Оценка цитотоксичности гликонаночастиц золота на клетках аденокарциномы ободочной кишки человека

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Введение. Перспективным направлением онкотерапии является использование наночастиц металлов.

Цель. Оценить цитотоксичность наночастиц золота (НЧЗ), модифицированных остатками фукозы, лактозы и галактозы, на клетках Caco-2.

Материалы и методы. Клетки культивировали до монослоя c НЧЗ в концентрациях 10−600 мкг/мл для частиц с фукозой, 10−900 мкг/мл для частиц с лактозой и 10−550 мкг/мл для частиц с галактозой. В качестве неопухолевых использовались клетки Caco-2 после дифференцировки в тонкокишечные энтероциты (инкубация — 21 сут). Цитотоксичность НЧЗ оценивалась МТТ-тестом после инкубации с клетками в течение 2 ч, 8 ч и 24 ч. В качестве препарата сравнения использовался фторурацил в концентрациях 50–2000 мкг/мл. Концентрацию полумаксимального ингибирования (IC50) рассчитывали с помощью программы GraphPad Prizm 8.4.3.

Результаты. IC50 для НЧЗ с фукозой по отношению к опухолевым клеткам составила 582 ± 29 и 336 ± 36 мкг/мл после 2 и 8 ч инкубации соответственно; для НЧЗ с лактозой — 769 ± 50 и 515 ± 45 мкг/мл, для НЧЗ с галактозой — 467 ± 299 и 299 ± 28 мкг/мл. В отношении дифференцированных клеток IC50 для всех типов НЧЗ была выше, чем для опухолевых клеток при 2 ч и 8 ч инкубации: для частиц с фукозой — 530 ± 3 и 410 ± 15 мкг/мл; для частиц с лактозой — 831 ± 7 и 639 ± 14 мкг/мл; для частиц с галактозой — 511 ± 21 (p = 0,018) и 376 ± 36 мкг/мл соответственно. При 24-часовой инкубации клеток Caco-2 с НЧЗ фукозой IC50 по отношению к опухолевой и дифференцированной их разновидностям не отличалась. В случае остальных НЧЗ IC50 по отношению к опухолевым клеткам превосходила данный параметр для дифференцированных клеток. Фторурацил проявил цитотоксичность по отношению к опухолевым клеткам с IC50 2108 ± 19 и 1764 ± 193 мкг/мл при 2 ч и 8 ч инкубации соответственно. По отношению к дифференцированным клеткам его IC50 составляла 1995 ± 20 мкг/мл после 2 ч инкубации и 1694 ± 102 мкг/мл при 8 ч инкубации. Различий между IC50 фторурацила по отношению к дифференцированным и опухолевым клеткам с равной длительностью инкубации не наблюдалось.

Заключение. НЧЗ с фукозой, лактозой и галактозой оказывают цитотоксическое действие на клетки аденокарциномы ободочной кишки человека, превосходя по активности фторурацил.

Об авторах

Иван Владимирович Черных

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова

Email: ivchernykh88@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5618-7607
SPIN-код: 5238-6165

д.б.н., доцент

Россия, Рязань

Мария Андреевна Копаница

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова

Автор, ответственный за переписку.
Email: kopanitsa412@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7476-4538
SPIN-код: 8147-5006
Россия, Рязань

Алексей Владимирович Щулькин

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова

Email: alekseyshulkin@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-1688-0017
SPIN-код: 2754-1702

д.м.н., доцент

Россия, Рязань

Елена Николаевна Якушева

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова

Email: enya.rzn@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6887-4888
SPIN-код: 2865-3080

д.м.н., профессор

Россия, Рязань

Андрей Юрьевич Ершов

Институт высокомолекулярных соединений РАН

Email: ershov305@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2266-4380
SPIN-код: 2997-1043

д.х.н.

Россия, Санкт-Петербург

Александр Алексеевич Мартыненков

Институт высокомолекулярных соединений РАН

Email: martynenkoff@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0951-1451
SPIN-код: 1736-1306

к.х.н.

Россия, Санкт-Петербург

Игорь Викторович Лагода

Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины

Email: lagodai@peterstar.ru
ORCID iD: 0000-0002-3906-2909
SPIN-код: 2791-1103

к.х.н.

Россия, Санкт-Петербург

Александра Максимовна Волкова

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова

Email: saaashavolkovaaa@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2516-2095
SPIN-код: 4378-3029
Россия, Рязань

Список литературы

  1. Бойцов С.А., Деев А.Д., Шальнова С.А. Смертность и факторы риска неинфекционных заболеваний в России: особенности, динамика, прогноз // Терапевтический архив. 2017. Т. 89, № 1. С. 5–13. doi: 10.17116/terarkh20178915-13
  2. V Юбилейный международный форум онкологии и радиотерапии. Москва, 23 сентября 2022 г. Доступно по: https://drive.google.com/file/d/1-wylUcOIASC8Rnsc1BAAPit8kuy9MEGJ/view. Ссылка активна на 11.11.2022.
  3. Рагузин Е.В., Юдин М.А., Глушенко Н.Г., и др. Анализ и оценка современных подходов к созданию лекарственных средств с использованием микро- и нанотехнологий // Российский медико-биологический вестник имени академика И. П. Павлова. 2022. Т. 3, № 3. С. 397–410. doi: 10.17816/PAVLOVJ104787
  4. Ершов А.Ю., Копаница М.А., Короткова Н.В., и др. Антиоксидантная активность гликонаночастиц серебра на основе меркаптопропионилгидразонов моно- и дисахаридов // Наука Молодых (Eruditio Juvenium). 2019. Т. 7, № 2. С. 247–254. doi: 10.23888/HMJ201972247-254
  5. Курапов П.Б., Бахтенко Е.Ю. Наночастицы золота для диагностики и терапии онкологических заболеваний // Вестник РГМУ. 2018. № 6. С. 86−93. doi: 10.24075/vrgmu.2018.090
  6. Ershov A.Yu., Martynenkov A.A., Lagoda I.V., et al. Synthesis of aldose 11-mercaptoundecanoyl hydrazones as promising glycoligands of noble metal nanoparticles // ChemistrySelect. 2019. Vol. 4, No. 44. P. 12938–12941. doi: 10.1002/slct.201902942
  7. Ершов А.Ю., Мартыненков А.А., Лагода И.В., и др. Синтез гликонаночастиц золота на основе 3-меркаптопропионилгидразонов 6-дезокси- и 2-(ацетиламино)альдоз // Журнал общей химии. 2021. Т. 91, № 2. С. 260−268. doi: 10.31857/S0044460X21020098
  8. Blondy S., David V., Verdier M., et al. 5-Fluorouracil resistance mechanisms in colorectal cancer: From classical pathways to promising processes // Cancer Science. 2020. Vol. 111, No. 9. P. 3142–3154. doi: 10.1111/cas.14532
  9. Sambuy Y., De Angelis I., Ranaldi G., et al. The Caco-2 cell line as a model of the intestinal barrier: influence of cell and culture-related factors on Caco-2 cell functional characteristics // Cell Biology and Toxicology. 2005. Vol. 21, No. 1. P. 1−26. doi: 10.1007/s10565-005-0085-6
  10. Catanzaro E., Calcabrini C., Bishayee A., et al. Antitumor Potential of Marine and Freshwater Lectins // Marine Drugs. 2019. Vol. 18, No. 1. P. 11. doi: 10.3390/md18010011
  11. Setyawati M.I., Tay C.Y., Bay B.H., et al. Gold nanoparticles induced endothelial leakiness depends on particle size and endothelial cell origin // ACS Nano. 2017. Vol. 11, No. 5. P. 5020−5030. doi: 10.1021/acsnano.7b01744
  12. Pagliaccia M.C., Spinozzia F., Miglioratib G., et al. Genistein inhibits tumour cell growth in vitro but enhances mitochondrial reduction of tetrazolium salts: A further pitfall in the use of the MTT assay for evaluating cell growth and survival // European Journal of Cancer. 1993. Vol. 29A, No. 11. P. 1573–1577. doi: 10.1016/0959-8049(93)90297-s
  13. Vellonen K.–S., Honkakoski P., Urtti A. Substrates and inhibitors of efflux proteins interfere with the MTT assay in cells and may lead to underestimation of drug toxicity // European Journal of Pharmaceutical Sciences. 2004. Vol. 23, No. 2. P. 181–188. doi: 10.1016/j.ejps.2004.07.006
  14. Osuga T., Takimoto R., Ono M., et al. Relationship Between Increased Fucosylation and Metastatic Potential in Colorectal Cancer // Journal of the National Cancer Institute. 2016. Vol. 108, No. 8. P. djw038. doi: 10.1093/jnci/djw21
  15. Yoshida M., Takimoto R., Murase K., et al. Targeting anticancer drug delivery to pancreatic cancer cells using a fucose-bound nanoparticle approach // PLoS One. 2012. Vol. 7, No. 7. P. e39545. doi: 10.1371/journal.pone.0039545
  16. Kavunja H.W., Voss P.G., Wang J.L., et al. Identification of lectins from metastatic cancer cells through magnetic glyconanoparticles // Israel Journal of Chemistry. 2015. Vol. 55, No. 3−4. P. 423–436. doi: 10.1002/IJCH.201400156
  17. Casale J., Patel P. Fluorouracil. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023. Доступно по: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK549808/. Ссылка активна на 11.11.2022.
  18. Prince G.T., Cameron M.C., Fathi R., et al. Topical 5-fluorouracil in dermatologic disease // International Journal of Dermatology. 2018. Vol. 57, No. 10. P. 1259–1264. doi: 10.1111/ijd.14106

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схематичное изображение синтеза гликонаночастицы золота [6, 7]. Примечания: X — атом водорода или фрагмент D-галактозы, Z — атом кислорода, R — метильная или гидроксиметильная группа, n — 1-тиопропаноильная группа или 4-тиогексаноильная группа; I — природные моно- и дисахариды, II — продукт конденсации, III — гликонаночастицы золота.

Скачать (27KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Графики метаболической активности клеток Caco-2 при их инкубации с гликонаночастицами золота и фторурацилом в течение 2 часов. Примечания: Au-Fuc-MHH — золото-фукоза-меркаптогексаноилгидразид, Au-Gal-MPH — золото-галактоза-меркаптопропаноилгидразид, Au-Lac-MPH — золото-лактоза-меркаптопропаноилгидразид. Точки на графике соответствуют среднему арифметическому значению, разброс — стандартному отклонению.

Скачать (45KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Графики метаболической активности клеток Caco-2 при их инкубации с гликонаночастицами золота и фторурацилом в течение 8 часов. Примечания: Au-Fuc-MHH — золото-фукоза-меркаптогексаноилгидразид, Au-Gal-MPH — золото-галактоза-меркаптопропаноилгидразид, Au-Lac-MPH — золото-лактоза-меркаптопропаноилгидразид. Точки на графике соответствуют среднему арифметическому значению, разброс — стандартному отклонению.

Скачать (44KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Графики метаболической активности клеток Caco-2 при их инкубации с гликонаночастицами золота и фторурацилом в течение 24 часов. Примечания: Au-Fuc-MHH — золото-фукоза-меркаптогексаноилгидразид, Au-Gal-MPH — золото-галактоза-меркаптопропаноилгидразид, Au-Lac-MPH — золото-лактоза-меркаптопропаноилгидразид. Точки на графике соответствуют среднему арифметическому значению, разброс — стандартному отклонению.

Скачать (32KB)
Метаданные

© Черных И.В., Копаница М.А., Щулькин А.В., Якушева Е.Н., Ершов А.Ю., Мартыненков А.А., Лагода И.В., Волкова А.М., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


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».