Создание научной основы нового режима комбинированной фуллереновой химиотерапии онкологических заболеваний препаратами ДНК-направленного действия

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
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 проекта 14-14-00328

НазваниеСоздание научной основы нового режима комбинированной фуллереновой химиотерапии онкологических заболеваний препаратами ДНК-направленного действия

Руководитель Евстигнеев Максим Павлович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" , Белгородская обл

Конкурс №1 - Конкурс 2014 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-204 - Биофизика

Ключевые слова Комбинированная химиотерапия; фуллерены; комплексообразование; ДНК-интеркаляторы; противоопухолевые антибиотики; молекулярный механизм; биологический синергизм

Код ГРНТИ34.17.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Противоопухолевые препараты ДНК-направленного действия (например, доксорубицин, митоксантрон и пр.) широко используются в клинической практике, однако, являются типичным примером соединений, характеризуемых высокой побочной токсичностью при химиотерапии. Снижение токсичности достигается путем комбинирования препаратов с другими соединениями, но развитие этого направления тормозится фактическим отсутствием научно обоснованных представлений о механизме синергетического взаимодействия препаратов. В связи с этим проблема повышения противоопухолевого эффекта за счет снижения токсичности лежит в плоскости научного поиска механизмов взаимодействия различных лекарственных препаратов. Последнее десятилетие отмечено бурным ростом внимания исследователей различных областей к свойствам наночастиц углерода – фуллеренов C60. Большинство работ указывают на нетоксичность фуллеренов для организма человека, их способность проникать через клеточную мембрану, оказывать антиоксидантное и антиангиогенное действие. Указанный уникальный набор медико-биологических свойств фуллерена позволяет использовать его в качестве потенциального элемента комбинированной терапии онкологических заболеваний. Исследования последних лет с участием группы заявителей данного проекта позволили выявить исключительно выраженное усиление противоопухолевого эффекта антибиотика доксорубицина в присутствии фуллерена C60 на in vitro и in vivo уровне. Имеющиеся данные указывают на существование эффекта индуцированной лигандом агрегации фуллерена. Образованная таким образом коллоидная гетерогенная наночастица выступает в роли наноконтейнера, доставляющего препарат непосредственно к клетке. Эта гипотеза будет служить отправной точкой при реализации проекта. Настоящий проект включает в себя две основные части: физико-химическую и медико-биологическую. В рамках физико-химической части планируется исследование взаимодействия водных коллоидных растворов фуллеренов с различными биологически активными соединениями, включающее подробный структурно-термодинамический анализ процессов комплексообразования, создание моделей и аналитических подходов к изучению систем подобного рода. В рамках медико-биологической части будут изучены биологические эффекты фуллеренов и противоопухолевых препаратов в условиях ex vivo, приближенных к нативным (кровь больных лейкозом), что позволит получить объективные данные о механизмах взаимодействия препаратов, подобрать оптимальные условия для наблюдения синергизма и сформулировать стартовые условия для введения комбинаций препаратов в первую фазу испытаний на живых организмах. В целом, основным ожидаемым результатом проекта является понимание механизма биологического синергизма в системах Фуллерен-Препарат и, как следствие, создание методической основы нового более эффективного режима комбинированной фуллереновой химиотерапии некоторых онкозаболеваний. Данное направление в настоящий момент еще сохраняет признаки ноу-хау и содержит перспективу получения прорывного результата в направлении повышения эффективности современной химиотерапии онкозаболеваний. Успех в решении этой задачи, т.е. внедрение в клиническую практику нового режима комбинированной химиотерапии рака в перспективе 3-5 лет, вызовет значительный социальный и экономический эффект как на национальном, так и на международном уровне, роль которого сложно переоценить.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Prylutskyy Yu.I., Evstigneev M.P., Pashkova I.S., Wyrzykowski D., Woziwodzka A., Golunski G., Piosik J., Cherepanov V.V., Ritter U. Characterization of C60 fullerene complexation with antibiotic doxorubicin Physical Chemistry Chemical Physics, Vol. 16, No. 42, P. 23164-23172 (год публикации - 2014)
10.1039/C4CP03367A

2. Panchuk R.R., Prylutska S.V., Chumak V.V., Skorokhyd N.R., Lehka L.V., Evstigneev M.P., Prylutskyy Yu.I., Berger W., Heffeter P., Scharff P., Ritter U., Stoika R.S. Application of C60 Fullerene-Doxorubicin Complex for Tumor Cell Treatment In Vitro and In Vivo Journal of Biomedical Nanotechnology, Vol. 11, No. 7, P. 1139-1152 (год публикации - 2015)
10.1166/jbn.2015.2058

3. Prylutska S., Grynyuk I., Matyshevska O., Prylutskyy Yu., Evstigneev M., Scharff P., Ritter U. C60 fullerene as synergistic agent in tumor-inhibitory doxorubicin treatment Drugs in R and D, Vol. 14, No. 4, P. 333-340 (год публикации - 2014)
10.1007/s40268-014-0074-4

4. Buchelnikov A.S., Voronin D.P., Kostjukov V.V., Deryabina T.A., Khrapatiy S.V., Prylutskyy Yu.I., Ritter U., Evstigneev M.P. Complexation of aromatic drugs with single-walled carbon nanotubes Journal of Nanoparticle Research, Vol. 16, No. 7, P. 1-14 (год публикации - 2014)
10.1007/s11051-014-2472-5

Публикации

1. Skorkina M.Yu., Sladkova E.A., Shamray E.A., Cherkashina O.V., Evstigneev M.P., Buchelnikov A.S., Prylutskyy Yu.I., Ritter U. C60 fullerene affects elastic properties and osmoregulation reactions of human lymphocytes European Biophysics Journal, Issue 6, vol. 44, pp. 493-498 (год публикации - 2015)
10.1007/s00249-015-1050-9

2. Prylutskyy Yu.I., Cherepanov V.V., Evstigneev M.P., Kyzyma O.A., Petrenko V.I., Styopkin V.I., Bulavin L.A., Davidenko N.A., Wyrzykowski D., Woziwodzka A., Piosik J., Kaźmierkiewiczh R., Ritter U. Structural self-organization of C60 and cisplatin in physiological solution Physical Chemistry Chemical Physics, Issue 39, vol. 17, pp. 26084-26092 (год публикации - 2015)
10.1039/c5cp02688a

3. Prylutskyy Yu.I., Evstigneev M.P., Cherepanov V.V., Kyzyma O.A., Bulavin L.A., Davidenko N.A., Scharff P. Structural organization of C60 fullerene, doxorubicin, and their complex in physiological solution as promising antitumor agents Journal of Nanoparticle Research, 17:45 (год публикации - 2015)
10.1007/s11051-015-2867-y

Публикации

1. Skorkina M.Yu., Shamray E.A., Salo V.A., Buchelnikov A.S., Evstigneev M.P. Study of the properties of doxorubicin-resistant cells affected by acute leucosis Journal of Bioenergetics and Biomembranes, Volume 50, Issue 1, pp. 53–58 (год публикации - 2018)
10.1007/s10863-017-9738-4

2. Prylutska S., Panchuk R., Gołuński G., Skivka L., Prylutskyy Yu., Hurmach V., Skorohyd N., Borowik A., Woziwodzka A., Piosik J., Kyzyma O., Garamus V., Bulavin L., Evstigneev M., Buchelnikov A., Stoika R., Berger W., Ritter U., Scharff P. C60 fullerene enhances cisplatin anticancer activity and overcomes tumor cell drug resistance Nano Research (год публикации - 2017)
10.1007/s12274‐016‐1324‐2

3. Bulavin L., Prylutskyy Yu., Kyzyma O., Evstigneev M., Cherepanov V., Ritter U., Scharff P. Chapter 1. Self-organization of pristine С60 fullerene and its complexes with chemotherapeutic drugs in aqueous solution as promising anticancer agents Modern Problems of Molecular Physics. Selected Reviews (Springer International Publishing), p. 3-21 (год публикации - 2017)

4. Skorkina M.Yu., Evstigneev M.P., Buchelnikov A.S., Shamray E.A., Yarosh A.L., Kulchenko Ya.Yu., Prokhorova G.V. Biomechanical and electrical properties of doxorubicin-resistant cells from patients with acute lymphoblastic and myeloblastic leukemia European Biophysics Journal (год публикации - 2017)