه حاضر نقش احتمالی TUG1 LncRNA در تنظیم مکانیسم عملکرد ریتوکسیماب در القای آپوپتوز به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور، DNAzyme اختصاصی علیه TUG1 طراحی و در حضور و عدم حضور دارو به سلول های Raji ترنسفکت شد. در ادامه پس از انجام ترنسفکشن، استخراج RNA و سنتز cDNA، بیان ژن های هدف با تکنیک RT-qPCR بررسی شد. به دنبال کاهش بیان TUG1، بیان ژن CD20 افزایش و بیان SMAD2 کاهش یافت. همچنین کاهش بیان TUG1 منجر به القای آپوپتوز و تجمع سلول ها در فاز G1 گردید. به نظر می رسد سطح بیان TUG1 نقش موثری در تنظیم بیان ژن CD20 در سلول های B و میزان اثربخشی درمان با ریتوکسیماب داشته باشد.

    کلیدواژگان: ریتوکسیماب، CD20، long non coding RNA، TUG1
  • شادی مصدق، حمید ابطحی، جعفر امانی، شهره زارع کاریزی، هاتف علی سلمانیان* صفحات 123-135
    زمینه و اهداف

    باکتری های شیگلا و اشرشیاکلی خونریزی دهنده که قرابت زیادی با شیگلا دارد، از شایع ترین عوامل ایجادکننده اسهال های باکتریایی هستند و تاکنون واکسن کارآمدی علیه آنها تولید نشده است. باتوجه به نقش پروتیین IpaD و دخالت زیرواحد B انتروتوکسین شیگلا (StxB) در بیماریزایی شیگلا و اشرشیاکلی خونریزی دهنده (E.coli O157:H7)، پروتیین کایمر حاویSTX1B-IpaD طراحی گردید. هدف از این فعالیت، کلون، بیان هترولوگ و خالص سازی پروتیین کایمریک STX1B-IpaD به عنوان کاندید واکسنی چندگانه علیه انواع گونه های شیگلا و E.coli O157:H7 است.

    مواد و روش ها

    ژن IpaD از یک ناقل نوترکیب جداسازی گردید (NdeI/BamHI) و در ناقل بیانی pET28a حاوی ژن STX1B زیرهمسانه سازی شد. سازه نوترکیب به درون سویه بیانی E.coli Rosetta (DE3) منتقل و در حضور پلاسمید نوترکیب در باکتری با روش PCR و هضم آنزیمی تایید شد. پروتیین نوترکیب تولیدشده به وسیله روش SDS-PAGE و وسترن بلات با آنتی بادی های استاندارد مورد تایید قرار گرفت. پروتیین نوترکیب STX1B-IpaD با استفاده از ستون کروماتوگرافی تمایلی، تخلیص و غلظت آن با روش برادفورد اندازه گیری شد.

    یافته ها

    نتایج PCR و هضم آنزیمی صحت کلونینگ را تایید نمود. الکتروفورز پروتیین نوترکیب STX1B-IpaD نشان داد وزن مولکولی آن در حدود 27 کیلودالتون می باشد. نتایج آزمون وسترن بلاتینگ تولید پروتیین نوترکیب را تایید کرد. غلظت پروتیین تولید شده بیش از 300 میکروگرم بر میلی لیتر محیط کشت بود.

    نتیجه گیری

    یک روش موثر در تولید پروتیینهای نوترکیب، بهینه سازی کدونها و بیان در میزبان های هترولوگ است. پس از بررسی ایمنی زایی این پروتیین نوترکیب، میتوان از آن به عنوان کاندید واکسن کایمریک علیه باکتری های شیگلا و اشرشیاکلی خونریزی دهنده (EHEC) استفاده کرد.

    کلیدواژگان: شیگلا، E.coli O157:H7، آنتی ژن Dپلاسمید تهاجمی IpaD، زیر واحد B سم شیگا (STxB)
  • حدیث کردزنگنه، فرشته جوکار کاشی* صفحات 136-151

    هدف از این مطالعه جداسازی و شناسایی باکتری ها از خاک های آلوده به مس و انتخاب باکتری توانا در تولید نانوذرات مس بود. در پژوهش حاضر نانوذرات مس از سویه باکتریایی Ta-31به صورت خارج سلولی سنتز شد. اثر عوامل مختلف شامل غلظت پیش ماده (سولفات مس)، حجم مایع رویی کشت، القاکننده آنزیم و الکترون دهنده در تولید نانوذرات مس بهینه سازی شد. خواص نانوذرات سنتز شده با استفاده از آنالیزهای طیف سنجی جذبی فرابنفش-مریی (UV-Vis)، طیف سنجی فرو سرخ تبدیل فوریه (FTIR)، الگوی پراش اشعه ایکس (XRD)، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDS) و تصویربرداری الکترونی روبشی (SEM) بررسی شدند. همچنین منحنی رشد سویه Ta-31 در حضور و عدم حضور القاکننده آنزیم (غلظت 1/0 میلی مولار از مس سولفات) رسم شد. سویه منتخب برای سنتز نانوذرات مس شناسایی و ویژگی های فنوتیپی آنها بررسی شد و با توجه به تبارزایشی، ترادف ژن 16S rDNA تعیین و درخت تبارزایشی سویه منتخب رسم گردید. نتایج نشان داد شرایط بهینه برای سنتز نانوذرات مس، حضور 1% گلوکز به عنوان عامل الکترون دهنده، غلظت 2 میلی مولار مس سولفات به عنوان پیش ماده، مقدار 20 میلی لیتر محلول رویی کشت بودند. در این شرایط بیشترین میزان نانوذرات مس تولید شد. طبق نتایج منحنی رشد، سویه Ta-31 پس از 15 ساعت به انتهای فاز فعال تکثیر و شروع فاز سکون رسید. نانوساختارهای مس تولید شده کروی و نامنظم بودند و توزیع اندازه آنها بیشتر در محدوده 30-40 نانومتر بود. نتایج نشان داد که سویه Ta-31 به گونه باکتریایی Staphylococcus pasteuri sp. با درصد شباهت 88/99 درصد تعلق دارد.

    کلیدواژگان: Staphylococcus pasteuri، راکتور زیستی، نانوذرات مس، سنتز سبز
  • بهرام احمدیان، بهمن وحیدی* صفحات 152-165

    ارزیابی پاسخ سلول به تحریکات مکانیکی در فضای آزمایشگاهی همواره به عنوان یکی از موضوعات مهم در راستای دستیابی به کنترل رفتار سلول در محیط کشت شناخته می شود. در بررسی تحریک های مکانیکی سلول در داربست استخوانی یکی از پارامترهای موثر ریز ساختارهای داربست از جمله اندازه و شکل حفرات است. با توجه به اینکه امکان کنترل این پارامترها در فضای آزمایشگاه بسیار پیچیده است بر همین اساس، در پژوهش حاضر با استفاده از مدلسازی عددی به بررسی تاثیر ساختار داربست بر فاکتورهای مکانیکی ناشی از جریان سیال نوسانی در داربست پرداخته شده است. در این پژوهش، به ارزیابی داربست های با شکل حفرات مکعبی، کروی و هگزاگونال با طول حفرات 300، 350، 400، 450 و 500 میکرومتر پرداخته شده است. نتایج حاصل از مدل دینامیک سیالات محاسباتی نشان می دهد که داربست ها با شکل حفرات کروی و مکعبی با طول حفرات 500 میکرومتر و داربست با شکل حفرات هگزاگونال با طول حفرات 450 میکرومتر دارای تنش برشی در بازه 1/0 - 10 میلی پاسکال در سطوح مختلف خود هستند  که این بازه از تنش برشی مناسب برای تمایز سلول بنیادی به سلول استخوانی است، علاوه بر این، نتایج حاصل از توزیع جریان سیال در این داربست نشان می دهد که با توجه به دسترسی سیال به نواحی مختلف داربست حجم ناحیه مرده که محل مناسبی برای کشت سلول نیست دراین داربست کاهش یافته است، دستاوردهای حاصل از این پژوهش می تواند در شرایط آزمایشگاهی برای دستیابی به شرایط بهینه کشت سلول بنیادی در راستای تمایز به سلول استخوانی استفاده گردد.

    کلیدواژگان: داربست متخلخل، مدولاسیون مکانیکی، دینامیک سیالات محاسباتی، تمایز سلول بنیادی
  • مهدی زین الدینی*، ابوالفضل دانش، جواد فدایی کاخکی، نور محمد دانش صفحات 166-182

    آفلاتوکسین B1 نوعی مایکوتوکسین است که توسط قارچ هایی از جنس آسپرژیلوس در حین تولید و نگهداری مواد غذایی ساخته می شوند. آفلاتوکسین ها دارای اثرات سمی متعدد بر روی بدن هستند که باعث موتاژن، تراتوژن و دارای خاصیت سرطان زایی بالایی هستند که باعث ایجاد سرطان در کبد و سایر اندام ها می شود. اگرچه روش های مرسوم دستگاهی جهت اندازه گیری آفلاتوکسینB1 در مواد غذایی، حساس  و دقیق هستند، ولی دارای معایبی همچون زمان تشخیصی بالا، گران قیمت، نیاز به یک کاربر آموزش دیده و ایجاد جواب مثبت کاذب می باشد.  بنابراین، توسعه روش های نوین سنجشی در اولویت پژوهشگران قرار گرفته است. از جمله این روش های سنجشی، استفاده از زیست حسگر ها است که سریع ، ساده و مقرون به صرفه تر بوده و امروزه مورد استفاده در صنایع غذایی است. در تحقیق حاضر از یک آپتاسنسور نوری رنگ سنجی با استفاده از نانوذرات طلا با حساسیت مناسب و انتخابیت بالا برای تشخیص آفلاتوکسینB1  در سرم و بافر استفاده شده است. برای این منظور نانوذرات طلا به روش احیا HAuCl4 توسط سدیم سیترات (با اندازه 14.40نانومتر و پتانسیل زتا 27.5-)، سنتز شد. در این روش از اثر محافظتی توالی DNA در سطح نانوذرات طلا در حضور یا عدم حضور آفلاتوکسین با دخالت نمک با ویژگی تغییر چشمی رنگ استفاده شده است. حد تشخیص این روش 50 نانوگرم بر لیتر و محدوده خطی آن 28000-200 نانوگرم بر لیتر تخمین زده شد. درنتیجه از آپتاسنسور طراحی شده می توان در جهت شناسایی و غربالگری سریع این توکسین در مواد غذایی آلوده استفاده نمود.

    کلیدواژگان: آفلاتوکسین B1، تشخیص، آپتامر، رنگ سنجی، نانوذرات طلا، حسگر زیستی
|
  • Rahim Ghadari *, Siamak Ahmadzadeh Pages 1-17

    Designing new drug delivery systems is important; therefore, in the present study the interaction between an anti-cancer drug, bicalutamide, and an amide/acid hydrogel was studied. Analyzing was done by using docking and molecular dynamics simulation methods. Molecular dynamics simulations were performed at 37 and 42 °C. The results showed that the binding free energies of the drug to the hydrogel system at two temperatures were similar, and altering the temperature did not affect the stability of the system. The van der Waals interaction is the most crucial interaction between the drug and the hydrogel, which depends on the distance between the drug and hydrogel. Intra- and intermolecular hydrogen bonds and van der Waals interactions, are the major factors in the stability of the hydrogel system. Due to the stability of the studied system, it can be used as a drug carrier.

    Keywords: Drug delivery, hydrogel, van der Waals interaction, molecular dynamics
  • Mehdi Sadeghi *, Sajjad Safari Page 2
    Background and Objectives

    Alzheimer’s disease is the most common neurodegenerative disease and the memory impairment is the main prominent symptom of this disease. The hippocampus of the brain, is the first region that undergoes changes in Alzheimer’s. Systems biology tools such as high-throughput techniques, enable us to explore signature genes involved in disease initiation and advancement which can be considered as new therapeutic and diagnostic candidates in complex diseases like Alzheimer’s.

    Methods

    A total of 85 samples obtained from the hippocampus of the brain of healthy individuals and individuals with Alzheimer’s were selected from two datasets. Differential expression analysis was performed independently for both datasets and the results were integrated. Genes with the same expression pattern in the two datasets were used to construct a gene-gene network using the STRING database. The obtained network analysis was performed to detect key genes associated with the disease.

    Results

    In this study, 73 genes with the same expression pattern were found in the two datasets. The obtained network analysis led to the identification of SNAP25, UNC13A, SYN2 and AMPH as key genes connected with Alzheimer’s disease.

    Conclusion

    The role of the reported key genes in endocytosis, neurotransmitters release and synaptic vesicle cycle facilitate proper functioning of memory. Expressional changes and mutations in each of these genes effect other pathways and lead to Alzheimer’s. Thus, the key genes reported in this study, can be considered as potential markers in developing diagnostic and therapeutic methods for Alzheimer’s.

    Keywords: Alzheimer’s disease, High-throughput techniques, Gene expression profile, Transcriptome analysis, Gene-gene network
  • Seyed MohammadReza Mortazavi, Zahra Vaezi, Hossein Naderi-Manesh * Page 3

    Inflammatory bowel disease is a chronic inflammatory disease of the gastrointestinal tract. Despite numerous endeavors over the past few years, as well as an increase within the number of patients with the disease, there are currently limited medications available to manage intestinal inflammation. Designing a new biological treatment using natural bioactive medications with fewer side effects and more secure transmission than chemical compounds could be advantageous. In this study, a new strategy for the controlled release of Gallic acid as a bioactive polyphenol with anti-inflammatory impacts was proposed. This bioactive compound was loaded on a Cerosome nanocarrier and its stability was investigated. Cerosome-forming lipid (CFL) was synthesized through a two-step chemical reaction and then the Cerosomes were prepared by thin layer hydration by distinctive proportions of DPPC: CFL mole ratio. Cerosome with a mean diameter of 335 nm and zeta potential of -23 mV were homogeneous. The optimal formulation of the Cerosomal gallic acid system shows 34% loading and controlled release of the medication in gastrointestinal fluid environments. Structural stability was systematically evaluated by physicochemical characterization methods, and Cerasomes showed greater stability than liposomes and could be present longer in the bloodstream. These results indicate that Cerasomes can be a better medication delivery system for long-term storage and controllable release of gallic acid and have remarkable applications as carriers of intestinal inflammation drug delivery.

    Keywords: Cerasome, Gallic acid, Sustained release, Inflammatory Bowel Disease, Drug delivery
  • Hossein Soleymani, Mohammad Ghorbani, Abdollah Allahverdi, Hossein Naderi-Manesh * Page 4

    Stem cells are characterized by their capacity for self-renewal and their ability to differentiate into specific cell types under the influence of their microenvironment. It is known that matrix chemistry controls stem cell differentiation. Single cell encapsulations of the Mesenchymal stem cells into a semi-permeable microgel, allows a greater control of the stem cell fate. In this study, a chip for single-cell encapsulation was designed and fabricated using microfluidic technology. By using microfluidic chip, human bone marrow mesenchymal stem cells (hBMSCs) are encapsulated inside alginate and alginate-poly-l lysine (PLL) microgels. The results of long-term viability of MSCs inside alginate-PLL microgels, shows a significant increase compared to alginate microgels. Mesenchymal stem cell proliferation in alginate-PLL microgels also increased significantly on days 14 and 21. It seems that PLL improves cell adhesion and function by creating a positively charged matrix. Microscopic studies indicate that the morphology of the cells inside the microgels is spherical. However, the average diameter and volume of cells in microgels containing PLL are smaller than others, which indicates more proliferation and space limitation inside the microgels. Therefore, single cell alginate-PLL microgels provide a suitable substrate in clinical studies for tissue engineering, organ transplantation and cell therapy.

    Keywords: Microfluidics, Mesenchymal stem cells, Single cell encapsulation, Tissue engineering, Microgel
  • Reza Mahdavian, Hossein Soleymani, Mohammad Ghorbani, Hossein Naderi-Manesh * Pages 18-30

    Vitamins D and E are two common medicines for diabetes treatment. Among the main issues in this field is the release of insulin into the circulatory system. Increasing the stability of insulin hexamer is an evolving strategy in improving insulin secretion efficiency. Insulin protein is commonly found in three forms: monomer, dimer, and hexamer. In this study, for the first time, computational approaches were used to investigate the effect of vitamins D3 and E on the stability of insulin hexamer. The molecular docking results indicate six specific binding sites for these vitamins. These bind to the hydrophobic sites of insulin subunits due to their structural rings and hydrophobic properties. The G-mmpbsa analysis indicates the stabilizing role of both vitamins. The binding of these vitamins to the hexamer has significantly increased the binding energy between insulin subunits. Also, the number of hydrogen bonds between monomeric subunits of each insulin homodimer increased in the presence of the vitamins. It also significantly increases the number of internal hydrogen bonds of hexamer protein. Accordingly, vitamins D3 and E bind to and stabilize the insulin hexamer, resulting in a slower and more balanced insulin release as well as a longer half-life for the dimer in the bloodstream. These findings will pave the way to design a new strategy to regulate insulin release and increase its half-life in the blood for type II diabetes treatment. Besides, hexamer stabilization can be an effective treatment strategy for type I diabetes through slow release from an implanted biosensor system.

    Keywords: Diabetes, G-mmpbsa, Insulin, Molecular docking, Molecular dynamics Simulation, Vitamins D3, E
  • Lida Shahghasempour, Simzar Hosseinzadeh, Azam Haddadi *, Mahboubeh Kabiri Pages 76-93

    Wound healing and skin remodeling occur directly after skin damage, so the use of platelet rich growth factors (PRGF) and probiotics is important to accelerate this process because of their positive effects on wound healing and antibacterial activities. Combination of above biomaterials with tissue engineering techniques led to the production of a new wound dressing. Therefore, in this study, PRGF was obtained from platelet-rich plasma and a multi-layered scaffold was fabricated by electerospining method using polyurethane (PU) fibers, PRGF and gelatin fibers. Scanning electron microscopy (SEM), tensile and water contact angle tests were performed to assess the characteristics of the scaffolds. The human Adipose Mesenchymal Stem Cells (hAMSCs) were extracted and cultured with the fibroblast cells (HU-02) as co-culture cells and Lactobacillus plantarum was cultured on scaffolds with or without PRGF to evaluate cell viability, toxicity and proliferation, then antibacterial activities of L.plantarum were examined. The result of MTT assay after 14 days indicated that PRFG and L.plantarum had significant positive effect on viability and proliferation of co-culture cells. SEM photograph illustrated adhesion and proliferation of cells and bacteria on scaffolds up to 21 days. The Agar-well diffusion test confirmed the antibacterial effect of L.plantarum on Pseudomonas aeruginosa, Salmonella typhimurium, Staphylococcus aureus, and Escherichia coli with strong inhibition zone. The current multi-layered scaffold provides the appropriate wound dressing for cell adhesion, proliferation and prevents wound infection.

    Keywords: multi-layred poly urethane scaffold, Lactobacillus plantarum, PRGF, wound healing
  • Fatemeh Rahbarizadeh * Pages 94-107

    Immunotoxins are an attractive way to treat cancer; in this method, high-cytotoxic protein toxins target cancer cells specifically. An immunotoxin consists of a targeting component (an antibody, cytokine, or other protein that binds to the cell), that is chemically conjugated or fused in DNA level to a cytotoxic cargo (a bacterium, plant or cytotoxic human protein). Immunotoxin, with the help of specific receptors, recognizes the target cell and enters the cell by endocytosis. After entering the cytocell, it kills the target cancer cell with the help of a toxic component. Although various immunotoxins with different structures have been studied and tested in recent decades, only three immunotoxins Denileukin Diftitox, Tagraxofusp and Moxestumomab Pasudotox - have been clinically approved for the treatment of leukemia. In this article, we review important research and two challenges in production and development of immunotoxins that have limited their clinical success. Further, we highlight methods to overcome these obstacles. These challenges include target and non-target cell toxicity and immunization.

    Keywords: immunotoxins, immunocongucate, toxins, cytotoxic proteins, non-target toxicity, immunization
  • Mahbubeh Rojhannezhad, Mehrdad Behmanesh *, Abas Nikravesh, Abdolreaza Naser Moghadasi Pages 108-122

    Multiple sclerosis (MS) is one of the most common autoimmune diseases in Iran and the world. To date, many drugs have been developed to control the progression of MS as a chronic inflammatory disease of the central nervous system. Rituximab is a chimeric mouse-human monoclonal antibody that binds to the CD20 receptor on the surface of B cells and induces apoptosis. Today, Numerous studies have confirmed the increasing role of non-coding RNAs in regulating the expression of genes and molecular processes, including apoptosis. Furthermore, bioinformatic analysis results indicate that TUG1 LncRNA is differentially expressed in MS patients. Thus, In the present study the possible role of TUG1 in regulating rituximab mechanism of action and apoptosis induction was experimentally investigated. To do this, specific DNAzyme against TUG1 was designed and transfected into Raji cells in the presence or absence of the drug. After transfection, RNA extraction and cDNA synthesis were performed. Then, the expression of target genes was examined by Real-Time PCR technique. The results showed an increase in CD20 expression and a decrease in SMAD2 expression levels. Furthermore, decreased TUG1 gene expression led to an increase in apoptosis and cell accumulation in the G1 phase. It seems that TUG1 expression level can play a significant role in CD20 expression in B cells and therefore on the therapeutic efficacy of rituximab.

    Keywords: Rituximab, CD20, Long non coding RNA, TUG1
  • Shadi Mosadegh, Hamid Abtahi, Jafar Amani, Shohreh Zare Karizi, A.H. Salmanian * Pages 123-135
    Background

    Shigella and Enterohemorrhagic Escherichia coli are among the most common causes of bacterial diarrhea, and no effective vaccine candidate for these bacteria have approved yet. Due to the role of IpaD protein and Shigella enterotoxin B subunit (StxB) in Shigella and E. coli O157: H7 pathogenicity, STX1B-IpaD chimeric protein can be used as a suitable molecule to produce a recombinant vaccine candidate. This study aimed to clone, express, and purify STX1B-IpaD chimeric protein to develop an effective vaccine candidate against Shigella and E. coli O157: H7 species.

    Materials and Methods

    IpaD gene with NdeI and BamHI restriction enzyme sites was isolated from a recombinant vector and subcloned into the pET28a -STX1B expression vector. Vector was transferred to E.coli strain Rosetta (DE3) and confirmed by PCR and restriction enzyme digestion. SDS-PAGE and western blotting were used to confirm the recombinant protein. The recombinant STX1B-IpaD protein was purified by affinity chromatography, and its concentration was measured by the Bradford method.

    Results

    The PCR and restriction enzyme digestion showed the accuracy of the gene cloning. The protein electrophoresis showed the proper expression and correct molecular weight (27 kDa) of STX1B-IpaD. The western blot analysis confirmed the recombinant protein. The recombinant protein concentration was estimated at more than 0.3 gr/L.

    Conclusion

    An effective method for the production of recombinant proteins is codon optimization and effective expression in heterologous hosts. After the immunogenicity in the animal model, this recombinant protein can be used as a chimeric vaccine candidate against EHEC and Shigella bacteria.

    Keywords: Shigella, E.coli O157:H7, invasion plasmid antigen D (IpaD), Shigella enterotoxin B subunit (StxB)
  • Hadis Kordzangeneh, Fereshteh Jookar kashi * Pages 136-151

    This study aimed to isolate and identify bacteria from soils contaminated with copper and have access to a capable bacterial strain for producing copper nanoparticles (CuNPs). The present study showed the extracellular production of copper nanoparticles using strain Ta-31. The effect of various factors such as substrate, supernatant volume, enzyme inducer, and electron donor was investigated on the production process. The properties of synthesized nanoparticles were identified by using UV-Vis, FTIR, XRD, SEM, and EDS analysis. Moreover, the growth curve of strain Ta-31 was plotted in the presence and absence of an enzyme inducer (concentration of 0.1 mM copper sulfate). After the phylogenetic analysis, 16S rDNA gene sequences were determined, and their phylogenetic tree of the selected strain was plotted. The results showed that the best conditions for producing CuNPs, glucose 1% as an electron donor, 2 mM copper sulfate, and 20 ml supernatant had the best production. Strain Ta-31 arrived at the end of the log phase and the beginning of the stationary phase after 15 h. CuNPs were spherical and irregular, and the size of CuNPs was more in the range of 30-40 nm. According to the results, strain Ta-31 belonged to Staphylococcus pasteuri sp. with 99.88% similarity.

    Keywords: Staphylococcus pasteuri, Bioreactor, Copper nanoparticles, Green synthesis
  • Bahram Ahmadian, Bahman Vahidi* Pages 152-165

    Evaluating the response of the stem cells to different mechanical stimulation is an important issue to obtain control over cell behavior in the culture environment. One of the effective parameters in the mechanoregulation of stem cells is the microstructure of scaffolds. Evaluating the effect of microstructure of scaffold in the lab environment is very complicated. Therefore, in this study, the effect of scaffold architecture on mechanical factors in the scaffold was investigated under oscillatory fluid flow by using numerical modeling. In this study, distribution of shear stress and fluid velocity in three types of scaffolds with spherical, cubical and regular hexagonal pores with length of 300, 350, 400, 450 and 500 micrometers were investigated by using computational fluid dynamics method. The results of the computational fluid dynamics model showed that the scaffold with spherical and cubic pores shape with length of 500 micrometers and scaffold with hexagonal pores with length of 450 micrometers experienced shear stress in the range of 0.1-10 mPa. This range of the shear stress is suitable for differentiation of the stem cell to bone cells. Moreover, the result of exerting oscillatory fluid flow to these scaffolds indicated that dead zones of the scaffold, where isn’t suitable for cell seeding, was decreased due to the access of fluid flow to the different area of scaffold. The results of this study can be used in a laboratory to achieve optimal stem cell culture to provide suitable environment culture for differentiation of stem cells toward the bone cell.

    Keywords: Porous Scaffold, Mechanomodulation, Computational Fluid Dynamics, Stem Cell Differentiation
  • Mehdi Zeinoddini*, Abolfazl Danesh, Javad Fadaee Kaghaki, Normohammad Danesh Pages 166-182

    Aflatoxin B1 is a type of mycotoxin produced by Aspergillus fungi during food production and storage. Aflatoxins have many toxic effects on the body that cause mutagens, teratogens and have high carcinogenic properties that cause cancer in the liver and other organs. Although conventional device methods for measuring aflatoxin B1 in food are sensitive and accurate, they have disadvantages such as high diagnostic time, high cost, the need for a trained user, and the creation of false positive results. Therefore, the development of new measuring methods has been prioritized by researchers. Among these measurement methods is the use of biosensors, which are fast, simple and more affordable and are used in the food industry today. In this work, a colorimetric optical aptasensor using gold nanoparticles with appropriate sensitivity and high selectivity was used to detect aflatoxin B1 in serum and buffer. For this purpose, gold nanoparticles were synthesized by reducing HAuCl4 by sodium citrate (with a size of 14.40 nm and a zeta potential of -27.5). In this method, the protective effect of DNA sequence on the surface of gold nanoparticles has been used in the presence or absence of aflatoxin with the intervention of salt and the characteristic of visual color change. The detection limit of this method was estimated to be 50 ng/L and its linear range was 200-28000 ng/L. As a result, the designed aptasensor can be used for quick identification and screening of this toxin in contaminated food.

    Keywords: Aflatoxin B1, Detection, Aptamer, colorimetric, Gold nanoparticles, Biosensor