%53تخفیف

عنوان جداسازیDNA آپتامر/ آپتامرها از کتابخانه آپتامري با استفاده از پروسه ي Cell.SELEX جهت شناسایی نیسریا مننژیتیدیس

تعداد155 صفحه در فایل word

هموفیلوس آنفلوانزا سروتیپ b یکی از عوامل ایجاد کننده سندروم مننژیت حاد باکتریایی است که شامل عفونت باکتریایی و التهاب سیستم عصبی مرکزی است. این سندروم می­تواند طی چند ساعت تا چند روز موجب مرگ بیمار شود. طبق مطالعات آماری میزان مرگ ومیر ناشی از هموفیلوس آنفلوانزا سروتیپ b  % 6-3 از مبتلایان می­باشد. در سال­های اخیر حس­گرهای زیستی به عنوان روشی حساس ،کم هزینه و سریع به طور گسترده برای شناسایی میکروارگانیسم ها استفاده می­شود. یکی از روش های معتبر برای توسعه حس­گرها، آپتامرها می­باشند. آپتامرها نوعی توالی کوتاه اولیگونوکلئوتیدی) DNA یا  RNA)تک رشته­ای هستند که با روش تکامل سیستماتیک کل سلول از لیگاندها به وسیله غنی سازی نمایی، توالی­هایی با تمایل اتصالی بالابه مولکول هدف انتخاب می­شوند.

در این مطالعه از روش انتخاب سلولی برای دست یافتن به آپتامر/آپتامرهایی با تمایل بالا به هموفیلوس آنفولانزای سروتیپb استفاده شده است. بدین منظور آپتامرها از طریق آنزیم لامبدا اگزونوکلئاز تک رشته و سپس آماده فرآیند انتخاب شدند. سپس توالی های غیر اتصالی شسته شده و توالی های اتصالی از طریق مواجهه با سایر باکتری­های مسبب مننژیت محدود گشتند. این عمل موجب غنی سازی توالی­های اتصالی به هموفیلوس آنفلوانزای زیرگروه b گردید. توالی های انتخاب شده از طریق PCR تکثیر و برای انتخاب بعدی آماده شدند. با کاهش زمان انکوباسیون با سلول هدف و افزایش حجم شستشو شرایط انتخاب سخت تر شد.

بعد از 7 دوره انتخاب میزان تمایل اتصال توالی های آپتامری به باکتری هموفیلوس آنفلوانزا سروتیپb با روش فلوسایتومتری مورد بررسی قرار گرفت. آپتامرهای به دست آمده با بیشترین تمایل اتصال کلون شدند و از میان 68 کلون به دست آمده 4 آپتامر تعیین توالی شدند. میزان ثابت تفکیک (Kd) برای آپتامرهای کلون های A45 و B11 با بالاترین تمایل، به میزان 47.10 و 28.46پیکومول محاسبه گردید. قابل توجه است که آپتامرهای این دو کلون هیچ گونه تمایلی نسبت به سایر باکتری­ها و مخصوصا نسبت به 7 باکتری مسبب مننژیت نداشتند. تمایل متمایز این آپتامرها فقط نسبت به گونه­های هموفیلوس آنفلوانزا  دارند.

با توجه به داده های به دست آمده در این تحقیق به نظر می­رسد توالی­های آپتامری به دست آمده می­تواند در تشخیص سریع و زود هنگام بیماری هموفیلوس آنفلوانزا  نقش مؤثری ایفا نمایند.

 

 

واژه­های کلیدی: آپتامر، انتخاب سلولی، لامبدا اگزونوکلئاز، مننژیت، هموفیلوس آنفولانزا

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                   صفحه                                                              

چکیده أ‌

فصل اول : کلیات پژوهش 1

1-1هموفیلوس 2

1-1-1هموفیلوس آنفلوانزا 2

1-1-1-1ساختار ژنومی 3

1-1-1-2خصوصیات ساختاری و رشد 3

1-1-1-3مورفولوژي 4

1-1-1-4سروتیپ­ها 5

1-1-1-5میزبان 5

1-1-2هموفیلوس آنفلوانزا سروتیپb 6

1-1-2-1اپیدمیولوژی 6

1-1-2-2- ساختمان آنتي­ژني 8

1-1-3بیماری­زایی 10

1-1-3-1فاکتورهای بیماری­زایی 11

1-1-3-2ويرولانس 12

1-1-3-3علائم بيماري 12

1-2بیماری مننژیت 13

1-2-1مننژیت آسپتیک 14

1-2-2 مننژیت قارچی 14

1-2-3مننژیت انگلی 14

1-2-4مننژیت حاد باکتریایی 14

1-2-4-1 شایع ترین عوامل مننژیت باکتریایی 16

1-2-4-2مننژیت هموفیلوس آنفلوانز ادر ایران 16

1-3 پاتوفیزیولوژی 17

1-3-1راههای آلودگی 17

1-3-2مکانیسم بیماری­زایی 17

1-4-ايمني 19

1-5روش­هایی برای پیشگیری 20

1-5-1واکسیناسیون 20

1-6درمان 21

1-6-1مقاومت آنتی بیوتیکی 22

1-7تشخیص بیماری 22

1-7-1علائم بالینی 22

1-7-2روش­های آزمایشگاهی تشخیصی مننژیت باکتریایی 23

1-8آپتامرها ابزاری برای شناسایی 27

1-8-1معرفی آپتامر 27

1-8-1-1کتابخانهDNA Aptamer 27

1-8-1-2مقایسهDNAآپتامرها باRNAآپتامرها 28

1-8-2معرفی بیوسنسورهاجهت شناسایی باکتری­ها 28

1-8-3روش­ شناسایی کتابخانه آپتامری برای بیومارکرهای زیستی 30

1-8-4روش انتخاب کتابخانه آپتامر(فرایندانتخاب) 31

1-8-4-1مقایسهDNASELEX و RNASELEX, 34

1-8-5انواع روش­ های انتخاب 35

1-8-6روش­ های ایجاد  DNAآپتامرتک رشته ای(ssDNA) 38

1-8-6-1استفاده ازآغازگرهای تغییریافته وایجادتفاوت دراندازه رشته ها 38

1-8-6-2سیستم بیوتین-استرپتواویدین 38

1-8-6-3PCRنامتقارن 39

1-8-6-4استفاده ازآنزیم لامبدا اگزونوکلئازجهت حذف یک یازرشته ها 39

1-9انواع روش های سنجش اتصال آپتامربه هدف 40

1-9-1تکنیک هایی برپایه جداسازی 41

1-9-2تکنیک هایی برپایه تشخیص نوری 42

1-10بیان مسئله 44

1-11هدف كلي 44

1-12نوآوری پژوهش 44

فصل دوم  مباني نظري و پیشینه پژوهش 45

2مبانی نظری وپیشینه پژوه 45

2-1تاریخچه بیماریزایی هموفیلوس آنفلوانزا 46

2-2تاریخچه شناسایی بیماری مننژیت درخارج وداخل ایران 47

2-3تاریخپه آپتامر 47

2-4پیشینه درداخل کشور 48

2-4-1تشخیص باکتری هموفیلوس آنفلوانزا 48

2-4-2استفاده ازآپتامر 48

2-5پیشینه درخارج از ایران 50

2-5-1آپتامر 51

2-5-2کاربردآپتامردرتشخیص باکتری­ها 51

2-5-3 شناسایی هموفیلوس آنفلوانزا 54

فصل سوم  روش پژوهش 55

3.مواد وروش ها 55

3-1مواد 56

3-1-1موادومحلول‌هاي مورد نياز 56

3-1-2سلول های پروکاریوتی 56

3-1-3وکتور 56

3-1-4آنزيم‌ها وسایر موادپروتئینی 56

3-1-5موادشيميايي 57

3-1-6 کتابخانه اليگونوکلئوتيدي وآغازگرها 57

3-1-7آنتي بيوتيك 58

3-1-8بافرهاومحلول‌هاي موردنياز 58

3-1-9وسايل وتجهیزات موردنياز 58

3-1-9-1دستگاه ها 58

3-2روش ها 58

3-2-1سنتزکتابخانه 58

3-2-1-1طراحي آغازگرها 59

3-2-2واکنش زنجيرهاي پليمراز(PCR) 60

3-2-2-1بهینه سازی شرایط تکثیرکتابخانه آپتامری 60

3-2-2-2واکنش زنجيرهاي پليمرازی کتابخانه اصلی 61

3-2-3روش ژل الکتروفورز 62

3-2-4رسوب گذاريDNAبه کمک اتانول 64

3-2-5تعیین غلظت بادستگاه پیکودراپ 65

3-2-6تهیهDNAتک رشته­ ایوايجادساختارسه بعدي درقطعات اليگونوکلئوتيدي 65

3-2-7فرآیندانتخاب 68

3-2-7-1ايجاد ساختاردویاسه بعدي درکتابخانه قبل ازفرآیندانتخاب 68

3-2-7-2آماده کردن سلول هاي باکتريايي 68

3-2-7-3انکوباسیون سلول هاباآپتامرها 70

3-2-7-4جداسازی توالی های متصل نشده وشستشوی توالی های متصل شده 71

3-2-counter selex( 71

3-3ردیابی پیشرفت انتخاب 72

3-3-1سنجش اتصال با فلوسایتومتری 73

3-3-2 پایان فرایندانتخاب 73

3-3-3همسانه سازی 74

3-3-3-1تکثیر آپتامرهای بدست آمده از فرایند انتخاب نهایی جهت همسانه سازی و تعیین توالی………………………. 74

3-3-3-2 الحاق قطعات آپتامری به وکتورpTG19-T 75

3-3-3-3تراريخت نمودن سلول هاي ميزبانE.coli 77

3-3-4انجام واکنشPCRبرای تاییدقطعات آپتامری کلون شده 77

3-3-5تخليص پلاسميدازكلون ها 78

3-3-6ذخیره كلون‌هاي تأييدشده 79

3-3-7انتخاب آپتامریا آپتامرهایی با بالاترین تمایل بااستفاده ازفلوسایتومتری….. 79

3-3-8تعیین توالی 80

3-3-9همترازی توالی ها 80

3-3-10تعیین ساختارثانویه توالی های انتخابی 80

3-3-11محاسبهKd 80

3-3-12 شناسایی نمونه بیمار توسط توالی کاندید…………………………………………………….81

فصل چهارم  یافته‌های پژوهش 82

4-1بهینه سازی شرایط تکثیرکتابخانه آپتامری 83

4-2تهیه آپتامرهای تک رشته 83

4-2-1بهینه سازی شرایط زمانی وغلظتDNAدورشته ای در واکنش تک رشته ای کردن83

4-3کشت باکتریایی 86

4-4فرایندانتخاب 86

4-4-1فرایندانتخاب اول 87

4-4-2فرایندانتخاب سوم 88

4-4-3فرایندانتخاب پنجم 89

4-4-4فرایندانتخاب هفتم 91

4-5میزان توالی های متصل شونده به هدف 92

4-6بررسی روندپیشرفت فرایندانتخاب باروشFlowCytometry 93

4-7همسانه سازی 96

4-7-1تکثیرآپتامرهای منتخب فرایندانتخاب نهایی 96

4-8انتقال به سلول مستعد 97

4-9تکثیرتوالی منتخب بااستفاده ازکلون های موجود 97

4-10تخلیص پلاسمید 98

4-11انجام فلوسایتومتری جهت معرفی کلونی های منتخب 98

4-11-1 انجام فلوسایتومتری جهت معرفی آپتامر/آپتامرهای  منتخب از کلنی های منتخب…………… 100

4-12تعیین توالی 101

4-13همترازی توالی ها 102

4-14تعیین ساختارهای ثانویه 107

4-15محاسبهKd 108

4-16شناسایی نمونه بیمار توسطتوالی کاندید………………………………………………………..109

فصل پنجم  بحث،نتیجه‌گیری و پیشنهاد‌ها 110

5مبانی نظری و پیشینه پژوه 110

5-1رویکردکلی پژوهش 111

5-2طراحی کتابخانه آپتامری 112

5-3تکثیرآپتامرهادرمراحل مختلف انتخاب 113

5-4کشت باکتری 115

5-5فرآیندانتخاب سلولی 115

5-6روش تاییدآپتامرهای منتخب 116

5-7تعیین توالی وبررسی کلونها 117

5-8تعیین ساختارثانویه 118

5-9ارزشKd 119

5-10 بررسی نمونه بیمار……………………………………………………………………………………..119

5-10نتیجه گیری 119

5-11پیشنهادات 119

منابع 120

پیوست 132

فهرست جدول‌ها

عنوان                                                                                                               صفحه                                                   

جدول ‏2‑1: جدول بررسی تعداد مقالات جستجو شده در سایت Sciencedirect با عناوین مربوز در بین سال های 2004-20014 50

جدول ‏2‑2: جدول باکتری های بیماری زایی که با روش آپتامرها مورد شناسایی قرارگرفتند. 52

جدول ‏3‑1: انواع آغازگر ها به همراه توالی آنها 60

جدول ‏3‑2 : دو پروتکل امتحانی برای بهینه کردن تکثیر کتابخانه 61

جدول ‏3‑3 : پروتکل بهینه شده به منظور تکثیر کتابخانه ی اصلی آپتامری 61

جدول ‏3‑4  : برنامه زمانی و دمایی PCR کتابخانه اصلی 62

جدول ‏3‑5 : پروتکل شرکت Thermo SCIENTIFIC 66

جدول ‏3‑6 : پروتکل محاسباتی در این پژوهش 66

جدول ‏3‑7 : ترکیبات و مقادیر مورد استفاده جهت تهیه ی ژل پلی آکریل آمیدی 10% حاوی 8 مولار اوره 67

جدول ‏3‑8 : برخی شرایط اعمال شده جهت سخت ترکردن روندفرایند انتخاب. 70

جدول ‏3‑9 : پروتکل تکثیر آپتامرهای بدست آمده از   فرایند انتخابنهایی جهت همسانه سازی 74

جدول ‏3-10 :  برنامه ی زمانی مربوط به PCR آپتامرهای بدست آمده از فرایند انتخاب نهایی جهت همسانه سازی 75

جدول ‏3‑11: الحاق آپتامر ها به وکتور مورد نظر. 75

جدول ‏4‑1 : پروتکل بهینه شده به منظور تهیه ی DNAتک رشته ای 85

جدول ‏4‑2 :  پروتکل بهینه شده جهت انجام دو واکنش PCR پس از فرایند انتخاب اول. 87

جدول ‏4‑3 : شرایط مربوط به هر چاهک در شکل4-8 89

جدول ‏4‑4 : شرایط مربوط به هر چاهک در شکل 4-10 90

جدول ‏4‑5 : شرایط اعمال شده جهت بهینه سازی PCR در فرایند انتخاب دهم. 92

جدول ‏4‑6 : شرایط بهینه شده جهت کلون کردن فرایند انتخاب دهم 96

جدول ‏4-7 : شرایط بهینه شده PCR جهت کلون کردن فرایند انتخاب هفتم 96

جدول ‏4‑8 : توالی های  مربوط به نواحی تصادفی 3کلون مورد نظر پس از آنالیز همترازی 107

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                                    صفحه

شکل ‏2‑1 رنگ آمیزی گرم و تصویر باسیل شکل  هموفیلوس آنفلوانزا 4

شکل ‏2‑2: شیوع هموفیلوس آنفلوانزا  سروتیپ b  در دنیا  در بین افراد بین 1-59 ماه 8

شکل ‏2‑3: اندركنش ماكروفاژ ها با ليپوپلي ساكاريد كپسولي هموفيلوس آنفلوانزا 11

شکل ‏2‑4 : تصویر بافت طبیعی ومننژیتی  مننژ مغز 13

شکل ‏2‑5 : میزان بروز مننژیت باکتریایی در دنیا 15

شکل ‏2‑6:فراوانی موارد بروز مننژیت باکتریایی بر اساس سن 16

شکل ‏2‑7 : مکانیسم بیماری زا یی مننژیت باکتریایی 19

شکل ‏2‑8 : ساختار ثانویه ی شماتیکی آپتامر ها 27

شکل ‏2‑9 : توسعه روش های جدید فرایند انتخاب   31

شکل ‏2‑10 : :  انتخاب درون شیشه(in vitro) آپتامر های اختصاصی مولکول هدف با استفاده از تکنولوژی فرایند انتخاب. 32

شکل ‏2‑11 : انتخاب درون شیشه(in vitro) آپتامر های اختصاصی مولکول هدف با استفاده از تکنولوژی انتخاب پروتئین 36

شکل ‏2‑12 : انتخاب درون شیشه(in vitro) آپتامر های اختصاصی مولکول هدف با استفاده از تکنولوژی انتخاب سلول  باکتریایی 37

شکل ‏2‑13 : شکل مکانیسم تک رشته ای کردن آنزیم  لامبدا اگزونوکلئاز 40

شکل ‏3‑1 : نحوه عمل آنزیم لامبدا اگزونوکلئاز(λ) 66

شکل ‏3‑2 : تروش انتخاب در این پژوهش با استفاده از counter selex در ضمن انتخاب ها 72

شکل ‏4‑1 : آپتامر تکثیر شده از کتابخانه ی اصلی در ژل آگارز 5/1 %. 83

شکل ‏4‑2 : ژل پلی آکریل آمیدی 10% حاوی اوره 8M.. 84

شکل ‏4‑3 : ژل پلی آکریل آمیدی 10% حاوی اوره  8M. 84

شکل ‏4‑4 : ژل پلی آکریل آمیدی %10 حاوی اوره 8M. 85

شکل ‏4‑5 : کلونی های باکتری های موجود در پژوهش 86

شکل ‏4‑7 : ژل آگارز 5/1 %.  آپتامر های فسفریله ی تخلیص شده مربوط به اولین مخزن انتخابی. 87

شکل ‏4‑8 :  ژل پلی آکریل آمیدی %10 حاوی اوره 8M .جهت اطمینان از باند های PCR سری اول مربوط به اولین مخزن انتخاب شده. 88

شکل ‏4‑9 : بررسی تاثیرات تغییرات غلظت الگو و یون منیزیوم در بهینه سازی شرایط PCR مربوط به فرایند انتخاب سوم.. 89

شکل ‏4‑10 : ژل آگارز 5/1% . PCRاز توالی های مربوط به فرایند انتخاب پنجم 90

شکل ‏4‑11 : ژل آگارز 2% . بهینه سازی شرایط PCR در فرایند انتخاب هفتم. 91

شکل ‏4‑12 : ماتریکس تهیه شده از کلونی های رشد کرده در پلیت حاوی آمپی سیلین 97

شکل ‏4‑13 : ژل 5/1 درصد آگارز. نتیجه ی برخی از واکنش های کلونی PCR . 97

شکل ‏4‑14   : تخلیص پلاسمید 98

شکل ‏4‑15:آنالیز کروماتوگرام وهمترازی کلون A2 103

شکل ‏4‑16: آنالیز کروماتوگرام وهمترازی کلونA45 104

شکل ‏4‑17: آنالیز کروماتوگرام وهمترازی کلون A42 105

شکل ‏4‑18: آنالیز کروماتوگرام وهمترازی کلون B11 106

شکل ‏4‑19: ساختار های ثانویه پیش بینی شده چهار آپتامر منتخب از نرم افزار mfold 107

شکل ‏4‑20: ساختار های ثانویه RNA آپتامر های منتخب علیه پروتئین E هموفیلوس آنفلوانزا  به روش فرایند انتخاب  Protein. 118

فهرست نمودارها

عنوان                                                                                                                    صفحه

نمودار ‏2‑1: میزان بروز هموفیلوس آنفلوانزا  در بین گروه سنی مختلف در بین سال های 1996-2004 6

نمودار ‏2‑2: بیماری های ناشی از هموفیلوس آنفلوانزا ی سروتیپ b 10

نمودار ‏2‑3: میزان مرگ ومیر و شیوع بیماری در طول 32 سال (بین سال های 1974- 2005) 16

نمودار ‏2‑4: روش های  قدیمی شناسایی باکتری ها 29

نمودار نمودار ‏2‑5:  استراتژی های مختلف فرایند انتخاب در طول زمان. 31

نمودار ‏2‑1: تعدادمقالات چاپی با عنوان آپتامر  بین سال های  1996تا 2014 51

نمودار ‏4‑1 : میزان توالی های متصل شده(nmol) به سلول Hib  پس از هر فرایند انتخاب 92

نمودار ‏4‑2: مقایسه شدت فلورسنت  فرایند انتخاب ششم و هفتم رویHib 94

نمودار ‏4‑3: مقایسه شدت فلورسنت فرایند انتخاب چهار و هفتم  بر روی سلول Hib و Counter فرایند انتخاب 94

نمودار ‏4‑4 : مقایسه ی شدت فلورسنت فرایند انتخاب چهار و هفتم  با کتابخانه بر روی سلول Hib 95

نمودار ‏4‑5 : مقایسه شدت فلوئورسنت فرایند انتخاب چهار و هفتم  با کتابخانه بر روی سلول های کنترل منفی 95

نمودار ‏4‑6 : شدت فلوئورسنت 8 کلون منتخب به سلولهای  Hibو HicوCounter فرایند انتخاب 100

نمودار ‏4‑7:  نمودارهای بررسی میزان تمایل اتصالی غلظت­های مختلف آپتامرهای A2,A42,A45و B11 نسبت به میزان ثابت باکتری(Kd) 108

نمودار‏0‑1 : تمایل اتصالی توالی کاندید B11 با نمونه بیمار……………………………………………109

نمودار ‏5‑1: منحنی رشد Hib 115

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo