Anti-cancer properties of ruthenium containing dendrimers

Pracę stanowi cykl publikacjiJednym z najgroźniejszych rodzajów nowotworów jest białaczka. Mimo, że transplantacja wciąż pozostaje skutecznym rodzajem terapii leczenia raka krwi, to niesie ona za sobą ogromne ryzyko zgonu. Zatem znalezienie alternatywnego i bezpiecznego sposobu walki z tym typem nowotworu w dalszym ciągu jest istotnym problemem do rozwiązania. Uwaga naukowców skupia się więc na możliwościach zastosowania kationowych dendrymerów, mogących stanowić nośniki dla kwasów nukleinowych oraz leków. Dodatkową korzyścią zastosowania dendrymerów jest możliwość modyfikacji grup powierzchniowych tych nanocząstek poprzez przyłączanie do nich metali o właściwościach przeciwnowotworowych, takich jak ruten. W obecnej pracy przeprowadzono charakterystykę biofizyczną dendrymerów karbokrzemowych zawierających ruten, przeanalizowano ich aktywność przeciwnowotworową, a także oceniono możliwość wykorzystania dendrymerów jako nośników przeciwnowotworowego siRNA do komórek nowotworowych. Charakterystyka właściwości biofizycznych i cytotoksycznych dendrymerów z rutenem (CRD) pozwoliła na wyselekcjonowanie nanocząstek 1 i 2 generacji z grupami pirydynowymi i imino-pirydynowymi do dalszych etapów badań. Wykazano, że dendrymery CRD tworzą kompleksy z siRNA, w których kwasy nie ulegają degradacji przez nukleazy. Co więcej, testowane nanocząstki mają potencjał do przenoszenia siRNA do komórek nowotworowych. Zdolność internalizacji kompleksów tworzonych przez dendrymery z siRNA znakowanym fluoresceiną do komórek HL-60 oceniano za pomocą cytometrii przepływowej oraz mikroskopii konfokalnej. Ze względu na wysoką toksyczność dendrymerów w stosunku do komórek nowotworowych, nie zaobserwowano aktywności przeciwnowotworowej kompleksu siRNA z dendrymerem wprowadzonego do komórek białaczki HL-60. Jednakże przeprowadzone badania pozwoliły na wyselekcjonowanie dwóch dendrymerów z imino-pirydynowymi grupami terminalnymi, które wykazywały silną toksyczność w stosunku do komórek nowotworowych HL-60, bez wpływu na komórki prawidłowe. Dlatego w kolejnych etapach badań skupiono się na wyjaśnieniu mechanizmu działania wybranych związków w stosunku do komórek HL-60. Przeprowadzono analizy pozwalające określić poziom RFT oraz zmiany potencjału mitochondrialnego. Dodatkowo wykonano test kometowy mający na celu określenie ilości uszkodzeń DNA. Przeprowadzono również szczegółową analizę ultrastruktury komórek HL-60 poddanych działaniu wybranych dendrymerów. Dodatkowo, w celu identyfikacji komórek apoptotycznych i nekrotycznych, wykonano test z bromkiem etydyny i oranżem akrydyny, z wykorzystaniem mikroskopii konfokalnej. Dodatkowo przeanalizowano aktywność kaspaz 3 i 7. Z analizy przeprowadzonych badań wynika, że aktywność dendrymeru generacji 1 jest większa niż generacji 2. Jednakże nie potwierdzono jednoznacznie mechanizmu śmierci komórkowej powodowanej przez testowane związki. Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że badane dendrymery nie wykazując aktywności w stosunku do komórek prawidłowych, w zależności od kondycji komórek nowotworowych, dostępności glukozy, a w szczególności ATP, kierują je na drogę programowanej śmierci jaką może być zarówno apoptoza, jak i nekroptoza. Podsumowując wyniki przeprowadzonych badań można wnioskować, że karbokrzemowe metallodendrymery zawierające ruten mogą być kierowane do dalszych etapów badań in vivo, w celu sprawdzenia możliwości ich wykorzystania do przenoszenia kwasów nukleinowych w terapii białaczki mieloblastycznejFP7-PEOPLE-2012-IRSES „NANOGENE” W dziedzinie przeciwnowotworowej terapii genowej z wykorzystaniem nanomateriałów.” H2020-TWINN-2015/CSA-692293 “VACTRAIN” Horizon 2020 “Twinning on DNA-based cancer vaccines”. PPN/BIL/2018/1/00150 “PL-SK” Projekt w ramach programu wymiany bilateralnej, „Nanosystemy dostarczania leków do komórek z wykorzystaniem technologii łączącej właściwości dendrymerów i liposomów.