Ukr.Biochem.J. 2023; Том 95, № 6, листопад-грудень, c. 73-80

doi: https://doi.org/10.15407/ubj95.06.073

Цитотоксичність наночастинок декстран-ко-полакриламід/оксид цинку проти доксорубіцинрезистентних клітин раку молочної залози

04.01.2024   Uncategorized   No comments

П. А. Вірич1, В. А. Чумаченко2, П. А. Вірич2,
В. О. Павленко2, Н. В. Куцевол2

1Лабораторія механізмів медикаментозної резистентності, Інститут експериментальної патології,
онкології і радіобіології ім. Р. Є. Кавецького НАН України, Київ;
2Хімічний факультет, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна;
e-mail: anabenasp@gmail.com

Отримано: 24 серпня 2023; Виправлено: 08 жовтня 2023;
Затверджено: 01 грудня 2023; Доступно онлайн: 18 грудня 2023

Токсичність хіміопрепаратів і стійкість клітин до їх дії є головними перешкодами в протипухлинній терапії. Нанотехнології пропонують альтернативу традиційним методам протипухлинної терапії та дозволяють подолати стійкість до ліків. Дослідження проводили на резистентних до доксорубіцину клітинах раку молочної залози MCF-7/Dox і клоні A31 BALB/3T3 як моделі нормальних фібробластів із використанням наночастинок декстран-ко-поліакриламід/оксид цинку (D-PAA/ZnO). Проведено цитоморфологічний аналіз та імуноцитохімічне дослідження експресії Ki-67, p53, Bcl-2, Bax, E-кадгерину, N-кадгерину, СD44. Продемонстрована цитотоксичність наночастинок D-PAA/ZnO (EC50 = 2,2 мМ) проти ракових клітин MCF-7/Dox, але не проти нормальних фібробластів. Виявлено підвищену експресію проапоптичних протеїнів, Е-кадгерину, CD44 і знижену експресію асоційованого з проліферацією маркера Ki-67 у ракових клітинах, оброблених D-PAA/ZnO. Цитотоксичність наночастинок D-PAA/ZnO проти ракових клітин MCF-7/Dox потенційно може бути використана для розробки нових підходів до лікування раку.

Ключові слова: , , , , ,

Посилання:

  1. Baba AI, Câtoi C. Comparative Oncology. Bucharest (RO): The Publishing House of the Romanian Academy; 2007. PubMed
  2. Xu JJ, Zhang WC, Guo YW, Chen XY, Zhang YN. Metal nanoparticles as a promising technology in targeted cancer treatment. Drug Deliv. 2022;29(1):664-678. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  3. Islam F, Shohag S, Uddin MJ, Islam MR, Nafady MH, Akter A, Mitra S, Roy A, Emran TB, Cavalu S. Exploring the Journey of Zinc Oxide Nanoparticles (ZnO-NPs) toward Biomedical Applications. Materials (Basel). 2022;15(6):2160. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  4. Anjum S, Hashim M, Malik SA, Khan M, Lorenzo JM, Abbasi BH, Hano C. Recent Advances in Zinc Oxide Nanoparticles (ZnO NPs) for Cancer Diagnosis, Target Drug Delivery, and Treatment. Cancers (Basel). 2021;13(18):4570. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  5. Huang X, Zheng X, Xu Z, Yi C. ZnO-based nanocarriers for drug delivery application: From passive to smart strategies. Int J Pharm. 2017;534(1-2):190-194. PubMed, CrossRef
  6. Livingstone C. Zinc: physiology, deficiency, and parenteral nutrition. Nutr Clin Pract. 2015;30(3):371-382. PubMed, CrossRef
  7. Elshama SS, Abdallah ME, Abdel-Karim RI. Zinc Oxide Nanoparticles: Therapeutic Benefits and Toxicological Hazards. Open Nanomed J. 2018;5(1):16-22. CrossRef
  8. Jin SE, Jin HE. Synthesis, Characterization, and Three-Dimensional Structure Generation of Zinc Oxide-Based Nanomedicine for Biomedical Applications. Pharmaceutics. 2019;11(11):575. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  9. Sharma H, Kumar K, Choudhary C, Mishra PK, Vaidya B. Development and characterization of metal oxide nanoparticles for the delivery of anticancer drug. Artif Cells Nanomed Biotechnol. 2016;44(2):672-679. PubMed, CrossRef
  10. Jiang J, Pi J, Cai J. The Advancing of Zinc Oxide Nanoparticles for Biomedical Applications. Bioinorg Chem Appl. 2018:2018:1062562. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  11. Tripathy N, Ahmad R, Ko HA, Khang G, Hahn YB. Enhanced anticancer potency using an acid-responsive ZnO-incorporated liposomal drug-delivery system. Nanoscale. 2015;7(9):4088-4096. PubMed, CrossRef
  12. Liao C, Jin Y, Li Y, Tjong SC. Interactions of Zinc Oxide Nanostructures with Mammalian Cells: Cytotoxicity and Photocatalytic Toxicity. Int J Mol Sci. 2020;21(17):6305. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  13. Ponnamma D, Cabibihan JJ, Rajan M, Pethaiah SS, Deshmukh K, Gogoi JP, Pasha SK, Ahamed MB, Krishnegowda J, Chandrashekar BN, Polu AR, Cheng C. Synthesis, optimization and applications of ZnO/polymer nanocomposites. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2019;98:1210-1240. PubMed, CrossRef
  14. Yeshchenko OA, Kutsevol NV, Tomchuk AV, Khort PS, Virych PA, Chumachenko VA, Kuziv YI, Naumenko AP, Marinin AI. Plasmonic enhancement of the antibacterial photodynamic efficiency of a zinc tetraphenylporphyrin photosensitizer/dextran graft polyacrylamide anionic copolymer/Au nanoparticles hybrid nanosystem. RSC Adv. 2021;12(1):11-23. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  15. Yurchenko A, Nikitina N, Sokolova V, Prylutska S, Kuziv Y, Virych P, Chumachenko V, Kutsevol N, Ponomarenko S, Prylutskyy Yu, Epple M. A Novel Branched Copolymer-Containing Anticancer Drug for Targeted Therapy: In Vitro Research. BioNanoScience. 2019;10(1):249-259. CrossRef
  16. Kutsevol N, Kuziv Y, Bezugla T, Virych P, Marynin A, Borikun T, Lukianova N, Virych P, Chekhun V. Application of new multicomponent nanosystems for overcoming doxorubicin resistance in breast cancer therapy. Appl Nanosci. 2021;12(3):427-437. CrossRef
  17. Virych PA, Zadvorniy TV, Borikun TV, Lykhova OO, Chumachenko VA, Virych PA, Kutsevol NV, Lukianova NYu. Effects of dextran-graft-polyacrylamide/ZnO nanoparticles on prostate cancer cell lines in vitro. Exp Oncol. 2022;44(3):217-221. PubMed, CrossRef
  18. Chumachenko V, Virych P, Nie G, Virych P, Yeshchenko O, Khort P, Tkachenko A, Prokopiuk V, Lukianova N, Zadvornyi T, Rawiso M, Ding L, Kutsevol N. Combined Dextran-Graft-Polyacrylamide/Zinc Oxide Nanocarrier for Effective Anticancer Therapy in vitro. Int J Nanomedicine. 2023;18:4821-4838. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  19. Chumachenko V, Kutsevol N, Rawiso M, Schmutz M, Blanck C. In situ formation of silver nanoparticles in linear and branched polyelectrolyte matrices using various reducing agents. Nanoscale Res Lett. 2014;9(1):164. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  20. Kutsevol N, Chumachenko V, Rawiso M, Shyichuk A. Green synthesis of silver nanoparticles using dextran-graft-polyacrylamide as template. Micro Nano Letters. 2016;11(5):256-259. CrossRef
  21. Kutsevol N, Bezugla T, Bezuglyi M, Rawiso M. Branched Dextran-graft-Polyacrylamide Copolymers as Perspective Materials for Nanotechnology. Macromol Symp. 2012;317-318(1):82-90.
  22. Schindler M. Theory of synergistic effects: Hill-type response surfaces as ‘null-interaction’ models for mixtures. Theor Biol Med Model. 2017;14(1):15. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  23. McClelland RA, Wilson D, Leake R, Finlay P, Nicholson RI. A multicentre study into the reliability of steroid receptor immunocytochemical assay quantification. British Quality Control Group. Eur J Cancer. 1991;27(6):711-715. PubMed, CrossRef
  24. Chernykh M, Zavalny D, Sokolova V, Ponomarenko S, Prylutska S, Kuziv Y, Chumachenko V, Marynin A, Kutsevol N, Epple M, Ritter U, Piosik J, Prylutskyy Y, Ritter U. A New Water-Soluble Thermosensitive Star-Like Copolymer as a Promising Carrier of the Chemotherapeutic Drug Doxorubicin. Materials (Basel). 2021;14(13):3517. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  25. Kutsevol N, Kuziv Y, Bezugla T, Chumachenko V, Chekhun V. Multicomponent Nanocomposites for Complex Anticancer Therapy: Effect of Aggregation Processes on Their Efficacy. Int J Polym Sci. 2020;2020:1-7. CrossRef
  26. Grebinyk A, Prylutska S, Grebinyk S, Ponomarenko S, Virych P, Chumachenko V, Kutsevol N, Prylutskyy Y, Ritter U, Frohme M. Drug delivery with a pH-sensitive star-like dextran-graft polyacrylamide copolymer. Nanoscale Adv. 2022;4(23):5077-5088. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  27. Chen C, Lu L, Yan S, Yi H, Yao H, Wu D, He G, Tao X, Deng X. Autophagy and doxorubicin resistance in cancer. Anticancer Drugs. 2018;29(1):1-9. PubMed, CrossRef
  28. Wen SH, Su SC, Liou BH, Lin CH, Lee KR. Sulbactam-enhanced cytotoxicity of doxorubicin in breast cancer cells. Cancer Cell Int. 2018;18:128. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  29. Anjum S, Hashim M, Malik SA, Khan M, Lorenzo JM, Abbasi BH, Hano C. Recent Advances in Zinc Oxide Nanoparticles (ZnO NPs) for Cancer Diagnosis, Target Drug Delivery, and Treatment. Cancers (Basel). 2021;13(18):4570. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  30. Sirelkhatim A, Mahmud S, Seeni A, Kaus NH. Preferential cytotoxicity of ZnO nanoparticle towards cervical cancer cells induced by ROS-mediated apoptosis and cell cycle arrest for cancer therapy. J Nanoparticle Res. 2016;18:219. CrossRef
  31. Chandrasekaran M, Pandurangan M. In Vitro Selective Anti-Proliferative Effect of Zinc Oxide Nanoparticles Against Co-Cultured C2C12 Myoblastoma Cancer and 3T3-L1 Normal Cells. Biol Trace Elem Res. 2016;172(1):148-154. PubMed, CrossRef
  32. Samutprasert P, Chiablaem K, Teeraseranee C, Phaiyarin P, Pukfukdee P, Pienpinijtham P, Svasti J, Palaga T, Lirdprapamongkol K, Wanichwecharungruang S. Epigallocatechin gallate-zinc oxide co-crystalline nanoparticles as an anticancer drug that is non-toxic to normal cells. RSC Adv. 2018;8(14):7369-7376. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.