Способность наночастиц на основе ортованадатов к идентификации in vitro и инактивации in vivo стволовых раковых клеток
Выполнена оценка способности наночастиц на основе ортованадатов редкоземельных металлов связываться и идентифицировать стволовые раковые клетки в экспериментальной модели аденокарциномы Эрлиха методами люминесцентной микроскопии и спектроскопии. Показано, что синтезированные наночастицы разной формы...
Saved in:
| Published in: | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , , , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
2013
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/75932 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Способность наночастиц на основе ортованадатов к идентификации in vitro и инактивации in vivo стволовых раковых клеток / А.Н. Гольцев, Н.Н. Бабенко, Ю.А. Гаевская, Н.А. Бондарович,
 М.В. Останков, О.В. Челомбитько, Т Г. Дубрава, В.К. Клочков, Н.С. Кавок, Ю.В. Малюкин // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2013. — Т. 11, № 4. — С. 729-739. — Бібліогр.: 26 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860066125820198912 |
|---|---|
| author | Гольцев, А.Н. Бабенко, Н.Н. Гаевская, Ю.А. Бондарович, Н.А. Останков, М.В. Челомбитько, О.В. Дубрава, Т.Г. Клочков, В.К. Кавок, Н.С. Малюкин, Ю.В. |
| author_facet | Гольцев, А.Н. Бабенко, Н.Н. Гаевская, Ю.А. Бондарович, Н.А. Останков, М.В. Челомбитько, О.В. Дубрава, Т.Г. Клочков, В.К. Кавок, Н.С. Малюкин, Ю.В. |
| citation_txt | Способность наночастиц на основе ортованадатов к идентификации in vitro и инактивации in vivo стволовых раковых клеток / А.Н. Гольцев, Н.Н. Бабенко, Ю.А. Гаевская, Н.А. Бондарович,
 М.В. Останков, О.В. Челомбитько, Т Г. Дубрава, В.К. Клочков, Н.С. Кавок, Ю.В. Малюкин // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2013. — Т. 11, № 4. — С. 729-739. — Бібліогр.: 26 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
| description | Выполнена оценка способности наночастиц на основе ортованадатов редкоземельных металлов связываться и идентифицировать стволовые раковые клетки в экспериментальной модели аденокарциномы Эрлиха методами люминесцентной микроскопии и спектроскопии. Показано, что синтезированные наночастицы разной формы и размера (сферические, веретеноподобные и стержнеподобные) обладали различным потенциалом связывания с опухолевыми клетками-предшественниками in vitro. Установлено, что наночастицы только сферической и веретеноподобной форм могут идентифицировать опухолевые клетки, как в общем пуле, так и в выделенной CD44⁺-фракции. Показана способность всех видов наночастиц кторможению роста опухоли, причём, веретеноподобные наночасти цы в концентрации 0,87 г/л максимально ингибировали развитие опухолевого процесса.
Виконано оцінку здатности наночастинок на основі ортованадатів рідкісноземельних металів зв’язуватися та ідентифікувати стовбурові ракові клітини в експериментальній моделі Ерліхової аденокарциноми методами люмінесцентної мікроскопії та спектроскопії. Показано, що синтезовані наночастинки різної форми і розміру (сферичні, веретеноподібні та стрижнеподібні) відзначаються різним потенціалом зв’язування з пухлинними клітинами-попередниками in vitro. Встановлено, що наночастинки тільки сферичної і веретеноподібної форми можуть ідентифікувати пухлинні клітини, як у загальному пулі, так і у виділеній CD44⁺-фракції. Показано здатність всіх видів наночастинок до гальмування росту пухлини in vivo,причому, веретеноподібні наночастинки в концентрації 0,87 г/л максимально інгібували розвиток пухлинного процесу.
The ability of orthovanadate-based nanoparticles of rare-earth metals to bind and identify the cancer stem cells in experimental model of the Ehrlich carcinoma by luminescent microscopy and spectroscopy is estimated. As shown, the synthesized nanoparticles of different size and shape (spherical, spindlelike and rod-shaped) have various potentials to be bound with tumour progenitor cells in vitro. As established, only nanoparticles of spherical and spindlelike shapes can identify tumour cells in both total pool and isolated CD44⁺ fraction. The ability of all types of nanoparticles to inhibit the tumour growth in vivo is shown, at that the spindle-like nanoparticles in the concentration of 0.87 g/l have maximal potential to inhibit the development of tumour process.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:07:45Z |
| format | Article |
| fulltext |
729
PACS numbers: 87.15.-v, 87.19.xj, 87.64.-t, 87.80.-y, 87.85.Rs
Способность наночастиц на основе ортованадатов
к идентификации in vitro и инактивации in vivo стволовых
раковых клеток
А. Н. Гольцев, Н. Н. Бабенко, Ю. А. Гаевская, Н. А. Бондарович,
М. В. Останков, О. В. Челомбитько, Т. Г. Дубрава, В. К. Клочков*,
Н. С. Кавок*, Ю. В. Малюкин*
Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины,
ул. Переяславская, 23,
61015 Харьков, Украина
*Институт сцинтилляционных материалов НАН Украины,
просп. Ленина, 60,
61001 Харьков, Украина
Выполнена оценка способности наночастиц на основе ортованадатов ред-
коземельных металлов связываться и идентифицировать стволовые рако-
вые клетки в экспериментальной модели аденокарциномы Эрлиха мето-
дами люминесцентной микроскопии и спектроскопии. Показано, что син-
тезированные наночастицы разной формы и размера (сферические, вере-
теноподобные и стержнеподобные) обладали различным потенциалом свя-
зывания с опухолевыми клетками-предшественниками in vitro. Установ-
лено, что наночастицы только сферической и веретеноподобной форм мо-
гут идентифицировать опухолевые клетки, как в общем пуле, так и в вы-
деленной CD44
-фракции. Показана способность всех видов наночастиц к
торможению роста опухоли in vivo, причём, веретеноподобные наночасти-
цы в концентрации 0,87 г/л максимально ингибировали развитие опухо-
левого процесса.
Виконано оцінку здатности наночастинок на основі ортованадатів рідкіс-
ноземельних металів зв’язуватися та ідентифікувати стовбурові ракові
клітини в експериментальній моделі Ерліхової аденокарциноми методами
люмінесцентної мікроскопії та спектроскопії. Показано, що синтезовані
наночастинки різної форми і розміру (сферичні, веретеноподібні та стри-
жнеподібні) відзначаються різним потенціалом зв’язування з пухлинними
клітинами-попередниками in vitro. Встановлено, що наночастинки тільки
сферичної і веретеноподібної форми можуть ідентифікувати пухлинні клі-
тини, як у загальному пулі, так і у виділеній CD44
-фракції. Показано зда-
тність всіх видів наночастинок до гальмування росту пухлини in vivo,
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies
2013, т. 11, № 4, сс. 729–739
2013 ІМÔ (Інститут металофізики
ім. Г. В. Курдюмова НАН України)
Надруковано в Україні.
Ôотокопіювання дозволено
тільки відповідно до ліцензії
730 А. Н. ГОЛЬЦЕВ, Н. Н. БАБЕНКО, Ю. А. ГАЕВСКАЯ и др.
причому, веретеноподібні наночастинки в концентрації 0,87 г/л максима-
льно інгібували розвиток пухлинного процесу.
The ability of orthovanadate-based nanoparticles of rare-earth metals to bind
and identify the cancer stem cells in experimental model of the Ehrlich carci-
noma by luminescent microscopy and spectroscopy is estimated. As shown,
the synthesized nanoparticles of different size and shape (spherical, spindle-
like and rod-shaped) have various potentials to be bound with tumour progeni-
tor cells in vitro. As established, only nanoparticles of spherical and spindle-
like shapes can identify tumour cells in both total pool and isolated CD44
fraction. The ability of all types of nanoparticles to inhibit the tumour growth
in vivo is shown, at that the spindle-like nanoparticles in the concentration of
0.87 g/l have maximal potential to inhibit the development of tumour process.
Ключевые слова: наночастицы, ортованадаты, стволовые раковые клетки.
(Получено 19 ноября 2013 г.)
1. ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время онкологические заболевания занимают одно из
ведущих мест среди всех заболеваний человека. Доказано, что
неоплазии любой этиологии, в частности рака молочной железы,
обусловлены существованием немногочисленной популяции ство-
ловых раковых клеток (СРК) с фенотипом CD44highCD24
/low, кото-
рые способны к неограниченному самоподдержанию и представля-
ют собой высшую ступень в иерархической лестнице их дифферен-
цировки [1, 2]. Субпопуляция CD44+/CD24+-клеток, также как и
CD44high, способна формировать в организме реципиентов опухоль,
но при введении в большей концентрации. Наиболее дифференци-
рованным клеткам с фенотипом CD44
/CD24
такая активность не
присуща [3].
СРК в большинстве своём устойчивы к традиционной терапии,
что обуславливает поздние рецидивы и метастазирование опухоли.
Продолжается совершенствование методов, технологий и поиск се-
лективных препаратов идентификации, инактивации СРК и повы-
шения эффективности лечения онкологических заболеваний.
Успехи в развитии нанотехнологий свидетельствуют о возможности
широкого использования наночастиц (НЧ) в диагностике и лечении
различных заболеваний [4, 5]. Доступные методы синтеза и моди-
фикации НЧ делают их перспективными для биологического и ме-
дицинского использования [6, 7, 8]. Биологический эффект НЧ
определяется многими как собственными физико-химическими ха-
рактеристиками, так и взаимодействием с теми или иными струк-
турами клеток [4, 9]. В некоторых работах, например, продемон-
стрирована связь формы НЧ с возможностью их трансмембранного
СПОСОБНОСТЬ НАНОЧАСТИЦ К ИДЕНТИÔИКАЦИИ И ИНАКТИВАЦИИ КЛЕТОК 731
транспорта [8, 10]. При этом указывается на возможность НЧ изме-
нять функциональную активность нормальных [11] и трансформи-
рованных клеток [4].
Использование метода фенотипической оценки клеток-предшес-
твенников разного уровня дифференцировки в опухолевом очаге
даёт возможность не только идентифицировать стадии, динамику
развития и инвазивность процесса, но и его чувствительность к
проведению терапии, включая действие разных форм нанокомпо-
зитов.
Показано, что соединения ванадия обладают противоопухолевым
действием, запуская клетки в апоптоз и/или активируя опухоль-
супрессирующие гены [4]. Понимание механизмов реализации про-
тивоопухолевой терапии, в частности, с использованием НЧ на ос-
нове ортованадатов в эксперименте позволит оптимизировать схе-
мы лечения онкопатологии. Удобной моделью для проведения та-
кого рода исследований является перевиваемая линия опухолевых
клеток аденокарциномы Эрлиха [12], являющаяся аналогом рака
молочной железы человека.
Исходя из этого, цель данного исследования — оценить способ-
ность флуоресцентных НЧ на основе ортованадатов к визуализации
и инактивации опухоль-индуцирующих клеток в эксперименталь-
ной модели аденокарциномы Эрлиха (АКЭ).
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Поскольку ранее было показано [13], что клетки асцитной формы
АКЭ у самок дают значительно более выраженный прирост опухо-
левых клеток в сравнении с самцами, исследования проводились на
8-ми месячных самках мышей линии Balb/C. В качестве первичной
культуры выступали клетки АКЭ, стабилизированные после крио-
консервирования путём 3-х кратной перевивки in vivo [14]. Крио-
консервирование клеток АКЭ осуществляли в пластиковых ампу-
лах (‘Nunc’, США) без применения классических криопротекторов
в асцитической жидкости [15].
Наночастицы на основе ортованадатов. В работе были использова-
ны наночастицы на основе ортованадатов редкоземельных элемен-
тов, активированных европием в виде коллоидных растворов, син-
тезированных в Институте сцинтилляционных материалов НАН
Украины.
Сферические НЧ (размером в 3 нм) имеют состав
Gd0,60,8Y0,10,3VO4:Eu3
(0,1), веретеноподобные (540 нм2) —
Gd0,9VO4:Eu3
(0,1), стержнеподобные (12250 нм2) — La0,9VO4:Eu3
(0,1).
Инкубация клеток АКЭ с наночастицами. Известно, что концен-
трация НЧ ниже 0,8 г/л недостаточна для достоверной регистрации
люминесценции нанолюминофоров в клетках, а концентрация НЧ
732 А. Н. ГОЛЬЦЕВ, Н. Н. БАБЕНКО, Ю. А. ГАЕВСКАЯ и др.
выше 4,4 г/л может проявлять токсичное действие и приводить к
снижению количества жизнеспособных клеток, и не только опухо-
левых [16]. Исходя из этого, в данной работе клетки АКЭ инкубиро-
вали 3 часа при комнатной температуре в 5% растворе глюкозы, со-
держащем НЧ сферической, веретеноподобной и стержнеподобной
формы в двух концентрациях: 0,875 и 4,38 г/л.
Всего в работе было проверено 6 вариантов обработки клеток АКЭ
наночастицами:
1 — АКЭ + сферические НЧ (концентрация 0,87 г/л);
2 — АКЭ + сферические НЧ (концентрация 4,38 г/л);
3 — АКЭ + веретеноподобные НЧ (концентрация 0,87 г/л);
4 — АКЭ + веретеноподобные НЧ (концентрация 4,38 г/л);
5 — АКЭ + стержнеподобные НЧ (концентрация 0,87 г/л);
6 — АКЭ + стержнеподобные НЧ (концентрация 4,38 г/л);
7 — контроль клетки АКЭ, которые инкубировали в растворе 5%
глюкозы без добавления НЧ.
Также были продублированы шесть вариантов с обработкой на-
ночастицами фракции CD44+-клеток, выделенной из общей попу-
ляции АКЭ.
Получение фракции CD44
-клеток АКЭ. Ôракцию CD44
выделяли
из общей популяции клеток АКЭ с помощью магнитного сортера
(BDTM Imagnet) с использованием первичных немеченых монокло-
нальных антител к CD44 и вторичных Mouse IgG1 Magnetic
Particles-DM (‘BD Pharmіngen’, США) согласно протоколу произво-
дителя.
После инкубации с НЧ клетки АКЭ были трижды отмыты фи-
зиологическим раствором и протестированы in vitro и in vivo.
Визуализация клеток АКЭ in vitro после инкубации с НЧ. Для ви-
зуализации клеток использовался люминесцентный микроскоп
Olympus IX71 с источником возбуждения - ксеноновой лампой 75
W. Для возбуждения люминесценции был использован фильтр,
пропускающий 460–490 нм и фильтр для наблюдения люминес-
ценции, пропускающий от 510 нм. Микроскоп оснащён дополни-
тельным каналом регистрации спектров, позволяющим анализиро-
вать спектры люминесценции наблюдаемых биологических объек-
тов. Спектры регистрировались с помощью спектрометра USB4000
(Ocean Optics, USA). Наблюдение изолированных клеток проводили
при увеличении 1000 в условиях масляной иммерсии.
Оценка структурно-функциональных характеристик клеток АКЭ
in vivo после инкубации с НЧ. После инкубации клеток АКЭ с НЧ
они были введены внутрибрюшинно в дозе 3106
клеток/мышь объ-
ёмом 0,3 мл. Клетки АКЭ культивировали на протяжении 7 суток в
перитональной полости (ПП) мышей.
Оценку иммунофенотипических характеристик клеток АКЭ про-
водили на проточном цитофлуориметре FACS Calіbur (‘Becton
СПОСОБНОСТЬ НАНОЧАСТИЦ К ИДЕНТИÔИКАЦИИ И ИНАКТИВАЦИИ КЛЕТОК 733
Dіckіnson’, США). Были оценены шесть субпопуляций клеток,
включая наиболее вероятных претендентов на роль СРК — CD44hi
и
CD44
24
, продвинутых в дифференцировке CD44
24
и CD44-24
, а
также клетки с маркерами стволовых кроветворных, а именно, Sсa-
1
и CD117+. Для определения концентрации этих клеток были ис-
пользованы моноклональные антитела (‘BD Pharmіngen’, США) к
CD44, CD117, Sca-1 (FІTC), а также CD24 (PE). Учёт результатов
осуществляли с помощью программы WіnMDі 2.9.
Индекс ингибиции роста опухоли оценивали по формуле:
(к) (o)
100%,
(к)
V V
V
V(к) и V(о) — абсолютные количества клеток АКЭ в ПП контроль-
ной и опытной групп соответственно.
Полученные экспериментальные данные статистически обраба-
тывали в электронных таблицах ‘Microsoft Excel 2000’.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Электронно-микроскопические фотографии твёрдой фазы колло-
идных растворов НЧ представлены на рис. 1. Твёрдая фаза первого
раствора (рис. 1, а) представляет собой полидисперсную систему
сферических НЧ (2 нм), второго раствора (рис. 1, б) — веретенопо-
добных НЧ (540 нм) и третьего раствора (рис. 1, в) — стержнепо-
добных НЧ (12250 нм).
Методом люминесцентной микроскопии показано, что в гетеро-
генной популяции клеток АКЭ только сферические и веретенопо-
добные НЧ позволяют визуализировать небольшой процент клеток
(6,2% и 0,9% соответственно), о чем свидетельствует их красно-
оранжевая люминесценция (рис. 2, а). Возможно, что эти клетки
относятся к СРК. Учитывая, что для СРК характерна экспрессия
а б в
Рис. 1. Электронно-микроскопические фотографии твёрдой фазы колло-
идных растворов НЧ. Примечание: а — сферические, б — веретеноподоб-
ные, в — стержнеподобные НЧ.
734 А. Н. ГОЛЬЦЕВ, Н. Н. БАБЕНКО, Ю. А. ГАЕВСКАЯ и др.
CD44-маркёра, мы оценили способность НЧ визуализировать клет-
ки-предшественники в выделенной на магнитном сортере фракции
CD44+-клеток. Как видно из рис. 2, концентрация идентифицируе-
мых сферическими и веретеноподобными НЧ клеток в CD44+-
фракции повышалась в обоих случаях почти в 10 раз (49,0% и 7,1%
соответственно). Это говорит в пользу предположения о селектив-
ном связывании НЧ с клетками, несущими CD44-маркёр. Проник-
новение сферических и веретеноподобных НЧ внутрь клеток АКЭ
было подтверждено спектрометрически в виде пика флуоресценции
при длине волны 619 нм (рис. 2, б).
После инкубации клеток АКЭ со стержнеподобными НЧ наблю-
далась только ярко-зелёная аутофлуоресценция, свидетельствую-
щая об отсутствии их связывания во всех вариантах оценки, что
подтверждено и спектроскопически при использовании фильтра
возбуждения люминесценции 460–490 нм и фильтра для наблюде-
Рис. 2. Идентификация НЧ разного вида в клетках АКЭ методом люми-
несцентной спектрометрии (а) и визуализация аккумуляции НЧ в клетках
— методом люминесцентной микроскопии (б).
СПОСОБНОСТЬ НАНОЧАСТИЦ К ИДЕНТИÔИКАЦИИ И ИНАКТИВАЦИИ КЛЕТОК 735
ния люминесценции, пропускающего от 510 нм. В данном случае
отсутствует пик флюоресценции НЧ на спектрограмме (рис. 2, б).
Таким образом, обнаруженная нами способность проникновения
НЧ внутрь клеток в значительной мере зависит от их геометриче-
ских параметров, влияющих на трансмембранный транспорт. Дан-
ный факт позволяет предположить возможность модификации под
действием НЧ функционального потенциала клеток АКЕ, что было
оценено в системе in vivo.
При аттестации клеточного состава гетерогенного пула АКЭ было
установлено, что в нем присутствуют клетки с такими фенотипиче-
скими маркерами как CD44hі, CD44+24
, CD44
24
, CD44
24+,
CD117+, Sca-1
. Важным является установленный нами факт при-
сутствия среди клеток АКЭ субпопуляций с маркерами CD117+
и
Sca-1
. Молекула CD117 представляет собой трансмембранный ти-
розинкиназный рецептор. В нормальных условиях он активируется
соответствующим лигандом — фактором роста стволовых клеток
(stem cell factor—SCF) [17]. В условиях онкопатологии повышенная
экспрессия CD117-маркёра отмечена также при миелоидной лей-
кемии, мелкоклеточной карциноме лёгких, раке молочной железы
[18, 19, 20, 21]. При этом происходит лигандонезависимая актива-
ция рецептора c-KIT, которая чаще всего (до 92% случаев) является
следствием мутации c-kit онкогена [22], либо обусловлена наруше-
нием механизмов регуляции функции данного рецептора [23].
Sca-1 также является маркёром стволовых клеток [24], который
экспрессируется разными популяциями клеток-предшественни-
ков, включая прогениторы молочной железы [25]. Впервые он был
идентифицирован на стволовых клетках костного мозга и других
тканей. Показано [26], что в ткани молочной железы здоровых
мышей количество Sca-1
клеток не превышает 20%, в то время как
у трансгенных мышей со спонтанным развитием опухоли молочной
железы наблюдается увеличение их количества в 3 раза вследствие
активации онкогена Wnt.
Предобработка клеток АКЭ наночастицами и последующее их
культивирование in vivo приводило к выраженным изменениям
процесса формирования как общего пула клеток в ПП, так и субпо-
пуляций клеток-предшественников с разным фенотипом, отража-
ющим уровень их дифференцировки (см. таблицу). Исключением
были Sca-1
клетки, концентрация которых достоверно не снижа-
лась при всех видах обработки.
Так, сферические НЧ при малой концентрации (0,87 г/л) прояв-
ляли ингибирующий эффект в отношении наиболее канцерогенных
CD44hі-клеток в сравнении с контролем и большей концентрацией
этих НЧ. Сферические НЧ обеих концентраций абсолютно в равной
степени ингибировали формирование CD44+/24
-клеток в сравне-
нии с контролем (более чем в 4 раза).
Т
А
Б
Л
И
Ц
А
.
В
л
и
я
н
и
е
н
а
н
о
ч
а
с
т
и
ц
н
а
ф
е
н
о
т
и
п
и
ч
е
с
к
и
е
и
ф
у
н
к
ц
и
о
н
а
л
ь
н
ы
е
х
а
р
а
к
т
е
р
и
с
т
и
к
и
к
л
е
т
о
к
А
К
Э
(
M
m
,
n
5
).
П
о
к
а
з
а
т
е
л
ь
В
а
р
и
а
н
т
1
В
а
р
и
а
н
т
2
В
а
р
и
а
н
т
3
В
а
р
и
а
н
т
4
В
а
р
и
а
н
т
5
В
а
р
и
а
н
т
6
В
а
р
и
а
н
т
7
к
о
н
т
р
о
л
ь
Т
и
п
н
а
н
о
ч
а
с
т
и
ц
С
ф
е
р
и
ч
е
с
к
и
е
В
е
р
е
т
е
н
о
п
о
д
о
б
н
ы
е
С
т
е
р
ж
н
е
п
о
д
о
б
н
ы
е
—
К
о
н
ц
е
н
т
р
а
ц
и
я
н
а
н
о
ч
а
с
т
и
ц
,
г
/
л
0
,8
7
4
,3
8
0
,8
7
4
,3
8
0
,8
7
4
,3
8
—
C
D
4
4
h
i ,
%
0
,0
5
0
,0
0
4
*
0
,0
9
0
,0
0
6
*
0
,4
7
0
,0
3
*
0
,0
6
0
,0
0
4
*
0
,0
7
0
,0
0
5
*
0
,0
3
5
0
,0
0
7
*
0
,1
4
0
,0
0
9
C
D
4
4
/
2
4
,
%
0
,7
5
0
,0
5
*
0
,6
9
0
,0
5
*
1
,4
5
0
,1
0
*
0
,5
2
0
,0
4
*
0
,5
0
0
,0
4
*
0
,2
6
0
,0
2
*
3
,3
8
0
,2
C
D
4
4
/
2
4
,
%
0
,6
2
0
,0
4
*
0
,8
7
0
,0
6
*
1
,1
9
0
,0
8
*
0
,3
3
0
,0
2
*
0
,4
9
0
,0
3
*
0
,2
8
0
,0
2
*
2
,1
7
0
,0
2
C
D
4
4
/
2
4
+
,
%
4
,9
7
0
,3
1
2
,8
5
0
,2
0
*
1
,4
5
0
,1
0
*
0
,5
2
0
,0
4
*
2
,4
0
0
,2
0
*
3
,6
1
0
,3
2
*
5
,3
3
0
,4
0
C
D
1
1
7
,
%
1
,0
2
0
,0
7
*
0
,3
2
0
,0
8
*
0
,3
8
0
,0
3
*
1
,0
7
0
,0
7
*
1
,6
8
0
,1
1
*
0
,2
0
0
,0
1
*
7
,8
1
0
,5
1
S
c
a
-1
+
,
%
8
7
,9
6
6
,2
1
9
1
,3
6
,4
1
7
7
,8
0
5
,4
1
9
2
,6
1
6
,5
0
9
0
,9
0
6
,4
2
8
3
,1
2
5
,8
3
9
0
,3
2
6
,3
С
о
о
т
н
о
ш
е
н
и
е
C
D
4
4
h
i /
C
D
1
1
7
-
к
л
е
т
о
к
0
,0
5
0
,2
8
1
,2
4
0
,0
5
6
0
,0
4
0
,1
7
5
0
,0
1
7
А
б
с
.
к
о
л
и
ч
е
с
т
в
о
к
л
е
т
о
к
в
П
П
1
0
7
3
8
,0
4
2
,7
0
2
2
,3
6
1
,6
0
*
8
,9
1
0
,6
0
*
3
9
,4
2
2
,8
1
3
2
,5
8
2
,3
0
*
1
8
,0
0
1
,3
0
4
6
,5
7
3
,3
2
И
н
г
и
б
и
ц
и
я
р
о
с
т
а
А
К
Э
,
%
1
8
,0
0
1
,3
2
5
2
,0
0
3
,6
3
8
0
,3
4
5
,6
1
1
5
,0
0
1
,0
5
3
0
,0
0
2
,1
0
5
1
,0
0
4
,3
0
0
П
р
и
м
е
ч
а
н
и
е
:
*
—
р
а
з
л
и
ч
и
я
с
т
а
т
и
с
т
и
ч
е
с
к
и
д
о
с
т
о
в
е
р
н
ы
п
о
с
р
а
в
н
е
н
и
ю
с
к
о
н
т
р
о
л
е
м
(
p
0
,0
5
).
736 А. Н. ГОЛЬЦЕВ, Н. Н. БАБЕНКО, Ю. А. ГАЕВСКАЯ и др.
СПОСОБНОСТЬ НАНОЧАСТИЦ К ИДЕНТИÔИКАЦИИ И ИНАКТИВАЦИИ КЛЕТОК 737
Повышение концентрации НЧ до 4,38 г/л вызывало наибольшее
снижение содержания клеток с фенотипом CD117+. Обращает на
себя внимание и факт достоверной ингибиции формирования
наиболее дифференцированных СD44
/24
-клеток при использова-
нии НЧ в концентрации 4,38 г/л (вариант 2).
При инкубации клеток АКЭ с веретеноподобными НЧ в концен-
трации 0,87 г/л (вариант 3) отмечено максимальное в сравнении со
всеми опытными группами повышение количества CD44hі-клеток
на фоне минимального содержания CD117+-клеток. Повышение
концентрации веретеноподобных НЧ до 4,38 г/л приводило к сни-
жению содержания CD44hі
и остальных более дифференцированных
субпопуляций АКЭ, за исключением CD117+-клеток. Интересно,
что ингибирующее влияние данного вида НЧ в концентрации 4,38
г/л на все субпопуляции клеток-предшественников было весьма
схожим с вариантом 1 (сферические НЧ в концентрации 0,87 г/л).
Исключение составляет лишь субпопуляция СD44
/24+, которая
была максимально ингибирована (в 10 раз в сравнении с контролем)
из всех оценённых субпопуляций. Тем не менее, этот «нюанс»
практически не повлиял на общее количество клеток в ПП (табл.).
Весьма интересно, что предобработка клеток АКЭ стержнеподоб-
ными НЧ также вызывала существенное снижение содержания
всех субпопуляций клеток в ПП в сравнении с контролем, причём
НЧ в концентрации 4,38 г/л в большей степени обладали такой ак-
тивностью. Так, наиболее выраженное снижение содержания
CD44hі
и CD117
, в сравнении с контролем и со всеми исследуемыми
группами клеток, было отмечено при использовании стержнепо-
добных НЧ в концентрации 4,38 г/л (группа 6). Закономерное сни-
жение количества более дифференцированных субпопуляций кле-
ток АКЭ с фенотипом CD44+/24
, CD44
/24
вызвало также значи-
тельное (в 2,5 раза) уменьшение абсолютного содержания клеток в
ПП.
Таким образом, изменение субпопуляционного состава клеток
АКЭ после предобработки НЧ, по-видимому, является причиной
ингибиции роста опухоли, причём интенсивность такого процесса
определялась как видом и концентрацией НЧ, так и кооператив-
ными взаимодействиями клеток-предшественников АКЭ.
Наиболее значительными были результаты почти 80% ингиби-
ции роста опухоли после обработки АКЭ веретеноподобными НЧ
при малой их концентрации. Удивительно, но стержнеподобные
наночастицы, присутствие которых на клетках ни одним из мето-
дов мы не обнаружили, изменяли не только субпопуляционный со-
став клеток АКЭ, но и ингибировали рост асцитной опухоли.
Значительный ингибирующий эффект роста опухоли отмечен в
вариантах 2, 3 и 6, что сопровождалось повышением соотношения
CD44hi- к CD117
-клеткам в сравнении с контролем, причём верете-
738 А. Н. ГОЛЬЦЕВ, Н. Н. БАБЕНКО, Ю. А. ГАЕВСКАЯ и др.
ноподобные НЧ в концентрации 0, 875 г/л (вариант 3) проявляли
его в максимальной степени. В данном случае точкой приложения
действия веретеноподобных НЧ могли быть CD117
-клетки, инги-
биция функции которых приводила к повышению содержания
CD44hі-клеток за счёт блокады их дифференцировочного потенциа-
ла.
4. ВЫВОДЫ
1. Синтезированные наночастицы ортованадатов редкоземельных
металлов (сферические, веретеноподобные и стержнеподобные) об-
ладали различным потенциалом связывания с опухолевыми клет-
ками-предшественниками in vitro.
2. Методами люминесцентной микроскопии и спектрометрии уста-
новлено, что только сферические и веретеноподобные наночастицы
способны визуализировать СРК, хотя противоопухолевой активно-
стью in vivo обладали все формы наночастиц.
Механизм реализации противоопухолевого эффекта in vivo зави-
сит от формы и концентрации наночастиц, а также характера мо-
дификации опухолевых прекурсоров разной степени дифференци-
ровки.
ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. M. S. Wicha, Breast Cancer Res., 10: 105 (2008).
2. H. Ghebeh, G. M. Sleiman, P. S. Manogaran, A. Al-Mazrou, E. Barhoush,
F. H. Al-Mohanna, A. Tulbah, K. Al-Faqeeh, and C. N. Adra, BMC Cancer., 13:
289 (2013).
3. M. Al-Hajj, M. S. Wicha, A. Benito-Hernandez, S. J. Morrison, and
M. F. Clarke, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 100, No. 7: 3983-8 (2003).
4. A. M. Evangelou, Crit. Rev. Oncol. Hematol., 42, No. 3: 249 (2002).
5. Ю. П. Мешалкин, Н. П. Бгатова, Journal of Siberian Federal University Biol-
ogy, 3: 248 (2008).
6. S. M. Moghimi, A. C. Hunter, and J. C. Murray, Pharmacol Rev., 53: 283
(2001).
7. N. G. Portney and M. Ozkan, Anal. Bioanal. Chem., 384: 620 (2006).
8. В. К. Клочков, Н. С. Кавок, Ю. В. Малюкин, В. П. Семиноженко, Доповіді
Національної академії наук України, № 10: 81 (2010).
9. V. Mailander and K. Landfester, Biomacromolecules, 10: 2379 (2009).
10. X. Chen, F. Tian, X. Zhang, and W. Wang, Soft Matter, 9: 7592 (2013).
11. A. Manke, L. Wang, and Y. Rojanasakul, Biomed. Res. Int.,13: 942916 (2013).
12. Н. М. Эммануэль, Кинетика экспериментальных опухолевых процессов
(Москва: Наука: 1977).
13. P. C. Vincent and A. Nicholls, Cancer Res., 27, No. 1: 1058 (1967).
14. А. М. Гольцев, О. В. Сафранчук, М. О. Бондарович та ін., Доповіді Націона-
льної академії наук України, № 8: 115 (2012).
http://pubs.rsc.org/en/results?searchtext=Author%3AXiaoming%20Chen
http://pubs.rsc.org/en/results?searchtext=Author%3AFalin%20Tian
http://pubs.rsc.org/en/results?searchtext=Author%3AXianren%20Zhang
http://pubs.rsc.org/en/results?searchtext=Author%3AWenchuan%20Wang
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Manke%20A%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=24027766
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Wang%20L%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=24027766
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Rojanasakul%20Y%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=24027766
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24027766
СПОСОБНОСТЬ НАНОЧАСТИЦ К ИДЕНТИÔИКАЦИИ И ИНАКТИВАЦИИ КЛЕТОК 739
15. А. М. Гольцев, О. В. Сафранчук, М. О. Бондарович, М. В. Останков,
Н. М. Бабенко, Ю. О. Гаєвська, О. В.Челомбитько, Фізіол. журн., 57, № 4: 68
(2011).
16. D. Iordachescu, D. Dinu, A. Bonoiu, G. Bucata, R. Ciubar, C. Homeghiu,
C. Iancu, C. Stain, and S. Nae, Romanian J. Biophys., 12, Nos. 3–4: 69 (2002).
17. D. Kent, M. Copley, C. Benz, B. Dykstra, M. Bowie, and C. Eaves, Clin. Cancer
Res., 14, No. 7: 1926 (2008).
18. H. Ikeda, Y. Kanakura, T. Tamaki, A. Kuriu, H. Kitayama, J. Ishikawa,
Y. Kanayama, T. Yonezawa, S. Tarui, and J. D. Griffin, Blood, 78, No. 11: 2962
(1991).
19. P. Micke, M. Basrai, A. Faldum, F. Bittinger , L. Rönnstrand, A. Blaukat,
K. M. Beeh, F. Oesch, B. Fischer, R. Buhl, and J. G. Hengstler, Clin. Cancer
Res., 1: 188 (2003).
20. P. Ulivi, W. Zoli, L. Medri, D. Amadori, L. Saragoni, F. Barbanti, D. Calistri,
and R. Silvestrini, Breast Cancer Res. Treat., 83: 33 (2004).
21. A. Talaiezadeh, S. N. Jazayeri, and J. Nateghi, Wspolczesna Onkol., 16, No. 4:
306 (2012).
22. S. Hirota, K. Isozaki, Y. Moriyama, K. Isozaki, Y. Moriyama, K. Hashimoto,
T. Nishida, S. Ishiguro, K. Kawano, M. Hanada, A. Kurata, M. Takeda,
M. G. Tunio, Y. Matsuzawa, Y. Kanakura, Y. Shinomura, and Y. Kitamura,
Science, 279: 577 (1998).
23. Д. А. Носов, Сборник материалов VII Российской онкологической конфе-
ренции, 11 (2003).
24. C. Holmes and W. L. Stanford, Stem Cells, 25, No. 6: 1339 (2007).
25. C. Grange, S. Lanzardo, F. Cavallo, G. Camussi, and B. Bussolati, Neoplasia,
10, No. 12: 1433 (2008).
26. Y. Li, B. Welm, K. Podsypanina, S. Huang, M. Chamorro, X. Zhang,
T. Rowlands, M. Egeblad, P. Cowin, Z. Werb, L. K. Tan, J. M. Rosen, and
H. E. Varmus, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 100: 15853 (2003).
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Dykstra%20B%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=18381929
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Bowie%20M%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=18381929
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Eaves%20C%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=18381929
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Bittinger%20F%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=12538468
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=R%C3%B6nnstrand%20L%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=12538468
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Blaukat%20A%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=12538468
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Beeh%20KM%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=12538468
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Oesch%20F%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=12538468
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Fischer%20B%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=12538468
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Buhl%20R%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=12538468
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Camussi%20G%5Bauth%5D
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Camussi%20G%5Bauth%5D
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Bussolati%20B%5Bauth%5D
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Huang%20S%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=14668450
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Chamorro%20M%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=14668450
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Zhang%20X%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=14668450
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Rowlands%20T%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=14668450
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Egeblad%20M%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=14668450
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Cowin%20P%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=14668450
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Werb%20Z%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=14668450
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Tan%20LK%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=14668450
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Rosen%20JM%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=14668450
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-75932 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1816-5230 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:07:45Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Гольцев, А.Н. Бабенко, Н.Н. Гаевская, Ю.А. Бондарович, Н.А. Останков, М.В. Челомбитько, О.В. Дубрава, Т.Г. Клочков, В.К. Кавок, Н.С. Малюкин, Ю.В. 2015-02-06T12:32:57Z 2015-02-06T12:32:57Z 2013 Способность наночастиц на основе ортованадатов к идентификации in vitro и инактивации in vivo стволовых раковых клеток / А.Н. Гольцев, Н.Н. Бабенко, Ю.А. Гаевская, Н.А. Бондарович,
 М.В. Останков, О.В. Челомбитько, Т Г. Дубрава, В.К. Клочков, Н.С. Кавок, Ю.В. Малюкин // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2013. — Т. 11, № 4. — С. 729-739. — Бібліогр.: 26 назв. — рос. 1816-5230 PACS numbers: 87.15.-v, 87.19.xj, 87.64.-t, 87.80.-y, 87.85.Rs https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/75932 Выполнена оценка способности наночастиц на основе ортованадатов редкоземельных металлов связываться и идентифицировать стволовые раковые клетки в экспериментальной модели аденокарциномы Эрлиха методами люминесцентной микроскопии и спектроскопии. Показано, что синтезированные наночастицы разной формы и размера (сферические, веретеноподобные и стержнеподобные) обладали различным потенциалом связывания с опухолевыми клетками-предшественниками in vitro. Установлено, что наночастицы только сферической и веретеноподобной форм могут идентифицировать опухолевые клетки, как в общем пуле, так и в выделенной CD44⁺-фракции. Показана способность всех видов наночастиц кторможению роста опухоли, причём, веретеноподобные наночасти цы в концентрации 0,87 г/л максимально ингибировали развитие опухолевого процесса. Виконано оцінку здатности наночастинок на основі ортованадатів рідкісноземельних металів зв’язуватися та ідентифікувати стовбурові ракові клітини в експериментальній моделі Ерліхової аденокарциноми методами люмінесцентної мікроскопії та спектроскопії. Показано, що синтезовані наночастинки різної форми і розміру (сферичні, веретеноподібні та стрижнеподібні) відзначаються різним потенціалом зв’язування з пухлинними клітинами-попередниками in vitro. Встановлено, що наночастинки тільки сферичної і веретеноподібної форми можуть ідентифікувати пухлинні клітини, як у загальному пулі, так і у виділеній CD44⁺-фракції. Показано здатність всіх видів наночастинок до гальмування росту пухлини in vivo,причому, веретеноподібні наночастинки в концентрації 0,87 г/л максимально інгібували розвиток пухлинного процесу. The ability of orthovanadate-based nanoparticles of rare-earth metals to bind and identify the cancer stem cells in experimental model of the Ehrlich carcinoma by luminescent microscopy and spectroscopy is estimated. As shown, the synthesized nanoparticles of different size and shape (spherical, spindlelike and rod-shaped) have various potentials to be bound with tumour progenitor cells in vitro. As established, only nanoparticles of spherical and spindlelike shapes can identify tumour cells in both total pool and isolated CD44⁺ fraction. The ability of all types of nanoparticles to inhibit the tumour growth in vivo is shown, at that the spindle-like nanoparticles in the concentration of 0.87 g/l have maximal potential to inhibit the development of tumour process. ru Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Способность наночастиц на основе ортованадатов к идентификации in vitro и инактивации in vivo стволовых раковых клеток Article published earlier |
| spellingShingle | Способность наночастиц на основе ортованадатов к идентификации in vitro и инактивации in vivo стволовых раковых клеток Гольцев, А.Н. Бабенко, Н.Н. Гаевская, Ю.А. Бондарович, Н.А. Останков, М.В. Челомбитько, О.В. Дубрава, Т.Г. Клочков, В.К. Кавок, Н.С. Малюкин, Ю.В. |
| title | Способность наночастиц на основе ортованадатов к идентификации in vitro и инактивации in vivo стволовых раковых клеток |
| title_full | Способность наночастиц на основе ортованадатов к идентификации in vitro и инактивации in vivo стволовых раковых клеток |
| title_fullStr | Способность наночастиц на основе ортованадатов к идентификации in vitro и инактивации in vivo стволовых раковых клеток |
| title_full_unstemmed | Способность наночастиц на основе ортованадатов к идентификации in vitro и инактивации in vivo стволовых раковых клеток |
| title_short | Способность наночастиц на основе ортованадатов к идентификации in vitro и инактивации in vivo стволовых раковых клеток |
| title_sort | способность наночастиц на основе ортованадатов к идентификации in vitro и инактивации in vivo стволовых раковых клеток |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/75932 |
| work_keys_str_mv | AT golʹcevan sposobnostʹnanočasticnaosnoveortovanadatovkidentifikaciiinvitroiinaktivaciiinvivostvolovyhrakovyhkletok AT babenkonn sposobnostʹnanočasticnaosnoveortovanadatovkidentifikaciiinvitroiinaktivaciiinvivostvolovyhrakovyhkletok AT gaevskaâûa sposobnostʹnanočasticnaosnoveortovanadatovkidentifikaciiinvitroiinaktivaciiinvivostvolovyhrakovyhkletok AT bondarovična sposobnostʹnanočasticnaosnoveortovanadatovkidentifikaciiinvitroiinaktivaciiinvivostvolovyhrakovyhkletok AT ostankovmv sposobnostʹnanočasticnaosnoveortovanadatovkidentifikaciiinvitroiinaktivaciiinvivostvolovyhrakovyhkletok AT čelombitʹkoov sposobnostʹnanočasticnaosnoveortovanadatovkidentifikaciiinvitroiinaktivaciiinvivostvolovyhrakovyhkletok AT dubravatg sposobnostʹnanočasticnaosnoveortovanadatovkidentifikaciiinvitroiinaktivaciiinvivostvolovyhrakovyhkletok AT kločkovvk sposobnostʹnanočasticnaosnoveortovanadatovkidentifikaciiinvitroiinaktivaciiinvivostvolovyhrakovyhkletok AT kavokns sposobnostʹnanočasticnaosnoveortovanadatovkidentifikaciiinvitroiinaktivaciiinvivostvolovyhrakovyhkletok AT malûkinûv sposobnostʹnanočasticnaosnoveortovanadatovkidentifikaciiinvitroiinaktivaciiinvivostvolovyhrakovyhkletok |