لیپوزوم های کاتیونی ساختار های دو لایه متشکل از فسفولیپید ها هستند . یکی از مهمترین کاربرد های آن ها، استفاده به عنوان حامل های انتقال دارو و حامیلن انتقال ژن در ژن تراپی است. در مطالعات گذشته از ماده فلورسنت کربوکسی فلورسئین به عنوان نشانگر انتقال دارو استفاده شده است . پدیده بیولومینسانس که حاصل اثر آنزیم لوسیفراز برروی سوبسترای لوسیفرین است و در حضور mg2+ و اکسیژن تولید نور می کند می تواند جایگزینی برای کربوکسی فلورسئین و سیستم فلورسانس باشد . در فاز اول این مطالعه سعی بر این است که با ساخت لیپوزوم و وارد کردن لوسیفرین به درون آن و بررسی آزادسازی لوسیفرین از لیپوزوم ها با استفاده از اثر تخریبی آنتی بیوتیک نیسین (nisin) برروی دیواره لیپوزوم، زمینه استفاده از سیستم بیولومینسانس به عنوان نشانگر جدید انتقال دارو فراهم شود . ساخت لیپوزوم های کاتیونی و وارد کردن لوسیفرین به درون آن به روش fdel انجام شد و موفقیت ورود لوسیفرین با استفاده از سنجش آنزیمی لوسیفراز مورد بررسی قرار گرفت. از طرف دیگر ژن آنزیم لوسیفراز یکی از ژن های گزارشگری است که در مطالعات مختلف برای اندازه گیری کارایی انتقال ژن در شرایط in-vivo و in-vitro مورد استفاده قرار می گیرد. در مطالعات گذشته، فورمولاسیون های مختلفی از لیپوزوم ها برای انتقال انواع مختلفی از ژن های گزارشگر مورد استفاده قرار گرفته است. در فاز دوم این پژوهش – برای اولین بار – کارایی دو نوع لیپوزوم کاتیونی با فورمولاسیون جدید جهت انتقال پلاسمید pgl3 – پلاسمیدی که دارای ژن لوسیفراز به عنوان گزارشگر است – به درون سلول های دودمان سلولی cho مورد بررسی قرار گرفت. لیپوزوم های کاتیونی متشکل از نسبت های مولی مختلف از dppc / chol/ doab و dppc/ doab با روش fdel سنتز شد و ترانسفکشن سلول های cho با پلاسمید pgl3 توسط غلظت های مختلفی از لیپوزوم های کاتیونی سنتز شده انجام گرفت. کارایی ترانسفکشن و میزان بیان ژن لوسیفراز بوسیله سنجش آنزیمی لوسیفراز مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت کارایی بالای ترانسفکشن با استفاده از این فورمولاسیون های جدید بدست آمد.

پیشرفت های اخیر در زمینه مهندسی نانوساختارها و طراحی در سطوح مولکولی منجر به توسعه کاربرد نانوزیست مواد در ژن رسانی، دارورسانی، مهندسی بافت و تصویربرداری شده است. در این میان نانو زیست مواد مبتنی بر پپتیدها به دلیل تنوع ساختاری و انعطاف پذیری در طراحی، توجهات بسیاری را به خود جلب کرده اند. ژن درمانی انتقال ژن جدید به داخل سلول های یک فرد بیمار جهت درمان است. مانع اصلی انتقال موفقیت آمیز ژن به سلول های بدن بیماران، عدم وجود حامل مناسب انتقال ژن می باشد. ویژگی های اصلی یک حامل مناسب و کارا جهت کاربردهای بالینی عبارتند از عدم سمیت، عدم ایمنی زایی، کارایی انتقال ژن بالا، اختصاصیت برای سلول های هدف و باصرفه بودن از لحاظ اقتصادی است. مطالعات بسیاری در زمینه حامل های انتقال ژن در حال انجام است و پیشرفت های چشمگیری حاصل شده است. با وجودی که انتقال ژن با استفاده از ویروس ها با کارایی بالا انجام می شود اما این روش با محدودیت هایی بسیار از جمله احتمال برگشت ویروس به حالت بیماریزایی، ایمنی زائی و ظرفیت پایین برای ماده ی ژنتیکی، مواجه است. روش جایگزین برای انتقال ژن استفاده از سیستم های غیر ویروسی است. لیپیدهای کاتیونی یا لیپوزوم های کاتیونی، پلیمرهای کاتیونی، پروتئین و پپتیدهای کاتیونی از جمله شناخته شده ترین سیستم های غیرویروسی به شمار می روند. علی رغم کارایی پایین تر انتقال ژن در این سیستم ها نسبت به سیستم های ویروسی، به دلیل سمیت پائین تر بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. یکی از حامل های مهم انتقال ژن به سلول های یوکاریوتی پپتیدهای کایمریک سنتز شده با روش های مهندسی ژنتیک است. این پپتیدها متشکل از دمین های متعددی هستند که با الهام و تقلید از توالی های پپتیدی موجود در طبیعت به ویژه ویروس ها طراحی شده اند و تولید و سنتز آن ها با کمک سیستم های زیستی همچون باکتری e. coli انجام می شود. ویژگی اصلی این حامل ها در مقایسه با سایرین، موفقیت آن ها در غلبه بر سدهای سلولی همچون غشای سلولی، لیزوزوم و غشای هسته می باشد. در این پروژه ابتدا تمرکز بر روی طراحی، کلونینگ ژن، بیان و تخلیص سه نوع پپتید کایمریک قرار گرفت. این پپتیدها در ساختارشان دارای سه دمین اصلی به قرار زیر هستند: 1) دو تکرار از توالی 16مری پپتید کوتاه شده ی هیستون h1 جهت اتصال به dna پلاسمیدی، 2) فیوژن پپتید مشتق شده از گلیکوپروتئین 41 ویروسhiv جهت خروج از غشاء اندوزوم و 3) سیگنال قرارگیری در هسته یا nlsکه متعلق به آنتی ژن t بزرگ ویروسsv40 می باشد. در ادامه پروژه، توانایی تشکیل کمپلکس پایدار بین پپتیدهای مورد نظر و dna پلاسمیدی و در نهایت کارایی ترانسفکشن کمپلکس های حاصل به سلول های یوکاریوتی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان دادند که پپتیدهای مورد بررسی به طور موثری با dna پلاسمیدی اتصال برقرار کرده و نانوذراتی با میانگین اندازه ی ذره ای حدود 100 نانومتر ایجاد می کنند. همچنین مشخص شد که دمین فیوژن پپتید مورد استفاده در ساختار این پپتیدها، قادر به نفوذ به غشاء اندوزوم می باشد. بازده بالای ترانسفکشن نانوذرات حاصل، حاکی از موفقیت آن ها در انتقال ژن به سلول ها می باشد و نویدی برای تشکیل حامل های ژن غیرویروسی موثر و غیر سمی به شمار می روند.