بنیاد علم ایران اعلام كرد؛
پشتیبانی از ساخت تراشه ریزسیال جداکننده اسپرم برای درمان ناباروری
به گزارش شاه بلاگ، بنیاد ملی علم ایران طی فراخوانی از ساخت تراشه ریزسیال جداکننده اسپرم های دارای قابلیت باروری برای استفاده در درمان زوج های نابارور حمایت می کند.
به گزارش شاه بلاگ به نقل از معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش بنیان ریاست جمهوری، این فراخوان چهارمین فراخوان برنامه پشتیبانی از پژوهش عمیق شرکتهای دانش بنیان است که در جهت مأموریت گراشدن پژوهشها و پشتیبانی از طرح های پژوهشی که به فناوری های روز دنیا می پردازد و می تواند باری از دوش صنعتگران کشور بردارد، اجرا می شود.
نرخ بالای شیوع ناباروری در زوج های ایرانی که با میزان حدود ۲۰.۳ درصد (چهار میلیون زوج نابارور در کشور) که بالاتر از نرخ میانگین جهانی است، لزوم ارائه راهکارهای مؤثر در رفع این مشکلات را دوچندان کرده است. پیشبینی می شود که سالانه حدود ۸۸ هزار زوج هم به آمار ناباروری اضافه شود. برپایه این آمار، نقش و دلایل مردانه درصد بیش تری را شامل می شود. روش های معمول برای جداسازی اسپرم زمان بر بوده و کارآمدی پایینی دارند.
سیستم های میکروفلوئیدیک به سبب خصوصیت هایی که سلول اسپرم در میکروکانال ها از خود نشان می دهند، می توانند برای جداسازی اسپرم، مناسب باشند. این خصوصیت های اسپرم در میکروکانال ها سبب شده تا انتخاب اسپرم با سیستم های میکروفلوئیدیک بسیار شبیه به شرایط درون تنی باشد. هدف از این فراخوان، طراحی و تولید کیت جداسازی اسپرم با استفاده از سیستم میکروفلوئیدیک و پوشش دهی اسید هیالورونیک روی آن است. روشی قابل رقابت و ارزانقیمت برای ارتقای کیفی جداسازی اسپرم که سبب افزایش تمایل مراکز درمان ناباروری به خرید این نوع محصول شود که در نتیجه، منجر به کارآمدی بیش تر باروری در زوج های نابارور خواهد شد.
در حال حاضر، درصد قابل توجهی از زوج های گوناگونی که به دنبال والد شدن هستند به سبب مشکلات کیفی شدید اسپرم از مشکل ناباروری رنج می برند. انتخاب اسپرم سالم بدون ایجاد هرگونه اختلال در DNA در بیماران دارای مشکل ناباروری مردان از اهمیت زیادی در موفقیت لقاح حاصله برخوردار می باشد.
در سالهای اخیر ظهور تکنولوژی تراشه ریزسیالی با عنایت به امکان افزایش کارایی و احتیاج به میزان پایین تر نمونه، امیدهای فراوانی را جهت رفع مشکلات یاد شده فراروی پژوهشگران و درمان گران حیطه ناباروری قرار داده است.
از این رو، کلینیک های ناباروری و شرکتهای مختلف حوزه ناباروری در دنیا به دنبال ساخت و معرفی تراشه های ریزسیال کارآمد برای جداسازی اسپرم های متحرک و دارای خواص مورفولوژیکی کاملا طبیعی از نمونه فرآوری نشده هستند تا بدون احتیاج به سانتریفیوژ یا حجم بالای نمونه بتوان تعداد بالاتری از اسپرم های بارورکننده را جدا کرد.
در مطالعات مختلف و پلیت های جداسازی اسپرم در دنیا از اسید هیالورونیک برای جداسازی اسپرم فعال استفاده شده و عملکرد این ماده در جداسازی اسپرم فعال اثبات شده است. طرح حاضر در نظر دارد با ترکیب تکنولوژی میکروفلوئیدیک و پوشش دهی آن با هیالورونیک اسید در راه رفع مشکلات ناباروری گام بردارد.
در روشهای فنی درمان ناباروری در ارتباط با مشکلات اسپرم جهت بارورسازی تخمک، یک تکنیک بهینه، جدا کردن و آماده سازی اسپرم برای دست یابی به نرخ لقاح بالاتر و به دست آوردن جنین باکیفیت بالا است. تا به امروز، متداول ترین روش های مورد استفاده در کلینیک ها، سانتریفیوژ با شیب دانسیته می باشد.
پروسه یافتن و جداسازی اسپرم در بافت انسانی با استفاده از این روش های رایج، امری زمان بر بوده و توانایی جنین شناس را برای شناسایی اسپرم کاهش داده و او را به لحاظ ذهنی و جسمی ضعیف می کند. اغلب در مراکز درمانی، متخصصان نمونه ها را در مایعی در ظرف کشت سلولی رها می کنند و سپس زیر یک میکروسکوپ، محتوای مایع را جستجو می کنند و در آن به دنبال اسپرم فعال می شوند.
این مسأله می تواند حتی باعث آلودگی نمونه ها شده و بیمار، شانس کم تری برای بچه دار شدن داشته باشد و هرچقدر این فرایند بیش تر زمان ببرد، احتمال زنده ماندن اسپرم هم کم تر می شود. بعلاوه استفاده از سانتریفیوژ، امکان دارد بر کیفیت اسپرم و DNA آن تاثیر منفی گذاشته و حتی بعد از لقاح در رشد اولیه جنین، لانه گزینی و حفظ باروری اثر معکوس بگذارد. همینطور استفاده از پوشش دهی اسید هیالورونیک بر روی میکروپلیت های مورد استفاده در فرآیند جداسازی باآنکه در اتصال اسپرم های بارورساز بیش تر کمک نموده است ولی به سبب احتیاج به بهره گیری از میکروسکوپ و نیروی کاری ماهر، روش های متداول مورد استفاده، هنوز از زمان به نسبت زیاد لازم برای جدا کردن اسپرم های متحرک و مناسب رنج می برند. ازاین رو لزوم تولید ابزاری که شناسایی سریع اسپرم در نمونه ها را تضمین کند نه تنها شانس یک زوج را برای بچه دار شدن بیولوژیک بالا می برد، بلکه سبب کاستن استرس روی اسپرم و افزایش کارایی در لابراتوار می شود.
با ترکیب کردن تکنولوژی نوظهور تراشه های ریزسیال (میکروفلوئیدیک)، استفاده از بافرهای سازگارتر شرایط بدنی برای جداسازی اسپرم و پوشش دهی با میزان پایین تر هیالورونیک اسید -که در واقع از شبیه سازی شرایط طبیعی الهام گرفته و از فرآیند طبیعی لقاح می باشد- تخمک ها و اسپرم ها را میتوان در چندین حفره جداگانه قرار داده و حتی اسپرم های دارای تحرک بالاتر را در جریان بافری با دبی بالاتر از دبی جریان اسپرم جداسازی نموده و لقاح را در شرایط سریع تر و بهینه تری انجام داد. با این وجود، ضروری است برای ارزیابی اولیه قبل از تولید تراشه جداساز، با استفاده از علم میکروسیالات و شبیه سازی سه بعدی، نحوه عملکرد تراشه طراحی شده طی روشی غیرفعال، در مورد توانایی آن در جداسازی اسپرم های متحرک بر پایه دو خصوصیت ذاتی رئوتاکسی و نفوذ اسپرم صورت گیرد.
برای این منظور، اهداف اصلی این طرح عبارت است از طراحی اولیه تراشه به منظور دارابودن حداکثر کارایی و تعیین نفوذ ذرات اسپرم متحرک در جریان بافری؛ شبیه سازی عددی جداسازی سلول های اسپرم متحرک در تراشه های طراحی شده و انتخاب بهترین آن ها؛بهینه سازی طراحی بر پایه نتایج شبیه سازی و ساخت تراشه جداکننده اسپرم؛پوشش دهی و میکرودات کردن کف کانال جداساز اسپرم در تراشه با مشخص کردن دما و شرایط نگهداری دیش حاوی مولکول AH، انجام آزمایش جهت بررسی اسپرم های متصل شده از لحاظ مورفولوژی و ساختار کروماتین و تأیید مولکولی HA که توانایی انتخاب اسپرم مناسب را دارد.
هدف اصلی انجام این پژوهش، بیوسیمیلار و در عین حال بر پایه بومی سازی تکنولوژی، کاهش محدودیت های مورد اشاره با عرضه محصولی کاملا ملّی و کاهش قیمت تولیدی محصول در عین در دسترس بودن برای کلیه مراکز درمانی در خلال زمان می باشد. علاوه بر این، باوجود برتری نسبت به روش های قبلی، مطالعات بالینی محدودی در مورد استفاده از روش انتخاب اسپرم توسط تراشه میکروفوئیدی و اثرات آن بر کیفیت جنین و نرخ لقاح انجام شده است که احتیاج به بررسی بیش تر دارد. بعلاوه اطلاعات کافی در مورد اثرات روشهای فنی آماده سازی مایع منی، بخصوص به روش ریزسیال (میکروفلوئیدیک)، بر روی کیفیت اسپرم های جداشده انجام نشده است که تحقیق حاضر بنا دارد به بررسی بیان ژن PLCZ۱ و TNP۱ پرداخته و پاسخ به این سؤال را هم بیابد.
چالش های نیاز فناورانه
طراحی تراشه میکروفلوئیدیک شامل: تعداد کانال ها؛طول و قطر کانال ها؛شیب کانال ها؛شبیه سازی دینامیکی جریان مایع؛توان جداسازی مؤثر اسپرم های فعال و بارورساز؛نحوه کوتینگ لایه HA و بررسی تعداد لایه مورد نیاز؛ساخت بافر جداکننده و نگهدارنده اسپرم در شرایطی کاملا مشابه بدن.
گام های تحقیقاتی و الزامات طرح
گام های تحقیقاتی اصلی طرح پیشنهادی حاضر شامل موارد زیر می باشد:
بررسی اولیه مدلهای عرضه شده خارجی: این مرحله، شامل بررسی دقیق خصوصیت های نمونه های خارجی موجود در بازار جهت تولید بیوسیمیلار و ارتقای کیفی در ارزیابی اسپرم و لقاح و کاهش قیمت تولیدی است.
آزمایش و ارزیابی طی شبیه سازی کامپیوتر ای: قبل از ساخت تراشه ها، شبیه سازی سه بعدی کامپیوتری به منظور پیشبینی و ارزیابی اولیه عملکرد تراشه ها صورت خواهد گرفت.
طراحی و ساخت تراشه: برپایه اطلاعات به دست آمده، طرح اولیه برای تراشه میکروفلویئدیک داده شده و با استفاده از فرآیندهای مهندسی معکوس ساخته شده و نوآوری هایی جهت ارتقای کیفی محصول اضافه می شود.
پوشش دهی کانال های تراشه با اسید هیالورونیک: با عنایت به ریزبودن اندازه کانال های ریزتراشه، ست آپ پوشش دهی یکنواخت کانال جداسازی همچون اهداف اصلی طرح حاضر خواهد بود.
آزمایش و ارزیابی تراشه: بعد از ساخت تراشه، آزمایش های لازم برای ارزیابی عملکرد آن در ارزیابی اسپرم و لقاح صورت می گیرد. این امکان دارد شامل تست با نمونه های اسپرم واقعی یا مصنوعی باشد.
بهبود و تکرار: بر مبنای نتایج به دست آمده از آزمایش های اولیه در قسمت تحقیق و توسعه، تغییرات و بهبودهای لازم در طراحی تراشه اعمال می شود. این فرایند به صورت تکراری ادامه خواهد یافت تا یک تراشه ریزسیال کارآمد و قابل اعتماد برای ارزیابی اسپرم و لقاح توسعه یابد.
ارائه طرح امکان تولید صنعتی با قیمت رقابت پذیر: بعد از آنکه یک طرح نهایی تأیید شد، فرایند تولید انبوه تراشه ها شروع می شود. این مرحله امکان دارد شامل توسعه روش های تولید و دستگاههای لازم جهت عرضه درسطح صنعتی باشد. دریافت فیدبک کیفی عرضه شده و رفع ایرادات احتمالی از بازار برای محصولات تولیدی اولیه و رفع ایرادات پیشنهادی عرضه می شوند. این مرحله، شامل توسعه استراتژی های بازاریابی و فروش، عرضه پشتیبانی به مشتریان و دریافت بازخورد برای بهبود محصولات آتی می باشد.
خروجی نهایی طرح، عرضه نمونه اولیه، ثبت اختراع، تولید دانش فنی تراشه ریزسیال جداسازی اسپرم جهت مصارف کلینیکی خواهد بود.
محصول جهت انتخاب اسپرم مناسب در تزریق داخل سیتوپلاسمی در افراد ناباروری که به مراکز ناباروری رجوع می کنند و درمان ناباروری آنها از روش تزریق داخل سیتوپلاسمی تشخیص داده می شود، به کار گرفته خواهد شد که در مدت زمان کم تر و با کارایی بالاتر و قیمت پایین تر بتواند پارامترهای اسپرم، شاخص تکه تکه شدن DNA (DFI )، بیان PLCZ۱ و mRNA های پروتئین های TNP۱ در اسپرم های انتخاب شده را سنجیده و مناسب ترین اسپرم را از نظرشکل، تحرک و ژنتیک جهت بارورسازی زوج های نابارور در مراکز ناباروری عرضه نماید.
دستیابی به تکنولوژی نحوه پوشش دهی مولکول هیالورونیک اسید در ریزکانال های تراشه های ریزسیال به صورت یکنواخت هم جهت مصارف تحقیقاتی و مهندسی بافت از دیگر خروجی های طرح است. برای اطمینان از پوشش دهی مناسب اسید هیالورونیک بر روی سطح یک تراشه و دست یابی به شرایط نگهداری مناسب جهت مصارف کلینیکی ضروری است با استفاده از روش های زیر بهترین عملکرد و شرایط انبارداری و عرضه محصول نهایی را تعیین کرد:
روش های فیزیکی: میتوان از روش های فیزیکی مانند میکروسکوپ الکترونی یا طیف سنجی جهت بررسی خصوصیت های سطحی و ضخامت پوشش استفاده نمود.
روش های شیمیایی: روش های شیمیایی مانند طیف سنجی فروسرخ یا طیف سنجی رامان می توانند اطلاعات مفیدی در مورد ساختار شیمیایی پوشش عرضه کنند.
آزمون های عملکردی اتصال به اسپرم: آزمون های عملکردی مانند آزمون های جذب یا آزمون های سلولی می توانند نشان دهند که پوشش به درستی کار می کند یا خیر و مدت زمان و بهترین شرایط نگهداری آن چه خواهد بود.
مالکیت معنوی: مجری در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سهیم خواهد بود و انتشار مقاله مشترک توسط مجری و متقاضی در ژورنال های داخلی و خارجی، عرضه مقاله در کنفرانس ها و سمینارها با هماهنگی و دریافت نظر کارفرما بلامانع می باشد.
مالکیت منافع مادی: با عنایت به مدل کسب و کار شرکت متقاضی، منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری، قابلیت اشتراک بین متقاضی و مجری را با هماهنگی و دریافت نظر موافق کارفرما دارا می باشد. ضروری است مدل پیشنهادی در پروپوزال ارسالی عرضه شود.
نحوه پذیرش رقابتی است و از بین پروپوزال های دریافتی، موردی که شرایط زیر را داشته باشد، در اولویت خواهد بود.
کلیه افراد حائز شرایط به مدت یک ماه از تاریخ انتشار فراخوان یعنی تا ۲۰ دی فرصت دارند که پروپوزال خویش را از راه سامانه کایپر برای بنیاد ملی علم ایران ارسال نمایند.
پژوهش پیشنهاد شده تا سقف ۸۰ درصد، حداکثر دو میلیارد تومان، توسط بنیاد ملی علم ایران حمایت خواهد شد. بدیهی است که مابقی هزینه ها باید توسط شرکت متقاضی پژوهش تامین گردد.
در صورت هرگونه سوال می توانید با کارگروه دانش بنیان با ایمیل m.amini@insf.org یا شماره تلفن ۰۲۱۸۲۱۶۱۱۲۱ تماس بگیرید.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب