تاریخ شروع : 1403/07/01
مهلت ارسال : 1403/07/30
گرنت صندوق نوآوری و شکوفایی:
حمایت بلاعوض از طرح تا سقف 800 میلیون تومان
حمایت بلاعوض از طرح تا سقف 800 میلیون تومان
کیت تعیین جنسیت و جداسازی اسپرم گاو بر مبنای نانوذرات مغناطیسی
خلاصه فناوری
فناوری تعیین جنسیت در دام ابزار خوبی جهت افزایش سود بیشتر در مزارع پرورش گاو است و امکان تولید ترجیحی گوساله‌ها، با جنسیت موردنظر را فراهم می‌کند. به طور خاص دامداران فعال در تولید شیر، گوسالههای ماده را ترجیح می‌دهند و در مقابل، گوسالههای نر از نظر تجاری در صنعت تولید گاوگوشتی پر‌اهمیت هستند. بنابراین فناوری تعیین جنسیت اسپرم گاو در صنعت دامپروری به‌خوبی شناخته شده است و تکنیک‌های مختلفی برای جداسازی اسپرم‌های حامل کروموزوم X از اسپرم‌های حامل کروموزوم Y به کار گرفته می‌شود که رایج‌ترین آن‌ها استفاده از فلوسایتومتری است. لیکن هزینه بالای خرید این تجهیز و افت کیفیت اسپرم‌های جداسازی شده (ناشی از استرس‌های شیمیایی و مکانیکی وارد شده به اسپرم در خلال استفاده از این روش) و به دنبال آن کاهش نرخ باروری از معایب این تکنیک است. یک روش جایگزین مناسب و مقرون‌به‌صرفه برای فلوسایتومتری، شناسایی بیومارکرهای اختصاصی در سطح اسپرم‌های حامل کروموزوم X یا Y با استفاده از نانوذرات مغناطیسی است. از آن‌جایی که یکی از مهم‌‌ترین چالش‌های صنعت دامپروری در کشور تعیین جنسیت و تکثیر نسل است، بنابراین توسعه کیت‌های مبتنی‌بر نانوذرات مغناطیسی برای جداسازی این سلول‌ها نیز اهمیت خواهد داشت و گامی مؤثر در تکمیل زنجیره ارزش این محصولات خواهد بود. هدف از انجام این طرح توسعه پلتفرم تعیین جنسیت و جداسازی اسپرم گاو، مبتنی‌بر نانوذرات مغناطیسی با سایز 10 تا 20 میکرون است. بنابراین محصول نهایی مورد انتظار، ویال‌های حاوی اسپرم گاو با جنسیت X یا Y، با خلوص 70 تا 90 درصد، جمعیت مؤثر 2 تا 4 میلیون، میزان تحرک با شاخص 80
ضرورت مسئله
امروزه در دنیا، اسپرم دام‌هاي نر برتر را منجمد کرده و از آن‌ها براي تلقیح مصنوعی گاوهاي ماده استفاده می‌شود تا خصوصیات ژنتیکی مطلوب آن‌ها به تعداد بیشتري از گاوهاي ماده منتقل شده و کیفیت ژنتیکی گله‌ها افزایش یابد. این کار در مراکز تحقیقاتی و دامداری‌های صنعتی ایران نیز در حال انجام است. در کنار این کار می‌توان از اسپرم‌هاي تعیین جنسیت شده (ماده زا یا نرزا) در جهت هدفمندسازی تولید گاو شیرده و گوشتی به تعداد مورد نیاز مبتنی‌بر نیاز هر سال استفاده نمود که باعث افزایش بهره‌وری در صنعت دامپروری کشور می‌شود. اسپرم تعیین جنسیت شده ابزاري کارآمد جهت تولید بیشتر تلیسه جایگزین می‌باشد. چگونگی استفاده از این تکنولوژي با توجه به شرایط مدیریتی و اقتصادي هر کشور متفاوت است. تکنولوژي تفکیک جنسیت اسپرم بر پایه روش فلوسایتومتری به‌عنوان تکنیک تجاری‌شده در بسیاري از کشورهاي اروپایی، آمریکایی، کانادا، مکزیک، برزیل، چین، ژاپن و مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در کشور ما طبق گزارش‌های امور دام سازمان جهاد کشاورزی، توانایی پیش انتخاب جنسیت دام از طریق جداکردن اسپرم دارای کروموزوم X یا Y برای صنعت پرورش دام اهمیت به سزایی دارد؛ بنابراین طرح ترویج و استفاده از اسپرم تعیین جنسیت شده در گاوداری‌های صنعتی در اولویت قرار داده شده است. اما این اسپرم‌های تعیین جنسیت شده همگی وارداتی هستند و حجم بالایی از ارز کشور صرف ورود ویال‌های حاوی اسپرم تعیین جنسیت شده می‌شود. بهطوریکه هر دوز اسپرم گاو وارداتی تعیین جنسیت شده بین ۲ تا ۳ میلیون در کشور توسط نهادهای واردکننده به فروش می‌رسد. از آنجا که روش جداسازی اسپرم گاو مبتنی‌بر فلوسایتومتری باعث افزایش ۲۰ درصدی سلول‌های اسپرم مرده یا آسیب‌دیده می‌شود و می‌تواند منجر به پیامدهايی از جمله کاهش نرخ گیرایی و بروز ناهنجاري‌هاي تولیدمثلی شود، استفاده از اسپرم تعیین‌جنسیت شده وارداتی در شرایط ایران به دلیل عدم سازگاری مدل زیستی - اقتصادی آن معقول نیست.
تاکنون در ایران تلاش‌هایی برای جداسازی اسپرم‌های دارای کروموزوم X یا Yبرای استفاده از روش‌های مختلف مبتنی‌بر حجم و تحرک اسپرم، الگوهای شناکردن، مارکرهای سطحی و خواص ایمونولوژیکی مربوطه انجام شده است. اما بسیاری از این روش‌ها قادر به ایجاد جداسازی معنی‌دار نبوده یا تکرارپذیر نیستند.
با توجه به نیاز صنعت دامپروری کشور برای جداسازی اسپرم‌های گاو، عدم موفقیت سایر روش‌ها، گران بودن و تحریم در رابطه با ورود دستگاه‌های فلوسایتومتری با قابلیت تفکیک اسپرم، بایستی به دنبال روشی جایگزین با ویژگی‌های برتر باشیم. در طرح پیشنهادی با مطالعات انجام شده اثبات شده است که استفاده از نانوذرات مغناطیسی با هدف‌گیری پروتئینهای اختصاصی سطحی اسپرم‌های X یا Yروشی ایمن با بهره‌وری بالا بوده که در دنیا به دنبال جایگزینی آن به‌جای سایر روش‌ها هستند. این روش نیاز به دستگاه خاصی نداشته و هزینه کار را پایین می‌آورد. با بررسی مسیر پیشرفت در دنیا، مشاهده شده است که روش جداسازی و تعیین جنسیت اسپرم گاو بر پایه نانوذرات مغناطیسی MACS) (فازهای مطالعاتی را طی کرده است و در حال تجاری‌شدن هستند که در کشور نیز بایستی با توسعه این پلتفرم همپای دنیا پیش رفت و به‌سرعت مراحل تجاری‌سازی آن را پیش گرفت تا علاوه‌بر نیاز داخل، بخشی از صادرات را نیز به خود اختصاص دهد.
فناوری تعیین جنسیت در دام ابزار خوبی جهت افزایش سود بیشتر در مزارع پرورش گاو است و امکان تولید ترجیحی گوساله‌ها، با جنسیت موردنظر را فراهم می‌کند. به طور خاص دامداران فعال در تولید شیر، گوسالههای ماده را ترجیح می‌دهند و در مقابل، گوسالههای نر از نظر تجاری در صنعت تولید گاوگوشتی پر‌اهمیت هستند. بنابراین فناوری تعیین جنسیت اسپرم گاو در صنعت دامپروری به‌خوبی شناخته شده است و تکنیک‌های مختلفی برای جداسازی اسپرم‌های حامل کروموزوم X از اسپرم‌های حامل کروموزوم Y به کار گرفته می‌شود که رایج‌ترین آن‌ها استفاده از فلوسایتومتری است. لیکن هزینه بالای خرید این تجهیز و افت کیفیت اسپرم‌های جداسازی شده (ناشی از استرس‌های شیمیایی و مکانیکی وارد شده به اسپرم در خلال استفاده از این روش) و به دنبال آن کاهش نرخ باروری از معایب این تکنیک است. یک روش جایگزین مناسب و مقرون‌به‌صرفه برای فلوسایتومتری، شناسایی بیومارکرهای اختصاصی در سطح اسپرم‌های حامل کروموزوم X یا Y با استفاده از نانوذرات مغناطیسی است. از آن‌جایی که یکی از مهم‌‌ترین چالش‌های صنعت دامپروری در کشور تعیین جنسیت و تکثیر نسل است، بنابراین توسعه کیت‌های مبتنی‌بر نانوذرات مغناطیسی برای جداسازی این سلول‌ها نیز اهمیت خواهد داشت و گامی مؤثر در تکمیل زنجیره ارزش این محصولات خواهد بود. هدف از انجام این طرح توسعه پلتفرم تعیین جنسیت و جداسازی اسپرم گاو، مبتنی‌بر نانوذرات مغناطیسی با سایز 10 تا 20 میکرون است. بنابراین محصول نهایی مورد انتظار، ویال‌های حاوی اسپرم گاو با جنسیت X یا Y، با خلوص 70 تا 90 درصد، جمعیت مؤثر 2 تا 4 میلیون، میزان تحرک با شاخص 80
ضرورت مسئله
امروزه در دنیا، اسپرم دام‌هاي نر برتر را منجمد کرده و از آن‌ها براي تلقیح مصنوعی گاوهاي ماده استفاده می‌شود تا خصوصیات ژنتیکی مطلوب آن‌ها به تعداد بیشتري از گاوهاي ماده منتقل شده و کیفیت ژنتیکی گله‌ها افزایش یابد. این کار در مراکز تحقیقاتی و دامداری‌های صنعتی ایران نیز در حال انجام است. در کنار این کار می‌توان از اسپرم‌هاي تعیین جنسیت شده (ماده زا یا نرزا) در جهت هدفمندسازی تولید گاو شیرده و گوشتی به تعداد مورد نیاز مبتنی‌بر نیاز هر سال استفاده نمود که باعث افزایش بهره‌وری در صنعت دامپروری کشور می‌شود. اسپرم تعیین جنسیت شده ابزاري کارآمد جهت تولید بیشتر تلیسه جایگزین می‌باشد. چگونگی استفاده از این تکنولوژي با توجه به شرایط مدیریتی و اقتصادي هر کشور متفاوت است. تکنولوژي تفکیک جنسیت اسپرم بر پایه روش فلوسایتومتری به‌عنوان تکنیک تجاری‌شده در بسیاري از کشورهاي اروپایی، آمریکایی، کانادا، مکزیک، برزیل، چین، ژاپن و مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در کشور ما طبق گزارش‌های امور دام سازمان جهاد کشاورزی، توانایی پیش انتخاب جنسیت دام از طریق جداکردن اسپرم دارای کروموزوم X یا Y برای صنعت پرورش دام اهمیت به سزایی دارد؛ بنابراین طرح ترویج و استفاده از اسپرم تعیین جنسیت شده در گاوداری‌های صنعتی در اولویت قرار داده شده است. اما این اسپرم‌های تعیین جنسیت شده همگی وارداتی هستند و حجم بالایی از ارز کشور صرف ورود ویال‌های حاوی اسپرم تعیین جنسیت شده می‌شود. بهطوریکه هر دوز اسپرم گاو وارداتی تعیین جنسیت شده بین ۲ تا ۳ میلیون در کشور توسط نهادهای واردکننده به فروش می‌رسد. از آنجا که روش جداسازی اسپرم گاو مبتنی‌بر فلوسایتومتری باعث افزایش ۲۰ درصدی سلول‌های اسپرم مرده یا آسیب‌دیده می‌شود و می‌تواند منجر به پیامدهايی از جمله کاهش نرخ گیرایی و بروز ناهنجاري‌هاي تولیدمثلی شود، استفاده از اسپرم تعیین‌جنسیت شده وارداتی در شرایط ایران به دلیل عدم سازگاری مدل زیستی - اقتصادی آن معقول نیست.
تاکنون در ایران تلاش‌هایی برای جداسازی اسپرم‌های دارای کروموزوم X یا Yبرای استفاده از روش‌های مختلف مبتنی‌بر حجم و تحرک اسپرم، الگوهای شناکردن، مارکرهای سطحی و خواص ایمونولوژیکی مربوطه انجام شده است. اما بسیاری از این روش‌ها قادر به ایجاد جداسازی معنی‌دار نبوده یا تکرارپذیر نیستند.
با توجه به نیاز صنعت دامپروری کشور برای جداسازی اسپرم‌های گاو، عدم موفقیت سایر روش‌ها، گران بودن و تحریم در رابطه با ورود دستگاه‌های فلوسایتومتری با قابلیت تفکیک اسپرم، بایستی به دنبال روشی جایگزین با ویژگی‌های برتر باشیم. در طرح پیشنهادی با مطالعات انجام شده اثبات شده است که استفاده از نانوذرات مغناطیسی با هدف‌گیری پروتئینهای اختصاصی سطحی اسپرم‌های X یا Yروشی ایمن با بهره‌وری بالا بوده که در دنیا به دنبال جایگزینی آن به‌جای سایر روش‌ها هستند. این روش نیاز به دستگاه خاصی نداشته و هزینه کار را پایین می‌آورد. با بررسی مسیر پیشرفت در دنیا، مشاهده شده است که روش جداسازی و تعیین جنسیت اسپرم گاو بر پایه نانوذرات مغناطیسی MACS) (فازهای مطالعاتی را طی کرده است و در حال تجاری‌شدن هستند که در کشور نیز بایستی با توسعه این پلتفرم همپای دنیا پیش رفت و به‌سرعت مراحل تجاری‌سازی آن را پیش گرفت تا علاوه‌بر نیاز داخل، بخشی از صادرات را نیز به خود اختصاص دهد.
مسئله اصلی تحقیق
متخصصان علوم دامپروری عقیده دارند تلقیح مصنوعی یکی از پیشرفت‌هایی است که در عصر حاضر می‌تواند کمک زیادی به دامداران نماید (باردار کردن گاو ماده بدون عمل جفت‌گیری بین دام نر و ماده را تلقیح مصنوعی گویند). به طور خاص، دامداران در تولید شیر مشغول هستند، و بنابراین گوسالههای ماده را ترجیح می‌دهند و تمایل دارند گوسالههای نر را به‌عنوان محصولات جانبی در نظر بگیرند. در مقابل، نرهای اخته شده به دلیل شایستگی رشد برترشان، از نظر تجاری برای تولید گوشت گاو مفید هستند. فناوری تعیین جنسیت گوساله‌ها ابزار خوبی برای سود بیشتر برای مزارع حیوانات است، زیرا امکان تولید ترجیحی فرزندان جنس موردنظر را فراهم می‌کند که به طور متناوب با توجه به نژادهای گاو (گاو شیری یا گاو گوشتی) تعیین می‌شود. با توجه به گسترش تلقیح مصنوعی، پیش انتخاب جنسی با استفاده از منی جنسی مورد توجه قرار گرفته است. فناوری تعیین جنسیت اسپرم گاو به‌خوبی شناخته شده است. تکنیک‌های مختلفی برای جداسازی حامل‌های کروموزوم X و Y به کار گرفته می‌شود.
متخصصان علوم دامپروری عقیده دارند تلقیح مصنوعی یکی از پیشرفت‌هایی است که در عصر حاضر می‌تواند کمک زیادی به دامداران نماید (باردار کردن گاو ماده بدون عمل جفت‌گیری بین دام نر و ماده را تلقیح مصنوعی گویند). به طور خاص، دامداران در تولید شیر مشغول هستند، و بنابراین گوسالههای ماده را ترجیح می‌دهند و تمایل دارند گوسالههای نر را به‌عنوان محصولات جانبی در نظر بگیرند. در مقابل، نرهای اخته شده به دلیل شایستگی رشد برترشان، از نظر تجاری برای تولید گوشت گاو مفید هستند. فناوری تعیین جنسیت گوساله‌ها ابزار خوبی برای سود بیشتر برای مزارع حیوانات است، زیرا امکان تولید ترجیحی فرزندان جنس موردنظر را فراهم می‌کند که به طور متناوب با توجه به نژادهای گاو (گاو شیری یا گاو گوشتی) تعیین می‌شود. با توجه به گسترش تلقیح مصنوعی، پیش انتخاب جنسی با استفاده از منی جنسی مورد توجه قرار گرفته است. فناوری تعیین جنسیت اسپرم گاو به‌خوبی شناخته شده است. تکنیک‌های مختلفی برای جداسازی حامل‌های کروموزوم X و Y به کار گرفته می‌شود.
از پرکاربردترین روش‌های جداسازی می‌توان به روش فلوسایتومتری اشاره نمود. در اصل، جدا شدن اسپرم X و Y با استفاده از فلوسایتومتری همراه با یک مرتب‌کننده سلولی انجام می‌شود. این روش قادر به تولید منی طبقه‌بندی شده بر اساس جنسیت، با نرخ تولد گوساله 85 تا 95 درصد است. با این حال، خرید تجهیزات فلوسایتومتری پر‌هزینه است. از دیگر مشکلات عمده مرتب‌سازی سلولی این است که امکان از بین رفتن اسپرم به دلیل استرس شیمیایی و مکانیکی اعمال‌شده در طول دوره را افزایش می‌دهد و منجر به کیفیت پایین اسپرم و باروری پایین می‌شود؛ بنابراین بایستی به‌دنبال راه‌حل جایگزین جهت جداسازی اسپرم‌ها بود.
جداسازی سلول، مرحله‌ای بسیار مهم در حوزه‌های تحقیقاتی بیولوژیکی و زیست‌پزشکی است که در شناسایی مولکول‌های زیستی، تحقیقات مرتبط با دارو، مهندسی بافت، درمان‌های مبتنی‌تر سلول و تشخیص بالینی کاربرد دارد. جداسازی یک جمعیت سلولی از یک نمونه ناهمگن به شناسایی، مطالعه و تجزیه و تحلیل انواع سلول‌های خاص کمک می‌کند. معیارهای متعددی در انتخاب استراتژی مناسب جهت جداسازی جمعیت سلولی مدنظر، بسته به کاربرد، الزامات و محدودیت‌ها، مطرح است. توانایی جداسازی سلول هدف، خلوص، زنده بودن سلول‌های بازیابی شده، عملکرد، نوع انتخاب بر اساس نشانه‌گذاری، سهولت استفاده، هزینه و زمان موردنیاز از جمله این معیارها هستند. به‌عنوان مثال، در درمان‌های مبتنی‌بر سلول، به حداقل رساندن میزان از دست دادن سلول و به حداکثر رساندن راندمان خالص‌سازی سلولی از معیارهای بسیار مهم در انتخاب روش مناسب برای جداسازی سلول هدف هستند.
جداسازی سلول‌ها بر پایه ذرات مغناطیسی فعال (MACS) و جداسازی سلول‌ها بر پایه فلورسنت FACS) ( از جمله پرکاربردترین روش‌های جداسازی سلولی هستند. در روش MACS، هدف‌گیری سلول (که شامل اتصال دانه‌های مغناطیسی به یک جمعیت سلولی خاص است) و فرایند جداسازی فیزیکی (حفظ انتخابی آن سلول‌ها بر روی یک ستون) تقریباً در زمان کمی رخ می‌دهد. ابزارهای تجاری MACS نسبت به FACS ساده‌تر و بسیار ارزان‌تر هستند و بدون مداخله یک اپراتور آموزش‌دیده قابل انجام بوده، بنابراین زمان کمتری در این روش جداسازی صرف می‌شود. فناوری MACS که در دهه ۱۹۹۰ توسط آقای میلتنی و همکاران ارائه شد، در نهایت به یکی از پایه‌های اصلی جداسازی سلول‌های هدف از مجموعه سلولی تبدیل شده است.
ذرات مغناطیسی در ابعاد نانو و میکرو، ابزاری قدرتمند برای انتخاب و جداسازی سلول‌ها هستند که مزایای متعددی نسبت به روش‌های سنتی مانند سانتریفیوژ کردن یا جداسازی سلول‌ها بر پایه فلورسنت دارند. این ذرات مغناطیسی با آنتی‌بادی‌ها یا مولکول‌های هدفمند، به‌منظور شناسایی اختصاصی سلول هدف، نشان‌دار می‌شوند. هنگامی که با یک سوسپانسیون سلولی مخلوط می‌شوند، ذرات به سلول‌های هدف خود متصل می‌شوند و امکان جداسازی آسان با استفاده از یک میدان مغناطیسی خارجی را فراهم می‌کنند.
جداسازی سلول، مرحله‌ای بسیار مهم در حوزه‌های تحقیقاتی بیولوژیکی و زیست‌پزشکی است که در شناسایی مولکول‌های زیستی، تحقیقات مرتبط با دارو، مهندسی بافت، درمان‌های مبتنی‌تر سلول و تشخیص بالینی کاربرد دارد. جداسازی یک جمعیت سلولی از یک نمونه ناهمگن به شناسایی، مطالعه و تجزیه و تحلیل انواع سلول‌های خاص کمک می‌کند. معیارهای متعددی در انتخاب استراتژی مناسب جهت جداسازی جمعیت سلولی مدنظر، بسته به کاربرد، الزامات و محدودیت‌ها، مطرح است. توانایی جداسازی سلول هدف، خلوص، زنده بودن سلول‌های بازیابی شده، عملکرد، نوع انتخاب بر اساس نشانه‌گذاری، سهولت استفاده، هزینه و زمان موردنیاز از جمله این معیارها هستند. به‌عنوان مثال، در درمان‌های مبتنی‌بر سلول، به حداقل رساندن میزان از دست دادن سلول و به حداکثر رساندن راندمان خالص‌سازی سلولی از معیارهای بسیار مهم در انتخاب روش مناسب برای جداسازی سلول هدف هستند.
جداسازی سلول‌ها بر پایه ذرات مغناطیسی فعال (MACS) و جداسازی سلول‌ها بر پایه فلورسنت FACS) ( از جمله پرکاربردترین روش‌های جداسازی سلولی هستند. در روش MACS، هدف‌گیری سلول (که شامل اتصال دانه‌های مغناطیسی به یک جمعیت سلولی خاص است) و فرایند جداسازی فیزیکی (حفظ انتخابی آن سلول‌ها بر روی یک ستون) تقریباً در زمان کمی رخ می‌دهد. ابزارهای تجاری MACS نسبت به FACS ساده‌تر و بسیار ارزان‌تر هستند و بدون مداخله یک اپراتور آموزش‌دیده قابل انجام بوده، بنابراین زمان کمتری در این روش جداسازی صرف می‌شود. فناوری MACS که در دهه ۱۹۹۰ توسط آقای میلتنی و همکاران ارائه شد، در نهایت به یکی از پایه‌های اصلی جداسازی سلول‌های هدف از مجموعه سلولی تبدیل شده است.
ذرات مغناطیسی در ابعاد نانو و میکرو، ابزاری قدرتمند برای انتخاب و جداسازی سلول‌ها هستند که مزایای متعددی نسبت به روش‌های سنتی مانند سانتریفیوژ کردن یا جداسازی سلول‌ها بر پایه فلورسنت دارند. این ذرات مغناطیسی با آنتی‌بادی‌ها یا مولکول‌های هدفمند، به‌منظور شناسایی اختصاصی سلول هدف، نشان‌دار می‌شوند. هنگامی که با یک سوسپانسیون سلولی مخلوط می‌شوند، ذرات به سلول‌های هدف خود متصل می‌شوند و امکان جداسازی آسان با استفاده از یک میدان مغناطیسی خارجی را فراهم می‌کنند.
ذرات مغناطیسی جهت جداسازی سلول‌های متنوعی مثل جداسازی سلول‌های بنیادی و سلول‌های خونی با مارکر خاص، و غیره کاربرد دارند. جداسازی اسپرم‌های X و Yبر مبنای پروتئين سطحی اسپرم‌ها از دیگر قابلیت‌های تکنیک MACS است. بنابراین یکی از انواع سلول‌هایی که می‌توان با روش MACS آن‌ها را جدا نمود، سلول‌های اسپرم هستند. این سلول‌ها بر مبنای ویژگی‌های سطحی خود که در روش MACS مورد هدف قرار گرفته می‌شوند، می‌توانند از هم تفکیک شوند. بهطوریکه با این روش علاوه‌بر جداسازی اسپرم‌ها بر مبنای کیفیت، از لحاظ جنسیت نیز قابل تفکیک هستند. اسپرم‌های با جنسیت X در مقایسه با اسپرم‌های Y دارای تفاوت بیانی پروتئینهای سطحی هستند که با هدف‌گیری این پروتئینهای غشایی از طریق روش MACS قابل تمییز هستند.
از مزیت‌های جداسازی اسپرم‌ها با استفاده از ذرات مغناطیسی بر پایه سیستم MACS می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
از مزیت‌های جداسازی اسپرم‌ها با استفاده از ذرات مغناطیسی بر پایه سیستم MACS می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- افزایش حساسیت و کیفیت جداسازی اسپرم‌ها
- جداسازی سریع‌تر و ساده‌تر بدون نیاز به دستگاه‌های پیچیده
- عدم نیاز به پرسنل آموزش‌دیده خاص در مقایسه با روش فلوسایتومتری
- نبود استرس شیمیایی و مکانیکی در طول جداسازی
- نرخ باروری بالاتر بعد از جداسازی
با توجه به موضوعات مطرح شده مسئله اصلی پیش‌رو، طراحی یک کیت بر پایه تکنیک MACS با استفاده از ذرات مغناطیسی عامل‌دار شده برای جداسازی اسپرم گاو است. این کیت بایستی بادقت بالای ۷۰ تا ۹۰ درصد، اسپرم X و Y را از یکدیگر تفکیک نماید و قابل‌رقابت با روش‌های جداسازی برپایه فلوسایتومتری موجود در بازار باشد. بنابراین تعیین پروتئین غشایی هدف، متناسب با روش جداسازی و استفاده از شناساگر مناسب بر سطح ذرات مغناطیسی اعم از آپتامر یا آنتی‌بادی برای شناسایی پروتئینهای غشایی از مسائل مهم و اصلی طرح است که بایستی در طی پروسه انجام طرح به آن دست‌یافت. با توجه به پیشینه تحقیقاتی تیم مطرح‌کننده طرح که بر روی توسعه جداسازی سلول‌های مختلف کار نموده‌اند و نانوذرات مغناطیسی تولید‌شده توسط آن‌ها باکیفیت و تأییدیه‌های مناسب، رسیدن به مسائل مطرح شده در بازه زمانی در نظر گرفته شده قابل‌انتظار خواهد بود.
درباره تیم پژوهشی
| نام و نام خانوادگی | رشته/مقطع تحصیلی | همکار/مشاور طرح | وضعیت شغلی |
| نیلوفر ناظری | دکتری تخصصی نانوتکنولوژی پزشکی | مجری | عضو هیات‌علمی/دانشگاه علوم پزشکی قزوین |
| زینب یوسفی نجف‌آبادی | دکتری تخصصی بیوتکنولوژی پزشکی | همکار | پژوهشگر دانشگاه علوم پزشکی تهران |
| سمانه فتحی | کارشناسی‌ارشد نانوتکنولوژی پزشکی | همکار | شاغل بخش خصوصی |
سوابق عرضه‌کننده فناوری و مسئول اصلی تیم پژوهشی
دکتر نیلوفر ناظری: عضو هیات‌علمی، استادیار نانوفناوری پزشکی و رئیس مرکز رشد زیست‌فناوری پزشکی دانشگاه علوم پزشکی قزوین هستند. داری ۲۳ مقاله و ۹ طرح تحقیقاتی ثبت شده هستند. از افتخارات ایشان ثبت یک پتنت بین‌المللی (US Patent) در حوزه نانوفیبرها است. تخصص ایشان توسعه نانوفیبرها و نانوتیوب‌های با کاربرد در پزشکی بازساختی و همچنین استفاده از نانوذرات دارویی است.
دکتر زینب یوسفی نجف‌آبادی: فارغ‌التحصیل مقطع دکتری تخصصی بیوتکنولوژی پزشکی و پژوهشگر در حوزه ژن‌درمانی هستند. دارای ۴ مقاله بین‌المللی و ۴ طرح هستند. تخصص ایشان مهندسی و دست‌کاری ژنوم سلول با رویکرد ایمنی‌درمانی و ژن‌درمانی است. همچنین تجربه توسعه پلتفرم جداسازی سلول‌ها مبتنی‌بر نانوذرات مغناطیسی را دارند.
مهندس سمانه فتحی: فارغ‌التحصیل مقطع کارشناسی‌ارشد نانوتکنولوژی پزشکی هستند. ایشان دارای چندین مقاله بین‌المللی هستند و تجربه کار و تحقیق به‌عنوان عضو هیات مدیره در ۵ شرکت تولیدی در زمینه نانومواد دارویی و تشخیصی دارند. تخصص و تجربه ایشان، تولید نانوذرات مغناطیسی با ساختارهای متنوع در جهت جداسازی سلول و اگزوزوم و همچنین تولید نانوذرات طلا برای کاربرد در کیت‌های تشخیصی است.
مزایا
از مزایای این طرح پیشنهادی توسعه روشی است که با استفاده از آن بتوان با قیمت کمتر و با بهره‌وری بیشتر اسپرم گاو را تعیین جنسیت نمود و در مقایسه با سایر روش‌های جداسازی، کیفیت اسپرم حفظ شود و در کنار آن خلوص و تعداد اسپرم جدا‌شده بیشتر باشد که منجر به افزایش میزان لقاح شود. همچنین مزایای توسعه پلتفرم پیشنهادی از دو بعد قابل طرح است که در زیر آورده شده است.
مزایای این طرح از نظر استفاده از سیستم جداسازی سلول بر پایه نانوذرات مغناطیسی عبارت است از:
از مزایای این طرح پیشنهادی توسعه روشی است که با استفاده از آن بتوان با قیمت کمتر و با بهره‌وری بیشتر اسپرم گاو را تعیین جنسیت نمود و در مقایسه با سایر روش‌های جداسازی، کیفیت اسپرم حفظ شود و در کنار آن خلوص و تعداد اسپرم جدا‌شده بیشتر باشد که منجر به افزایش میزان لقاح شود. همچنین مزایای توسعه پلتفرم پیشنهادی از دو بعد قابل طرح است که در زیر آورده شده است.
مزایای این طرح از نظر استفاده از سیستم جداسازی سلول بر پایه نانوذرات مغناطیسی عبارت است از:
- توسعه پلتفرم جداسازی سلول‌ها مبتنی‌بر نانوذرات مغناطیسی و تعمیم این پلتفرم به سایر سلول‌ها
- توسعه پلتفرم تعیین جنسیت اسپرم گاو مبتنی‌بر نانوذرات مغناطیسی و تعمیم این پلتفرم به سایر حیوانات و همچنین انسان
- توسعه پلتفرم جداسازی اسپرم‌ها از نظر کیفیت و تعمیم این پلتفرم به سایر حیوانات و همچنین انسان
- توسعه پلتفرم MACS در جهت صادرات به سایر کشورها
- توسعه مطالعات پروتئومیکس سطحی سلول‌ها از نظر کاربردی برای اهداف جداسازی سلولی
- توسعه ابزارهای مهندسی پروتئین برای طراحی سازه‌های اختصاصی شناساگر سطح سلول
مزایای این طرح از نظر توسعه روش‌های جداسازی و تعیین جنسیت اسپرم گاو عبارت است از:
- تولید گوساله‌هاي ماده بیشتر و افزایش تعداد گوساله‌هاي جایگزین
- ایجاد امکان فروش تلیسه‌هاي مازاد به سایر مزارع
- افزایش بازدهی انتقال جنین و IVF
- افزایش بازده اقتصادي، افزایش توان گله بدون نیاز به وارد کردن گوساله از بیرون گله، کاهش خطر احتمالی ورود بیماري به گله و بهبود امنیت زیستی گله
- کاهش تولید گوساله‌هاي نر، در نتیجه کاهش سخت‌زایی به‌ویژه براي تلیسه‌ها
- قطع واردات ویال‌های اسپرم تعیین جنسیت شده در نتیجه افزایش سودآوری اقتصادی برای کشور
- قطع واردات ویال‌های اسپرم تعیین جنسیت شده در نتیجه حفظ ذخایر ژنتیکی و همچنین مشخص‌بودن ویژگی‌های ژنتیکی دام‌ها و ایجاد امنیت غذایی و توسعه پایدار
کاربرد
با توجه به طرح پیشنهادی که تعیین جنسیت و جداسازی اسپرم گاو با استفاده از سیستم جداسازی سلول بر پایه نانوذرات مغناطیسی فعال (MACS) است، می‌توان گفت که توسعه این پلتفرم کاربردهای وسیعی می‌تواند داشته باشد که به شرح ذیل خواهد بود؛
با توجه به طرح پیشنهادی که تعیین جنسیت و جداسازی اسپرم گاو با استفاده از سیستم جداسازی سلول بر پایه نانوذرات مغناطیسی فعال (MACS) است، می‌توان گفت که توسعه این پلتفرم کاربردهای وسیعی می‌تواند داشته باشد که به شرح ذیل خواهد بود؛
- کاربرد در صنعت دامپروری؛ به‌منظور تعیین جنسیت اسپرم گاو و گوسفند و تولید دام با جنسیت مشخص مبتنی‌بر نیاز سالانه صنعت
- کاربرد در پرورش اسب و حیوانات زینتی؛ به‌منظور تولید اسب یا سایر حیوانات با جنسیت مشخص
- صنعت پزشکی و درمان؛ بهطوریکه زیرساخت‌های پلتفرم تعیین جنسیت بر مبنای نانوذرات مغناطیسی قابل‌تعمیم به تعیین جنسیت اسپرم انسان
خروجی‌های مورد انتظار تحقیق
در این طرح مدنظر است که به توسعه پلتفرم تعیین جنسیت و جداسازی اسپرم گاو مبتنی‌بر نانوذرات مغناطیسی بپردازیم.
با توجه به مراحل کار در زمان‌بندی پیش‌بینی شده انتظار می‌رود در انتهای کار مطابق با استانداردهای موجود سازمان دامپزشکی کشور، به موارد زیر دست یابیم:
در این طرح مدنظر است که به توسعه پلتفرم تعیین جنسیت و جداسازی اسپرم گاو مبتنی‌بر نانوذرات مغناطیسی بپردازیم.
با توجه به مراحل کار در زمان‌بندی پیش‌بینی شده انتظار می‌رود در انتهای کار مطابق با استانداردهای موجود سازمان دامپزشکی کشور، به موارد زیر دست یابیم:
- ویال‌های حاوی اسپرم گاو با جنسیت X یا Y، دارای خلوص ۷۰ تا ۹۰ درصد
- جمعیت اسپرم مؤثر ۲ تا ۴ میلیون در هر ویال
- میزان تحرک با شاخص ۸۰<VCL در بیش از 30 درصد جمعیت اسپرم یادشده
- نقص مورفولوژیک کمتر از ۱۰ درصد و زنده‌مانی بالای ۸۵ درصد
- طراحی و تولید نانوذرات مغناطیسی با سایز ۱۰ تا ۲۰ میکرون و تأیید ویژگی‌های ساختاری آن‌ها از نظر ساختار ظاهری، قدرت جذب و قابلیت اتصال به شناساگرهای پروتئینی
- طراحی و تولید پروتئینهای شناساگر سطح سلول اسپرم گاوی X یا Y
- طراحی سیستم MACS برای جداسازی اسپرم
- جداسازی اسپرم‌های تعیین جنسیت شده و انجام تست‌های تأییدی برای کیفیت اسپرم جدا شده، درصد خلوص، شکل ظاهری و زنده‌مانی اسپرم‌ها
- بهینه‌سازی و تکرارپذیری کیت تعیین جنسیت اسپرم گاو
- توسعه کیت در گرید استاندارد مورد تأیید کمیته نانو و سازمان دامپزشکی کشور با شاخص‌های نام‌برده در بالا
هزینه و زمان اجرای طرح
- هزینه اجرای طرح حدود 800 میلیون تومان برآورد می‌شود.
- مدت‌زمان اجرای طرح حدود 24 ماه می‌باشد.
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 باتوجه‌به سهم آورده نقدی و غیرنقدی توسعه‌دهنده، سهم مالکیت قابل‌مذاکره و توافق است).
ارتباط با ما
شماره تماس:
021-88486498
اینستاگرام:
iran.challenges@
شماره تماس:
021-88486498
اینستاگرام:
iran.challenges@