Шановні колеги, вітаю Вас! Науковий семінар Інституту біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України «Актуальні питання сучасної біохімії» продовжує свою роботу. 22-го вересня (вівторок) в Актовій залі о 10-30 будемо слухати доповідь к.мед.н. доцента кафедри біологічної хімії Львівського національного медичного університету імені Данила Галицького Кобилінської Лесі Іванівни «Вплив нанорозмірних систем доставки ліків на біохімічні механізми дії на прикладі нових синтетичних похідних 4-тіазолідинону з протипухлинною активністю». Доповідь буде зроблено за матеріалами докторської дисертації, яку планується подати до захисту до Спецради Інституту біохімії ім. О.В.Палладіна.
Як завжди, до цього листа додаються авторські тези доповіді.
Запрошуємо Вас та Ваших колег до участі у роботі нашого семінару.
Увага! Участь у роботі семінару можлива виключно за умов користування захисними масками та взаємодистанційного перебування слухачів в залі. Дякуємо за розуміння!
З повагою – С.О.Костерін.
Вплив нанорозмірних систем доставки ліків на біохімічні механізми дії на прикладі нових синтетичних похідних 4-тіазолідинону з протипухлинною активністю.
Кобилінська Леся Іванівна, к.мед.н., доцент кафедри біологічної хімії Львівського національного медичного університету імені Данила Галицького
Актуальність роботи. Хіміотерапія є найдієвішим методом лікування пацієнтів з онкологічними захворюваннями, проте негативні побічні реакції протипухлинних лікарських засобів знижують її клінічну ефективність. При застосуванні хіміотерапії виникають дві головні проблеми: 1) низька адресність дії більшості протипухлинних ліків, внаслідок чого виникають серйозні негативні побічні ефекти в організмі, такі як кардіо-, гепато-, нефро- і нейротоксичність; 2) розвиток резистентності злоякісних клітин до протипухлинних лікарськиз засобів, які швидко втрачають ефективність своєї дії на клітини пухлин. Тому існує потреба у створенні альтернативних фармацевтичних субстанцій із вищою ефективністю дії і нижчими негативними побічними ефектами.
Метою роботи було з’ясувати біохімічні механізми, які забезпечуюють посилення протипухлинної активності, зменшення негативних побічних реакцій і запропонувати шляхи підвищення розчинності у воді нових похідних 4-тіазолідинону за їх дії in vitro та in vivo у комплексі з полімерним ПЕГ-вмісним нанорозмірним носієм (ПН).
Для досягнення поставленої мети вирішували наступні завдання:
- Дослідити протипухлинну активність нових похідних 4-тіазолідинону на різних лініях пухлинних клітин in vitro і з’ясувати їхню антинеопластичну дію залежно від структури сполук.
- Визначити біохімічні механізми токсичної дії похідних 4-тіазолідинону у піддослідних лабораторних мишей і щурів, порівняно з дією у них відомого протипухлинного препарату доксорубіцину.
- Вивчити токсикологічні характеристики комплексів похідних 4-тіазолідинону із ПЕГ-вмісним наноносієм у піддослідних лабораторних мишей і щурів.
- З’ясувати біохімічні механізми, відповідальні за зниження токсичної дії досліджуваних протипухлинних сполук за використання полімерного наноносія для їх доставки до пухлинних клітин in vitro та in vivo.
- Вивчити біорозподіл, фармококінетичні характеристики і шляхи виведення з організму синтетичних похідних 4-тіазолідинону і полімерного наноносія у піддослідних лабораторних щурів і мишей.
- Охарактеризувати цитоморфологічні особливості дії in vitro похідних 4-тіазолідинону і доксорубіцину на клітини лінії С6 гліоми щура, U251 гліоми людини і трансформованих мишачих фібробластах лінії L929 за їх застосування у вільному стані та у складі комплексів з полімерним наноносієм.
- Визначити вміст білкових маркерів апоптозу за дії протипухлинних похідних 4-тіазолідинону і доксорубіцину на клітинних лініях С6 гліоми щура і U251 гліоми людини.
- Визначити вміст продуктів вільнорадикального окиснення, ліпопероксидації, нітративного стресу та рівень активності ензимів антиоксидантного захисту в крові і тканинах щурів за дії доксорубіцину і похідних 4-тіазолідинону та їх комплексів з полімерним наноносієм.
- Оцінити ступінь інтеркаляції в структуру ДНК та її пошкодження похідними 4-тіазолідинону та їхніми комплексами з полімерним наноносієм.
- Дослідити ензиматичні і цитологічні показники антинеопластичної дії похідних 4-тіазолідинону і доксорубіцину та їхніх комплексів із наноносієм in vivo у мишей лінії BALB/с з привитою їм лімфомою NK/Ly.
Застосовані методи дослідження: біохімічні (визначення активності низки ензимів і концентрації ряду метаболітів, електрофорез білків у гелі, Вестерн-блот аналіз білків), фізико-хімічні, цитологічні (культивування клітин in vitro, проточна цитофлуориметрія, метод ДНК-комет, підрахунок кількості еритроцитів і лейкоцитів), морфологічні (світлова і флуоресцентна мікроскопія), клінічні (лікування тварин з привитою пухлиною NK/Ly), а також інформаційні докінгові дослідження in silico і статистичний аналіз.
Результати: Запропоновано метод створення систем доставки протипухлинних похідних 4-тіазолідинону на основі полімерного нанорозмірного носія для підвищення розчинності і посилення їх біологічної активності. Встановлено, що іммобілізація водонерозчинних похідних 4-тіазолідинону на полімерному наноносії призводить до утворення водорозчинних комплексів, що підвищує їх стабільність, покращує адресність дії, посилює цитотоксичну дію in vitro і знижує загальну токсичну дію in vivo цих протипухлинних речовин. Використаний у роботі полімерний носій і створені комплекси Les-3882+ПН, Les-3288+ПН, Les-3833+ПН віднесено до 4-го класу токсичності (малотоксичні речовини). Комплексування сполук Les-3288, Les-3833 і Les-3882 із нанорозмірним полімерним носієм суттєво знижує кардіо-, гепато- і нефротоксичну дію цих сполук у лабораторних щурів, порівняно з їхньою дією у вільному стані. Похідне Les-3833 метаболізується у печінці з періодом напів-виведення 24 години і виводиться з організму ниркою.
Результати дослідження життєздатності і виживання клітин лінії С6 гліоми щура свідчать про наступне ранжування зростання токсичної дії похідних 4-тіазолідинону щодо цих клітин: Les-3882 < Les-3833 < Les-3288 ≈ доксорубіцин. Похідне Les-3288 має високотоксичну дію як на клітини лінії С6 гліоми щура, так і на клітини лінії U251 гліоми людини. Сполука Les-3833 володіє цитотоксичною дією, близькою до дії доксорубіцину, щодо клітин лінії SK- ліній WM793 і SK-MEL-28 меланоми людини, тоді як сполуки Les-3288 і Les-3882 не були токсичними для цих клітин. Застосування похідних 4-тіазолідинону у комплексі з полімерним носієм підсилює цитотоксичну дію цих сполук in vitro.
Показано, що цитотоксична дія похідних 4-тіазолідинону як у вільному стані, так і у складі комплексів з полімерним наноносієм, реалізується за допомогою апоптотичних механізмів, що підтверджено результатами FACS-аналізу наявності фракції pre-G1 клітин С6 гліоми щура та появи Анексин V+ клітин. Встановлено пригнічення росту лімфоми NK/Ly, прищепленої мишам лінії Balb/c, сполуками Les-3288 і Les-3833, що призводить до збільшення тривалості життя мишей-пухлиноносіїв. Продемонстровано посилення ефективності дії Les-3833 у комплексі з наноносієм на моделі лімфоми NK/Ly, це супроводжується зменшенням негативних побічних реакцій, порівняно з дією доксорубіцину.
Положення дисертації, що виносяться на захист:
1) нові похідні 4-тіазолідинону у комплексі із нанорозмірним гребенеподібним полімерним носієм, що містить поліетиленгліколь, набувають розчинності у воді;
2) ці похідні у комплексі з даним носієм володіють вищим цитотоксичним (in vitro) і протипухлинним (in vivo) ефектами, ніж у вільній формі;
3) вперше з’ясовано біохімічні і клітинні механізми дії похідних 4-тіазолідинону - Les-3833, Les-3288 і Les-3882;
4) продемонстровано значне зниження токсичних побічних ефектів в організмі лабораторних тварин за дії досліджуваних похідних у комплексі з носієм.