طراحی و ساخت نانو زیست-حسگرهای فلورسانسی نسبت سنجی با بگار گیری کربن‌دات‌ها به عنوان گونه فلورسانس کننده و نانوذرات طلا به عنوان خاموش کننده برای اندازه گیری میکرو RNAجهت تشخیص سرطان در مراحل آغازی

چکیده طرح

سرطان یک بیماری ویرانگر و به طور بالقوه تهدید کننده زندگی است، که سلول‌های خاصی در بدن بدون کنترل رشد و تکثیر می‌شوند. اگر این بیماری بتواند در آغاز در سطح سلولی شناسایی شود، شانس بقا برای بیماران مبتلا به سرطان فوق العاده افزایش خواهد یافت. در دهه گذشته با کشف نقش زیستی میکرو RNA ها، به عنوان " oncomirs " یا " سرکوبگرهای تومور "، انتظار زیادی برای استفاده از آنها در تشخیص سرطان، پیش آگهی و درمان ایجاد شده است. روش‌های تشخیص میکرو RNA ها به صورت نمایی در حال افزایش هستند. یک روش تشخیص موثر برای میکرو RNA ها باید: (الف) شامل پروتکل آسان و سریع تجربی باشد؛ (ب) نیاز به حداقل مقدار نمونه داشته باشد؛ (ج) یک حساسیت بالا با محدوده دینامیکی اندازه گیری بزرگ از غلظت پایین‌تر از فمتومولار تا غلظت نانومولار داشته باشد و (د) کم هزینه باشد. علاوه بر این، تشخیص میکرو RNA های موجود در سرم، پلاسما، ادرار و سایر مایعات بدن، اکنون به عنوان یک ابزار جدید امیدوار کننده برای بهبود غربالگری سرطان پدیدار شده است. تشخیص دقیق و کارآمد میکرو RNA ها در نمونه‌های زیستی هنوز هم به دلیل توالی‌های کوتاه و بسیار مشابه آنها و غلظت کمشان چالش برانگیز است. تا به امروز، چندین روش از جمله نورترن بلاتینگ، هیبریداسیون در محل، ریز آرایه الیگونوکلئوتیدی، واکنش زنجیره‌ای پلیمراز -رونویسی معکوس کمی (qRT-PCR) برای میکرو RNA ها استفاده شده است. اگر چه نورترن بلاتینگ و هیبریداسیون در محل همچنان به عنوان روش استاندارد استفاده می‌شوند، این روش‌های تشخیص حساسیت کمی دارند و به طور کلی به مراحل زیادی نیاز دارند. در نتیجه روش‌های پر زحمت و وقت گیر هستند، که برای آنالیز معمول میکرو RNA دشوار هستند. بر این اساس، مهم است که روش‌های تجزیه‌ای سریع و حساس برای شناسایی میکرو RNA های حاضر در نمونه‌های سل، بافت یا مایعات (مثل سرم و پلاسما) توسعه یابد.

در طول دهه گذشته پیشرفت‌های زیادی در استفاده از روش‌های نانو جهت تشخیص مولکولی حاصل شده است و تلاش‌ها بیشتر در جهت طراحی زیست حسگرها (Biosensors) برای تشخیص دقیق، حساس، انتخابی و کاربردی مولکول‌های زیستی انجام شده است. در این طرح سعی بر این است که زیست حسگری طراحی شود که بتواند با حساسیت و گزینش‌پذیری بالا میکرو RNA را در نمونه سرم و سلول اندازه‌گیری کند. به این منظور از نقاط کوانتومی، که در سال‌های اخیر بسیار مورد توجه بوده به عنوان فلوئوفور دهنده استفاده خواهد شد. نقاط کوانتومی نیمه هادی بوده و دارای مزایای فیزیکی وشیمیایی متعددی هستند که می‌توان به بازده کوانتومی بالا، طیف نشر باریک، طول موج فلورسانس وابسته به طول موج، پایداری نوری و شیمیایی بالا و طیف نشر و برانگیختگی قابل تنظیم اشاره کرد. نانو مواد دوبعدی فلزات واسطه از قبیل MoS2 و WS2 به عنوان فرونشاننده‌ی نشر فلورسانس در تشخیص همگن میکرو RNA هدف عمل می‌کنند. میکرو RNA پروب با اتصال کووالانسی به نقاط کوانتومی دارای نشر فلورسانس (فلوئوفور) متصل می‌شوند. اصول زیست حسگر طراحی شده ساده می‌باشد. ابتدا فلوئوفور اصلاح شده با فرونشاننده‌ی فلورسانس مخلوط می‌شود که فلوئوفور روی سطح فرونشاننده‌ی فلورسانس جذب خواهد شد. به دلیل فرآیند انتقال انرژی از فلوئوفور به فرونشاننده‌ی فلورسانس، خاموشی فلوئوفور اتفاق می‌افتد. بعد از آن، مولکول هدف به سیستم اضافه می‌شود. به دلیل میل قوی بین میکرو RNA پروب و میکرو RNA هدف، فلوئوفور از سطح خاموش کننده آزاد می-شود و فلورسانس فلوئوفور دوباره بازیابی می‌شود. همچنین از روش نسبت سنجی ratiomeric یا که از دقت و صحت بیشتر برخوردار بوده نیز در اندازه گیریهای miRNA استفاده خواهد شد و طراحی مناسب برای بکار گیری این روش نیز انجام خواهد شد. در پایان توانایی زیست حسگر طراحی شده به منظور ارزیابی قابلیت آنها جهت تشخیص پزشکی، در مایعات فیزیولوژیکی مانند سرم خون و همچنین سل لاین‌ها مورد بررسی قرار خواهد گرفت

اهداف

• طراحی زیست حسگر مناسب جهت اندازه‌گیری حساس و گزینش پذیر میکرو RNA به منظور تشخیص سرطان
• کاربرد زیست حسگر طراحی شده در نمونه‌های زیستی از جمله نمونه‌های سرم و سل لاین‌های استخراج شده از MCF7

شرح طرح و دستاوردها به زبان مردمی

شناسایی مارکرهای جدید در شناسایی و تشخیص انواع بیماریها مخصوصاً سرطانهای متفاوت از ارزش بالایی درپیش گیری مدیریت و درمان بیماریها است ودر تمام جوامع مورد توجه است. از آنجا که ابزارها و دستگاههای تشخیصی گران قیمت و در بسیاری از جوامع غیر قابل دسترس هستند توسعه روشهای ساده و ازران و قابل دسترس برای شناسایی بیماریها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. یکی از مارکرهای مهم که در چند سال اخیر مورد توجه بوده است MicRNA است که از نسلهای جدید مارکرها است. در این کار یک تکنیک فلورسانسی ساده و مبتنی بر بکار گیری ترکیبات غیر سمی برای شناسایی و اندازه گیری این مارکر در نمونه های سرطانی توسعه داده شده است و همچنین در تصویر برداری سلولهای سرطانی از نقاط کربنی غیر سمی بکار رفته در آنالیز این مارکر استفاده شده است.