Бинарная протонная терапия карциномы Эрлиха с использованием адресных наночастиц золота

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Протонная терапия способна осуществлять лечение опухолей, расположенных в чувствительных к излучению тканях. Данная статья демонстрирует фундаментальную возможность усиления эффекта протонной терапии с использованием адресных наночастиц золота, селективно распознающих опухолевые клетки. Наночастицы Au-PEG в концентрации выше 25 мг/л и дозе протонов 4 Гр вызывали полную гибель клеток EMT6/P in vitro. Также, бинарная протонная терапия с использованием наночастиц золота Au-PEG-FA, векторизованных фолиевой кислотой, вызывала 80% эффект торможения роста опухоли in vivo. Использование адресных наночастиц золота является перспективным для усиления протонного воздействия на опухолевые клетки и требует дальнейших исследований для повышения терапевтического индекса подхода.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. В. Филимонова

ФГБУ “НМИЦ радиологии” Минздрава России; ФГАОУ ВО Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: d.petrunya@lebedev.ru

Медицинский радиологический научный центр им. А.Ф. Цыба, Обнинский институт атомной энергетики

Россия, Обнинск; Обнинск

Д. Д. Колманович

ФГБУН Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН; ФГБУН Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН

Email: d.petrunya@lebedev.ru
Россия, Пущино; Москва

Г. В. Тихоновский

ФГАОУ ВО Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: d.petrunya@lebedev.ru
Россия, Москва

Д. С. Петруня

ФГБУН Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН; ФГАОУ ВО Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Автор, ответственный за переписку.
Email: d.petrunya@lebedev.ru
Россия, Москва; Москва

П. А. Котельникова

ФГБУН Институт биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН

Email: d.petrunya@lebedev.ru
Россия, Москва

А. А. Шитова

ФГБУ “НМИЦ радиологии” Минздрава России

Email: d.petrunya@lebedev.ru

Медицинский радиологический научный центр им. А.Ф. Цыба

Россия, Обнинск

О. В. Солдатова

ФГБУ “НМИЦ радиологии” Минздрава России

Email: d.petrunya@lebedev.ru

Медицинский радиологический научный центр им. А.Ф. Цыба

Россия, Обнинск

А. С. Филимонов

ФГБУ “НМИЦ радиологии” Минздрава России

Email: d.petrunya@lebedev.ru

Медицинский радиологический научный центр им. А.Ф. Цыба

Россия, Обнинск

В. А. Рыбачук

ФГБУ “НМИЦ радиологии” Минздрава России

Email: d.petrunya@lebedev.ru

Медицинский радиологический научный центр им. А.Ф. Цыба

Россия, Обнинск

А. О. Косаченко

ФГБУ “НМИЦ радиологии” Минздрава России

Email: d.petrunya@lebedev.ru

Медицинский радиологический научный центр им. А.Ф. Цыба

Россия, Обнинск

К. А. Николаев

ФГБУ “НМИЦ радиологии” Минздрава России

Email: d.petrunya@lebedev.ru

Медицинский радиологический научный центр им. А.Ф. Цыба

Россия, Обнинск

Г. А. Демяшкин

ФГБУ “НМИЦ радиологии” Минздрава России

Email: d.petrunya@lebedev.ru

Медицинский радиологический научный центр им. А.Ф. Цыба

Россия, Обнинск

А. А. Попов

ФГАОУ ВО Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: d.petrunya@lebedev.ru
Россия, Москва

М. С. Савинов

ФГАОУ ВО Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: d.petrunya@lebedev.ru
Россия, Москва

А. Л. Попов

ФГБУН Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН; ФГБУН Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН

Email: d.petrunya@lebedev.ru
Россия, Пущино; Москва

И. В. Зелепукин

ФГБУН Институт биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН

Email: d.petrunya@lebedev.ru
Россия, Москва

А. А. Липенгольц

ФГАОУ ВО Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”; ФГБУ “НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина” Минздрава России

Email: d.petrunya@lebedev.ru
Россия, Москва; Москва

К. Е. Шпакова

ФГАОУ ВО Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”; ФГБУ “НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина” Минздрава России

Email: d.petrunya@lebedev.ru
Россия, Москва; Москва

А. В. Кабашин

Aix-Marseille University

Email: d.petrunya@lebedev.ru
Франция, Марсель

С. Н. Корякин

ФГБУ “НМИЦ радиологии” Минздрава России; ФГАОУ ВО Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: d.petrunya@lebedev.ru

Медицинский радиологический научный центр им. А.Ф. Цыба, Обнинский институт атомной энергетики

Россия, Обнинск; Обнинск

С. М. Деев

ФГБУН Институт биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН

Email: d.petrunya@lebedev.ru

академик РАН

Россия, Москва

И. Н. Завестовская

ФГБУН Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН; ФГАОУ ВО Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: d.petrunya@lebedev.ru
Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Durante M., Loeffler J.S. Charged Particles in Radiation Oncology // Nat. Rev. Clin. Oncol. 2010. V. 7(1). P. 37–43. https://doi.org/10.1038/nrclinonc.2009.183
  2. Lo C.Y., Tsai S.W., Niu H., et al. Gold-nanoparticles-enhanced Production of Reactive Oxygen Species in Cells at Spread-out Bragg Peak under Proton Beam Radiation // ACS Omega. 2023. V. 8(20). P. 17922–17931.
  3. Martínez‐Rovira I., Prezado Y. Evaluation of the Local Dose Enhancement in the Combination of Proton Therapy and Nanoparticles // Med. Phys. 2015. V. 42(11). P. 6703–6710.
  4. Zwiehoff S., Johny J., Behrends C., et al. Enhancement of Proton Therapy Efficiency by Noble Metal Nanoparticles is Driven by the Number and Chemical Activity of Surface Atoms // Small. 2022. V. 18(9). P. e2106383.
  5. Zavestovskaya I.N., Popov A.L., Kolmanovich D.D., et al. Boron Nanoparticle-enhanced Proton Therapy for Cancer Treatment // Nanomaterials (Basel). 2023. V. 13(15). P. 2167.
  6. Gerken L.R.H., Gogos A., Starsich F.H.L., et al. Catalytic Activity Imperative for Nanoparticle Dose Enhancement in Photon and Proton Therapy // Nat. Commun. 2022. V. 13(1). 3248.
  7. Zelepukin I.V., Griaznova O.Yu., Shevchenko K.G., et al. Flash Drug Release from Nanoparticles Accumulated in the Targeted Blood Vessels facilitates the Tumour Treatment // Nat. Commun. 2022. V. 13(1). 6910.
  8. Tolmachev V.M., Chernov V.I., Deyev S.M. Targeted Nuclear Medicine. Seek and Destroy // Russ. Chem. Rev. 2022. V. 91(3). RCR5034.
  9. Li S., Bouchy S., Penninckx S., Marega R., et al. Antibody-functionalized Gold Nanoparticles as Tumor Targeting Radiosensitizers for Proton Therapy // Nanomedicine. 2019. V. 14(3). P. 317–333.
  10. Kang S.H., Hong S.P., Kang B.S. Targeting Chemo-proton Therapy on C6 Cell Line Using Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles Conjugated with Folate and Paclitaxel // International Journal of Radiation Biology. 2018. V. 94(11). P. 1006–1016.
  11. Siwowska K., Haller S., Bortoli F., et al. Preclinical Comparison of Albumin-binding Radiofolates: Impact of Linker Entities on the in Vitro and in Vivo Properties // Mol. Pharm. 2017. V. 14(2). P. 523–532.
  12. Popov A.A., Swiatkowska-Warkocka Z., Marszalek M., et al. Laser-ablative Synthesis of Ultrapure Magneto-plasmonic Core-satellite Nanocomposites for Biomedical Applications // Nanomaterials (Basel). 2022. V. 12(4). 649.
  13. Gao J., Huang X., Liu H., Zan F., Ren J. Colloidal Stability of Gold Nanoparticles Modified with Thiol Compounds: Bioconjugation and Application in Cancer Cell Imaging // Langmuir. 2012. V. 28(9). P. 4464–4471.
  14. R S., M Joseph M., Sen A., K R.P., Bs U., Tt S. Galactomannan Armed Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles as a Folate Receptor Targeted Multi-functional Theranostic Agent in the Management of Cancer // Int. J. Biol. Macromol. 2022. V. 219. P. 740–753.
  15. Baibarac M., Smaranda I., Nila A., Serbschi C. Optical Properties of Folic Acid in Phosphate Buffer Solutions: The Influence of pH and UV Irradiation on the UV–VIS Absorption Spectra and Photoluminescence // Sci. Rep. 2019. V. 9(1). 14278.
  16. Filimonova M., Shitova A., Soldatova O., et al. Combination of NOS- and PDK-Inhibitory Activity: Possible Way to Enhance Antitumor Effects // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. 730.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изображение наночастиц Au, полученное с помощью просвечивающей электронной микроскопии.

Скачать (318KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Клоногенный анализ клеток аденокарциномы EMT6/P после облучения протонным пучком в присутствии наночастиц Au-PEG. * – p < 0.05, ** – p < 0.001, тест Стьюдента.

Скачать (255KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Показатели индекса торможения роста (ТРО) карциномы Эрлиха после воздействия протонами в дозе 31 Гр в присутствии и отсутствии наночастиц Au-PEG-FA. * – p < 0.05, тест Крускала–Уоллиса.

Скачать (112KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».