КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 24-24-20102
НазваниеРазработка мультифункциональных биомиметических наноплатформ для тераностики онкологических заболеваний
Руководитель Колесова Екатерина Петровна, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Научно-технологический Университет "СИРИУС" , Краснодарский край
Конкурс №90 - Конкурс 2024 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс)
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-209 - Биотехнология (в том числе бионанотехнология)
Ключевые слова Биомиметические наночастицы, тераностика, адресная доставка лекарственных средств, фотодинамическая терапия, клеточная визуализация, клеточная мембрана, квантовые точки, гомотипическое связывание
Код ГРНТИ34.57.21
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Онкологические заболевания по-прежнему представляют собой серьезную социальную проблему, и наряду с сердечно-сосудистыми заболеваниями входят в лидеры по причине человеческой смертности. В последние три десятилетия значительные усилия были сосредоточены на создание систем для эффективной доставки терапевтических средств. Наноструктурированные системы для доставки лекарств согласно предварительным исследованиям обладают высоким потенциалом в наномедицине, однако в предклинических и клинических испытаниях зачастую не оправдывают этих ожиданий. При разработке и испытаниях, одобренных наноносителей были проанализированы такие параметры, как повышенный эффект проникновения и удерживания, а также поверхностные свойства опухоли. Одним из самых простых подходов для увеличения эффективности доставки лекарственных средств к опухоли является повышение их клеточного поглощения. Последние достижения в области синтеза наноносителей позволили покрывать синтетические наноносители компонентами клеток, что позволит наноносителям воспроизводить биологические функции клеток и снижать их токсичность и иммуногенность. В данном проекте биологические наноносители на основе альбумина будут покрыты белковыми компонентами мембраны раковых клеток. Такой подход позволит увеличить эффективность клеточной интернализации за счет гомотипического связывания с цитоплазматической мембраной клеток-мишеней. Такая стратегия позволит увеличить эффективность адресной доставки лекарственных средств, при этом не требуя создания сложных и дорогих в воспроизведении структур. Такой подход позволит сочетать в себе хорошо изученные и эффективные наночастицы для загрузки лекарств с эффективной стратегией для “маскировки” наноносителей улучшая их биосовместимость и снижая иммунный ответ организма, что позволит увеличить потенциальный терапевтический эффект. В качестве полезной нагрузки будут ипользованы полупроводниковые квантовые точки AgInS2, которые будут использованы одновременно как эффективные флуорофоры для визуализации наноносителй в организме и оценки эффективности их гомотипического связывания так и фотосенсибилизаторы. Фотодинамическая терапия является одним из наиболее щадящих и одновременно с этим эффективных методов диагностики и терапии онкологических заболеваний. Он основан на способности сенсибилизаторов под действием электромагнитного излучения видимого диапазона переходить в возбужденное состояние, в котором при взаимодействии с ближайшим окружением, генерировать активные формы кислорода, которые в свою очередь запускают механизмы апоптоза или некроза раковых клеток. В результате работы будут получены протоколы для формирования биомиметических мультифункциональных платформ, характеризующихся эффективным сродством к раковым клеткам-мишеням, высокими квантовым выходом флуоресценции и фотокаталитическими свойства для индуцирования оксидативного стресса и последующей гибели раковых клеток. Полученные в реузультате работы протоколы и зависимости позволят сформировать стратегию для повышения эффективности существующих и будущих наноноплатформ, которые буудт соеденять в себе сразу несколько функции для тераностики онкологических заболеваний. С фундаментальной точки зрения, в результате успешной реализации проекта будут сформулированы оптимальные свойства для наноплатформ и определены качества, ограничивающие их потенциальную функциональность.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Фотодинамическая терапия является инновационным подходом для терапии онкологических заболеваний, за счет снижения возможных побочных эффектов. Адресная доставка сенсибилизаторов в раковые клетки позволит еще больше снизить нецелевые эффекты и повысить терапевтическую эффективностью Основной задачей данного проекта является разработка мультифункциональных наноплатформ для тераностики онкологических заболеваний. Наноплатформа состоит из нескольких ключевых компонентов: молекулярного/наноструктурированного сенсибилизатора, способного генерировать активные формы кислорода под действием внешнего излучения и выступать качестве флуорофора для визуализации раковых клеток; альбуминовой частицы в качестве наноносителя для увеличения стабильности сенсибилизатора и улучшения его клеточного проникновения; биомиметическая оболочка для адресной доставки сенсибилизатора в раковые клетки за счет гомотипического связывания. На первом году реализации проекты мы сфокусировались на протоколах для формирования наноплатформ и исследовании их физико-химических свойств наноплатформ, которые будут играть решающую роль в клеточной интернализации и темновой цитотоксичности наноплатформ.
Был разработан протокол для синтеза водорастворимых квантовых точек AgInS2 и AgInS2/ZnS,с квантовым выходом флуоресценции 21% и пиком флуоресценции в окне прозрачности биологических тканей, которые характеризовались высокой стабильностью. Был оптимизирован протокол синтеза альбуминовых наночастиц для уменьшения их размера и индекса полидисперсности. Была проведена инкапсуляция КТ и сульфофталоционина в альбуминовые наночастицы, с эффективностью инкапсуляции 30%. Продемонстрировано, что инкапсуляция сенсибилизатора в альбуминовые наночастицы является перспективной стратегией для увеличения клеточной интернализации. Кроме того, в случае сульфофталоцианина альбуминовые наночастиц препятствуют агрегации сенсибилизатора в условиях кислого pH, а в случае КТ-защищают от быстрого фотообесцвечивания в результате облучения. В ходе первого года проекта была показана способность КТ и систем КТ/альбуминовые частицы генерировать супероксид. Был разработан протокол для экстракции мембранных белков из клеток рака молочной железы SKBR-3. Позволяющий получать 30 мг белка из 100 млн клеток. Перспективным мембранным белком для биомиметической оболочки является ERB2, который является перспективной мишенью для терапии HER2-положительных форм рака. Метод совместной экструзии через поликарбонатную мембрану позволил получить биомиметическую оболочку на альбуминовых частицах, белковый состав которых и, в частности, наличие белка ERB2, планируется проанализировать на втором году реализации проекта. Была проанализирована темновая цитотоксичность систем, в ходе которой были подобраны концентрации который, будут использованы в на втором году, когда фокус внимания проекта переключится на взаимодействие наноплатформ с клетками.
Результаты работы опубликованы в двух статях РИНЦ, доложены на 1 конференции, 2 статьи находятся на тапе рецензирования.
Реализация проекта была освещена в СМИ: https://vesti-sochi.tv/obshhestvo/86124-v-siriuse-razrabatyvayut-nanosistemu-dlya-diagnostiki-i-lecheniya-raka, https://yug-24.ru/main/1883-uchenye-v-siriuse-gotovjat-nanosistemu-dlja-jeffektivnoj-diagnostiki-i-terapii-raka.html, https://siriusuniversity.ru/media/news/uchenye-universiteta-sirius-razrabatyvayut-novyy-tip-nanoplatform-dlya-borby-s-onkologicheskimi-zabo/
Публикации
1. Фотодинамическая терапия онкологических заболеваний: принципы и ограничения Фотодинамическая терапия онкологических заболеваний: принципы и ограничения Тенденции развития науки и образования (год публикации - 2024)
2. Инкапсуляция полупроводниковых квантовых точек AgInS2 в биологические наночастицы для увеличения эффективности терапии онкологических заболеваний. Инкапсуляция полупроводниковых квантовых точек AgInS2 в биологические наночастицы для увеличения эффективности терапии онкологических заболеваний. ХОЛОЭКСПО 2024 : XXI Международная конференция по голографии и прикладным оптическим технологиям (Казань, 9–13 сентября 2024 года) : тезисы докладов / Общество с ограниченной ответственностью «Холоэкспо наука и практика». — Москва : Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2024. — 398 с. : ил. , ХОЛОЭКСПО 2024 : XXI Международная конференция по голографии и прикладным оптическим технологиям (Казань, 9–13 сентября 2024 года) : тезисы докладов / Общество с ограниченной ответственностью «Холоэкспо наука и практика». — Москва : Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2024. — 398 с. : ил. (год публикации - 2024)
3.
Анастасия Сырочева, Валентина Горбачева, Вера Егорова, Андрей Замятнин, Алессандро Пароди, Екатерина Колесова
Inorganic Silica Nanoparticles Increase Lysosomal Biology and Protease Activity
International Journal of Molecular Sciences (год публикации - 2025)
10.3390/ijms26178291
4.
Горбачева В.И, Резник И.А., Колесова Е.П.
Фотоиндуцированное изменение флуоресцентных свойств AgInS2 квантовых точек: влияние белкового окружения
Оптика и спектроскопия, Оптика и спектроскопия, 2025, том 133, вып. 4, страницы 415–420 (год публикации - 2025)
10.61011/OS.2025.04.60539.7311-24
5. Горбачева В.И., Сырочева А.О., Колесова Е.П. РОЛЬ АФК, ГЕНЕРИРУЕМЫХ СЕНСИБИЛИЗАТОРОМ, В ЭФФЕКТИВНОСТИ ФОТОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ ОНКОЛОГИЧЕСКИХ И ИНФЕКЦИОННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. академика И.П. Павлова, Санкт-Петербург, АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ БИОМЕДИЦИНЫ - 2025 Материалы XXXI Всероссийской конференции молодых учёных с международным участием. Санкт-Петербург, 2025 (год публикации - 2025)
6.
Горбачева В.И., Сырочева А.О., Колесова Е.П.
Albumin-Phthalocyanine Nanoconjugates as Platforms for Enhanced Photodynamic Cancer Therapy
MDPI, Int. J. Mol. Sci. 2025, 26(23), 11559 (год публикации - 2025)
10.3390/ijms262311559
7.
Горбачева В.И., Резник И.А., Колесова Е.П.
Потенциал системы «квантовые точки AgInS2/альбуминовые наночастицы» для фотодинамической терапии
Оптический журнал, Оптический журнал. 2025. Т. 92. № 5. С. 99–109 (год публикации - 2025)
10.17586/1023-5086-2025-92-05-99-109