Сотрудники Томского политехнического университета и мексиканские ученые провели исследования, в ходе которых были изучены молекулярные процессы, посредством которых наночастицы серебра влияют на здоровые и пораженные раком клетки. Полученные данные свидетельствуют о том, что наночастицы активируют адаптивный механизм реагирования на стресс, а не вызывают немедленный апоптоз. Эти сведения могут быть использованы для разработки наночастиц, адаптированных к решению определенных задач.
В журнале появились итоги научной работы Scientific Reports (Q1, IF: 3,9).
Наночастицы серебра представляют интерес для применения в медицине. Они характеризуются антимикробными свойствами и демонстрируют потенциал в борьбе с опухолями. Тем не менее, детализированные молекулярные процессы, посредством которых они воздействуют на различные типы клеток, остаются недостаточно понятными.
Сотрудники Томского политехнического университета в сотрудничестве с мексиканскими коллегами осуществили исследование двух видов наночастиц серебра, стабилизированных поливинилпирролидоном – AgNP1 и AgNP2. В ходе работы ученые сопоставили их воздействие на здоровые клетки кожных фибробластов и на раковые клетки молочной железы. Оценка влияния наночастиц на клетки проводилась с использованием функциональных тестов, определяющих жизнеспособность, и анализа транскриптома. Такой подход позволил выявить изменения в активности генов и биологических процессах, протекающих внутри клеток.
«Хотя наночастицы имели схожий состав, исследование выявило, что их влияние на клетки зависит от структуры. Например, в клетках кожи наночастицы серебра способствовали увеличению продукции тепловых шоковых белков, помогая клеткам преодолевать внутриклеточный стресс – это защитные механизмы белков. В раковых клетках наблюдался обратный эффект: наночастицы стимулировали изменения в обработке РНК и регуляции генов, включая биогенез рибонуклеопротеиновых комплексов и сплайсинг (процесс редактирования РНК — прим. ред.)», – говорит один из авторов исследования, профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских исследований ТПУ Алексей Пестряков.
Исследования показали, что наночастицы воздействуют на клетки посредством адаптивного стрессового ответа, а не за счет непосредственного разрушения (апоптоза или некроза). Благодаря этому активировался механизм адаптации клеток к воздействию: они стремились приспособиться к условиям, не подвергаясь немедленной гибели.
В ходе исследования основное внимание было уделено оценке цитотоксического действия, то есть способности вызывать повреждение клеток (ред.). Полученные данные свидетельствуют о том, что наночастицы AgNP1 оказывали более выраженное воздействие на раковые клетки: для достижения полумаксимальной ингибирующей концентрации (количества вещества, необходимого для снижения жизнеспособности клеток на 50%, — ред.) потребовалось всего 125 мкг/мл. Наночастицам серебра для воздействия на здоровые клетки, а именно на клетки кожных фибробластов, для достижения аналогичной концентрации потребовалось от 203 мкг/мл, что указывает на необходимость большего количества вещества.
«Использование передовых методик, позволяющих оценить воздействие на клетки, позволило не только зафиксировать этот эффект, но и выяснить механизмы его возникновения на молекулярном уровне. Полученные сведения имеют большое значение для создания новых лекарственных препаратов. Возможность изменения таких характеристик наночастиц, как размер, покрытие и другие параметры, позволяет адаптировать их действие под конкретные задачи, например, повысить эффективность воздействия на раковые клетки и уменьшить токсичность для здоровых», — отмечает профессор из ТПУ.
В дальнейших исследованиях ученые планируют более детально изучить влияние размеров и покрытия наночастиц на их взаимодействие с организмом, а также проведут исследования на животных.
В работе над исследованием были задействованы специалисты из Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политехнического университета, Монтеррейского технологического института (Мексика) и Национального автономного университета Мексики.
Сообщение поступило из пресс-службы Томского политехнического университета