تاریخ شروع : 1403/06/18
مهلت ارسال : 1403/07/18
گرنت صندوق نوآوری و شکوفایی:
حمایت بلاعوض از طرح تا سقف 700 میلیون تومان
حمایت بلاعوض از طرح تا سقف 700 میلیون تومان
انتخاب جنسیت در سطح اسپرم با استفاده از سامانه‌های میکروفلوییدیکی
خلاصه فناوری
در طول سال‌ها تلاش‌های زیادی برای ایجاد روش‌های جداسازی اسپرمهای X و Y صورت گرفته است. از مهمترین اهداف جداسازی اسپرمهای X و Y برگزیدن جنسیت در دام است که برای تولید دام شیری یا گوشتی با مقاصد تجاری و نیز حفظ جانوران وحشی در حال انقراض مورد استفاده می‌باشد. این دو نوع سلول تنها در 3.8 درصد از وزن ماده ژنتیکی خود تفاوت دارند و این اختلاف کم بیانگر نیاز به سامانه‌ای فوق حساس برای شناسایی و تفکیک آن‌هاست. در حال حاضر تنها یک شرکت آمریکایی در سطح بین‌المللی خدمات جداسازی و انتقال اسپرمهای منجمد شده را ارائه می‌دهد.
در این طرح به توسعه یک پلتفرم فرا رشته‌ای پرداخته می‌شود. بارزترین فناوری به‌کارگرفته‌شده در این طرح فناوری میکروفلوییدیک است که از آن برای دستکاری کنترل‌شده سیالات در ابعاد میکرونی استفاده می‌شود. نوآوری اصلی طرح حاضر، معرفی روشی سریع و ترکیبی در قالب سامانه‌های کوچک میکروفلوییدیکی است که با توجه به ویژگی‌های فیزیکی سلول‌ها و به کمک امکانات منحصر به فرد میکروفلوییدیک قابلیت تفکیک اسپرمهای حامل X و Y با دقت بالای 90٪ را خواهد داشت. در این روش، می‌بایست سلول‌ها حتی‌المقدور دچار آسیب‌های ناخواسته به هسته و محتوای ژنتیکی نشوند. بدین منظور، کل فرآیند می‌بایست در دمای ۳۷ درجه سانتی‌گراد و در زمان حداکثر ۴۵ دقیقه پایان‌یافته و زنده‌مانی سلول‌ها در خروجی ۸۵ تا ۹۰ درصد باشد.
ضرورت مسئله
نیاز به استفاده از دستگاه‌های جداسازی اسپرمهای با کیفیت مناسب و تفکیک آن‌ها بر اساس جنسیت در ایران و جهان رو به افزایش است و در طول سال‌ها تلاش‌های زیادی برای آن صورت گرفته است. در حوزه دام، در سال گذشته بر اساس آمار گمرک کشور به ارزش 7 میلیون دلار اسپرم دام به کشور وارد شده است که این عدد اهمیت این حوزه را نشان می‌دهد. در این بخش، خدمات جداسازی اسپرم X و Y بخش قابل توجهی از نیاز کشور را مرتفع خواهد نمود.
همچنین شرکتی واقع در تگزاس آمریکا اولین و تنها شرکت دارنده این فناوری است که از طریق شعب و توزیع‌کننده‌های خود خدمات جداسازی اسپرم و انتقال اسپرمهای جداسازی شده منجمد را در سطح جهان ارائه می‌دهد. به دلیل محافظت شدید از فناوری توسط این شرکت، هنوز شرکت‌های تولیدکننده دیگری در این زمینه در داخل و خارج از کشور وجود نداشته و از این روی دستیابی به این فناوری، علاوه بر تأمین نیاز داخلی، می‌تواند امکان صادرات و بازار بزرگ جهانی را نیز در بر داشته باشد.
در طول سال‌ها تلاش‌های زیادی برای ایجاد روش‌های جداسازی اسپرمهای X و Y صورت گرفته است. از مهمترین اهداف جداسازی اسپرمهای X و Y برگزیدن جنسیت در دام است که برای تولید دام شیری یا گوشتی با مقاصد تجاری و نیز حفظ جانوران وحشی در حال انقراض مورد استفاده می‌باشد. این دو نوع سلول تنها در 3.8 درصد از وزن ماده ژنتیکی خود تفاوت دارند و این اختلاف کم بیانگر نیاز به سامانه‌ای فوق حساس برای شناسایی و تفکیک آن‌هاست. در حال حاضر تنها یک شرکت آمریکایی در سطح بین‌المللی خدمات جداسازی و انتقال اسپرمهای منجمد شده را ارائه می‌دهد.
در این طرح به توسعه یک پلتفرم فرا رشته‌ای پرداخته می‌شود. بارزترین فناوری به‌کارگرفته‌شده در این طرح فناوری میکروفلوییدیک است که از آن برای دستکاری کنترل‌شده سیالات در ابعاد میکرونی استفاده می‌شود. نوآوری اصلی طرح حاضر، معرفی روشی سریع و ترکیبی در قالب سامانه‌های کوچک میکروفلوییدیکی است که با توجه به ویژگی‌های فیزیکی سلول‌ها و به کمک امکانات منحصر به فرد میکروفلوییدیک قابلیت تفکیک اسپرمهای حامل X و Y با دقت بالای 90٪ را خواهد داشت. در این روش، می‌بایست سلول‌ها حتی‌المقدور دچار آسیب‌های ناخواسته به هسته و محتوای ژنتیکی نشوند. بدین منظور، کل فرآیند می‌بایست در دمای ۳۷ درجه سانتی‌گراد و در زمان حداکثر ۴۵ دقیقه پایان‌یافته و زنده‌مانی سلول‌ها در خروجی ۸۵ تا ۹۰ درصد باشد.
ضرورت مسئله
نیاز به استفاده از دستگاه‌های جداسازی اسپرمهای با کیفیت مناسب و تفکیک آن‌ها بر اساس جنسیت در ایران و جهان رو به افزایش است و در طول سال‌ها تلاش‌های زیادی برای آن صورت گرفته است. در حوزه دام، در سال گذشته بر اساس آمار گمرک کشور به ارزش 7 میلیون دلار اسپرم دام به کشور وارد شده است که این عدد اهمیت این حوزه را نشان می‌دهد. در این بخش، خدمات جداسازی اسپرم X و Y بخش قابل توجهی از نیاز کشور را مرتفع خواهد نمود.
همچنین شرکتی واقع در تگزاس آمریکا اولین و تنها شرکت دارنده این فناوری است که از طریق شعب و توزیع‌کننده‌های خود خدمات جداسازی اسپرم و انتقال اسپرمهای جداسازی شده منجمد را در سطح جهان ارائه می‌دهد. به دلیل محافظت شدید از فناوری توسط این شرکت، هنوز شرکت‌های تولیدکننده دیگری در این زمینه در داخل و خارج از کشور وجود نداشته و از این روی دستیابی به این فناوری، علاوه بر تأمین نیاز داخلی، می‌تواند امکان صادرات و بازار بزرگ جهانی را نیز در بر داشته باشد.
مسئله اصلی تحقیق
اسپرم‌ها سلول‌های بسیار حساسی هستند که نیاز به محیط مغذی، دما و pH مخصوص به خود را دارند. اسپرمهای X و Yتنها در 8/3 درصد از وزن ماده ژنتیکی خود تفاوت دارند. همچنین در روش‌های جداسازی یکی از مهمترین عوامل، عدم ایجاد کوچک‌ترین تغییرات در ماده ژنتیکی و کیفیت این سلول‌هاست؛ چراکه، در مراحل بعدی منجر به تغییر در جنین ایجاد شده خواهد شد. این پیچیدگی‌ها بیانگر نیاز به سامانه‌ای فوق حساس برای شناسایی و تفکیک آن‌هاست.
اسپرم‌ها سلول‌های بسیار حساسی هستند که نیاز به محیط مغذی، دما و pH مخصوص به خود را دارند. اسپرمهای X و Yتنها در 8/3 درصد از وزن ماده ژنتیکی خود تفاوت دارند. همچنین در روش‌های جداسازی یکی از مهمترین عوامل، عدم ایجاد کوچک‌ترین تغییرات در ماده ژنتیکی و کیفیت این سلول‌هاست؛ چراکه، در مراحل بعدی منجر به تغییر در جنین ایجاد شده خواهد شد. این پیچیدگی‌ها بیانگر نیاز به سامانه‌ای فوق حساس برای شناسایی و تفکیک آن‌هاست.
در سازوکار به کار گرفته شده شرکت آمریکایی، ابتدا اسپرمهای سالم برای حفاظت در برابر رادیکال آزاد ایجاد شده توسط اسپرمهای معیوب جداسازی می‌شوند. سپس، اسپرمهای حامل کروموزوم‌های X و Y با تکیه بر اختلاف اندک جرم و بار سطحی با دقت 93 درصد جداسازی می‌شوند.
در سامانه طرح حاضر، ابتدا اسپرمهای با کیفیت مناسب، با توجه به تفاوت در سرعت و نوع حرکت اسپرمهای سالم و معیوب، با استفاده از ساختارهای میکروفلوییدیکی جداسازی می‌شود. در ادامه، اسپرمهای سالم X و Y، به کمک فناوری جدیدی مبتنی بر میکروفلوییدیک و با استفاده از سازوکارهای مناسب برای تفکیک توسعه داده شده و بهترین شیوه برای تفکیک اسپرمهای حامل X و Y برگزیده خواهند شد. نوآوری اصلی طرح حاضر، معرفی روشی سریع و احتمالا ترکیبی در قالب سامانه‌های میکروفلوییدیکی است که حساسیت و دقت بالایی در برگزیدن اسپرم و حفظ کیفیت آن خواهند داشت.
در سامانه طرح حاضر، ابتدا اسپرمهای با کیفیت مناسب، با توجه به تفاوت در سرعت و نوع حرکت اسپرمهای سالم و معیوب، با استفاده از ساختارهای میکروفلوییدیکی جداسازی می‌شود. در ادامه، اسپرمهای سالم X و Y، به کمک فناوری جدیدی مبتنی بر میکروفلوییدیک و با استفاده از سازوکارهای مناسب برای تفکیک توسعه داده شده و بهترین شیوه برای تفکیک اسپرمهای حامل X و Y برگزیده خواهند شد. نوآوری اصلی طرح حاضر، معرفی روشی سریع و احتمالا ترکیبی در قالب سامانه‌های میکروفلوییدیکی است که حساسیت و دقت بالایی در برگزیدن اسپرم و حفظ کیفیت آن خواهند داشت.
درباره تیم پژوهشی
| نام و نام‌خانوادگی | رشته/ مقطع تحصیلی | همکار/ مشاور طرح | وضعیت شغلی |
| محمد عادل غیاث | دکتری نانوالکترونیک | مجری | عضو هیات علمی و استادیار دانشکده علوم پزشکی دانشگاه تربیت مدرس |
| منصوره موحدین | دکتری جنین‌شناسی | همکار | عضو هیات علمی و استاد دانشکده علوم پزشکی دانشگاه تربیت مدرس |
| مرضیه موسیزاده | کارشناسیارشد نانوبیوتکنولوژی | همکار | دانشجو دکتری نانوبیوتکنولوژی دانشگاه تربیت مدرس |
سوابق عرضه‌کننده فناوری و مسئول اصلی تیم پژوهشی
دکتر محمد عادل غیاث، دانشآموخته دکتری نانوالکترونیک از دانشگاه ساوت‌همپتون انگلیس و عضو هیات علمی دانشکده علوم پزشکی دانشگاه تربیت مدرس است. حوزه اصلی فعالیت ایشان پیاده‌سازی سامانه‌های میکروفلوییدیکی در زمینه پزشکی و مهندسی بافت و نیز نانوزیست‌حسگرهاست.
دکتر منصوره موحدین، دانشآموخته دکتری علوم تشریح از دانشگاه تربیت مدرس و عضو هیات علمی دانشکده علوم پزشکی دانشگاه تربیت مدرس است. حوزه اصلی فعالیت ایشان سلول‌درمانی در ناباروری زنان و مردان و بیولوژی سلولی و مولکولی جنین و گامت است. ایشان بیش از ۲۵ سال سابقه جنین‌شناسی داشته و بخش جنین‌شناسی چندین بیمارستان و مرکز درمان ناباروری را راه اندازی نموده است.
مزایا
با توجه به مطالب گفته شده و ضرورت مسئله مزایای زیر برای محصول نهایی متصور است:
با توجه به مطالب گفته شده و ضرورت مسئله مزایای زیر برای محصول نهایی متصور است:
- کاهش هزینه و زمان در تأمین اسپرم دام با کیفیت مناسب
- در دسترس بودن و شکست انحصار
- جلوگیری از واردات و خروج ارز
- دارا بودن بازار مناسب جهانی و امکان صادرات
- امکان گسترش و استفاده فناوری برای انسان در بیماری‌های وابسته به جنس
کاربرد
سامانه طرح پیش‌رو با هدف جداسازی اسپرمهای X و Y برای تولید دام شیری یا گوشتی با مقاصد تجاری و بهخصوص در بحث امنیت غذایی مورد استفاده قرار خواهد گرفت. اهمیت این موضوع در حجم بالای واردات اسپرم منجمد شایان ذکر است. کاربرد مهم دیگر آن برای حفظ جانوران وحشی در حال انقراض و حفظ گونه‌های ملی که از اهمیت بالایی برخوردار می‌باشد.
سامانه طرح پیش‌رو با هدف جداسازی اسپرمهای X و Y برای تولید دام شیری یا گوشتی با مقاصد تجاری و بهخصوص در بحث امنیت غذایی مورد استفاده قرار خواهد گرفت. اهمیت این موضوع در حجم بالای واردات اسپرم منجمد شایان ذکر است. کاربرد مهم دیگر آن برای حفظ جانوران وحشی در حال انقراض و حفظ گونه‌های ملی که از اهمیت بالایی برخوردار می‌باشد.
خروجی‌های مورد انتظار تحقیق
با توجه به اهمیت موضوعات ذکر شده و دانش و تجربه تیم حاضر در توسعه سامانه‌های میکروفلوییدیکی خروجی‌های زیر از طرح پیش رو مورد انتظار است:
با توجه به اهمیت موضوعات ذکر شده و دانش و تجربه تیم حاضر در توسعه سامانه‌های میکروفلوییدیکی خروجی‌های زیر از طرح پیش رو مورد انتظار است:
- جداسازی اسپرمهای سالم از اسپرمهای معیوب برای جلوگیری از آسیب محیطی
- دستیابی به بهترین شیوه ترکیبی برای تفکیک اسپرمهای X و Y با با دقت بالای ۹۰ درصد
- حفظ کیفیت و محتوای ژنتیکی اسپرمهای X و Y جدا شده (در حد نرمال)
- کل فرآیند می‌بایست در دمای ۳۷ درجه سانتی‌گراد و در زمان حداکثر ۴۵ دقیقه پایان یافته و زنده‌مانی سلول‌ها در خروجی ۸۵ تا ۹۰ درصد باشد.
هزینه و زمان اجرای طرح
- هزینه اجرای طرح حدود 700 میلیون تومان برآورد می‌شود.
- مدت‌زمان اجرای طرح حدود 18 ماه برآورد می‌شود.
تسهیم مالکیت فکری
- مالکیت معنوی: مشارکت‌کننده در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سهیم خواهد بود و انتشار مقاله مشترک توسط مجری و مشارکت‌کننده در ژورنال‌های داخلی و خارجی، ارائه مقاله در کنفرانس‌ها و سمینارها با موافقت و اشاره به نام همه دست‌اندرکاران مجاز خواهد بود.
- مالکیت منافع مادی: سهم مشارکت شرکت/شتاب‌دهنده متقاضی حداقل 10 و حداکثر 35 درصد خواهد بود (منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری بر اساس توافق طرفین و مشترک خواهد بود و با توجه به سهم آورده نقدی و غیرنقدی توسعه‌دهنده، سهم مالکیت قابل مذاکره و توافق است).
ارتباط با ما
شماره تماس:
021-88486498
اینستاگرام:
iran.challenges@
شماره تماس:
021-88486498
اینستاگرام:
iran.challenges@