Противоопухолевое действие наноразмерных частиц с доксорубицином

Наночастицы имеют сложное строение, практически всегда ядро и оболочку, часто внешние функциональные группы. Свойства наночастиц (электронные, оптические, магнитные) могут существенно отличаться от свойств соответствующих компактных материалов. Поверхностная энергия наночастиц такова, что они способны эффективно взаимодействовать с любыми химическими соединениями, включая инертные газы. Для наночастиц с размерами 2-10 нм количество поверхностных атомов сопоставимо с атомами в объёме частицы, поэтому поверхность играет существенную роль в определении физических свойств наночастиц. Координированные на поверхности наночастиц молекулы стабилизируются, но при этом не изменяют свои химические и биологические свойства.

Цель работы. Оценить эффективность противоопухолевого действия комплекса «наночастицы железа + доксорубицин» (FeC+DOX) по сравнению с одним доксорубицином. Исследовать способность наночастиц железа (FeC), связанного с молекулами доксорубицина тормозить рост опухоли in vitro по сравнению, с противоопухолевым действием доксорубицина.

Материал и методы. В работе использовались наночастицы железа (FeC), полученные в Институте Высоких напряжений СО РАН (г. Томск). В качестве химиопрепарата использовался противоопухолевый антибиотик антрациклиново-го ряда, вызывающий разрушение нитей ДНК – доксорубицин (DOX). Все эксперименты проводились in vitro на опухолевых клетках карциномы Эрлиха, поддерживаемые в асцитной форме на мышах линии C57Bl6. В работе использовались следующие группы: группа контроля; группа с добавлением наночастиц в концентрации 250 мкг/ мл, 500 мкг/мл и 1 мг/мл; группа с добавлением доксорубицина в концентрации 10 мкг/мл, 20 мкг/ мл и 40 мкг/мл; группа c добавлением наночастиц, связанных с химиопрепаратом в соответствующих концентрациях. В работе оценивалась пролиферативная активность опухолевых клеток по включению меченого по атому трития тимидина, количество живых и мертвых клеток с помощью витального красителя трипановго синего, а также общее количество клеток.

Результаты. В группе с добавлением чистых наночастиц железа наблюдалось снижение пролиферативной активности опухолевых клеток карциномы Эрлиха на 20-50% по сравнению с группой контроля, причем наибольший эффект наблюдался при добавлении наночастиц в максимальной концентрации (1 мг/мл). В группе с добавлением DOX торможение опухолевого роста составляло 50-80% по сравнению с группой контроля, при этом наблюдалась линейная зависимость эффекта ингибирования клеточной пролиферации от дозы химиопрепарата (максимальный эффект при 40 мкг/мл DOX). Наиболее выраженное торможение опухолевого роста наблюдалось в группе, получавшей соединение доксорубицина с наночастицами железа – 80-95% ингибирования клеточной пролиферации. При этом 95% достигалось при наибольших концентрациях используемого соединения (1 мг/мл FeC + 40 мкг/мл DOX). При этом различия между группой FeC+DOX были статистически значимы по сравнению со всеми остальными используемыми группами.

При исследовании выживаемости опухолевых клеток в тесте с трипановым синим было показано, что максимальное количество мертвых (некротических) клеток и минимальное количество живых клеток наблюдается в группе с добавлением наночастиц железа в соединении с доксорубицином (85-92% мертвых клеток от общего числа клеток). В то же время общее число клеток (живые + мертвые) в остальных группах (DOX; FeC) незначительно отличалось от группы FeC+DOX, а количество мертвых клеток в этих группах было значительно меньше.

Выводы. Полученные данные свидетельствуют о том, что наночастицы в соединении с доксорубицином способны более эффективно тормозить рост опухолевых клеток карциномы Эрлиха, чем один доксорубицин. При этом механизм гибели опухолевых клеток, по-видимому, связан с некротической гибелью клеток.