تاریخ شروع : 1403/02/01
مهلت ارسال : 1403/02/17
گرنت صندوق نوآوری و شکوفایی:
حمایت بلاعوض از طرح تا سقف 800 میلیون تومان
حمایت بلاعوض از طرح تا سقف 800 میلیون تومان
ساخت کیت تشخیص ژنتیکی سازگاری بافتی (HLA typing) بر پایه روش مولکولی PCR-SSP جهت پیوند عضو و مغز استخوان
خلاصه فناوری
ایران یکی از کشورهای پیشرو در عمل پیوند عضو می‌باشد و میزان این عمل سالانه رو به افزایش است. انجام تست Human leukocyte antigen (HLA) typing یک اقدام ضروری برای تمامی عمل‌های پیوند اعضا می‌باشد. این تست میزان سازگاری HLAهای فرد اهداکننده و بیمار را بررسی می‌کند. از گذشته تاکنون روش‌های مختلفی برای انجام این تست وجود داشته است ولی در حال‌حاضر روش Polymerase Chain Reaction-Sequence Specific Primer (PCR-SSP) به عنوان رایجترین روش مورد استفاده می‌باشد. این روش بر پایه PCR بوده و در آن آللهای مختلف با استفاده از پرایمرهای اختصاصی آن شناسایی می‌گردد. به علت تنوع بالای آللهای موجود، حساسیت بسیار زیاد تست و پیچیدگی‌های طراحی آن، تاکنون هیچ تولید داخلی از آن وجود نداشته است و تمامی نیاز کشور به این کیت از طریق واردات تأمین می‌گردد.
در این پروژه سعی بر آن است تا دانش‌فنی ساخت کیت تشخیص ژنتیکی سازگاری بافتی (HLA typing) بومی‌سازی گردد. در پایان این پروژه انتظار میرود مجری به مجموعهای از پرایمرها و دیگر اجزای واکنش بهینه‌سازی شده برای شناسایی انواع آللهای HLA دست یابد؛ همچنین این مجموعه با استفاده از بانک نمونه‌های HLA و در مقایسه با استانداردهای تجاری، به گونه‌ای معتبرسازی شود که دارای حساسیت و اختصاصیت بالای 95 درصد باشد.
ضرورت مسئله
مولکول‌های سازگاری بافتی یا همان مولکول‌های HLA در انسان از جمله پلی مورفترین ژن‌های انسانی هستند؛ بطوری‌که چندین هزار آلل مختلف از این مولکولها در انسان‌ها وجود دارند. از طرف دیگر، تنوع این مولکولها در جمعیت‌های مختلف نیز متفاوت است. این تست میزان سازگاری HLAهای فرد اهداکننده و بیمار را بررسی می‌کند. از گذشته تاکنون روش‌های مختلفی برای انجام این تست وجود داشته است ولی در حال حاضر روش Polymerase Chain Reaction-Sequence Specific Primer (PCR-SSP) به عنوان رایجترین روش مورد استفاده می‌باشد. این روش بر پایه PCR بوده و در آن آللهای مختلف با استفاده از پرایمرهای اختصاصی آن شناسایی می‌گردد. به علت تنوع بالای آللهای موجود، حساسیت بسیار زیاد تست و پیچیدگی‌های طراحی آن، تاکنون هیچ تولید داخلی از آن وجود نداشته است و تمامی نیاز کشور به این کیت از طریق واردات تأمین می‌گردد.
ایران یکی از کشورهای پیشرو در عمل پیوند عضو می‌باشد و میزان این عمل سالانه رو به افزایش است. انجام تست Human leukocyte antigen (HLA) typing یک اقدام ضروری برای تمامی عمل‌های پیوند اعضا می‌باشد. این تست میزان سازگاری HLAهای فرد اهداکننده و بیمار را بررسی می‌کند. از گذشته تاکنون روش‌های مختلفی برای انجام این تست وجود داشته است ولی در حال‌حاضر روش Polymerase Chain Reaction-Sequence Specific Primer (PCR-SSP) به عنوان رایجترین روش مورد استفاده می‌باشد. این روش بر پایه PCR بوده و در آن آللهای مختلف با استفاده از پرایمرهای اختصاصی آن شناسایی می‌گردد. به علت تنوع بالای آللهای موجود، حساسیت بسیار زیاد تست و پیچیدگی‌های طراحی آن، تاکنون هیچ تولید داخلی از آن وجود نداشته است و تمامی نیاز کشور به این کیت از طریق واردات تأمین می‌گردد.
در این پروژه سعی بر آن است تا دانش‌فنی ساخت کیت تشخیص ژنتیکی سازگاری بافتی (HLA typing) بومی‌سازی گردد. در پایان این پروژه انتظار میرود مجری به مجموعهای از پرایمرها و دیگر اجزای واکنش بهینه‌سازی شده برای شناسایی انواع آللهای HLA دست یابد؛ همچنین این مجموعه با استفاده از بانک نمونه‌های HLA و در مقایسه با استانداردهای تجاری، به گونه‌ای معتبرسازی شود که دارای حساسیت و اختصاصیت بالای 95 درصد باشد.
ضرورت مسئله
مولکول‌های سازگاری بافتی یا همان مولکول‌های HLA در انسان از جمله پلی مورفترین ژن‌های انسانی هستند؛ بطوری‌که چندین هزار آلل مختلف از این مولکولها در انسان‌ها وجود دارند. از طرف دیگر، تنوع این مولکولها در جمعیت‌های مختلف نیز متفاوت است. این تست میزان سازگاری HLAهای فرد اهداکننده و بیمار را بررسی می‌کند. از گذشته تاکنون روش‌های مختلفی برای انجام این تست وجود داشته است ولی در حال حاضر روش Polymerase Chain Reaction-Sequence Specific Primer (PCR-SSP) به عنوان رایجترین روش مورد استفاده می‌باشد. این روش بر پایه PCR بوده و در آن آللهای مختلف با استفاده از پرایمرهای اختصاصی آن شناسایی می‌گردد. به علت تنوع بالای آللهای موجود، حساسیت بسیار زیاد تست و پیچیدگی‌های طراحی آن، تاکنون هیچ تولید داخلی از آن وجود نداشته است و تمامی نیاز کشور به این کیت از طریق واردات تأمین می‌گردد.
طبق اعلام معاون وزارت بهداشت در سال 1401 در ایران بیش از 3500 عمل پیوند عضو انجام شده است و این عدد برای پیوند مغز استخوان نیز حدود 1500 مورد بوده است. همچنین طبق آمار انجمن اهدای عضو ایران، تعداد بیماران نیازمند به عضو پیوندی در کشور بیش از ۲۵ هزار نفر می‌باشند.
لازم به ذکر است برای هر عمل پیوند، حداقل یک بار تست HLA typing برای بیمار انجام میشود، ولی برای یافتن اهداکننده مناسب ممکن است لازم باشد، این تست بر روی چندین نفر از افراد خانواده و یا حتی افراد غیرخویشاوند نیز انجام شود. میانگین این عدد طبق اعلام متخصصین حدود 10 تست است. بنابراین، برای تنها یک عمل پیوند نیاز به انجام حدود 11 تست HLA typing می‌باشد.
طبق آمار و محاسبات فوق در ایران سالانه نیاز به انجام حدود 50 هزار تست HLA typing می‌باشد. این تعداد معادل حدود 2500 کیت 20 تستی است. لازم به ذکر است تعداد مذکور تنها برای مصارف بالینی بوده و علاوه بر آن، از این کیت جهت مصارف تحقیقاتی، اپیدمیولوژیک و آموزشی نیز به دفعات بالا استفاده می‌گردد.
مسئله اصلی تحقیق
لازم به ذکر است برای هر عمل پیوند، حداقل یک بار تست HLA typing برای بیمار انجام میشود، ولی برای یافتن اهداکننده مناسب ممکن است لازم باشد، این تست بر روی چندین نفر از افراد خانواده و یا حتی افراد غیرخویشاوند نیز انجام شود. میانگین این عدد طبق اعلام متخصصین حدود 10 تست است. بنابراین، برای تنها یک عمل پیوند نیاز به انجام حدود 11 تست HLA typing می‌باشد.
طبق آمار و محاسبات فوق در ایران سالانه نیاز به انجام حدود 50 هزار تست HLA typing می‌باشد. این تعداد معادل حدود 2500 کیت 20 تستی است. لازم به ذکر است تعداد مذکور تنها برای مصارف بالینی بوده و علاوه بر آن، از این کیت جهت مصارف تحقیقاتی، اپیدمیولوژیک و آموزشی نیز به دفعات بالا استفاده می‌گردد.
مسئله اصلی تحقیق
اکنون بهترین روش برای تعیین این مولکولها روش‌های مولکولی بر پایه PCR است. رایجترین و مقرون بهصرفه‌ترین روشی که در ایران و سایر نقاط جهان استفاده میشود استفاده از روش PCR-SSP است. در این روش از تعداد متعددی پرایمر طراحی شده که هر کدام توانایی شناسایی سکانس‌های آللی ویژه‌ای را دارند، استفاده میشود. هر کدام از این پرایمرها بر اساس نوع HLA فرد مورد آزمایش، می‌توانند به نمونه DNA متصل شده یا متصل نشوند. بعد از انجام آزمایش PCR و ارزیابی نتایج بر اساس الکتروفورز، با استفاده از جداول طراحی شده تفسیر جواب‌ها، نتیجه تست مشخص خواهد شد. لازم به توضیح است که در موارد محدودی تنها یک واکنش مثبت، جواب آزمایش را مشخص خواهد کرد اما در اغلب موارد ترکیبی از واکنش‌های مثبت برای تشخیص یک جواب لازم هستند. از نظر فنی، مهم‌ترین کار، طراحی صدها پرایمر مناسب است که قادر باشند ضمن شناسایی دقیق سکانس‌های اختصاصی به سایر سکانس‌های غیراختصاصی متصل نشوند. از طرف دیگر بهینه‌سازی شرایط آزمایش PCR چالش مهم دیگر اینکار است و در برخی مواقع لازم است پرایمرهای مختلف را چک کرد تا همگی بتوانند در یک شرایط مشترک، کارکرد صحیح داشته باشند. به همین علت سکانس پرایمرهای شرکت‌های مختلف هیچگاه انتشار پیدا نمی‌کنند و کاملاً محرمانه هستند. اگرچه HLA typing کاربردهای متعددی دارد، اما مهم‌ترین کاربرد و اهمیت آن در بررسی سازگاری دهنده و گیرنده در پیوند مغز استخوان است. عدم سازگاری این مولکولها علت اصلی پس زدن پیوند است که در مورد پیوند مغز استخوان کشنده می‌باشد.
پیچیدگی اصلی توسعه روش SSP-PCR برای HLA Typing در این است که باید همزمان تعداد بسیار زیادی واکنش SSP-PCR طوری طراحی و بهینه گردد که بتوانند تعداد بسیاری زیادی آللهای مختلف را از یکدیگر جدا کنند و اختصاصی باشند (یعنی فقط آلل مورد نظر و نه توالی‌های مشابه را شناسایی کنند)، همچنین فاقد ساختار ثانویه با ΔG منفی زیاد در خود توالی یا توالی آمپلیکون باشند، دارای حساسیت و اختصاصیت بالا باشند. درعین حال باید، تمامی پرایمرها و واکنش‌های مجزای موجود در یک پلیت، کارایی‌های اشاره شده را الزاما و تنها در یک دمای اتصال مشخص و واحد، دارا باشند. به این منظور، قدم اول طراحی دقیق پرایمرها و بررسی کارایی آن ها بصورت بیوانفورماتیکی می‌باشد. این کار با استفاده از نرم‌ا‌فزارهای تخصصی مانند: Allele id، Oligo، primer Blast و mFold صورت می‌گیرد. در گام بعدی هر جفت پرایمر جهت شناسایی آلل اختصاصی خود بصورت مجزا مورد ارزیابی قرار می‌گیرند. تمام طراحی‌ها و ارزیابی‌ها در یک پروفایل دمای واحد صورت می‌گیرد. اگر پرایمری در پروفایل دمایی مورد نظر کارایی لازم (اختصاصیت، حساسیت و ...) را نداشته باشد و با تغییر در غلظت پرایمرها اصلاح نشود، پرایمر مذکور حذف می‌گردد و لازم است مجدداً طراحی و سنتز شود. در مرحله بعد پرایمرها در کنار هم و بر روی یک پلیت قرار داده می‌شوند و با تست بر روی نمونه‌های بالینی از قبل تایپ شده، اختصاصیت و حساسیت در آن‌ها بررسی میشود. در مرحله آخر محصول نهایی آماده شده بصورت موازی با یک کیت تجاری دارای تاییدیه وزارت بهداشت مانند محصولات کمپانیهای BAG، Olerup و TBG مقایسه می‌گردد. در آخر محصول نهایی آماده‌شده بایستی دارای حساسیت و اختصاصیت قابل مقایسه با کیت‌های تجاری دارای تاییدیه وزارت بهداشت مانند محصولات کمپانیهای BAG، Olerup و TBG باشد.
پیچیدگی اصلی توسعه روش SSP-PCR برای HLA Typing در این است که باید همزمان تعداد بسیار زیادی واکنش SSP-PCR طوری طراحی و بهینه گردد که بتوانند تعداد بسیاری زیادی آللهای مختلف را از یکدیگر جدا کنند و اختصاصی باشند (یعنی فقط آلل مورد نظر و نه توالی‌های مشابه را شناسایی کنند)، همچنین فاقد ساختار ثانویه با ΔG منفی زیاد در خود توالی یا توالی آمپلیکون باشند، دارای حساسیت و اختصاصیت بالا باشند. درعین حال باید، تمامی پرایمرها و واکنش‌های مجزای موجود در یک پلیت، کارایی‌های اشاره شده را الزاما و تنها در یک دمای اتصال مشخص و واحد، دارا باشند. به این منظور، قدم اول طراحی دقیق پرایمرها و بررسی کارایی آن ها بصورت بیوانفورماتیکی می‌باشد. این کار با استفاده از نرم‌ا‌فزارهای تخصصی مانند: Allele id، Oligo، primer Blast و mFold صورت می‌گیرد. در گام بعدی هر جفت پرایمر جهت شناسایی آلل اختصاصی خود بصورت مجزا مورد ارزیابی قرار می‌گیرند. تمام طراحی‌ها و ارزیابی‌ها در یک پروفایل دمای واحد صورت می‌گیرد. اگر پرایمری در پروفایل دمایی مورد نظر کارایی لازم (اختصاصیت، حساسیت و ...) را نداشته باشد و با تغییر در غلظت پرایمرها اصلاح نشود، پرایمر مذکور حذف می‌گردد و لازم است مجدداً طراحی و سنتز شود. در مرحله بعد پرایمرها در کنار هم و بر روی یک پلیت قرار داده می‌شوند و با تست بر روی نمونه‌های بالینی از قبل تایپ شده، اختصاصیت و حساسیت در آن‌ها بررسی میشود. در مرحله آخر محصول نهایی آماده شده بصورت موازی با یک کیت تجاری دارای تاییدیه وزارت بهداشت مانند محصولات کمپانیهای BAG، Olerup و TBG مقایسه می‌گردد. در آخر محصول نهایی آماده‌شده بایستی دارای حساسیت و اختصاصیت قابل مقایسه با کیت‌های تجاری دارای تاییدیه وزارت بهداشت مانند محصولات کمپانیهای BAG، Olerup و TBG باشد.
درباره تیم پژوهشی
| نام و نام‌خانوادگی | رشته/ مقطع تحصیلی | همکار/ مشاور طرح | وضعیت شغلی |
| محمود براتی | دکتری تخصصی بیوتکنولوژی | مجری اول | عضو هیات‌علمی/دانشگاه علوم پزشکی ایران |
| بهروز غارثیفرد | دکتری تخصصی ایمونولوژی | مجری دوم | عضو هیات‌علمی/دانشگاه علوم پزشکی شیراز |
| علی قنبری اسد | دکتری تخصصی بیوتکنولوژی | مشاور | عضو هیات‌علمی/دانشگاه علوم پزشکی فسا |
سوابق عرضه‌کننده فناوری و مسئول اصلی تیم پژوهشی
دکتر محمود براتی، عضو هیات‌علمی و استادیار گروه بیوتکنولوژی دانشگاه علوم پزشکی ایران و دارای 67 مقاله پژوهشی چاپ شده در مجلات معتبر علمی می‌باشند. زمینه پژوهشی تخصصی ایشان توسعه روش‌های تشخیصی بر پایه NAT و شناسایی بیومارکرهای جدید تشخیصی می‌باشد. ایشان در توسعه کیت‌های تشخیصی مانند کیت تشخیص همزمان کرونا و آنفلوانزا، کیت تشخیص کمی CMV، کیت تشخیص کمی Bcr-Abl p210، کیت سنتز cDNA و ... همکاری داشته است.
دکتر بهروز غارثیفرد، عضو هیات‌علمی و استاد تمام گروه ایمونولوژی دانشگاه علوم پزشکی شیراز و دارای 70 مقاله پژوهشی چاپ شده در مجلات معتبر علمی می‌باشند. دکتر غارثیفرد تجربه و پژوهش‌های عمیقی در حوزه HLA typing دارا می‌باشند و سال‌ها مسئول شبکه ملی اهداکنندگان سلول‌های بنیادی خونساز شیراز بوده‌اند. همچنین سال‌ها مدیریت آزمایشگاه HLA در درمانگاه شهید مطهری شیراز را بر عهده داشته‌اند. راهاندازی بخش HLA آزمایشگاه فرزانگان شیراز و مسئولیت آن نیز از دیگر سوابق ایشان می‌باشد.
دکتر علی قنبری اسد، عضو هیات‌علمی و دانشیار گروه بیوتکنولوژی دانشگاه علوم پزشکی فسا می‌باشند. ایشان دارای 58 مقاله پژوهشی چاپ شده در مجلات معتبر علمی هستند. آقای دکتر علی قنبری اسد سال‌ها مدیر فناوری و مسئول مرکز رشد دانشگاه علوم پزشکی فسا بوده‌اند. همچنین ایشان در حوزه توسعه کیت‌های تشخیص طبی مانند کیت استخراج RNA ویروسی و ... همکاری داشته‌اند.
مزایا
- قیمت آن نسبت به نمونه‌های خارجی بطور چشمگیری کمتر خواهد بود.
- امکان به‌روزرسانی آن بر اساس آللهای شایع در ایران وجود دارد.
- دسترسی سریع به محصول و پشتیبانی فنی آن در داخل کشور به راحتی فراهم است.
- امکان توسعه محصولات دیگر بر پایه این پلتفرم وجود دارد.
کاربرد
تعیین سازگاری اهداکننده و گیرنده بالقوه برای پیوند عضو یا مغز استخوان.
- تحقیقات پزشکی قانونی برای کمک به شناسایی افراد، تعیین پدر و مادر و بررسی صحنه‌های جرم.
- تشخیص بیماری‌های خودایمنی خاص، مانند بیماری سلیاک و دیابت نوع 1 و ناهنجاری‌های دیگر که شامل ناهنجاری‌های سیستم ایمنی مرتبط با انواع خاص ژن HLA است.
- پژوهش‌ها و مطالعات جمعیت شناسی و علوم پایه پزشکی.
خروجی‌های مورد انتظار تحقیق
- توسعه و بومی‌سازی نمونه آزمایشگاهی کیت HLA typing بر پایه روشPolymerase Chain Reaction-Sequence Specific Primer (PCR-SSP).
- پایداری کیت در 20- درجه سانتیگراد (shelf-life stability): ۱۲ ماه
- پایداری کیت حین استفاده (in-use stability): حداکثر ۳ مرتبه ذوب و فریز شدن یا یک هفته در ۴ درجه سانتیگراد
- ارائه یک نمونه اولیه از محصول، که دارای حساسیت و اختصاصیت بیش از 95 درصد باشد.
هزینه و زمان اجرای طرح
- هزینه اجرای طرح حدود 700 تا 800 میلیون تومان برآورد میشود.
- مدت‌زمان اجرای طرح حدود 24 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@