Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0215U004177, 0112U005549 , Науково-дослідна робота Назва роботи "Дослідження впливу металовмісних та вуглецевих наноматеріалів як продиференційного матриксу при вирощуванні клітин in vitro" Назва етапу роботи Керівник роботи Сидоренко Михайло Васильович, Дата реєстрації 12-02-2015 Організація виконавець Державна установа "Відділення біотехнічних проблем діагностики Інституту проблем кріобіології і кріомедицини НАН України Опис етапу 121 стор., 34 рис., 8 фото, 7 табл., 145 джерел літератури. Об’єкт дослідження – лукоподібний вуглець, ультрадисперсні наноалмази, одностінні нанотрубки та фулерени, лінії пухлинних клітин аденокарциноми молочної залози (MCF-7), лінія лабораторних мишей Balb/c. Мета – порівняння якостей вуглецевих наноматеріалів (алмазоподібного та лукоподібного вуглецю, нанотрубок, фулеренів), як адгезивного матриксу для вирощування клітин з трансформованим фенотипом та вивчення особливостей морфогенезу клітин в умовах модифікації клітинного субстрату наноструктурами. Визначення напрямків використання вуглецевих наноматеріалів з різними фізико-хімічними характеристиками. Методи дослідження – методи культури клітин, цито-морфологічні, ELISA, імуноцитохімічне забарвлення, біохімічні аналізи, методи спектрального дослідження Фур’є – спектрометрія, колориметричний аналіз. В результаті дослідження було розглянуто вплив чотирьох форм вуглецевих наноматеріалів (УДД - ультра дисперсних нанодіамантів, фулеренів, ОВН - одностінних вуглецевих нанотрубок та ЛПВ - лукоподібного вуглецю) на клоногенну активність пухлинних клітин лінії MCF-7. А саме було визначено, що нанорозмірна структура вуглецевих агрегатів ЛПВ, УДД, ОВН та фулеренів С60 впливає на проліферацію, адгезію клітин у культурі та утворення багатоклітинних агрегатів тим самим може визначати подальший розвиток клітинної популяції. Так, агрегати ЛПВ та УДД сприяють зменшенню адгезіі клітин к субстрату та сприяють збільшенню кількості дрібних клітинних сфероїдів (об’ємом до 1 · 10-3 мм3) . Фулерени С60 та ОВН, навпаки створюють умови для утворення клітинних агрегатів розміром до 5 · 10-3 мм3. Наведені висновки підтверджуються також статистичними підрахунками коефіцієнту кореляції концентрації наноматеріалів та розмірів пухлинних сфероїдів при співкультивуванні, який для ЛПВ складає «-0,84», УДА «-0,81», для фулеренів «+0,5», а для ОНТ «+0,86». В той же час УДД не впливають на експресію пухлинних рецепторів епідермального фактору росту, Е-кадхеріну, цитокератинів (клон АЕ1/АЕ3) та естрогенового рецептору. Рівень генотоксичного пошкодження пухлинних клітин, що не піддається репарації, про інкубуванні з УДД в концентрації 80-120 мг/мл складав лише 35% від контрольних показників. Внутричеревне введення УДД лабораторним мишам, в концентрації 0,1мг/100мкл/ тварину не призводило до інтоксикації організму або суттєвого погіршення стану тварин. Спостерігалося активізація печінкових ферментів АЛТ, АСТ та незначне підвищення ЛДГ. Одночасно УДД мають дуже цінні фізико-хімічні параметри, як то позитивний Zeta potencial (+40 mV), хімічну інертність, абсорбційну здатність, що створює передумови для їх використання у якості ефективних та низько токсичних носіїв фармпрепаратів. Фулерени, як і УДД впливають на клоногенний потенціал пухлинних клітин. Так вплив на генетичний апарат клітин та активність проліферації має кілька етапів. На першому етапі інкубації після внесення фулеренів С60 у середовище культивування спостерігається прискорення росту клітин та збільшення кількості клітин у S-фазі. Однак у подальшому відбувається затримка клітин у фазі G2/М, втрата здатності до формування відростків та зниження вмісту життєздатних клітин MCF-7 у популяції. За дії фулеренів у субпопуляції, що виживає упродовж тривалої інкубації, збільшується вміст клітин у S-фазі, що є важливим для пошуку шляхів підвищення ефективності дії протипухлинних препаратів. Крім того збільшується кількість клітин у суспензійній фракції і як наслідок кількість пухлинних сфероїдів. Механізм дії фулеренів С60 ще не з’ясовано. Він може бути реалізованим на рівні впливу на структурно-функціональний стан плазматичної мембрани та фокальних контактів з субстратом, а також за рахунок впливу на механізми проведення регуляторних сигналів шляхом активації/інактивації циклінзалежних кіназ чи інших внутрішньоклітинних медіаторів прогресії клітинного циклу. Тому, на нашу думку фулерени несуть потенційну загрозу прогресї злоякісного процесу в організмі. Одностінні вуглецеві нанотрубки, за нашими даними є найбільш перспективним матеріалом для використання у якості позаклітинного матриксу, оскільки здатні утворювати самоорганізовані масиви штучного субстрату та забезпечувати умови для росту та проліферації клітин в суспензії та утворенню клітинних агрегатів об'ємом до 1 мм3. Крім того ОВН мають позитивний Zeta potencial (до +49.5 mV), що забезпечує електростатичну взаємодію з від’ємно зарядженою клітинною мембраною (-20,5 mV). Одночасно здатність ОВН створювати умови для росту клітин у суспензії несе потенційну загрозу, так само як і фулерени, для розвитку пухлинного процесу. Таким чином, в результаті виконання роботи було з’ясовано, що вочевидь, присутність у культуральному середовищі вуглецевих наноструктур знижує адгезію клітин до культурального субстрату та стимулює утворення великої кількості клітинних сфероїдів. Завдяки модифікації фізико-хімічних властивостей, використаних нами наноматеріалів, можливо впливати на біологію клітин в залежності від задач біотехнолога. Так можна отримати направлений рост клітинної популяції та клітинних сфероїдів великого об’єму. Або, навпаки, стимулювати апоптичні процеси, знижуючи виживаність клітинної популяції. Ключові слова: пухлинні клітини раку молочної залози, ультра дисперсні наноалмази, багатоклітинні сфероїди. Опис продукції В результаті виконання роботи було визначено особливості впливу наноструктурних матеріалів на моделі культури пухлинних клітин в залежності від фізико-хімічних параметрів вуглецевих агрегатів. Отримані результати дозволили розробити критерії фізичних та хімічних показників відбору вуглецевих наноматеріалів для використання у певних напрямках клітинної біотехнології. Ми певні, що отриманий перелік неповний та потребує подальшого розвитку. Але за результатами дослідів було відібрано адекватні вуглецеві матеріали та сформульовано ідею створення білково-вуглецевого конструкту для вибіркового доправлення лікарських засобів точно до пухлинних клітин. Автори роботи Бурлака Д.П. Гергелюк Т.С. Дем'яненко Д.П. Перепелиціна О.М. Рудь О.Д. Юрченко Н.П. Якимчук О.М. Ястребова О.В. Додано в НРАТ 2020-04-02 Закрити