Цитотоксичність доксорубіцину та цисплатину у складі рН- і термо-чутливих розгалужених полімерів

Пономаренко С. І. Цитотоксичність доксорубіцину та цисплатину у складі рН- і термо-чутливих розгалужених полімерів : дис. … доктора філософії : 091 Біологія. Київ, 2025. 100 с.

Пономаренко С.І. ЦИТОТОКСИЧНІСТЬ ДОКСОРУБІЦИНУ ТА ЦИСПЛАТИНУ У СКЛАДІ рН- І ТЕРМО-ЧУТЛИВИХ РОЗГАЛУЖЕНИХ ПОЛІМЕРІВ. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.
Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії за спеціальністю 091 «Біологія» (09 – «Біологія») – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Міністерство освіти і науки України, – Київ, 2025.
Вперше створено нові водорозчинні протипухлинні препарати на основі рН- і термо-чутливих розгалужених полімерів, D-g-PAAan і D(D6 або D70)-g-PNIPAM, відповідно, які містять молекули Dox та Cis, що підтверджено даними інфрачервоної спектроскопії і динамічного розсіювання світла.
За використання МТТ-тесту та аналізу живі/мертві клітини не виявлено токсичної дії водорозчинних частинок полімерів D-g-PAAan і D-g-PNIPAM на нормальні (HEK293 та HEL299) та пухлинні клітини (MC3T3, A549, HeLa, LLC і LLC/DoxR) у досліджуваних концентраціях, що свідчить про перспективність їх використання як безпечної наноплатформи для доставки протипухлинних ліків.
За використання поєднаних методів високоефективної рідинної хроматографії та мас-спектрометрії показано, що полімерна матриця D-g-PAAan, яка містила Dox або Cis, вивільняла хіміопрепарат у відповідь на зниження pH середовища до 5,0 (модель пухлинного сайту), що вказує на можливість його цільової доставки, викликаної зміною pH.
За використання конфокальної мікроскопії продемонстровано поглинання частинок D-g-PAAan+Dox та D-g-PNIPAM+Dox пухлинними клітинами MC3T3 та HeLa.
Виявлено концентраційно- та часо-залежне посилення токсичних ефектів цитостатиків Dox або Cis у складі полімерів D-g-PAAan і D-g-PNIPAM у досліджуваних системах in vitro. Так, частинки D-g-PAAan значно
підвищували токсичний потенціал хіміопрепаратів Dox та Cis у їх складі щодо клітин карциноми легень людини та миші (A549 та LLC), але не щодо нормальних клітин легень людини (HEL299). Навантажені хіміопрепаратом (Dox або Cis) частинки D-g-PAAan сприяли подальшому окисному стресу та індукції апоптозу у клітинах LLC шляхом підвищення внутрішньоклітинного продукування АФК та активності каспази 3/7. Виявлені селективні цитотоксичні ефекти протипухлинних препаратів Dox і Cis за їх інкапсуляції у полімерну матрицю D-g-PAAаn свідчать про диференціацію взаємодії між новоствореними комплексами та пухлинними і нормальними клітинами, відповідно, що підтверджує перспективність їх використання у протипухлинній терапії.
Посилення внутрішньоклітинного накопичення Dox при транспортуванні у складі полімеру D-g-PAAan та модулюючий ефект цитотоксичності хіміотерапевтичних препаратів Dox і Cis у складі полімеру D-g-PAAаn, підтверджені на 3D сфероїдній моделі клітин LLC, свідчать про перспективність застосування водорозчинних частинок полімеру D-g-PAAаn для цільової доставки хіміопрепаратів у системи in vivo.
Цитотоксична дія Dox і Cis у складі комплексів полімерів D(D6 або D70)-g-PNIPAM є значно ефективнішою, ніж їхня токсична дія окремо щодо чутливих і резистентних до Dox клітин лінії LLC, про що свідчило підвищення внутрішньоклітинного рівня АФК, зниження вмісту АТФ та посилення активності каспази 3/7 порівняно з окремою дією цих цитостатиків за еквівалентної концентрації.
Встановлено, що токсичність Cis у комплексах D(D6 або D70)-g-PNIPAM щодо клітин LLC підвищується за низьких концентрацій хіміопрепарату. Крім того, чутливість клітин LLC/DoxR до дії досліджуваних комплексів полімерів D(D6 або D70)-g-PNIPAM з хіміопрепаратами була вищою порівняно з чутливими клітинами LLC, що свідчить про посилення цитотоксичних ефектів хіміопрепаратів полімерами та модифікацію процесів стійкості у клітин до цитостатиків.
Токсична дія поглинених клітинами HeLa частинок D70-g-PNIPAM+Dox значно зростала зі збільшенням концентрації Dox. Оскільки водорозчинний полімер D70-g-PNIPAM сильно чутливий до температури середовища, можна припустити, що потрапляючи у патологічні ділянки з підвищеною температурою (~37 °C), частинки D70-g-PNIPAM зазнаватимуть конформаційної перебудови і, таким чином, вивільнятимуть ліки локально. Відтак, включення Dox до структури D70-g-PNIPAM дозволяє не лише оптимізувати його фармакокінетику, але й підвищити діючу концентрацію препарату.
Таким чином, одержані вперше результати свідчать про те, що запропонована стратегія інкапсуляції протипухлинних препаратів у полімерні матриці D-g-PAAаn і D-g-PNIPAM дозволяє не лише реалізувати відповідне рН- і термо-таргетне вивільнення хіміопрепаратів, але й посилити їх токсичну дію на пухлинні клітини.