КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 21-75-00096
НазваниеГенетически кодируемые материалы для адресной доставки препаратов
РуководительГабашвили Анна Николаевна, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регионФедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСИС", г Москва
Срок выполнения при поддержке РНФ | 07.2021 - 06.2023 |
КонкурсКонкурс 2021 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины, 05-109 - Клиническая лабораторная диагностика и нанотехнологии в медицине
Ключевые словананоконтейнерные системы, инкапсулины, направленная доставка, противоопухолевые препараты, компартментализация
Код ГРНТИ34.19.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на решение проблемы поиска новых подходов к терапии мультиформной глиобластомы человека (Glioblastoma multiforme (GBM)) и посвящен разработке систем направленной доставки препаратов.
Актуальность проекта обусловлена высокой частотой встречаемости глиобластомы, ее высокой летальностью, крайне быстрым и агрессивным течением, а так же малой эффективностью методов терапии, применяющихся в отношении данного заболевания на сегодняшний день.
Научная новизна проекта определяется тем, что наноконтейнерные системы для направленной доставки на основе бактериальных нанокомпартментов (инкапсулинов) будут получены путем их биосинтеза в эукариотических клетках-продуцентах in vitro.
Ожидаемые результаты
Методом лентивирусной трансдукции будет получен ряд клеточных линий со стабильной экспрессией генов двух различных наноконтейнерных систем на основе инкапсулинов. Среди полученных линий будут выбраны наиболее подходящие клетки - продуценты инкапсулинов для каждой из систем. Инкапсулины, получаемые в клетках-продуцентах, будут отличатся по диаметру оболочек и содержащимся в оболочках грузовых белках. Инкапсулины будут изолированы из клеток продуцентов, поверхности их белковых оболочек будут функционализированы для достижения адресности. Полученные таким образом наноконтейнерные системы будут исследованы in vitro на клетках злокачественных глиом. В результате реализации проекта может быть разработана платформа для создания уникальных систем адресной доставки препаратов для терапии нейроонкологических заболеваний.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Было сконструировано четыре лентивирусных вектора:
1. QtEnc_QtIMEF-FLAG – несет генетическую последовательность, кодирующую белки оболочки нанокомпартмента Quasibacillus thermotolerans (диаметр оболочки 42 нм, на оболочке имеется FLAG-tag) и грузовой белок IMEF - фермент, окисляющий двухвалентное железо.
2. MxEncA-FLAG - несет генетическую последовательность, кодирующую белки оболочки нанокомпартмента Myxococcus Xantus (диаметр оболочки 31 нм, на оболочке имеется FLAG-tag).
3. PAmCherry-MxSig - несет генетическую последовательность, кодирующую флуоресцентный белок – фотоактивируемую форму флуоресцентного белка mCherry.
4. mZip14 - транспортер двухвалентных металлов, для улучшения транспорта железа в клетки.
Для получения трансгенных клеточных линий, продуцирующих инкапсулиновые системы, вирусы используются попарно: вектор QtEncFLAG_QtIMEF совместно с mZip14., вектор, кодирующий MxEncA-FLAG, используется в сочетании с PAmCherry-MxSig.
Плазмидные ДНК для сборки лентивирусов нарабатывали по стандартной методике в компетентных бактериях NEB Stable Competent E. coli. Лентивирусы получали путем реагентной ко-трансфекции с использованием упаковочной линии клеток Phoenix. Для каждого из полученных векторов титр составил не менее 2*10 6. После наработки вирусы были заморожены в парах жидкого азота.
Получение клеточных линий млекопитающих со стабильной экспрессией генов инкапсулиновых систем было осуществлено методом лентивирусной трансдукции по стандартному протоколу с использованием полибрена (Sigma‐Aldrich) в концентрации 8 μг/мл. Клетки-продуценты нанокомпартментов с магнитным содержимым получали методом селекции на антибиотике (пуромицин в концентрации 3 мкг/мл с последующим повышением до 5 мкг/мл) с последующей селекцией с использованием препарата железа (сульфат аммония железа (ferrous ammonium sulfate, FAS)) в концентрации 1-2 мМ. В качестве оптимальной линии-продуцента нанокомпартментов с магнитным содержимым нами была выбрана линия HT-1080-Qt. Для клеток были проведены ПЦР исследование, окраска Прусским синим, выявившая накопление депозитов железа в клетках, определение жизнеспособности полученных клеток в присутствии различных концентраций FAS, а также определение времени Т2-релаксации. Согласно данным МРТ, время релаксации Т2 для клеток HT-1080-Qt после инкубации с FAS в концентрации 1 мМ в течение 24 часов было существенно ниже, чем в интактных HT-1080, а также в HT-1080 после инкубации с FAS в такой же концентрации. Нанокомпартементы были выделены из клеток методом иммунопреципитации. Благодаря содержанию электронноплотных частиц оксида железа внутри оболочек нанокомпартментов, возможна их визуализация методом трансмиссонной электронной микроскопии, было показано, что диаметр наночастиц в выделенных нанокомпартментах составляет 23.6 ± 6 нм.
В качестве линии-продуцента с нанокомпартментов с флуоресцентным содержимым были выбраны клетки 293Т-EncA-PAmCherry. Фотоактивация инкапсулированной метки была исследована методом лазерной сканирующей флуоресцентной микроскопии. Было определено минимально необходимое время фотоактивации метки, составившее 5 секунд. Максимальная интенсивность флуоресценции инкапсулированного PAmCherry наблюдалась после фотоактивации метки в течение 30 секунд. Было показано, что в фиксированных клетках фотоконверсия не происходит.
Результаты работы были оформлены в виде статьи, статья опубликована в журнале Nanomaterials..
Публикации
1. Габашвили А.Н., Ефремова М.В., Водопьянов С.С., Чмелюк Н.С., Ода В.В., Саркисова В.А., Леонова М.К., Семкина А.С., Иванова А.В., Абакумов М.А. New approach to non-invasive tumor model monitoring via self-assemble iron containing protein nanocompartments Nanomaterials, Том 12, выпуск 10 (год публикации - 2022).