طراحی و ارزیابی یک ایمونوتوکسین جدید با استفاده از آلفا توکسین Clostridium perfringens برای درمان هدفمند سرطان پروستات با استفاده از شبیه سازی رایانه ای

نویسندگان

1 گروه میکروبیولوژی ، دانشکده علوم پایه دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال ،تهران ،ایران

2 گروه میکروبیولوژی ، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران شمال، تهران، ایران.

3 گروه میکروبیولوژی ، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران شمال، تهران، ایران.

4 گروه زیست شناسی،دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی،مشهد، ایران

doi
چکیده

سابقه و هدف: این مطالعه با هدف طراحی و ارزیابی یک ایمونوتوکسین جدید برای درمان هدفمند سرطان پروستات انجام شده است. این ایمونوتوکسین با استفاده از آنتی‌ژن غشایی اختصاصی پروستات PSMA به عنوان هدف اختصاصی اتصال به سلول‌های سرطانی بهره می‌برد. بخش سمی ایمونوتوکسین از آلفا-توکسین کلستریدیوم پرفرنژنس مشتق شده است که اثرات سمیت سلولی بالایی دارد . مواد و روش ها: طراحی و ارزیابی ایمونوتوکسین با استفاده از ترکیبی از روشهای in-silico و ابزارهای بیوانفورماتیک انجام شد. برای مدل‌سازی و شبیه‌سازی ساختاری از پایگاه‌های داده و نرم‌افزارهایی مانند UniProtKB، PDB، IEDB، SWISS-MODEL، ExPASy، SOPMA، TMHMM، MODELLER و GROMACS استفاده شد. این منابع شناسایی اهداف آنتی‌ژنی مناسب، لیگاندها و لینکرها و همچنین ساخت و اعتبارسنجی ساختار سوم ایمونوتوکسین را تسهیل کردند. پایداری و دینامیک برهمکنش ایمونوتوکسین با گیرنده PSMA از طریق شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی ارزیابی شد و اثربخشی ایمونوتوکسین در دماهای فیزیولوژیکی و کمیت شناسایی آن توسط سیستم ایمنی تضمین شد. یافته ها: یک ایمونوتوکسین جدید برای درمان هدفمند سرطان پروستات طراحی شد. این ایمونوتوکسین شامل یک قطعه از آنتی‌بادی مونوکلونال J591 به عنوان بخش متصل شونده به هدف و یک بخش از آلفا توکسین کلستریدیوم پرفرنژنس اصلاح‌شده به عنوان بخش سیتوتوکسیک بود. مدل‌سازی و شبیه‌سازی‌های in silico برای ارزیابی ساختار، پایداری و ایمنی‌زایی ایمونوتوکسین انجام شد. یک ساختار پروتئینی پایدار و به‌خوبی تاخورده با حداقل اپی‌توپ‌های ایمنی‌زا را نشان داد. علاوه بر این، ایمونوتوکسین خواص فیزیکوشیمیایی مطلوبی از جمله نیمه‌عمر طولانی در بدن پستانداران از خود نشان داد. نتیجه گیری: این یافته‌ها نشان می‌دهد که ایمونوتوکسین طراحی‌شده به عنوان یک عامل درمانی بالقوه برای سرطان پروستات قابل اتکا است.