Biopolym. Cell. 2014; 30(5):372-376.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.0008B4
Біоорганічна хімія
Токсичний ефект комплексу фулерен С60–доксорубіцин на нормальні і пухлинні клітини in vitro
1Прилуцька С. В., 2Діденко Г. В., 2Потебня Г. П., 1Богуцька К. І., 1Прилуцький Ю. І., 3Ріттер У., 3Шарф П.
  1. Навчально-науковий центр «Інститут біології»
    Київського національного університету імені Тараса Шевченка
    вул. Володимирська, 64/13, Київ, Україна, 01601
  2. Інститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р. Є. Кавецького
    вул. Васильківська, 45, Київ, Україна, 03022
  3. Інститут хімії та біотехнології,
    Технічний Університет Ільменау
    вул. Веймарер 25, Ільменау, Німеччина, 98693

Abstract

Створення нових наноструктур з високою протипухлинною активністю є важливою проблемою сучасної біотехнології. Мета. Оцінити цитотоксичність створеного комплексу фулерену C60 з антибіотиком антрациклінового ряду доксорубіцином (Докс) на різні типи клітин (пухлинні, імунокомпетентнi і гепатоцити) та порівняти одержані результати з токсичною дією вільного фулерену C60 і Докс за умов in vitro. Методи. Розподіл за розміром частинок у C60 + Докс суміші вимірювали методом динамічного розсіювання світла (ДРС). Токсичний ефект комплексу C60 + Докс щодо нормальних і пухлинних клітин вивчали in vitro з використанням МТТ-тесту. Результати. Встановлено, що в суміші C60 + Докс в основному реєструються частинки з діаметром 132 нм. Токсична дія комплексу C60 + Докс щодо нормальних (лімфоцити, макрофаги, гепатоцити) і пухлинних (асцитна карцинома Ерліха, лейкоз L1210, карцинома легені Льюїс) клітин виявилася меншою приблизно на 10–16 і 7–9 % відповідно порівняно із впливом вільного Докс. Висновки. Розроблений комплекс C60 + Докс можна розглядати як новий фармакологічний препарат, що за умов in vitro здатний ефективно знищувати пухлинні клітини і одночасно запобігати побічним токсичним ефектам, притаманним традиційному протипухлинному препарату Докс щодо нормальних клітин.
Keywords: комплекс фулерен С60 –доксорубіцин, нормальні і пухлинні клітини, цитотоксичність, МТТ-тест, динамічне розсіяння світла
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Anilkumar P, Lu F, Cao L, Luo PG, Liu JH, Sahu S, Tackett KN, Wang Y, Sun YP. Fullerenes for applications in biology and medicine. Curr Med Chem. 2011;18(14):2045-59.
[2] Darwish AD. Fullerenes. Annu Rep Prog Chem, Sect A: Inorg Chem. 2012;108:464–77.
[3] Gharbi N, Pressac M, Hadchouel M, Szwarc H, Wilson SR, Moussa F. [60]fullerene is a powerful antioxidant in vivo with no acute or subacute toxicity. Nano Lett. 2005;5(12):2578-85.
[4] Prylutska SV, Grynyuk II, Matyshevska OP, Prylutskyy YI, Ritter U, Scharff P. Anti?oxidant Properties of C 60 Fullerenes in vitro . Fullerenes Nanotubes Carbon Nanostruct. 2008;16(5-6):698–705.
[5] Scharff P, Ritter U, Matyshevska OP, Prylutska SV, Grynyuk II, Golub AA, Prylutskyy YI, Burlaka AP. Therapeutic reactive oxygen generation. Tumori. 2008;94(2):278-83.
[6] Schuetze C, Ritter U, Scharff P, Fernekorn U, Prylutska S, Bychko A, et al. Interaction of N-fluorescein5-isothiocyanate pyrrolidine-C60 compound with a model bimolecular lipid membrane. Mater Sci Engineer C. 2011; 31(5): 1148–50.
[7] Prylutska S, Bilyy R, Overchuk M, Bychko A, Andreichenko K, Stoika R, Rybalchenko V, Prylutskyy Y, Tsierkezos NG, Ritter U. Water-soluble pristine fullerenes C60 increase the specific conductivity and capacity of lipid model membrane and form the channels in cellular plasma membrane. J Biomed Nanotechnol. 2012;8(3):522-7.
[8] Prylutska SV, Burlaka AP, Klymenko PP, Grynyuk II, Prylutskyy YI, Sch?tze C, et al. Using water-soluble C60 fullerenes in anticancer therapy. Cancer Nano. 2011;2(1-6):105–10.
[9] Prylutska SV, Burlaka AP, Prylutskyy YI, Ritter U, Scharff P. Pristine C(60) fullerenes inhibit the rate of tumor growth and metastasis. Exp Oncol. 2011;33(3):162-4.
[10] Lucaf? M, Pelillo C, Carini M, Da Ros T, Prato M, Sava G. A Cationic [60] Fullerene Derivative Reduces Invasion and Migration of HT-29 CRC Cells in Vitro at Dose Free of Significant Effects on Cell Survival. Nano-Micro Letters. 2014;6(2):163–8.
[11] Aschberger K, Johnston HJ, Stone V, Aitken RJ, Tran CL, Hankin SM, Peters SA, Christensen FM. Review of fullerene toxicity and exposure--appraisal of a human health risk assessment, based on open literature. Regul Toxicol Pharmacol. 2010;58(3):455-73.
[12] Andrievsky G, Klochkov V, Derevyanchenko L. Is the C 60 Fullerene Molecule Toxic?! . Fullerenes Nanotubes Carbon Nanostruct. 2005;13(4):363–76.
[13] Prylutska SV, Grynyuk II, Grebinyk SM, Matyshevska OP, Prylutskyy YI, Ritter U, et al. Comparative study of biological action of fullerenes C 60 and carbon nanotubes in thymus cells . Matewiss u Werkstofftech. 2009;40(4):238–41.
[14] Rouse JG, Yang J, Barron AR, Monteiro-Riviere NA. Fullerene-based amino acid nanoparticle interactions with human epidermal keratinocytes. Toxicol In Vitro. 2006;20(8):1313-20.
[15] Hrelia S, Fiorentini D, Maraldi T, Angeloni C, Bordoni A, Biagi PL, Hakim G. Doxorubicin induces early lipid peroxidation associated with changes in glucose transport in cultured cardiomyocytes. Biochim Biophys Acta. 2002;1567(1-2):150-6.
[16] Menna P, Paz OG, Chello M, Covino E, Salvatorelli E, Minotti G. Anthracycline cardiotoxicity. Expert Opin Drug Saf. 2012;11 Suppl 1:S21-36.
[17] Injac R, Perse M, Cerne M, Potocnik N, Radic N, Govedarica B, Djordjevic A, Cerar A, Strukelj B. Protective effects of fullerenol C60(OH)24 against doxorubicin-induced cardiotoxicity and hepatotoxicity in rats with colorectal cancer. Biomaterials. 2009;30(6):1184-96.
[18] Evstigneev MP, Buchelnikov AS, Voronin DP, Rubin YV, Belous LF, Prylutskyy YI, Ritter U. Complexation of C60 fullerene with aromatic drugs. Chem phys chem. 2013;14(3):568-78.
[19] Liu JH, Cao L, Luo PG, Yang ST, Lu F, Wang H, Meziani MJ, Haque SA, Liu Y, Lacher S, Sun YP. Fullerene-conjugated doxorubicin in cells. ACS Appl Mater Interfaces. 2010;2(5):1384-9.
[20] Skamrova GB, Laponogov I, Buchelnikov AS, Shckorbatov YG, Prylutska SV, Ritter U, Prylutskyy YI, Evstigneev MP. Interceptor effect of C60 fullerene on the in vitro action of aromatic drug molecules. Eur Biophys J. 2014;43(6-7):265-76.
[21] Prylutskyy YI, Petrenko VI, Ivankov OI, Kyzyma OA, Bulavin LA, Litsis OO, Evstigneev MP, Cherepanov VV, Naumovets AG, Ritter U. On the origin of C?? fullerene solubility in aqueous solution. Langmuir. 2014;30(14):3967-70.
[22] Ritter U, Prylutskyy YI, Evstigneev MP, Davidenko NA, Cherepanov VV, Senenko AI, et al. Structural Features of Highly Stable Reproducible C 60 Fullerene Aqueous Colloid Solution Probed by Various Techniques . Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. 2014;23(6):530–4.
[23] Prylutskyy YI, Buchelnikov AS, Voronin DP, Kostjukov VV, Ritter U, Parkinson JA, Evstigneev MP. C60 fullerene aggregation in aqueous solution. Phys Chem Chem Phys. 2013;15(23):9351-60.
[24] Sashchenko LP, Lukyanova TI, Kabanova OD, Mirkina I, Yatskin ON, Pongor S, Gnuchev NV. Different pathways of the release of cytotoxic proteins in LAK cells. Immunol Lett. 1996;53(1):25-9.
[25] Carmichael J, Mitchell JB, DeGraff WG, Gamson J, Gazdar AF, Johnson BE, Glatstein E, Minna JD. Chemosensitivity testing of human lung cancer cell lines using the MTT assay. Br J Cancer. 1988;57(6):540-7.