Ukr.Biochem.J. 2021; Том 93, № 2, березень-квітень, c. 39-51

doi: https://doi.org/10.15407/ubj93.02.039

Вплив нового похідного тіазолу та його комплексу з полімерним носієм на стабільність ДНК клітин раку молочної залози людини

13.09.2021   Uncategorized   No comments

Н. С. Фінюк1,2, О. Ю. Ключівська1, І. І. Івасечко1, Н. Є. Мітіна3,
Ю. В. Остап’юк2, M. Д. Обушак1, A. M. Бабський2, Р. С. Стойка1,2*

1Інститут біології клітини НАН України, Львів, Україна;
2Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, Україна;
3Національний університет «Львівська політехніка», Львів, Україна;
*e-mail: stoika.rostyslav@gmail.com

Отримано: 26 січня 2021; Затверджено: 23 квітень 2021

Похідні тіазолу характеризуються широким спектром біологічної дії, зокрема діють як протипухлинні агенти. Для підвищення ефективності біологічної дії ліків, покращення їхньої біосумісності та розчинності у воді широко використовують полімерні носії. Раніше нами було показано, що BF1 (N-(5-бензил-1,3-тіазол-2-іл)-3,5-диметил-1-бензофуран-2-карбоксамід) виявляє токсичну дію щодо пухлинних клітин різного тканинного походження. Метою роботи було дослідити in vitro дію сполуки BF1 та її комплексу з полімерним носієм (РС) полі(PEGMA-co-DMM) (комплекс BF1-РС) на клітини ліній MDA-MD-231 та MCF-7 аденокарциноми молочної залози людини. ДНК комет-аналіз, метод із використанням дифеніламіну, електрофорез ДНК в агарозному гелі, аналіз інтеркаляції ДНК із використанням метилового зеленого та флуоресцентна мікроскопія були застосовані для вивчення впливу BF1 на стабільність ДНК у клітинах аденокарциноми молочної залози людини. Показник цитотоксичної дії ІС50 сполуки BF1 для клітин лінії MDA-MВ-231 становив 26,5 ± 2,9 мкМ, а для комплексу BF1-РС – 6,9 ± 0,4 мкМ, РС мав низьку токсичність (ІС50 ˃ 50 мкМ). Комплекс BF1-РС проявляв більшу токсичну дію щодо клітин лінії MCF-7, ніж вільний BF1, так ІС50 становив відповідно 9,6 ± 0,8 та 15,8 ± 0,9 мкМ. BF1 і BF1-РС збільшували кількість пошкоджених клітин, спричинювали блебінг плазматичної мембрани, конденсацію хроматину і/або фрагментацію ядра клітин лінії MDA-MВ-231. BF1 і BF1-РС індукували однониткові розриви і фрагментацію ДНК в клітинах лінії MDA-MВ-231. Досліджувані сполуки не взаємодіяли з плазмідною ДНК і не інтеркалювали в її молекулу.

Ключові слова: , , , , , ,

Посилання:

  1. Rashid M, Shrivastava N, Husain A. Synthesis and SAR strategy of thiazolidinedione: a novel approach for cancer treatment. J Chil Chem Soc. 2020; 65(2): 4817-4832.  CrossRef
  2. Mirza AZ, Althagafi II, Shamshad H. Role of PPAR receptor in different diseases and their ligands: Physiological importance and clinical implications. Eur J Med Chem. 2019;166:502-513. PubMed, CrossRef
  3. Siegel RL, Miller KD, Jemal A. Cancer statistics, 2019. CA Cancer J Clin. 2019;69(1):7-34. PubMed, CrossRef
  4. Mohammed F, Rashid-Doubell F, Taha S, Cassidy S, Fredericks S. Effects of curcumin complexes on MDA‑MB‑231 breast cancer cell proliferation. Int J Oncol. 2020;57(2):445-455. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  5. ELAblack FZ, Elgazzar UB, Hashem A. Antitumor activity of novel azole compound against Ehrlich ascites carcinoma in swiss albino mice. Insi Chem Biochem. 2020; 1(2): 2020. CrossRef
  6. Leoni A, Locatelli A, Morigi R, Rambaldi M. Novel thiazole derivatives: a patent review (2008 – 2012. Part 2). Expert Opin Ther Pat. 2014;24(7):759-777. PubMed, CrossRef
  7. Ayati A, Emami S, Moghimi S, Foroumadi A. Thiazole in the targeted anticancer drug discovery. Future Med Chem. 2019;11(15):1929-1952. PubMed, CrossRef
  8. Jain S, Pattnaik  S, Pathak K, Kumar S, Pathak D, Jain S, Vaidya A. Anticancer potential of thiazole derivatives: A retrospective review. Mini Rev Med Chem. 2018;18(8):640-655. PubMed, CrossRef
  9. de Siqueira LRP, de Moraes Gomes PAT, de Lima Ferreira LP, de Melo Rêgo MJB, Leite ACL. Multi-target compounds acting in cancer progression: Focus on thiosemicarbazone, thiazole and thiazolidinone analogues. Eur J Med Chem. 2019;170:237-260. PubMed, CrossRef
  10. Turan-Zitouni G, Altıntop MD, Özdemir A, Kaplancıklı ZA, Çiftçi GA, Temel HE. Synthesis and evaluation of bis-thiazole derivatives as new anticancer agents. Eur J Med Chem. 2016;107:288-94. PubMed, CrossRef
  11. Kantarjian H, Jabbour E, Grimley J, Kirkpatrick P. Dasatinib. Nat Rev Drug Discov. 2006;5(9):717-718. PubMed, CrossRef
  12. El-Wakil MH, El-Yazbi AF, Ashour HMA, Khalil MA, Ismail KA, Labouta IM. Discovery of a novel DNA binding agent via design and synthesis of new thiazole hybrids and fused 1,2,4-triazines as potential antitumor agents: Computational, spectrometric and in silico studies. Bioorg Chem. 2019;90:103089.
    PubMed, CrossRef
  13. Wagner AM, Gran MP, Peppas NA. Designing the new generation of intelligent biocompatible carriers for protein and peptide delivery. Acta Pharm Sin B. 2018;8(2):147-164. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  14. Mitchell  MJ, Billingsley MM, Haley RM, Wechsler ME, Peppas NA, Langer R. Engineering precision nanoparticles for drug delivery. Nat Rev Drug Discov. 2021;20(2):101-124. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  15. Pradhan D, Biswasroy P, Goyal A, Ghosh G, Rath G. Recent advancement in nanotechnology-based drug delivery system against viral infections. AAPS PharmSciTech. 2021;22(1):47. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  16. Culver HR, Clegg JR, Peppas NA. Analyte-responsive hydrogels: intelligent materials for biosensing and drug delivery. Acc Chem Res. 2017;50(2):170-178. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  17. Cheng Q, Wei T, Farbiak L, Johnson LT, Dilliard SA, Siegwart DJ. Selective organ targeting (SORT) nanoparticles for tissue-specific mRNA delivery and CRISPR-Cas gene editing. Nat Nanotechnol. 2020;15(4):313-320. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  18. Rideau E, Dimova R, Schwille P, Wurm FR, Landfester K. Liposomes and polymersomes: a comparative review towards cell mimicking. Chem Soc Rev. 2018;47(23):8572-8610. PubMed,  CrossRef
  19. Anselmo AC, Mitragotri S. Nanoparticles in the clinic: An update. Bioeng Transl Med. 2019;4(3):e10143. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  20. Finiuk NS, Hreniuh VP, Ostapiuk YuV, Matiychuk VS, Frolov DA, Obushak M D, Stoika RS, Babsky AM. Antineoplastic activity of novel thiazole derivatives. Biopolym Cell. 2017;33(2):135-146. CrossRef
  21. Finiuk N, Klyuchivska O, Ivasechko I, Hreniukh V, Ostapiuk Yu, Shalai Ya, Panchuk R, Matiychuk V, Obushak M, Stoika R, Babsky A. Proapoptotic effects of novel thiazole derivative on human glioma cells. Anticancer Drugs. 2019;30(1):27-37. PubMed, CrossRef
  22. Finiuk NS, Popovych MV, Shalai YaR, Mandzynets SM, Hreniuh VP, Ostapiuk YuV, Obushak MD, Mitina NE, Zaichenko OS, Stoika RS, Babsky AM. Antineoplastic activity in vitro of 2-amino-5-benzylthiasol derivative in the complex with nanoscale polymeric carriers. Cytol Genet. 2021; 55(1): 19-27. CrossRef
  23. Paiuk OL, Mitina NYe, Kinash NI, Yakymovych AB, Hevus OI, Zaichenko AS. Comb-like polyethylene glycol containing oligomeric surfactants with reactive terminal groups. Ukr Chem J. 2018; 84(10): 98-106. (In Ukrainian).
  24. Mitina NYe, Riabtseva AO, Garamus VM, Lesyk RB, Volyanyuk KA, Izhyk OM, Zaichenko OS. Morphology of the micelles formed by a comb-like PEG-containing copolymer loaded with antitumor substances with different water solubilities. Ukr J Phys. 2020;65(8):670. CrossRef
  25. Finiuk NS, Ivasechko II, Klyuchivska OYu, Ostapiuk YuV, Hreniukh VP, Shalai YaR, Matiychuk VS, Obushak MD, Babsky AM, Stoika RS. Apoptosis induction in human leukemia cells by novel 2-amino-5-benzylthiazole derivatives. Ukr Biochem J. 2019;91(2):29-39. CrossRef
  26. Filak LK, Mühlgassner G, Jakupec MA, Heffeter P, Berger W, Arion VB, Keppler BK. Organometallic indolo[3,2-c]quinolines versus indolo[3,2-d]benzazepines: synthesis, structural and spectroscopic characterization, and biological efficacy. J Biol Inorg Chem. 2010;15(6):903-918. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  27. Arora S, Tandon S. DNA fragmentation and cell cycle arrest: a hallmark of apoptosis induced by Ruta graveolens in human colon cancer cells. Homeopathy. 2015;104(1):36-47. PubMed,  CrossRef
  28. Liao W, McNutt MA, Zhu WG. The comet assay: a sensitive method for detecting DNA damage in individual cells. Methods. 2009;48(1):46-53. PubMed, CrossRef
  29. Matsuya Y, Kawaguchi T, Ishihara K, Ahmed K, Zhaov, Kondo T, Nemoto H. Synthesis of macrosphelides with a thiazole side chain: new antitumor candidates having apoptosis-inducing property. Org Lett. 2006;8(20):4609-4612. PubMed, CrossRef
  30. Shalai YaR, Popovych MV, Kulachkovskyy OR, Hreniukh VP, Mandzynets SM, Finiuk NS, Babsky AM. Effect of novel 2-amino-5-benzylthiazole derivative on cellular ultrastructure and activity of antioxidant system in lymphoma cells. Stud Biol. 2019; 13(1): 51-60. CrossRef
  31. Bilyy RO, Shkandina T, Tomin A, Muñoz LE, Franz S, Antonyuk V, Kit YY, Zirngibl M, Fürnrohr BG, Janko C, Lauber K, Schiller M, Schett G, Stoika RS, Herrmann M. Macrophages discriminate glycosylation patterns of apoptotic cell-derived microparticles. J Biol Chem. 2012;287(1):496-503.
    PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  32. Yang S, Zhou Q , Yang X. Caspase-3 status is a determinant of the differential responses to genistein between MDA-MB-231 and MCF-7 breast cancer cells. Biochim Biophys Acta. 2007;1773(6):903-911. PubMed, CrossRef
  33. Tu YF, Kaipparettu BA, Ma Y, Wong LJ. Mitochondria of highly metastatic breast cancer cell line MDA-MB-231 exhibits increased autophagic properties. Biochim Biophys Acta. 2011;1807(9):1125-1132. PubMed, CrossRef
  34. Sirajuddin M, Ali S, Badshah A. Drug-DNA interactions and their study by UV-Visible, fluorescence spectroscopies and cyclic voltametry. J Photochem Photobiol B. 2013;124:1-19. PubMed, CrossRef
  35. Bose RN, Maurmann L, Mishur RJ, Yasui L, Gupta S, Grayburn WS, Hofstetter H, Salley T. Non-DNA-binding platinum anticancer agents: Cytotoxic activities of platinum-phosphato complexes towards human ovarian cancer cells. Proc Natl Acad Sci USA. 2008;105(47):18314-18319. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  36. Bailly C, Dassonneville L, Colson P, Houssier C, Fukasawa K, Nishimura S, Yoshinari T. Intercalation into DNA is not required for inhibition of topoisomerase I by indolocarbazole antitumor agents. Cancer Res. 1999;59(12):2853-2860. PubMed
  37. Grozav A, Găină LI, Pileczki V, Crisan O, Silaghi-Dumitrescu L, Therrien B, Zaharia V, Berindan-Neagoe I. The synthesis and antiproliferative activities of new arylidene-hydrazinyl-thiazole derivatives. Int J Mol Sci. 2014;15(12):22059-22072. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  38. Basnakian AG, Apostolov EO, Yin X, Abiri SO, Stewart AG, Singh AB, Shah SV. Endonuclease G promotes cell death of non-invasive human breast cancer cells. Exp Cell Res. 2006;312(20):4139-4149. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.