Разработка универсальной системы направленной доставки препаратов в опухолевые клетки на основе дендритных полимеров и белкового вектора

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 15-15-10013

НазваниеРазработка универсальной системы направленной доставки препаратов в опухолевые клетки на основе дендритных полимеров и белкового вектора

Руководитель Замулаева Ирина Александровна, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр радиологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации , Калужская обл

Конкурс №7 - Конкурс 2015 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований с привлечением молодых исследователей»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-109 - Клиническая лабораторная диагностика и нанотехнологии в медицине

Ключевые слова Дендримеры, направленный транспорт, белковый вектор, противоопухолевые препараты, преодоление множественной лекарственной устойчивости, рецептор-опосредованный эндоцитоз

Код ГРНТИ76.03.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Разработка системы избирательного транспорта в клетки-мишени противоопухолевых препаратов (ПП) является наиболее эффективным подходом для повышения специфического действия химиопрепаратов. Известно, что применение ПП зачастую приводит к тяжелым побочным эффектам, а повторное применение способствует развитию множественной лекарственной устойчивости (МЛУ). Также известно, что опухолевая ткань гетерогенна по своему составу, и в большинстве изученных новообразований наиболее устойчивой популяцией клеток, ответственной за рецидивирование и прогрессирование заболевания, является незначительная часть опухоли, а именно – популяция опухолевых стволовых клеток (ОСК), обладающая рядом механизмов устойчивости к различным видам воздействия. Поиск способов направленного воздействия на опухолевые клетки, в том числе на популяцию ОСК, на основе новых знаний о закономерностях и механизмах клеточной реакции на повреждающие воздействия является актуальной задачей фундаментальной медицины. Для достижения поставленной задачи предлагается разработка универсальной системы направленной доставки в опухолевые клетки различных ПП на основе дендритных полимеров и векторного белка, обеспечивающего специфическое связывание с опухолеспецифическим антигеном. Связывание векторной молекулы со специфическим рецептором на поверхности опухолевой клетки инициирует процесс рецептор-опосредованного эндоцитоза, в результате которого происходит специфическая аккумуляция ПП опухолевыми клетками. Данный подход может служить эффективным способом преодоления МЛУ. Решение проблемы избирательного транспорта ПП с использованием механизма рецептор-опосредованного эндоцитоза определяется выбором векторной молекулы, которая должна удовлетворять ряду требований, к которым относятся: высокая аффинность к соответствующим рецепторам, стабильность, возможность химической модификации при получении активного комплекса, без потери биологических свойств, доступность в препаративных количествах. Указанным требованиям наиболее соответствует онкофетальный белок альфафетопротеин (AFP). Недостатком использования конъюгатов ПП с белковым вектором является небольшое количество сайтов связывания и низкое соотношение ПП к вектору в конечном препарате. Использование макромолекулярных носителей в качестве контейнера для ПП позволит увеличить объем доставляемого ПП в клетки при том же количестве векторного белка. Перспективным кандидатом на роль носителя ПП являются дендримеры, синтетические полимеры с очень высокой степенью ветвления, обладающие уникальным строением и свойствами, благодаря которым находят широкое применение в различных областях биологии и медицины. Дендритные полимеры (дендримеры) - рутинно синтезируемые соединения со строго регулируемыми физическими и химическими параметрами, обладают уникальными свойствами, такими как радиальная симметрия молекул с высокоупорядоченной, гомогенной, монодисперсной структурой и древоподобным ветвлением высокой степени, имеющих размеры от 1,1 нм и строго фиксированную молекулярную массу. В работах последних лет убедительно доказано, что свойства дендримеров позволяют изменять характер фармакокинетики и фармакодинамики ряда лекарственных препаратов путем их инкапсулирования внутрь или ковалентной или нековалентной сорбции препарата непосредственно на поверхности молекулы дендримера. Инкапсулируя низкомолекулярные соединения в дендримеры, можно добиться повышения растворимости этих соединений и стабильности при физиологических условиях. С другой стороны, для ковалентного связывания препарата с поверхностью дендримеров можно использовать множество различных линкеров, которые позволят контролировать высвобождение препарата. В такие комплексы, помимо препарата, за счет большого количества терминальных химических групп можно вводить векторные молекулы, флуоресцентные метки, магнитно-контрастные вещества для обеспечения дополнительных функций. Дендримеры неимунногенны и способны проникать через гематоэнцефалический барьер. Благодаря своим биоадгезивным свойствам они обладают сродством к слизистым мембранам и хорошо преодолевают интестинальную мембрану. Это делает дендримеры универсальными переносчиками, которые в перспективе могут быть использованы для решения широкого ряда задач. Однако закономерности направленной доставки цитотоксических агентов с помощью дендримеров различного строения в опухолевые клетки изучены недостаточно. Полностью не выяснено, как дендримеры ведут себя при различных способах введения в организм. И совершенно не изучены закономерности и механизмы биологического действия дендримеров, нагруженных противоопухолевыми препаратами, на ОСК. Вместе эти обстоятельства определяют актуальность и научную новизну данного проекта, направленного на разработку новых подходов к созданию систем направленного транспорта на основе дендритных полимеров и выяснение закономерностей их биологического действия на опухолевые клетки, включая ОСК.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Матчук О.Н., Пронюшкина К.А., Яббаров Н.Г., Лычагин А.А., Замулаева И.А. Резистентность опухолевых стволовых клеток к редкоионизирующему излучению и способы её преодоления в условиях in vitro Перспективные направления в онкологии и радиологии: материалы конференции молодых ученых, посвященной памяти академика А.Ф.Цыба. Обнинск: МРНЦ им. А.Ф.Цыба – филиал ФГБУ «НМИРЦ» Минздрава России, 2015, с. 78-79 (год публикации - 2015)

2. Н.Г. Яббаров, Е.Д. Никольская, И.Г. Кондрашева, Е.С. Северин Новые подходы в разработке противоопухолевых препаратов направленного действия на основе векторных молекул и полиамидоаминовых дендримеров Актуальные проблемы биологии, нанотехнологий и медицины: Материалы VI Международной научно-практической конференции, г. Ростов-на-Дону, 1–3 октября 2015 г. Ростов-на-Дону: Издательство Южного федерального университета, 2015, с. 192 (год публикации - 2015)

3. Yabbarov N.G., Nikolskaya E.D.,Kondrasheva I.G., Severin E.S. New approaches in development of anticancer drugs targeted drug delivery systems based on the vector molecules and polyamideamine dendrimers BIT's 5th annual world congress of nano science and technology 2015, 24th-26th of September, Xian, China, p. 219 (год публикации - 2015)

4. Замулаева И.А., Пронюшкина К.А., Матчук О.Н., Яббаров Н.Г.,Никольская Е.Д., Кондрашева И.Г. Комбинированное действие ионизирующего излучения и дендритных полимеров, нагруженных доксорубицином, на клетки рака молочной железы линии MCF-7 Радиационная биология. Радиоэкология., т .55, №6, с. 591-597 (год публикации - 2015)
10.7868/S0869803115060132

5. Matchuk O., Zamulaeva I. Resistance of cancer side population cells to low-LET radiation and radiosensitization methods in vitro Abstracts of the 2nd International Symposium of the Cancer Research Center of Lyon, 21-23 September, 2015, Lyon, France, p. 85-86 (год публикации - 2015)

6. Zamulaeva I., Matchuk O., Yabbarov N., Dyakova L., Nikolskaya E. Comparative study of SP and non-SP chemosensitivity in cancer cell lines in vitro Abstracts of the 2nd International Symposium of the Cancer Research Center of Lyon, 21-23 September, 2015, Lyon, France, p. 93-94 (год публикации - 2015)

7. Замулаева И.А., Матчук О.Н., Селиванова Е.И., Макаренко С.А., Андреев В.Г. Радиорезистентность опухолевых стволовых клеток – одна из ключевых проблем радиационной онкологии Современные направления в радиобиологии и астробиологии. Молекулярные, генетические, клеточные и тканевые эффекты (Дубна, 28-30 октября 2015 г.): Труды конференции. Дубна: ОИЯИ, 2015, c. 55-62 (год публикации - 2015)

Публикации

1. Матчук О. Н., Орлова Н. В., Замулаева И. А. Изменение относительного количества клеток SP меланомы линии B16 после облучения in vivo Радиационная биология. Радиоэкология, т .56, №5, с. 487-493 (год публикации - 2016)
10.7868/S0869803116050106

2. Яббаров Н.Г., Никольская Е.Д., Жунина О.А., Кондрашева И.Г., Замулаева И.А. Полиамидоаминовые дендримеры с разной величиной поверхностного заряда в качестве средств доставки противоопухолевых препаратов Биоорганическая химия (год публикации - 2016)

3. Матчук О.Н., Чурюкина К.А., Макаренко С.А., Яббаров Н.Г., Никольская Е.Д., Замулаева И.А. Комбинированное действие облучения и дендритных полимеров, нагруженных доксорубицином, на опухолевые клетки in vitro Перспективные направления в онкологии и радиологии: материалы II конференции молодых ученых, посвященной памяти академика А.Ф.Цыба. Обнинск, с. 145-146 (год публикации - 2016)

4. Замулаева И.А., Матчук О.Н., Пронюшкина К.А., Яббаров Н.Г., Никольская Е.Д., Орлова Н.В., Макаренко С.А., Жунина О.А., Кондрашева И.Г., Северин Е.С. Накопление конъюгатов доксорубицина с дендритным полимером и векторным белком в нормальных и опухолевых клетках in vitro Вопросы онкологии, т.62, №5, с.660-665 (год публикации - 2016)

5. Никольская Е., Яббаров Н., Жунина О., Замулаева И. PAMAM dendrimers in targeted delivery of antitumor agents 13th International Conference on Nanosciences&Nanotechnologies, Book of Absracts. Greece, Thessaloniki, p. 120 (год публикации - 2016)

6. Замулаева И.А., Матчук О.Н., Яббаров Н.Г., Никольская Е.Д. Accumulation of doxorubicin conjugates with dendritic polymers and vector protein in normal and tumor cells in vitro Abstracts of International Conference on Nanomedicine And Nanobiotechnology. France, Paris, p.186 (год публикации - 2016)

7. Яббаров Н., Никольская Е., Терещенко О., Замулаева И., Северин Е. Cytotoxic effects and intracellular trafficking pathways of conjugates of AFP receptor binding domain with different charged PAMAM dendrimers in tumor cells Journal of Nanomedicine&Nanotechnology (Proceedings of 11th International Conference and Expo on Nanoscience and Molecular Nanotechnology, Italy, Rome), v.7, #5, p.83 (год публикации - 2016)

8. Матчук О.Н., Чурюкина К.А., Яббаров Н.Г., Никольская Е.Д., Замулаева И.А. Cytotoxic effects of ionizing radiation and doxorubicin conjugates with dendritic polymer and vector protein on breast cancer cells in vitro/ Abstracts of International Conference on Nanomedicine And Nanobiotechnology. France, Paris, p.187 (год публикации - 2016)

9. Замулаева И.А., Чурюкина К.А., Матчук О.Н., Яббаров Н.Г., Никольская Е.Д., Макаренко С.А., Жунина О.А., Кондрашева И.Г., Северин Е.С. Цитотоксические эффекты комбинированного действия ионизирующего излучения и конъюгатов доксорубицина с дендритным полимером и векторным белком на опухолевые клетки in vitro Радиация и риск, т.25, №3, с. 46-56 (год публикации - 2016)
10.21870/0131-3878-2016-25-3-46-56

10. Смирнова И.А, Енилеева А.А., Матчук О.Н., Замулаева И.А. Рак молочной железы и опухолевые стволовые клетки Радиация и риск, т.25, №4, с. 31-47 (год публикации - 2016)

11. Чурюкина К., Матчук О., Яббаров Н., Никольская Е., Замулаева И. The combined effects of dendritic polymers loaded with doxorubicin and gamma-radiation on MCF-7 and MCF-7/MDR1 tumor cell lines Abstracts of 42nd Conference of the European Radiation Research Society, Netherlands, Amsterdam, Abstracts of 42nd Conference of the European Radiation Research Society, Netherlands, Amsterdam (год публикации - 2016)

12. Селиванова Е., Кудрявцев В., Яббаров Н., Кондрашева И., Северин Е. Enchanced suppression of tumor cell clonogenicity by means of doxorubicin conjugates with the dendrimers and a vector protein Workshop “New chemical and biological tool for targeting in cancer imaging and therapy”, France, Le Bono, p.67-68 (год публикации - 2016)

Публикации

1. Никольская Е., Яббаров Н., Жунина О., Терещенко О., Северин Е., Замулаева И. Surface charge-dependent intracellular fate of doxorubicin drug delivery systems based on PAMAM dendrimers Book of Abstracts of "International Conference on Nanomedicine and Nanobiotechnology".Barcelona, September 25-27, 2017, Book of Abstracts, Barcelona, September 25-27, 2017, p.37 (год публикации - 2017)

2. Никольская Е., Яббаров Н., Жунина О., Терещенко О., Моллаев М., Фаустова М., Замулаева И., Северин Е. Influence of the doxorubicin conjugated PAMAM dendrimer surface charge on cytotoxic effects and intracellular trafficking routes in tumor cells Materials Today: Proceedings, v. 4, p. 6849-6855 (год публикации - 2017)
10.1016/j.matpr.2017.07.013

3. Селиванова Е., Матчук О., Чурюкина К., Кудрявцев В., Яббаров Н., Никольская Е., Кондрашева И., Северин Е., Замулаева И. Conjugates of PAMAM dendrimers with doxorubicin and vector protein decrease survival of cancer cells demonstrating resistance to traditional anticancer agents in vitro Abstracts of the 2nd EACR-AACR-SIC Special Conference 2017: The Challenges of Optimizing Immuno- and Targeted Therapies: From Cancer Biology to the Clinic, June 24 - 27, 2017 Florence, Italy, p.103 (год публикации - 2017)

4. Матчук О.Н., Чурюкина К.А., Яббаров Н.Г., Никольская Е.Д., Жунина О.А. , Кондрашева И.Г., Северин Е.С., Замулаева И.А. Изменение популяции стволовых клеток рака молочной железы линии MCF-7 при одиночном и комбинированном действии ионизирующего излучения и конъюгатов дендритных полимеров с доксорубицином Радиация и риск, №4, с. 52-62 (год публикации - 2017)
10.21870/0131-3878-2017-26-4-52-62

5. Моллаев М., Гороховец Н., Никольская Е., Фаустова М., Заболотский А., Сокол М., Терещенко О., Жунина О, Швец В., Северин Е., Яббаров Н. Recombinant alpha-fetoprotein receptor-binding domain co-expression with polyglutamate tags facilitates in vivo folding in E. coli Protein Expression and Purification, v.143, pp.77-82 (год публикации - 2017)
10.1016/j.pep.2017.11.001

6. Замулаева И.А., Матчук О.Н., Пронюшкина (Чурюкина) К.А. , Жузе А.Л., Макаренко С.А., Яббаров Н.Г., Никольская Е.Д., Лычагин А.А., Ульяненко С.Е. Радиорезистентность опухолевых стволовых клеток и способы её преодоления в модельных системах in vitro Материалы международной конференции: Радиобиологические основы лучевой терапии. Медицинский радиологический научный центр им. Цыба - филиал ФГБУ "НМИРЦ" Минздрава России, c. 19-20 (год публикации - 2017)

7. Замулаева И.А., Матчук О.Н., Чурюкина К.А., Кудрявцев В.А., Яббаров Н.Г., Никольская Е.Д., Жунина О.А., Кондрашева И.Г., Северин Е.С. Short- and Long-term Cytotoxic Effects of Doxorubicin Conjugates with Dendrimers and Vector Protein on MCF-7/MDR1 Chemoresistant Breast Cancer Cells AIP Conference Proceedings, v. 1882, 020081, p. 1-4. (год публикации - 2017)
10.1063/1.5001660

8. Замулаева И., Чурюкина К., Матчук О., Макаренко С., Никольская Е., Яббаров Н. Cytotoxic effects of doxorubicin conjugates with dendritic polymers of second and forth generations on breast cancer cells in vitro International Journal of Molecular Medicine, Suppl.1, v. 40, Supplement 1, p. S49 (год публикации - 2017)

9. Матчук О.Н., Орлова Н.В., Смирнова С.Г., Яббаров Н.Г., Никольская Е.Д., Замулаева И.А. Влияние конъюгатов доксорубицина с дендритным полимером и векторным белком на нормальные и опухолевые клетки in vivo Материалы международной конференции: Радиобиологические основы лучевой терапии. Медицинский радиологический научный центр им. Цыба - филиал ФГБУ "НМИРЦ" Минздрава России, c. 147-148 (год публикации - 2017)

10. Матчук О., Чурюкина К., Яббаров Н., Никольская Е., Замулаева И. Intracellular content of doxorubicin conjugated with 4th generation dendrimers and vector protein in breast cancer cells with different chemosensitivity International Journal of Molecular Medicine, Suppl.1, v. 40, Supplement 1, p. S49 (год публикации - 2017)

11. Яббаров Н., Никольская Е., Жунина О., Северин Е., Замулаева И. Charge influence of G2 and G4 PAMAM dendrimers associated with AFP receptor-binding domain on intracellular fate and endocytosis mechanisms in AFP-receptor positive cancer cells FEBS Journal, Suppl.1, v.284, Supplement 1, p. 334 (год публикации - 2017)