طراحی و تولید نانوآنزیم ریبونوکلئازی برای درمان هدفمند سرطان
Ribonuclease nano-enzyme designing and production for targeted cancer therapy
مجریان: محمد حسین صومی
خلاصه روش اجرا: در این مطالعه به صورت In-vitro تاثیر نانو سیستم آنزیمی بر میزان آپوپتوز و مرگ سلولی SW-480 مورد بررسی قرار خواهد گرفت. پس از آماده سازی نانو سیستم آنزیمی و مشخصه یابی سیستم سنتز شده و کانجوگاسیون صحیح اجزائ نانوسیستم آنزیمی با استفاده از Uv-Vis، FT-IR، DLS، پتانسیل زتا و تصاویر میکروسکوپی فلورسنت و الکترونی TEM، مشخصه یابی نانوسیستم آنزیمی در سطح سلولی از قبیل کشت سلول های سرطانی SW-480 (در پنج سری، سری اول با آنزیم RNase A به تنهایی ، سری دوم با GNPs به تنهایی، سری سوم با آنتی بادی مونوکلونال- Cetuximab به تنهایی، سری چهارم با نانو سیستم آنزیمی (GNPs-PEG-RNase A-Cetuximab)-و سری پنجم به عنوان گروه کنترل)، اثرات سایتوتوکسیک به کمک MTT assay، میزان Uptake و تاثیرات روی cell cycling به کمک فلوسایتومتری، بررسی آپوپتوز با رنگ آمیزی DAPI و Anexin V assay با دستگاه فلوسایتومتری، بررسی متاستاز و تهاجم به کمک Wound healing assay انجام خواهد شد. سپس مشخصه یابی نانوسیستم آنزیمی در سطح مولکولی به کمک دستگاه Real time PCR در سطح بیان ژنهای دخیل در مرگ برنامه ریزی شده و مسیر سیگنالینگ MAPK/ERK و با استفاده از وسترن بلات در سطح بیان پروتئین های ERK1 و ERK 2 درحالت های مختلف و دوزهای متفاوت مورد ارزیابی قرار خواهندگرفت.
اطلاعات کلی طرح 
| مرحله جاری طرح | خاتمه قرارداد و اجرا در دانشکده/مرکز |
| کد طرح | 61738 |
| عنوان فارسی طرح | طراحی و تولید نانوآنزیم ریبونوکلئازی برای درمان هدفمند سرطان |
| عنوان لاتین طرح | Ribonuclease nano-enzyme designing and production for targeted cancer therapy |
| نوع طرح | طرح - پایان نامه, طرح فناورانه |
| اولویت طرح | نانوفیبرها، نانوذرات و اسکافولدها (در طب بازساختی، مهندسی بافت و دارورسانی) |
| نوع مطالعه | مطالعات علوم پایه (Experimental) |
| تحقیق در نظام سلامت | بلی |
| آیا طرح پایاننامه دانشجویی است؟ | بله |
| مقطع پایان نامه | دکتری تخصصی پژوهشی محور |
| مدت اجرا - ماه | 24 |
| نوآوری و ضرورت انجام تحقیق | سنتز و تولید نانو داروی آنزیمی هدفمند بر علیه سرطان کولون در راستای دستیابی به دارو با اثرات درمانی بیشتر و عوارض جانبی کمتر انجام شده است. سرطان کولون از نظر تعداد بیماران مبتلا، سومین و از نظر تعداد مرگ و میر، دومین رتبه را در جهان دارد. داروهای رایج در شیمی درمانی این نوع سرطان (5-فلورویوراسیل، کپسیتابین و اگزالی پلاتین) دارای عوارض حادی مانند سرکوب فعال مغز استخوان، موکوزیت، اسهال و حتی سندرم دست و پا در درمان انفوزیون طولانی مدت وریدی5-FU و رژیم های حاوی کپسیتابین می باشد. از طرفی دیگر مقاومت های دارویی و عوارض استفاده از آنها به این گروه از داروهای شیمی درمانی، درمان این بیماری را بسیار مشکل ساخته است. از اینرو جستجوی راه های درمانی جدید از اهمیت بالایی برخوردار است. برای هدف گیری کاملا اختصاصی دارو به بافت توموری و یا مولکولهای اختصاصی در سلول های سرطانی می توان سیستمی بر پایه نانو طراحی کرد که دارو در ترکیب با نانو ذرات طلا و آنتی بادی اختصاصی به سمت کربوهیدراتهای سطحی، گیرنده ها و آنتی ژن های اختصاصی سلول های سرطانی هدایت شود. از طرفی دیگر اصلاح (modify) آنزیم های درمانی توسط نانوذرات به منظور بهبود پایداری، عملکرد و پاسخ ایمنی زایی در سالهای اخیر مورد توجه قرارگرفته است. در این طرح برای هدف گیری اختصاصی سلولهای سرطانی نانوسیستم جدید درمانی (NS) طراحی و سنتز خواهد شد که از نانوذرات طلا (GNPs) و ریبونوکلئاز پانکراس گاوی (RNase A) و آنتی بادی آنتی EGFR سیتوکسیمب تشکیل شده است. با توجه به هدف گیری اختصاصی این نانوداروی آنزیمی به بافت سرطانی و گیرنده های اختصاصی در سلول های سرطانی کولون، اثراتی همچون بالا بردن راندمان درمانی، کاهش عوارض جانبی، نگهداری مقدار دارو در دوز مطلوب، بهینه کردن مصرف دارو و رساندن دارو به بافت سرطانی بدون آسیب به بافتهای سالم بررسی خواهد شد. تا کنون هیچ گزارشی مبنی بر ساخت نانوداروی آنزیمی مشابه با ویژگیهای درمانی منحصر به فرد بر علیه سرطان کولون در ایران و سایر کشورها گزارش نشده است. |
| اهداف اختصاصی | طراحی و سنتز و مهندسی نانو داروی آنزیم ریبونوکلئاز A بر علیه سرطان کولون و تعیین خصوصیات نانوداروی آنزیمی مهندسی شده -تعیین اثر نانو داروی آنزیم ریبونوکلئاز A در ایجاد مرگ برنامه ریزی شده در رده سلولی SW-480 |
| چکیده انگلیسی طرح | In this in-vitro study, the effect of the enzyme nanosystem on the rate of apoptosis and cell death of SW-480 will be investigated. After preparing the enzyme nanosystem and characterizing the synthesized system and correct conjugation of the enzyme nanosystem components using UV-Vis, FT-IR, DLS, zeta potential, and fluorescent and TEM electron microscopy images, the enzyme nanosystem will be characterized at the cellular level, such as culturing SW-480 cancer cells (in five series, the first series with RNase A enzyme alone, the second series with GNPs alone, the third series with monoclonal antibody-Cetuximab alone, the fourth series with enzyme nanosystem (GNPs-PEG-RNase A-Cetuximab)-and the fifth series as a control group), cytotoxic effects using MTT assay, uptake rate and effects on cell cycling using flow cytometry, apoptosis examination using DAPI staining and Anexin V assay with flow cytometry, metastasis and invasion examination using Wound healing assay will be performed. Then, the characterization of the enzyme nanosystem at the molecular level will be evaluated using Real-time PCR at the expression level of genes involved in programmed cell death and the MAPK/ERK signaling pathway, and using Western blot at the expression level of ERK1 and ERK 2 proteins in different conditions and at different doses. |
| کلمات کلیدی | الف- MAPK/ERK Pathway: مسیر علامت دهی که سیگنال های بدست آمده از گیرنده های سطح سلولی را با فاکتورهای رونویسی که بیان ژن را کنترل می کنند، جفت می کند. ب- EGFR) Epidermal Growth Factor Receptor) : گیرنده فاکتور رشد اپیدرمی HER 1)، ErbB-1 ) یکی از اعضای خانواده گیرنده تیروزین کینازی ErbB می باشد که بیان بیش از حد (over-expression) آن موجب سرطانی شدن سلولهای اپیتلیال می شود. ج-پروتئینK-RAS : یک G-protein منومر است که به عنوان switch مولکول عمل کرده و سیگنال های خارج سلولی را از طریق رسپتورهای غشاء به سیگنال های داخل سلولی تبدیل می کند. در صورت جهش در ژن KRAS پروتئین RAS دائماً فعال، ایجاد می شود و بنابراین سبب تکثیر بی رویه سلول و سرطانی شدن خواهد شد. جهش در ژن KRAS سبب مقاومت بیماران مبتلا به سرطان کولورکتال نسبت به درمانهای anti-EGFR targeted therapy با منوکلونال آنتی بادی هایی مانند cetuximab و pantitumumab خواهد شد و بنابراین می بایست از داروهای جایگزین استفاده نمود. |
| ذینفعان نتایج طرح | بیماران مبتلا به سرطان کلورکتال، محققین علوم پزشکی |
اطلاعات مجری و همکاران
| نام و نامخانوادگی | سمت در طرح |
|---|---|
| محمد حسین صومی | استاد راهنمای اول (آموزشی ) |
| یداله امیدی | همکار اصلی |
| ژاله برار | همکار اصلی |
| اعظم صفری | همکار اصلی |
| مصطفی اکبرزاده خیاوی | دانشجوی مالک پایان نامه |
اطلاعات تفضیلی
| حوزه خبر | خبر |
|---|---|
| رسانه ها و مردم | عنوان خبر طراحی و تولید نانوآنزیم ریبونوکلئازی برای درمان هدفمند سرطانمتن خبر سرطان روده سومین سرطان شایع در جهان و ایران می باشد. با توجه به عوارض جانبی و مقاومتهای دارویی رایج مورد استفاده برای درمان این نوع سرطان ، استفاده از علم نانوتکنولوژی و درمان هدفمند را مورد توجه قرار داده است. در این پروژه دارویی بر پایه نانوآنزیم طراحی و سنتز گردید که نتایج آزمایشات آن بر روی سلولهای سرطانی روده در شرایط آزمایشگاهی نشان داد نانو آنزیم ریبونوکلئاز ساخته شده به صورت هدفمند به سلولهای سرطانی روده متصل شده و آنها را از بین می برد. |
| متخصصان و پژوهشگران | عنوان خبر طراحی و تولید نانوآنزیم ریبونوکلئازی برای درمان هدفمند سرطانمتن خبر نتایج مطالعه حاکی از سمیت سلولی نانوآنزیم ریبو نوکلئازی بر پایه نانوذرات طلای پگیله شده متصل به آنتی بادی مونوکلنال سیتوکسیمب (anti-EGFR) بر علیه سلولهای SW480 کولون بود. این نانوآنزیم هدفمند باعث توقف چرخه سلولی در فاز S شد. همچنین، با افزایش بیان ژنهای PTEN، Bax و caspase 3 و کاهش بیان ژنهای AKT و Bcl-xL و ERK1/2 تاثیر کلیدی آن در ایجاد آپوپتوز در سلول های سرطانی کولون مشخص گردید. یافته های ما نشان داد که نانو آنزیم مهندسی شده قادر به مهار تکثیر سلولی و القای آپوپتوز در سلول های سرطانی کولون می باشد. بر این اساس، می توان این نانوآنزیم را به عنوان درمانی نوین برای سرطان کولون و سایر تومورهای جامد پیشنهاد کرد. |
| سیاستگذاران درمانی | عنوان خبر تیمار سلولهای سرطانی روده با استفاده از نانوآنزیم ریبو نوکلئازی هدفمندمتن خبر سرطان شامل گروهی از بیماریها است که مشخصهی اصلی آنها رشد سلولی تنظیم نشده و تهاجم و انتشار سلولها از مکان اولیه به سایر نقاط بدن است. سرطان به عنوان سومین علت عمده مرگ و میر در ایران پس از بیماریهای قلب و عروق و تصادفات شناخته شده است. استفاده از روش های متداول به منظور درمان این بیماری با محدودیت هایی از قبیل بروز عوارض جانبی جدی، وجود مقاومت دارویی و غیر اختصاصی بودن دارو همراه است. لذا امروزه استفاده از نانوتکنولوژی پزشکی می تواند این عوارض را به حداقل برساند و به صورت هدفمند بدون وارد کردن آسیب به بافتها و سلولهای سالم، به صورت هدفمند سلولهای سرطانی را از بین ببرد. نتایج این مطالعه نشان داد که نانوداروی آنزیمی ساخته شده به صورت هدفمند به سلولهای سرطانی روده متصل شده و با افزایش و کاهش ژنهای دخیل در مرگ برنامه ریزی سلولی و جلوگیری از متاستاز ، باعث کاهش رشد سلولهای سرطانی و تهاجم آنها به سلولهای سالم می گردد. |
| سیاستگذاران پژوهشی | عنوان خبر طراحی و تولید نانوآنزیم ریبونوکلئازی برای درمان هدفمند سرطانمتن خبر سنتز و تولید نانو داروی آنزیمی هدفمند بر علیه سرطان روده در راستای دستیابی به دارو با اثرات درمانی بیشتر و عوارض جانبی کمتر انجام شده است. سرطان روده از نظر تعداد بیماران مبتلا، سومین و از نظر تعداد مرگ و میر، دومین رتبه را در جهان دارد. با توجه به هدف گیری اختصاصی این نانوداروی آنزیمی به بافت سرطانی و گیرنده های اختصاصی در سلول های سرطانی روده، اثراتی همچون بالا بردن راندمان درمانی، کاهش عوارض جانبی، نگهداری مقدار دارو در دوز مطلوب، بهینه کردن مصرف دارو و رساندن دارو به بافت سرطانی بدون آسیب به بافتهای سالم، و با توجه به اینکه، تا کنون هیچ گزارشی مبنی بر ساخت نانوداروی آنزیمی مشابه با ویژگیهای درمانی منحصر به فرد بر علیه سرطان روده در ایران و سایر کشورها گزارش نشده است، به نظر می رسد حمایت از تحقیقات تکمیلی در این زمینه و تولید نیمه صنعتی و صنعتی آن می تواند گامی بلند در تحقق درمان و مهار یکی از شایعترین سرطانهای کشور گردد. |
| لینک (URL) مقاله انگلیسی مرتبط منتشر شده 1 |
