انجمن زیست شناسی ایران مجله پژوهش‌های سلولی و مولکولی (مجله زیست شناسی ایران)(علمی) 2383-2738 مقالات آماده انتشار 2026 02 15 Investigation of secreted human fibroblast growth factor (hbFGF) production in the Bacillus subtilis بررسی تولید فاکتور رشد فیبروبلاست انسانی (hbFGF) ترشح شده در میزبان باسیلوس سوبتیلیس 2506 10.22034/cmr.2026.8577.3314 FA سارا طالع احمد عضو هیئت علمی جاهد دانشگاهی، پژوهشگاه رویان 0000-0003-4666-1907 حانیه جدید دانشجوی دانشگاه علم و فرهنگ اسماعیل جراحی پژوهشگاه رویان سمیرا شاکری پژوهشگاه رویان هدیه پورکاظم پژوهشگاه رویان Journal Article 2025 01 07 The production of recombinant proteins is a vital advanced technology in biotechnology that plays a crucial role in life sciences and medicine. Growth factors, such as the basic fibroblast growth factor (bFGF), are of paramount importance in the development of innovative therapies and the enhancement of patients' quality of life due to their key roles in wound healing and cell proliferation. This study aims to produce human recombinant fibroblast growth factor (hbFGF) in the Bacillus subtilis strain, providing an efficient and cost-effective method for producing this vital protein. Bacillus as a host is capable of the secretion of recombinant proteins, enhancing the efficiency and quality of the product while reducing production costs. In this research, the hbFGF gene was initially cloned into the PHT-43 vector, which was then transformed into E. coli Following this, a secondary transformation was performed into Bacillus subtilis. Subsequently, the processes of expression, extraction, and purification of the protein were carried out. Finally, its biological activity was evaluated using assays on the NIH/3T3 cell line. The results demonstrated the successful expression and secretion of hbFGF protein in the Bacillus subtilis strain; however, the quantity of purified protein was not optimal compared to the nickel-column bound protein. Analyses indicated that various proteases in Bacillus subtilis contributed to the cleavage of part of the protein before the His-tag sequence, leading to a decrease in the purity of the final product. To address this issue, it is recommended to utilize engineered strains with greater efficiency that contain protease inhibitors, preventing the cleavage of the produced protein. تولید پروتئین‌های نوترکیب بعنوان یک فناوری پیشرفته در بیوتکنولوژی، نقش حیاتی در علوم زیستی و پزشکی ایفا می‌کند. فاکتورهای رشد مانند bFGF بدلیل نقش کلیدی‌شان در فرآیندهای ترمیم زخم و تکثیر سلولی، در توسعه درمان‌های نوین و بهبود کیفیت زندگی بیماران از اهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردار هستند. هدف از این مطالعه، تولید فاکتور رشد نوترکیب فیبروبلاست انسانی (hbFGF) در سویه باسیلوس سوبتیلیس برای ارائه یک روش موثر و اقتصادی در تولید این پروتئین حیاتی است. میزبان باسیلوس قادر به بیان ترشحی پروتئین نوترکیب است که این کارایی و کیفیت پروتئین را افزایش داده و سبب کاهش هزینه‌های تولید می‌گردد. در این تحقیق، پلازمید سنتز شده حاوی ژن bFGF-PHT-43 درون سویه Top10 E. coli ترانسفورم گردید. پس از تأیید موفقیت آمیز ترانسفورمیشن، با استفاده از روش‌های مناسب، باکتری‌های دارای پلازمید به میزبان بیانی باسیلوس سوبتیلیس منتقل شدند. در مرحله‌ بعد، برای القای بیان پروتئین، از IPTG استفاده شد؛ پس از این مرحله، پروتئین‌های تولید شده با تکنیک خالص‌سازی ستون تمایلی نیکل (Ni-NTA) جداسازی شدند. این روش بدلیل وجود زنجیره هیستیدین (His-tag) در انتهای پروتئین نوترکیب بطور مخصوصی طراحی شده است و به ما اجازه می‌دهد پروتئین‌های مورد نظر را از سایر پروتئین‌ها جدا کنیم. برای ارزیابی فعالیت زیستی پروتئین hbFGF خالص‌شده، از لاین سلولی NIH/3T3 استفاده شد. نتایج نشان داد که بیان و ترشح پروتئین hbFGF در سویه باسیلوس سوبتیلیس بخوبی انجام شده است، اما سطح پروتئین خالص‌شده نسبت به میزان پروتئین متصل شده به ستون نیکل ایده‌آل نبود. تحلیل‌های بیشتر نشان داد که وجود پروتئازهای مختلف در باسیلوس سوبتیلیس منجر به برش بخشی از پروتئین قبل از توالی His-tag شده و در نتیجه، افت در میزان خلوص محصول نهایی را بدنبال داشته است. برای رفع این مشکل، پیشنهاد می‌شود از سویه‌های مهندسی‌شده با کارایی بالاتر استفاده شود که دارای پروتئازهایی هستند که از برش پروتئین‌های تولید شده جلوگیری می‌کنند و در عین حال، می‌توانند بازدهی تولید و خلوص پروتئین را بهبود بخشند. این تغییرات می‌توانند به افزایش کارآیی فرآیند تولید پروتئین نوترکیب کمک کنند.