با توجه به اهداف كلان توسعه زيست فناوري در كشور و اهميت این دانش بعنوان يكي از مهم ترين محورهاي توسعه علمي، اجتماعي و اقتصادي كشورها، و از طرفی با توجه به گستردگي اقليمي و جغرافيائي و تنوع منابع طبيعي و بعضا منحصر بفرد الگوي ژنتيكي گونه هاي گياهي و حيواني در كشور، پژوهشكده فناوري جنين دام وابسته به دانشگاه شهركرد در سال 1382 با اخذ موافقت نامه قطعی از شورای گسترش وزارت علوم تحقیقات و فناوری فعالیت خود را با هدف ارتقاء دانش فناوری زیستی تولید مثل آغاز نمود. در حال حاضر پس از گذشت کمی بیش از 3 سال از شروع فعالیت های پژوهشی، پژوهشکده توانسته است به بخش عمده ای از اهداف کوتاه و دراز مدت پیش بینی شده دست یافته و از جایگاه ویژه ای در سطح کشور برخوردار گردد. در ذیل خلاصه ای از گروه های پژوهشی و اهم اهداف و دستاورد های پژوهشی پژوهشکده جهت استحضار آورده شده است.
گروه های پژوهشی
سلول های جنسی، جنین و سلول های بنیادی (Gametes, Embryo, and Stem cells)
ژنتیک سلولی و مولکولی (Molecular and Cellular Genetics)
شبیه سازی و حیوانات تراریخته(Cloning and Transgenic Animals)
اهداف کوتاه مدت
توسعه و بهبود روشهای مرتبط با IVM, IVF, IVC, ICSI, Embryo Sexing در حیوانات اهلی و وحوش ( بویژه حیوانات در معرض خطر انقراض).
آنالیز ژنتیکی به منظور مشخص نمودن شناسه نژادی و ویژگی های ممتاز ژنتیکی در گونه های حیوانی
ایجاد بانک سلول های جنسی و جنین با استفاده از روش های مختلف انجماد
ارائه خدمات تخصصی به سایر مراکز تحقیقاتی مرتبط با مسائل تولید مثلی
ارائه خدمات آموزشی و پژوهشی در قالب پایان نامه های دوره های دکتری تخصصی
فراهم نمودن امکان گذراندن فرصت های مطالعاتی برای محققین داخل و خارج کشور
برگزاری کارگاه های آموزشی و پژوهشی
برگزاری دوره های PhD (در زمینه بیوتکنولوژی تولید مثل)
اهداف بلند مدت
دستیابی به فناوری شبیه سازی در حیوانات اهلی(گاو، گوسفند، بز) با استفاده از روشهای نوین
دستیابی به فناوری تولید سلول های بنیادی با قابلیت تمایز آنها به سلول های مختلف
دستیابی به فناوری تولید حیوانات تراریخته
تولید فراورده های بیولوژیک (هورمون ها، عوامل انعقادی، پروتئین های نوترکیب، آنتی بادی های مونوکلونال، اعضاء قابل پیوند به انسان)
دستکاری های ژنتیکی در مراحل ابتدائی شکل گیری جنین در حیوانات مزرعه ای به منظور حصول حداکثر توان تولیدی، رفع برخی از عیوب فنوتیپی و ایجاد مقاومت ژنتیکی در مقابل برخی از بیماری ها
دستیابی به نقشه پروتئینی سلولهای جنینی تولید شده در شرایط مختلف با هدف رفع مشکلات مطرح در reprogramming هسته سلول های دهنده در روند شبیه سازی
دستاوردها
تولید آزمایشگاهی جنین در گوسفند نژاد لری- بختیاری و انتقال آنها به گوسفندان این نژاد که منجر به تولد اولین مورد بره سالم از طریق لقاح خارج رحمی در داخل کشور گردید.
تولید آزمایشگاهی جنین در گوسفند نژاد لری- بختیاری برای اولین بار در کشور با استفاده از تکنیک ICSI (Intra cytoplasmic sperm injection)
تولید آزمایشگاهی جنین های گاو
تولید آزمایشگاهی جنین های پارتنوژنیک گوسفند
بهبود روشهای آماده سازی گامت های جنسی (اسپرم و تخمک) بمنظور افزایش بازده تولید آزمایشگاهی جنین
انجماد جنین های تولید شده آزمایشگاهی گوسفند و گاو با استفاده از روش Vitrification با قابلیت برگشت بیش از 70%
حصول نتایج مقدماتی در خصوص آنالیز ژنتیکی گوسفندان ایرانی
تولید جنین های شبیه سازی شده گوسفند با استفاده از سلول های سوماتیک
انجام مطالعات مقدماتی بمنظور دستیابی به فناوری تولید حیوانات ترا ریخته
فعالیت ها و پروژه های تحقیقاتی در حال انجام
مقایسه کاربرد سلولهای کومولوس و سلولهای فیبروبلاست جنینی و بالغ به عنوان سلول دهنده هسته در روند شبیه سازی گوسفند و بز
خلاصه طرح: پس از اخذ تخمک های گونه حیوانی در دست بررسی، نسبت به خارج سازی هسته تخمک و متعاقبا انتقال سلول دهنده هسته(سلولهای کومولوس، فیبرو بلاست های جنینی و بالغ) به فضای perivitellin و تلفیق کرایوپلاست و سیتوپلاست به روشهای الکتریکی و غیره اقدام می نمائیم. سپس با قرار دادن سلولهای بازسازی شده در محیطهای کشت اختصاصی به منظور تحریک آنها در از سر گیری تقسیمات هسته وسیتوپلاسم اقدام نموده ودر نهایت جنین های حاصله تا مرحله مورولا و بلاستوسیست کشت داده خواهند شد. به منظور ارزیابی نهائی قابلیت رشد و تکامل جنین های تولید شده، نسبت به انتقال جنین های شبیه سازی شده به رحم گیرنده های مورد نظر اقدام بعمل خواهد آمد.
آنالیز ژنتیکی گوسفندان ایرانی به منظور تعیین شناسه های نژادی
خلاصه طرح: در اين مطالعه، ماده ژنتيکي (DNA) مربوط به نمونه های خون اخذ شده از جمعيت هاي مختلف گوسفند از تمام نواحي مختلفکشور استخراج گردیده و به صورت يک بانک ژنتيکي به نام بانک ژنتيکي گوسفندان ايرانذخيره خواهد شد. سپس نمونه هاي حاصله مورد آناليز ژنتيکي قرار خواهند گرفت. سپسبر اساس اطلاعات حاصل، تعداد واقعي نژاد هاي گوسفند موجود در ايران مشخص گرديده وبراي هر نژاد بهترين شناسه ژنتيکي مورد شناسايي قرار خواهند گرفت. همچنين با در نظرگرفتن تنوع ژنتيکي و منظور نمودن فراواني جهش ها، امکان منشاء گرفتن گوسفندان اهلي از ايراننيز به صورت مولکولي مورد بررسي قرار خواهد گرفت. پس از اتمام طرح، يک سايتاطلاعاتي اينترنتي به منظور معرفي مستند گوسفندان ايراني در سطح بين الملليراه اندازي خواهد شد.
تعیین جنسیت جنین های تولید شده گاو و گوسفند در شرایط آزمایشگاهی با استفاده از روش single cell PCR
خلاصه طرح: تعیین جنسیت رویان های تولید شده در شرایط in vitro و in vivo در اولين مراحل پس از لقاح و قبل از لانه گزينی (مراحل مورولا و بلاستوسیست) در صنعت تولید حیوانات اهلی از اهمیت با لایی برخوردار بوده و امکان ارائه جنین های تعیین جنسیت شده را به صورت تازه و یا منجمد براي مصارف تجاری و تحقیقاتی فراهم می نماید. در بین روشهای بکار برده شده به منظور تعیین جنسیت رویان، روش SC-PCR گذشته ازفراهم نمودن امکان بسيار دقیق بررسي هاي ژنتيکي با استفاده از حد اقل ماده ژنتيکي در دسترس و نیز بدلیل استفاده از حد اقل نمونه ماده بیولوژیک مورد نیاز، کمترین آسیب ممکنه را متوجه رویان نموده و امکان رشد رویان تا مراحل پیشرفته را امکان پذیر مینماید. در این روش ابتدا با ميکرومنيپوليشن جنین درمراحل ابتدائی تکوین نسبت به جداسازی سلولهاي بلاستومری اقدام نموده و سپس بررسي هاي ژنتيکي مورد نظر در سلول منفرد بیوپسی شده به عمل خواهد آمد. در این روش به دليل مقدار محدود DNA در يک سلول ديپلوئيد، تشخيص ژنتيکي پيش از لانه گزيني جنسیت فقط بر اساس يک يا دو لوکوس ژني در بلاستومرهاي برداشت شده طرح ريزي مي شود. بررسي انجام PCR در چنين شرايطي نسبتا دشوار و در عين حال بسيار با اهميت بوده و نياز به طراحي و بهينه سازي کارامدي داشته و از آنجا که الگوي به کار رفته در چنين شرايطي فقط يک يا دو کپي از هر ژن مي باشد، انجام دقیق و صحیح این روش بسيار حساس خواهد بود.
بهینه سازی روش single cell PCR و تعمیم آن به منظور بررسی های ژنتیکی جنین قبل از مرحله لانه گزینی (PGD: Preimplantation genetic diagnosis)
خلاصه طرح: دستيابي به شرايط بهینه براي انجام روش SC-PCR به ما اين امکان را خواهد داد تا در آينده با بهبود و تغيير شرايط به تشخيص پيش از تولد برخی از انواع اختلالات ژنتیکی در مراحل قبل از لانه گزيني دست يابيم. استفاده از روش SC-PCR روي سلول های بيوپسي شده رويان گذشته ازکاربرد آن در تعيين جنسيت در انسان و سایر حيوانات اهلي در مطالعات ارزشمند ديگري ازجمله بررسي و تعيين مارکرهاي ژني مرتبط با ويژگي هاي اقتصادي مهم حيوان، بررسي در ژنوم ميتوکندريايي و مطالعات فيلوژني، تعيين الگوي وراثت پذیری صفات و تعميم آن به ساير گونه ها و در نهايت تشخيص پيش از تولد اختلالات ژنتيکي کاربرد خواهد داشت.
مطالعات اولیه در خصوص تولید گوسفند ترا ریخته با قابلیت بیان فاکتور انعقادی VIII انسانی و فاکتور فعال کننده پلاسمینوژن بافتی tPA: Tissue-type plasminogen activator)) با استفاده از روش (Somatic cell nuclear transfer) SCNT
خلاصه طرح: در این مطالعه پس از طراحی سازه ژنی مورد نظر با قابلیت بیان در سلولهای غدد پستانی، نسبت به ترانسفکشن سلولهای سوماتیک (فیبروبلاست) با سازه ژنی مذکور اقدام نموده و در نهایت از سلول های سوماتیک ترانسفکت شده به عنوان دهنده هسته در روند شبیه سازی استفاده می نمائیم. در طی انجام این مطالعه مراحل مختلف پیشرفت کار ازجمله میزان موفقیت در الحاق سازه ژنی با DNA سلول هدف، فابلیت بیان ژن مورد نظر در سطح رونوشت برداری، تاثیرات القائی ژن الحاقی بر عملکرد سایر ژنها، و در نهایت میزان موفقیت در تولید فراورده پروتئینی ژن مذکور (فاکتور انعقادی VIII انسانی و یا tPA ) در محتوای شیر تولید شده در نتاج حاصله مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
تمایز سلول های بنیادی جنینی موش در جهت تولید هورمون انسولین انسانی
خلاصه طرح: در ابتدا دودمان سلولی سلول های بنیادی جنینی در محیط اختصاصی کشت داده شده تا در نهایت کشت معلق این سلول ها منجر به تشکیل دستجات سلولی بنام اجسام شبه جنینی (Embryoid bodies) گردد. اجسام مذکور سپس در معرض محیط های مختلف تمایز حاوی فاکتور های رشد، انسولین، ترانسفرین، نیکویتن آمید و ... قرار می گیرند. در ادامه مطالعه خصوصیات موفولوژیک سلول های تمایز یافته با استفاده از روش های رنگ آمیزی اخصاصی مورد بررسی قرار گرفته و بررسی نشانگر های سلولی نیز با استفاده از روش ایمنوهیستوکمیستری، بررسی بیان ژن های ویژه سلول های انسولینی با روش RT-PCR، و اندازه گیری میزان ترشح انسولین با روش ELISA مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت.
مطالعه در خصوص جداسازی سلولهای بنیادی اپیدرم پوست
خلاصه طرح: پس از کشتن نوزادان صفر تا سه روزه موش قطعه ای از پوست تنه برداشتمی شود. قطعات جدا شده پس از شستشو به ظروف مخصوص کشت منتقل می شوند. این بخش به قطعاتکوچکتر تقسیم شده و به ظروف کشت محتوی محیط کشت مناسب منتقل می شود. پس از مدتیاپیدرم را از درم جدا نموده و آن را تجزیه می کنیم. با استفاده از فیلترهای ویژه وسانتریفیوژ سوسپانسیون سلولی بدست آمده، سلول های حاصل از این تجزیه را جدا نموده وکشت می دهیم. پس از ده دقیقه سلول های سریع چسبنده که همان سلول های بنیادی موردنظر هستند به بستر کشت می چسبند. سلول هایی که طی این مدت نچسبیده اند دور ریخته میشوند. در طی مراحل بعدی ضمن مراقبت های ویژه سلول ها به مدت طولانی کشت دادهشده و ذخیره می شوند. در ضمن، عملیات شناسایی با استفاده از مشاهدات میکروسکوپی وروش ایمنوهیستوشیمی بر روی آنها انجام خواهد گرفت.
جداسازی سلول های بنیادی جنینی و ایجاد لاین سلولی در گاو و گوسفند
خلاصه طرح: پس از تولید آزمایشگاهی جنین های گاو و گوسفند، آنها را تا مرحله expanded blastocyst و hatched blastocyt کشت داده و پس از کنار زدن لایه زونا پلوسیدا نسبت به جداسازی سلول های توده داخلی با استفاده از روشهای آنزیمی (Immunosurgery) و یا مکانیکی اقدام مینمائیم. سپس سلول های توده داخلی را در مدیای حاوی FBS و بر روی فیروبلاست های جنینی موش (پرتو درمانی شده با اشعه گاما) کشت می دهیم. بعد از گذشت 9-15 روز سلول های توده داخلی تقسیم گردیده و تشکیل توده های سلولی را می دهند. سلول های کناری توده های سلولی به روش های شیمیائی و یا مکانیکی برداشت شده و در محیط کشت مشابهی کشت داده می شوند. سپس کلنی های با سلول های یکنواخت جدا گردیده و سلولهای آنها بطور مکانیکی از یکدیگر جدا در نهایت با کشت و پاساژ مکرر آنها سلول های دودمان حاصل می گردند.
پیامدهای اقتصادی
با توجه به تنوع چشمگیر نژادهای گوسفندان ایرانی (27 نژاد) که درحال حاضر فاقد شناسنامه ژنتیکی هستند، آنالیز ژنتیکی آنها امکان شناسایی دقیق و تثبیت وضعیت نژادی گوسفندان ایرانی را فراهم نموده که در نهایت مسیر های مناسب تری را در جهت امور اصلاح نژاد و تحقیقات رقم خواهد زد (این روش در سایر گونه های دامی اهلی و وحوش قابل تعمیم می باشد). از طرفی در صورت فراهم گردیدن امکان صادرات جنین های منجمد شده، وجود شناسنامه ژنتیکی امری ضروری قلمداد میگردد.
انجماد جنین های تولید شده در نژادهای دارای شناسنامه ژنتیکی، بویژه در نژادهای با ویژگی های ممتاز در گونه های حیوانات اهلی و صدور آنها به سایر کشورها
تعیین جنسیت در جنین های تولید شده در شرایط آزمایشگاهی با اهداف تحقیقاتی و تجاری من جمله ایجاد آبستنی هدفمند و تولید نتاج ماده در صنعت دامپروری، استفاده از نتاج نر در مراکز اصلاح نژاد، صادرات جنین های تعیین جنسیت شده به صورت منجمد به سایر کشورها
جلوگیری از انتقال بیماری های ژنتیکی وابسته به جنس
امکان همکاری با سازمان های دست اندرکار در حفظ و ابقای گونه های حیوانی در حال انقراض (سازمان های ملی و بین المللی حفاظت از محیط زیست)
تولید حیوانات ترا ریخته و فرآورده های بیولوژیک حاصل از آنها با کاربرد در درمان بسیاری از بیماریهای انسان و دام و نیز امکان انتقال اعضاء از چنین حیواناتی به انسان
ارتقاء کمی و کیفی فراورده های دامی با استفاده از دانش تداخلات ژنتیکی در راستای تولید حیوانات تراریخته
شبیه سازی در گوسفند و بز با بهره برداری از تکنیک های نوین به منظور شبیه سازی نمونه های حیوانی با ویژگیهای ژنتیکی ممتاز و کاربرد آن در تولید حیوانات ترا ریخته، انجام مطالعات بنیادین در مراکز تحقیقاتی مرتبط با فناوری زیستی تولید مثل، مراکز اصلاح نژاد دام و سازمان حفاظت از محیط زیست(حفظ گونه های حیوانی در خطر انقراض)
تحقیقات در زمینه توليد گوسفند تراريخته با قابليت بيان فاكتور انعقادي VIII انساني در شير و نقش اساسي این فاكتور در فرايند انعقاد خون و فقدان آن در افراد مبتلا به هموفيلي نوع A و قيمت بسيار گزاف اين فراورده به عنوان گرانترين ماده در كره خاكي با ارزشي معادل 2،900،000 دلار به ازاي هر گرم. تولید tPA و نقش آن در مرتفع نمودن گرفتگی های عروقی ناشی از لخته های خونی و نیز کاربرد آن در بیماری الزایمر. از جمله پیامد های حاصل از دست یابی به فناوری تولید حیوانات تراریخته می توان به تولید حیوانات با خصوصیات ژنتیکی جدید در جهت تولید فراورده های دامی با کمیت و کیفیت مطلوبتر، تولید فراورده های بیولوژیک (انواع هورمونها و پروتئینهای خاص با کاربرد در طب انسانی و دامی، تولید اعضای قابل پیوند به انسان بدون خطر دفع بافت)، بررسی بر روی علل بروز بیماریهای ژنتیکی و نحوه درمان آنها در انسان اشاره نمود. از جمله مراکز ذینفع می توان به شرکتهای تولید کننده دارو و فراورده های بیولوژیک، مراکز اصلاح نژاد دام، مراکز درمان بیماریهای خاص در انسان ( بدخیمی ها، بیماری های ژنتیکی، انواع هموفیلی و ...)اشاره نمود.
شبیه سازی بین گونه ای با هدف تولید لاین های سلولی بنیادی جنینی در حیوان و انسان با قابلیت تمایز هدفمند با کاربرد در درمان بیماریهای خاص (در انسان و دام) و نیز حفظ گونه های حیوانی در معرض خطر انقراض و در صورت امکان احیای گونه های جانوری منقرض شده
کاربرد سلولهای بنیادی در درمان بسیاری از بیماریهای صعب العلاج در علوم پزشکی (کمبودها و اختلالات هورمونی، جراحات عصبی، بیماریهای قلبی –عروقی، و...)
انتصاب هاي پژوهشکده فناوری جنین دام
دکتر پژمان میرشکرائی مدیر گروه پژوهشی سایتوژنتیک و حیوانات ترا ریخته
دكتر حسين حسن پور معاون پژوهشکده فناوری جنین دام
دکتر ناصر شمس اسفندآبادی مدیر گروه پژوهشی شبیه سازی و سلولهای بنیادی
اين صفحه چاپ شود 