Противоопухолевое действие кремниевых наночастиц, нагруженных салиномицином, в комбинации с ионизирующим излучением на клетки рака молочной железы линии MCF-7

НЧ из пористого кремния, нагруженных салиномицином, и ионизирующего излучения на опухолевые клетки.

Материалы и методы: Клетки аденокарциномы молочной железы MCF-7 культивировали в стандартных условиях при 37° С в СО₂-инкубаторе (Shellab, США). Исследовали эффекты действия препаратов на основе свободного салиномицина (Sal), пористого кремния (pSi), и их комплекса (pSi+Sal) на рост и метаболическую активность указанной культуры in vitro. НЧ pSi получали измельчением в шаровой планетарной мельнице слоев мезопористого кремния, формируемых электрохимическим травлением пластин кристаллического кремния в растворе плавиковой кислоты в этаноле (L. A. Osminkina, V. Yu. Timoshenko, Open Material Sciences, 2016, 3, 1). Для первой серии экспериментов был выбран широкий диапазон концентрации (1–40 мкМ по салиномицину) и продолжительности инкубации с препаратами (24–72 часа); оценивали метаболическую активность (МА) культуры посредством МТТ-анализа. Во второй серии экспериментов исследовали эффекты комбинированного воздействия: клетки рассевали в культуральные флаконы (SPL, Китай), через 24 ч добавляли препараты, ещё через 24 ч клетки подвергали воздействию γ-излучения (⁶⁰Cо) на установке «АГАТ-С» (Россия) в дозе 5 Гр (мощность дозы 1 Гр/мин). Через 48 ч после облучения клетки снимали с подложки и определяли их количество с помощью камеры Горяева. Контролем служили необлу-ченные и необработанные препаратами клетки. Статистический анализ данных производился с применением критерия Манна-Уитни (Stasistica 6.0).

Результаты: В результате первой серии экспериментов было установлено, что после инкубации клеток с pSi+Sal в течение 48–72 часов происходит ингибирование их жизнеспособности, одним из показателей которой является суммарная МА (p<0,05 во всем исследуемом диапазоне концентраций по сравнению с интактным контролем). При концентрации 10 мкМ МА культуры составила около 50% от контроля, а при 40 мкМ МА уже не выявлялась в использованных условиях МТТ-анализа (в случае 72 часовой инкубации). В целом, эффективность pSi+Sal увеличивалась прямо пропорционально концентрации до достижения полного эффекта. Свободный Sal снижал жизнеспособность клеток MCF-7 в меньшей степени: так, во временной точке 72 часа при концентрации 40 мкМ МА уменьшалась лишь на 30% по сравнению с контролем (p<0,05). Первая серия экспериментов позволила выбрать оптимальные концентрационный и временной диапазоны для исследования комбинированного воздействия на втором этапе работы. Относительно общего числа клеток во второй серии экспериментов следует отметить, что по сравнению с контролем в экспериментальных группах pSi, Sal и pSi+Sal число клеток статистически значимо снижалось примерно на 14% (р<0,05), 77% и 78% (p<0,01), соответственно. При комбинированном действия препаратов и облучения количество клеток MCF-7 значимо уменьшалось относительно одиночного радиационного воздействия на 22%, 69% и 67% в случае pSi, Sal и pSi+Sal, соответственно (p<0,01). Феномен цитотоксического/цитостатического действия pSi предположительно связан с пористой структурой самих НЧ, из-за чего они выступают в качестве сорбента факторов роста из культуральной среды (V. Yu. Timoshenko, «Handbook of Porous Silicon», 2014, 929–936).

Заключение: Результаты MTT-анализа свидетельствуют о более высокой эффективности препарата pSi+Sal относительно Sal во временной точке 72 часа. Однако, в экспериментах с комбинированным действием препаратов и γ-облучения pSi+Sal продемонстрировал одинаковый, яркий цитотоксический эффект, аналогичный действию свободного Sal. Интересным представляется феномен снижения количества опухолевых клеток в группе pSi, связанный, вероятно, со строением пористых наночастиц и, как следствие, адсорбцией питательных веществ, содержащихся в среде, на их поверхности. Этот факт, с одной стороны, накладывает ряд ограничений на возможности применения данных НЧ в комбинации с химиопрепаратами in vivo, с другой, открывает новые интересные перспективы исследования механизмов их действия. В дальнейшем представляет интерес выяснение цитотоксического действия данных препаратов на нормальные клетки, а также в отдаленной перспективе — изучение противоопухолевых эффектов кремниевых НЧ в комплексе с векторными молекулами для направленной доставки в опухолевые клетки и другими химиопрепаратами.