مقدمه: مشکلات ناشی از پدیده گلخانه ای و آلودگی محیط زیست، افزایش تقاضای جهانی انرژی و کاهش منابع سوخت های فسیلی، پژوهش های زیادی در زمینه تولید انرژی های تجدیدپذیر از جمله سوخت های زیستی را در سال های اخیر به دنبال داشته است. به تازگی از میان سوخت های زیستی، بوتانول به عنوان یک سوخت مایع جایگزین بنزین و گازوئیل معرفی شده است. باکتری های بی هوازی مانند کلستریدیوم استوبوتیلیکوم توانایی تولید استن، اتانول و بوتانول را از منابع قندی مختلف دارند. این باکتری به علت دارا بودن آنزیم آلفا- آمیلاز قادر به هیدرولیز نشاسته و استفاده مستقیم از آن به عنوان سوبسترا است.مواد و روش ها: در این پژوهش از سوبستراهای گلوکز، نشاسته تصفیه شده و نشاسته تصفیه نشده در غلظت های متفاوت برای تولید بوتانول توسط باکتری کلستریدیوم استوبوتیلیکوم 1492 PTCC به روش بی هوازی استفاده شد.نتایج: برای هر سه منبع کربنی استفاده شده، غلظت بهینه سوبسترا 60 گرم بر لیتر به دست آمد. نتایج نشان داد که این باکتری توانایی تولید بوتانول با استفاده از هر سه منبع کربن بدون هیچ گونه پیش تیماری را دارد. غلظت بوتانول تولیدی با استفاده از نشاسته تصفیه نشده، نشاسته تصفیه شده و گلوکز به ترتیب برابر با 6.45، 5.81 و 4.64 گرم بر لیتر بود که نشان داد نشاسته تصفیه نشده به خوبی توانایی تولید بوتانول را دارد.بحث و نتیجه گیری: نتایج نشان داد که امکان استفاده از نشاسته بدون هیدرولیز به عنوان منبع کربن برای تولید بوتانول وجود دارد. همچنین، نتایج نشان داد که نشاسته تصفیه نشده بوتانول بیشتری نسبت به نشاسته تصفیه شده تولید می کند.

بوتانول به عنوان سوختی باقابلیت ترکیب آسان تر با بنزین و محصولات هیدروکربنی شناخته می شود که ارزش حرارتی بیشتری نسبت به اتانول دارد. گونه ی کلاستریدیوم استوبوتیلیکوم قادر به تولید چشمگیر بوتانول است. استون و اتانول محصولات دیگر مسیر متابولیکی این گونه ی میکروبی هستند. مدل های ساده توصیف کننده ی تولید این محصولات مانند مونود دارای محدودیت در پیش بینی فرآیندهای درون سلولی هستند. بیان ریاضی تولید متابولیت های درون سلولی به عنوان روشی جهت بهینه سازی تولید محصول موردنظر به ویژه در مهندسی متابولیسم سلولی کاربرد دارد. در این پژوهش از مدل ساختارمند مسیر متابولیک سلولی به منظور توصیف و پیش بینی نحوه تغییرات پویای متابولیت های درون و برون سلولی برای گونه ی کلاستریدیوم استوبوتیلیکوم استفاده شد. معادلات مدل توسط ابزار شبیه سازی مسیر متابولیک SimBiology حل گردید و نتایج حاصل از حل با مقادیر آزمایشگاهی منتشر شده در منابع مقایسه شد که نشان دهنده ی تطابق مناسب بود. همچنین تأثیرپذیری تولید بوتانول از بوتیریت و استات بررسی گردید. این بررسی نشان داد تولید بوتانول در حضور این مواد در محیط کشت افزایش می یابد. حضور بوتیریت در محیط کشت تأثیر بیشتری هم بر تولید بوتانول و هم در کاهش زمان رسیدن به حداکثر تولید دارد. غلظت بوتانول تولیدی با غلظت اولیه ی استات 100 میلی مولار و بوتیریت صفر برابر با 48/120 میلی مولار است و برای غلظت اولیه ی بوتیریت برابر با 100 میلی مولار و استات صفر برابر با 35/138 میلی مولار است. به علت برگشت پذیر نبودن تولید استون در مسیر متابولیک، این ماده بر تولید بوتانول تأثیر ندارد ولی حذف آن از مسیر سلولی سبب افزایش تولید می شود.

تکنولوژی DNA نوترکیب یک تکنیک مولکولی in vitro جهت جداسازی و دستکاری قطعات DNA می باشد. با استفاده از این تکنیک ساخت مولکول های کایمریک به نام مولکول DNA نوترکیب، سپس واردکردن این مولکول نوترکیب به سلول های زنده، همانندسازی و تکثیر آنها در سلول امکان پذیر شد. امروزه تکنولوژی فیوژن پروتئین یک استراتژی برای دسترسی سریع، ارزان و پربازده بیان پروتئین هاست. توالی نوکلئوتیدی ژن اپسیلون کلستریدیوم پرفرینجنز تیپ (etxD) D و ژن آلفای کلستریدیوم سپتیکوم (csa) از GenBank به دست آمد. سپس جهت تولید فیوژن پروتئین کایمریک، فیوژن ژن اپسیلون- آلفا طراحی گردید. ساختارهای دوم وسوم و ویژگی های فیوژن پروتئین حاصل به وسیله نرم افزارهای آنلاین تعیین شد.نتایج نشان داد ساختار فیوژن ژن طراحی شده برای بیان فیوژن پروتئین کایمریک مناسب است.

اهداف: توکسین بوتولینوم به عنوان قوی ترین توکسین شناخته می شود. این توکسین علاوه بر کاربردهای درمانی در پزشکی (بوتاکس)، تهدیدی در جنگ های زیستی و بیوتروریسم است. تهیه آنتی بادی علیه توکسین کلستریدیوم بوتولینوم تیپ A تا G علاوه بر کاربرد در شناسایی جدایه های کلستریدیوم بوتولینوم توکسیژنیک، در درمان مسمومیت ناشی از این توکسین نیز نقش دارد. هدف از این مطالعه، تولید آنتی توکسین کلستریدیوم بوتولینوم تیپ E بود.روش ها: برای ایمن سازی حیوانات آزمایشگاهی (مرغ، موش و خرگوش)، ابتدا توکسویید با ادجوانت کامل فروند به شکل زیرجلدی یا داخل ماهیچه ای تزریق و در یادآور اول تا سوم، توکسویید با ادجوانت ناقص فروند تزریق شد. در فواصل و پایان تزریقات، خون گیری به عمل آمد و تیتر آنتی بادی تولیدشده با استفاده از روش الایزا اندازه گیری شد.یافته ها: پس از تزریق هر یادآور، افزایش قابل ملاحظه ای در تیتر آنتی بادی سرم حیوانات آزمایشگاهی دیده شد. تیتر آنتی بادی توکسین کلستریدیوم بوتولینوم تیپ E در سرم مرغ، خرگوش و موش به بیش از 1:3200 افزایش یافت. پس از تخلیص آنتی بادی، مقدار کمتر از 0.156 میکروگرم آنتی بادی تخلیص شده موشی و مقدار کمتر از 0.312 میکروگرم آنتی بادی تخلیص شده خرگوشی قادر به شناسایی توکسین بود.نتیجه گیری: پس از تزریق توکسویید، آنتی بادی در بدن حیوان آزمایشگاهی افزایش می یابد. تولید آنتی توکسین اختصاصی برای تشخیص بوتولیزم، بر اساس واکنش بین آنتی ژن و آنتی بادی و همچنین برای درمان مسمومیت ضروری است.

برای تعیین وجود کلستریدیوم سپتیکوم در منطقه ارومیه تعداد 100 نمونه مدفوع گوسفندی جمع آوری گردید. پس از اتمام مراحل جداسازی اولیه بر روی پرگنه های واجد باسیل گرم مثبت اسپوردار آزمون های بیوشیمیایی انجام گرفت. نتایج حاصله، وجود 28 گونه مختلف از جنس کلستریدیا شامل کلستریدیوم سپتیکوم (6 ایزوله)، کلستریدیوم پرفرنجنز (5 ایزوله)، کلستریدیوم نوویی (4 ایزوله)، کلستریدیوم فالاکس (4 ایزوله) کلستریدیوم اینوکوم (3 ایزوله)، کلستریدیوم سایترمیناله (2 الزوله)، کلستریدیوم کارنیس (2 ایزوله)، کلستریدیوم راموزوم (1 ایزوله) و کلستریدیوم بایفورمنتانس (4 ایزوله) را نشان داد. هر شش ایزوله کلستریدیوم سپتیکوم با روش ایمونوفلورنس انتی بادی غیر مستقیم مورد تایید قرار گرفتند. در حالی که سایر گونه ها با این آنتی بادی واکنشی نشان ندادند. با روش PCR قسمتی از ژن آلفا توکسین با استفاده از پرایمرهای اختصاصی تکثیر گردید. هر شش ایزوله باند 270 جفت بازی مورد نظر را بر روی ژل الکتروفورز نشان دادند. این تحقیق نشان داد که با روش PCR می توان به صورت اختصاصی و سریع تر از سایر روش ها باکتری را تشخیص داد.

مقدمه: گسترش روزافزون کاربردهای پزشکی توکسین تیپ A کلستریدیوم بوتولینوم، ضرورت دست یابی به روش های تولید و حفظ فعالیت بیولوژیک آن را اجتناب ناپذیر کرده است. لذا هدف این تحقیق، تولید و ابقای فعالیت توکسین تیپ A کلستریدیوم بوتولینوم می باشد.روش کار: در این تحقیق، کشت 24 ساله کلستریدیوم بوتولینوم تیپ A را به محیط کشت غنی شده تریپتی کیز سوی براث تلقیح و در خلال گرم خانه گذاری تولید توکسین بررسی و تعیین شد. با افزودن اسید سولفوریک به کشت 96 ساعته آن را اسیدی نموده و با سانتریفوژ رسوب حاصل جمع آوری گردید. سپس توکسین موجود در آن به صورت کریستالیزه درآورده شد. در جریان عمل، وجود توکسین با استفاده از تزریق به موش سوری تایید گردید.یافته ها: کلستریدیوم بوتولینوم در شرایط ذکر شده، در این آزمایش رشد نموده و توکسین تولید نموده، به طوری که 96 ساعت گرم خانه گذاری حداکثر مقدار توکسین تولید گردید. توکسین تولید شده در محدوده 4pH الی 5.8 به صورت کریستال های مکعب مستطیلی شکل تبدیل شد. پایداری توکسین کریستالیزه شده در طول زمان بررسی و تعیین گردید و مشخص شد که نگهداری توکسین کریستالیزه شده در یخچال 4 تا 6 درجه سانتی گراد، پس از 4 سال فعالیت بیولوژیک خود را حفظ کرده است.نتیجه گیری: توکسین تیپ A کلستریدیوم بوتولینوم در محیط آزمایشگاه به سرعت غیر فعال می گردد. بنابراین، حفظ فعالیت بیولوژیک آن برای مدت طولانی از اهمیت زیادی برخوردار است. چنانچه نتایج این تحقیق نشان داد، فعالیت بیولوژیک این توکسین در حالت کریستالیزه برای مدت طولانی پایدار باقی می ماند. بنابراین، استفاده از این امر هم برای پیشگیری از بوتولیسم و هم کاربردهای تحقیقاتی امکان پذیر می گردد.

توکسین ها سمومی هستند که دارای منشا بیولوژیکی بوده و بر روی سیستم های زنده اثر مخرب و یا مرگ آور دارند. موجودات توکسین ها را به منظور به دست آوردن مواد غذایی، محافظت در برابر شکارچیان و نیز عفونت زایی در میزبانانشان تولید می کنند. اگر چه توکسین ها برای اهداف تخریب کننده به کار گرفته می شوند، اما دارای اثرات مفیدی برای انسها نیز می باشند. از جمله توکسین هایی که دارای مصارف گوناگون - به ویژه درمانی - هستند: توکسین های تولید شده توسط Clostridium botulinum، Clostridium tetani، Corynebacterium diphtheria، Pseudomonas aeruginosa، Shigella و Bacillus thuringiensis می باشد.

جهت بررسی اثرات درمانی سم کلستریدیوم بوتولینوم در بیماری آشالازی، 20 بیمار مبتلا به آشالازی مراجعه کننده به بیمارستان امام خمینی تهران طی سالهای 77 - 1374 به طور تصادفی تحت درمان با تزریق سم بوتولینوم (BT) و یا تزریق دارونما (PL) قرار گرفتند. ارزیابی بالینی پس از دو هفته نشان داد که در گروهی که مورد تزریق سم بوتولینوم قرار گرفته بودند علایم بالینی به نحو چشمگیری تخفیف یافته اند به طوری که میزان کل نمره بالینی از 1.4 ±6.2 به 1.66± 1.9 کاهش پیدا کرده است (P<0.05) و تفاوت میزان کل نمره بالینی بین دو گروه PL و BT معنی دار بود (P=0.0001) در مقایسه علایم منفرد بین دو گروه تنها در مورد درد قفسه صدری تفاوت موجود معنی دار نبود. در این زمان به بیماران گروه PL و بیماران گروه سم بوتولینوم که به تزریق اول پاسخ نداده بودند، تزریق توکسین به میزان قبل انجام گرفت و ارزیابی مجدد دو هفته پس از تزریق دوم و شش ماه بعد از تزریق اول انجام گرفت. پس از تزریق توکسین به گروه دارونما میزان نمره بالینی از 0.94± 6 به 1.37 ±1.9 تنزل یافت (P<0.05). پس از 6 ماه در گروه توکسین میانگین مجموعه نمرات بالینی به 1.9± 3.4 (P<0.005) و در گروه دارونما به 1.51± 2.4 (P<0.005) رسید. در این زمان %60 بیماران 12) نفر( کماکان بهبود در پاسخ بالینی را نشان دادند. در مقایسه میزان پاسخ بالینی و ارتباط آن با سن و جنس ارتباط معنی داری یافت نگردید.

توکسین Tpel کلستریدیوم پرفرینجنز با فعالیت سیتوتوکسیتی در تیپ های A، B و C در سال های اخیر شناسایی شده است. ﺑ ﺎ ﻛ ﺘ ﺮ ی کلستریدیوم پرفرینجنز ﺣ ﺪ اﻗ ﻞ 15 ﻧ ﻮ ع ﺗ ﻮ ﻛ ﺴ ﻴ ﻦ ﻣ ﺨ ﺘ ﻠ ﻒ ﺗ ﻮ ﻟ ﻴ ﺪ میﻛ ﻨ ﺪ ﻛ ﻪ در ﺑ ﻴ ﻤ ﺎ ری زایی آن ﻧ ﻘ ﺶ دارﻧ ﺪ . ﺑ ﺮ اﺳ ﺎ س ﺗ ﻮ ﻟ ﻴ ﺪ ﭼ ﻬ ﺎ ر ﺗ ﻮ ﻛ ﺴ ﻴ ﻦ ﻣ ﻬ ﻢ و اصلی آﻟ ﻔ ﺎ ، ﺑ ﺘ ﺎ ، اﭘ ﺴ ﻴ ﻠ ﻮ ن و ﻳ ﻮ ﺗ ﺎ در ﭘ ﻨ ﺞ ﮔ ﺮ وه A، B، C، D و E قرار داده ﺷ ﺪ ه اﺳ ﺖ . در این تحقیق از کلستریدیوم پرفرینجنز تیپ B استفاده شد. توکسین Tpel موجب ایجاد بیماری های روده ای به ویژه عفونت های روده ای در انسان و بیماری آنتریت نکروتیک طیور می شود. در این مطالعه DNA ژنومی کامل به روش فنل-کلروفرم استخراج و از روش واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) برای جداسازی ژن Tpel به وسیله یک جفت پرایمر اختصاصی از DNA ژنومی کامل باکتری استفاده شد. محصول PCR پس از اتصال به وکتور pTZ57RL/T به روش TA-کلونینگ در باکتری اشریشیا کلی (E. coli) سویه TOP10 مستعد کلون شد و سپس روش PCR کلونی برای غربالگری کلونی های باکتری ترانسفورم شده با پلاسمید نوترکیب به کار رفت. وجود قطعه مورد نظر روی ژل آگارز 1٪ نشان داد که ژن Tpel در اشریشیا کلی سویه TOP10 کلون شده است.