دسته: بیوتکنولوژی

در گذشته آزمایشات دستی انجام می‌شدند ولی امروزه به دلیل نیاز به سرعت بخشیدن در انجام آزمایشات و کاهش درصد خطا به میزان حداقل از کیت‌های مخصوص به هر تست استفاده می‌گردد. در روش دستی احتمال خطای محقق بالا می‌رود و سرعت انجام کار به دلیل طولانی‌تر بودن پروسه، کاهش پیدا می‌کند. نکته‌ی قابل توجهی که آزمایش به روش کیت را بر روش دستی و سنتی ارجحیت می‌دهد این‌‌ است‌که یک آزمایش باید دقت و صحت داشته‌‌باشد.

دقت، تکرارپذیری یک جواب است؛ و صحت، نزدیک بودن به هدف یا نتیجه‌ی مورد نظراست. تکرارپذیری خود بر دو نوع است: تکرارپذیری با یک روش و دستگاه؛ تکرارپذیری با روش و دستگاه‌های مختلف. در دقت، بررسی می‌شود که آیا در صورت تکرار آزمایش مقادیر مشابه به‌دست می‌آید یا خیر؛ که این موضوع در روش کیت به راحتی میسر می‌شود.  صحت جواب‌های یک آزمایش را می‌توان با مقایسه یک نمونه مشخص بین آزمایشگاه‌های مختلف یا سنجش غلظت کالیبراتور بررسی کرد. در صورتی‌که یک آزمایش صحت نامناسبی داشته باشد ولی دقت آن خوب باشد، برای بررسی سیر بیماری می‌توان از آن بهره‌برد. دقت جواب‌های یک آزمایش را می‌توان به سه طریق بررسی کرد:۱. مقدار خطای دقت معمولا با شاخص‌های پراکندگی به‌دست می‌آید. ۲. استفاده از آزمون آماری ۳. استفاده از منحنی کنترل چارت. برای بررسی خطای کلی آزمایش، مجموع خطاهای صحت و دقت در نظر گرفته‌ می‌شود. حداکثر خطای مجاز در روش دستی و آزمایشات آنزیمی۱۰درصد و در روش استفاده از کیت و اتوماتیک و آزمایشات غیرآنزیمی ۵درصد می‌باشد.

تنها افراد حرفه‌ای تست‌های آزمایشگاهی را انجام می‌دهند؛ مساله‌ی مهمی که دانشجویان را نگران می‌کند که چگونه بدون تجارب حرفه‌ای می‌توانند به نتیجه مطلوبی در اجرای آزمایش دست یابند. انچام آزمایشات به روش دستی اگرچه درصد خطای بیشتری دارد ولی نیازمند حرفه‌ای بودن نیز می‌باشد و اگر محقق مهارت کافی را نداشته باشد، نه تنها خطای بیشتری را متحمل می‌شود بلکه نمی‌تواند نتیجه درست به‌دست آورد. استفاده از کیت‌ ‌های آزمایشگاهی با سهولت در انجام کار، افزایش دقت این مشکل را برطرف کرده‌است. طوری‌که نه تنها دانشجویان بلکه اساتید نیز به دلیل طراحی قابل اعتماد کیت‌ها و کاهش چشمگیر خطا در آزمایشات ترجیح می‌دهند از زمان که گنجینه‌ی محققین است، نهایت استفاده را کرده و کیت‌های مناسب با آزمایش خود را تهیه نمایند.

کیت آزمایشگاهی در تحقیقات علوم زیستی ، توسعه و کشف دارو ، و بررسی محیطی برای طیف وسیعی از کاربردها نظیر تحقیق در رابطه با مسیرهای بیماری، بررسی کاندیدهای بالقوه‌ی دارویی و ارزیابی فرآیندهای تولید زیست دارویی به‌کار گرفته می‌شود. بسیاری از محققین که قصد دارند برای اولین بار اقدام به خرید کیت تحقیقاتی کنند، از داشتن اطلاعات لازم جهت انتخاب محصول مورد نظر خود محروم هستند، که داشتن اطلاعات جامع و کامل در این زمینه، راه وصول به بهترین نتیجه را سرعت می‌بخشد.

روش‌های مختلف الایزا را بشناسیم ( قسمت اول )

Immunometric/Sandwich ELISA :

تست های ایمونومتریک، هم‌چنین به عنوان ELISA ساندویچ شناخته می‌شود و از دو نوع آنتی‌بادی اختصاصی برای آنتی‌ژن استفاده می‌کنند تا آنتی‌ژن‌ها را در چاهک شناسایی کنند. آزمایش‌های ایمونومتری نشان دهنده ارتباط مستقیم بین غلظت آنتی‌ژن و پاسخ سوبسترا است. آنتی‌ژن با آنتی‌بادی دوم که برای آنتی‌ژن اختصاصی است، در یک انکوباسیون دوم قرار می‌گیرد. آنتی‌بادی تشخیصی می‌تواند با یک آنتی‌بادی آنزیمی ثانویه کونژوگه شود. هنگامی که از سوبسترای آنتی‌بادی کونژوگه برای تولید رنگ اضافه می‌شود، نمونه‌هایی با غلظت آنتی‌ژن بالا سیگنال بیشتری نسبت به نمونه با غلظت آنتی‌ژن کم، تولید می‌کنند.تولید سیگنال رنگی متناسب با مقدار غلظت ماده در نمونه است که برای تعیین آن می‌توان از نمودار استاندارد استفاده کرد. کیت‌های ایمونولوژیک بسیار خاص هستند زیرا به یک جفت آنتی‌بادی برای جذب و تشخیص نیاز دارند. آن‌ها هم‌چنین در مقایسه با نمونه‌های پیچیده و بدون نیاز به استخراج نمونه قبل از تجزیه و تحلیل، سازگار هستند.

Competitive ELISA :

در روش رقابتی، آنتی‌ژن نمونه برای اتصال به مکان‌های محدود در آنتی‌بادی با آنزیم نشانگر رقابت می‌کند. این مساله باعث ایجاد رابطه معکوس بین غلظت آنتی‌ژن و جریان سوبسترا می‌شود. الایزا رقابتی معمولا از یک آنتی‌بادی واحد به یک آنتی‌ژن با وزن مولکولی کمتری استفاده می‌کنند، عموما کمتر از 10،000 دالتون. هنگامی که سوبسترای کونژوگه به چاهک اضافه می‌شود، نمونه‌هایی با غلظت آنتی‌ژن بالا یک سیگنال کمتری نسبت به آن‌هایی که حاوی غلظت آنتی‌ژن کم هستند تولید می‌کنند و باعث ایجاد ارتباط معکوس بین غلظت آنتی‌ژن در نمونه و رنگ در آزمایش می‌شود. سپس این رابطه می‌تواند برای استخراج غلظت آنتی‌ژن در یک نمونه ناشناخته از یک منحنی استاندارد استفاده شود. این نوع واکنش یکی از معدود روش‌های ممکن برای آنتی‌ژن‌های با وزن مولکولی کم و با تعداد محدودی از اپی‌توپ‌ها استفاده می‌شود.

منابع:

Zhang, Y., Zhang, Y., Hou, T., Li, R., Xue, Q. and Wang, S., 2019. Homing peptide-based ELISA-like method for the selective and sensitive determination of fibrin. Analytical Methods, 11(7), pp.950-954.

Chen, Y., Liang, Y., Lv, R., Xia, N., Xue, T. and Zhao, S., 2019. An immunological determination of somatostatin in pharmaceutical by sandwich ELISA based on IgY and polyclonal antibody. Microchemical Journal, 145, pp.532-538.

به هنگام تقسیم سلولی، سلول ها اطلاعات ژنتیکی خود را در کروموزوم های فشرده ذخیره میکنند. انتهاهای کروموزوم های ما دارای ساختار خاصی بنام تلومرها می باشند. رونوشت برداری تلومر مستلزم مکانیسم ویژه ای می باشد که درارگانیسم های بالغ تعداد اندکی از سلول ها دارای آن می باشند. این بدین معناست که کروموزوم ها با گزر زمان کوتاهترشده، طولعمر آنها کاهش یافته و دچار پیری می شوند. بعلاوه تلومرها نسبت به استرس اکسیداتیو بسیار حساسبوده و و رونوشت برداری انها تحت تاثیر استرس اکسیداتیو قرار می گیرند. به تازگی محققان پروتئینی را کشف کرده اند که در طی تقسیمات سلولی در ارتباط با کروموزوم ها بوده و انتهای آنها را از آسیب های اکسیداتیو مصون می دارد. نتیجه این تحقیق در نشریه cell reports به چاپ رسیده و می تواند پیامدهای بسیاری را برای درمان بیماریی های مرتبط با پیری و سرطان داشته باشند.
تقسیم، آسیب و کوتاه شدن
بطورخلاصه انتقال ژنوم از سلول والد به فرزند یک روند حیاتی بری حفظ مشخصات و سلامت ارگانیسم به شمار می رود. ژنوم ما به طور مداوم در معرض فاکتورهای محیطی مانند نور خورشید، رادیکالهای آزاد اکسیژنی و … می باشند. آسیب های استرس اکسیداتیو حیات کل موجودات کره زمین را تحت تاثیر قرار می دهند.
سلول ها با استفاده از مکانیسم های متفاوتی دراسترس اکسیداتیودفاع می کنند اما برخی قسمتهای سلول ها مانند انتهاهای کروموزومی و تلومر بطور ویژه نسبت به استرس های اکسیداتیو حساس هستند. تلومرها توالی های تکراری از نوکلئوتیدها هستند که در انتهای کروموزوم ها مستقر هستند. نقش تلومرها محافظت از انتهای رشته کروموزوم دربرابر آسیب و ممانعت از اتصال انتها به انتهای کروموزوم های دیگر میباشد که در صورت وقوع همچون فاجعهای برای سلول تلقی می شود. در بسیاری از بافت های بالغ بدن، با هر تقسیم سلولی، طول کروموزوم ها کوتاه شده ودرنهایت تلومرها به قدری کوتاه می شوند که انتهای کروموزوم ها نمایان شده و مرگ سلول ها بوقوع خواهد پیوست که در غیر اینطپصورت سلول قادر به تقسیم نخواهد بود. روند مذکور توسط استرس اکسیداتیو تسریع می یابد. از اینرو تئوری های رایج درباره پیری و سرطان بر پایه آسیب های اکسیداتیو تلومرها استوارند.
آنزیمی که تلومرها را محافظت می کند
کروموزوم ها از رشته های ضخیم DNA تشکیل شده اند که به دور پروتئین های خاص پیچ خورده اند. پژوهشگران تعدادی از آزمایشات بیولوژیکی مولکولی را انجام دادند که یکی از این موارد تست QTIP بود. در این روش پروتئین های مختلفی در کروموزوم ها نشاندار می شوند لذا محققان می توانند پروتئین های متنوع تلومرها را در مراحل مختلف چرخه سلولی شناسایی و مقایسه کنند.
در طی این مطالعه آنزیم پروکسی ردوکسین-1 (PRDX-1) شناسایی شد، این آنزین به عنوانیک آنتیاکسیدانت عمل کرده و در کاهش آسیب های ناشی از استرس اکسیداتیو ایفای نقش می کند.
با استفاده از تکنیک QTIP محققان مقادیر بالایی از (PRDX-1) را در دو فاز سلولی متفاوت مشاهده نمودند: فاز S چرخه سلولی که در طی آن سنتز رشته جدید DNA رخ می دهد و فاز G-2 که سلول از لحاظ اندازه آغاز به رشد کرده و بلافاصله پس از آن وارد مرحله تقسیم سلولی خواهد شد.
با استفاده از تکنولوژی های علم ژنتیک محققان ژن کد کننده (PRDX-1) را حذف و مشاهده نمودند در پی این اتفاق تلومرها بسیار حساس و آسیب پذیر نسبت به آسیب های اکسیداتیو خواهند بود. نتیجه این امر پی بردن به نقش آنتی اکسیدانتی این پروتئین و محافظت آن از تلومرها بود.
علاوهبر موارد فوق محققانپی به نحوه تاثیر استرس اکسیداتیو بر روی تلومرها بردند. به عبارتی زمانیکه پژوهشگران نوکلئوتیدهای آسیب دیده از سوی استرس اکسیداتیو را نزدیک به تلومرها قرار دادند طویل شدن کروموزوم متوقف شد. دلیل این امر آنزیم تلومراز است که در افزودن نوکلئوتیدها به رشته DNA نقش داشته و منجر به افزایش طول رشته می شود، اگر چنانچه تلومراز نوکلئوتید آسیب دیده ای را در مسیر خود بیابد روند افزودن بازها به رشته متوقف خواهد شد.
ازآنجائیکه سلول های سرطانی مستلزم حضور تلومراز برای تکثیر و ادامه حیات خود می باشند یافته های اخیر می تواند به عنوان راهکار جدیدی دردرمان این بیماری مبنی بر تخریب و یا آسیب تلومراز سلول های سرطانی باشد که نتیجه امر توقف سرطان خواهد بود.
نطالعه فوق ارتباط بین استرس اکسیداتیو و تلومرها را نمایان ساخت درحالیکه پیش از این و بطور جداگانه از عوامل مرتبط با سرطان و پیری به شمار می رفتند. علاوه بر این آسیب های اکسیداتیو تل.مرها همواره در ارتباط با اختلالات قلبی- عروقی و دیستروفی عضلانی می باشد. پس از شناسایی(PRDX-1) محققان بدنبال شناسایی سایر پروتئین های آنتی اکسیدانتی می باشندکه از تلومرها محافظت می کنند تا با استفاده از اطلاعات به دست آمده مکانیسم های پیری و رشد سرطان را بیابند.

منبع

Eric Aeby, Wareed Ahmed, Sophie Redon, Viesturs Simanis, Joachim Lingner. Peroxiredoxin 1 protects telomeres from oxidative damage and preserves telomeric DNA for extension by telomerase. Cell Reports 17, 1-8. DOI: 10.1016/j.celrep.2016.11.071

مقدمه

مغز به عنوان شبکه گسترده ای از ارتباطات، دارای بیش از 100 میلیون نورون (سلول های عصبی) که تشکیل دهنده بیش از 100 میلیارد شاخه و شبکه عصبی می باشد. مغز همواره در حال ارسال سیگنال های وسیعی برای شکل گیری خاطره ها، اندیشه ها و احساسات می باشند. بیماری آلزایمر قادر به تخریب نوروترانسمیتر ها و همچنین تخلیه پتانسیل الکتریکی سلول های مغزی می باشد.مغز مبتلا به بماری آلزایمر در مقایسه با مغز طبیعی از مقدار کمتری سلولهای مغزی و سیاپس برخوردار است. اصلی ترین شاخصه های پاتولوژیکی بیماری آلزایمر انباشتگی پلاکهای آمیلوئید بتا و نوروفیبریل های دو لایه در مغز می باشد. بدین صورت که مسیرهای سیستماتیک نورون ها مورد تهاجم و تخریب توسط آمیلوئید بتا قرار می گیرند. آمیلوئید بتا یک مولکول منفرد بوده و در پلاکهای خوشه ای جای میگیرد که منجر به سرکوب ارتباط سیگنالینگ سلول – سلول در سیناپس ها می باشد، همچنین می توانند منجر به فعال شدن برخی از سلول های ایمنی و در پی آن واکنش های ایمنولوژیک شوند.

زوال بافت مغز

فعالیت روزمره در یک مغز طبیعی اساسا بر مبنای رشته های موازی ای می باشد که مانند مسیر ریل قطار مواد غذایی و پروتئین های ضروری را به سلول های مغزی می رسانند استوار است. پروتئین تائو (tau) موجب حفظ سلامت این رشته ها و عملکرد طبیعی مغز می شود. در مغز مبتلا به بیماری آلزایمر در هم شکستن زیر واحدهای تشکیل دهنده پروتئین تائو منجر به  از بین رفتن ساختار آن، روی هم افتادن واحدهای تشکیل دهنده بصورت دولایه  و نیز ممانعت از هرگونه انتقال  در طول رشته های عصبی گردد. بر این اساس رشته های عصبی از هم پاشیده و فرو می ریزند. در نتیجه مواد غذایی ضروری و پروتئین های مورد نیاز با سلول های مغزی نرسیده و خواهند مرد. با توجه به موارد فوق بیماری آلزایمر را می توان بدین صورت وصف نمود: سلول های مغزی به مرور زمان فروپاشیده، این پدیده به تدریج در مناطق مختلف مغز رخ داده نموده و در نهایت منجر به ایجاد تغییرات خاصی می شود که حاکی از  ارسال سیگنالهای آلزایمر در مراحل مختلف است. فراموشی و اختلال در حافظه کوتاه مدت،  از دست دادن  تفکرات منطقی و احساسات، تغییرات اساسی و در نهایت از بین رفتن  فردیت مبتلایان عوارض و علائم این بیماری است. آلزایمر با گذشت زمان منجر به مرگ سلول های مغزی و کاهش اندازه مغز می شود.

از بین بردن دولایه ها و پلاک ها

انرژی سلول های مغزی همانند سایر سلول های بدن توسط میتوکندری سنتز و برای حفظ عملکرد طبیعی سلول ها در اختیار آنها قرار می گیرد. گونه های فعال اکسیژن (ROS) به عنوان فراورده های جنبی متابولیسم اکسیژن در سلول های بدن آزاد می شوند. تولبد غیر طبیعی این مولکول ها در اثر عدم کارکرد طبیعی میتوکندری رخ  میدهد می تواند مننجر به مرگ نورون ها گردد. علاوه بر این  آمیلوئید بتا منجر به اختلال در عملکرد طبیعی میتوکندری شده و در نتیجه آن  تولید غیرطبیعی   (ROS) میتواند از دلایل وقوع آلزایمر باشند.  نانوذرات سریا (Ceria) به عنوان عوامل بالقوه بازیافت کننده  ROS  غیرطبیعی تولید شده در حذف آن نقش دارند.

ممانعت از مرگ نورون ها

   محققان نانوذرات سریا را به عنوان آنتی اکسیدانت مختص میتوکندری سنتز نموده و آنرا به عنوان رهیافت درمانی جدید در موش های آزمایشگاهی مبتلا به آلزایمر مورد بررسی قرار دادند. پژوهشگران از نانوذرات سریا با فرمول   (CeO2) برای میتوکندری با استفاده از مواد دارای توانایی شناسائی میتوکندری های کوچک ) تری فنل فسفونیوم کونژوگه) استفاده گردیده و نتایج حاصل از آن قابل توجه بود. دو هفته پس از گذشت تزریق سلول های مثبت شمارش شدند. بر اساس نتایج بدست آمده نانوذرات (CeO2) پس از جایگزینی در میتوکندری های موش های آزمایشگاهی به مقدار قابل توجهی مانع از مرگ سلولی شده بودند. بطوریکه موش های تیمار شده با CeO2 به مقدار قابل توجهی موجب حفظ حیات سلولی در مبتلایان آلزایمر گردید. از آنجائیکه نتایج به دست آمده در مورد انباشتگی آمیلوئید بتا، تفاوت قابل توجهی در گروه های دریافت کننده  نانوذرات (CeO2) و گرووه های تیمار نشده از خود نشان نداد، نتیجه مطالعات حاکی از این بود سریا بصورت غیر مستقیم موجب زنده ماندن نورون ها و حفظ عملکرد بصورت غیر وابسته به آمیلوئید بتا شده است. در نهایت یافته های محققان نشان داد نانوذرات سریا بصورت غیرمستقیم مانع از آسیب های استرس اکسیداتیو میتوکندریایی در بیماری آلزایمر می شود.

منبع

Hyek Jin Kwon, Moon-Yong Cha, Dokyoon Kim, Dong Kyu Kim, Min Soh, Kwangsoo Shin, Taeghwan Hyeon, Inhee Mook-Jung. Mitochondria-Targeting Ceria Nanoparticles as Antioxidants for Alzheimer’s Disease. ACS Nano, 2016; 10 (2): 2860 DOI: 1021/acsnano.5b08045

هنگامی که یک عصب در سیستم عصبی محیطی پاره یا قطع می‌شود، بسته به نوع آسیب ممکن است به کلی از کار بیفتد و یا زمان زیادی صرف شود تا این آسیب ترمیم گردد. با توجه به محل این آسیب، ممکن است بخشی از بدن بیمار از بین برود و یا برای سال‌ها یا حتی بقیه عمر منجر به فلجی گردد. با این حال، به تازگی دانشمندان ادعا می‌کنند یک نوع ژل و ایمپلنتی را ایجاد کرده‌اند که می‌تواند به بهبود اعصاب آسیب دیده کمک کند.

این ایمپلنت یک لوله زیست تخریب پذیر بسیار کوچک و قابل انعطاف است که در اطراف دو انتهای آسیب دیده عصب قرار می‌گیرد و منجر می‌شود تا این دو انتها در راستای یکدیگر قرار گرفته و ثابت گردند، بعلاوه سطح داخلی این ایمپلنت با ژل خاصی پوشیده شده است که ژل هدایت کننده ترمیم (Guiding Regeneration Gel) نامیده می‌شود این ژل منجر به رشد فیبرهای عصبی جدید می‌گردد و دارای سه ترکیب اصلی زیر می‌باشد:

• آنتی اکسیدانت‌ها، که به جلوگیری از التهاب کمک می‌کنند.
• پپتیدهای سنتتیک لامینین (ترکیبات آمینو اسیدی)، که نوعی مسیر هدایت کننده برای رشد فیبر‌های عصبی را فراهم می‌کند تا فاصله بین دو انتهای عصب آسیب دیده ترمیم شود.
• اسید هیالورونیک، که معمولا در جنین انسان یافت می‌شود، مانع از خشکی بافت می‌شود.

در حال حاضر سیستم ایمپلنت-ژل با موفقیت در حیوانات آزمایشگاهی آزمایش شده است و انتظار می‌رود تا چند سال آینده به صورت بالینی بر روی انسان نیز استفاده گردد. همچنین این ژل می‌تواند در زمینه سلول درمانی به عنوان وسیله‌ای جهت حفظ سلول‌ها برای پیوند استفاده شود.

منبع:

American Friends of Tel Aviv University. “Reversing paralysis with a restorative gel.” ScienceDaily.  (accessed July 6, 2017).