Evaluation of cytotoxicity of fullerenol С60(OH)22-24 towards human peripheral blood NK cells in vitro

封面

如何引用文章

全文:

详细

Polyhydroxylated fullerenes, commonly referred to as fullerenols, are among the most promising carbon allotropes due to their hydrophilic nature, stability, and low toxicity. Natural Killer (NK) cells are key players of the antiviral and antitumor immune response. However, they have been largely understudied as targets for fullerenol nanoparticles. The aim of this work was to assess the immunocompatibility of hydroxylated fullerenol C60(OH)22-24 with СD3-CD56+NK cells from human peripheral blood, as well as to study internalization of these nanoparticles into the cells. The studies were conducted with mononuclear cells from peripheral blood of healthy donors (n = 4). Fullerenol (MST-WS60-Bio, fullerenol C60(OH)24 99.99%, MST-Nano, Russia; cluster size approximately 130 nm) was used at concentrations of 200, 100, 50, 25, 12.5, 5, 2.5, 0.5, and 0.25 μg/mL. Wells without added nanoparticles served as controls. Cells were incubated in the presence of fullerenol for 24, 48, and 72 hours under conditions of 5% CO2 and 37 °C. The viability of NK cells (CD3-CD56+) and the adhesion/internalization of fullerenol into the cells were assessed using flow cytometry. We have found that fullerenol nanoparticles at concentrations ranging from 0.25 to 200 μg/mL did not exhibit cytotoxicity towards NK cells during the observation periods of 24, 48, and 72 hours. Thus, no statistically significant decrease in the percentage and absolute number of live NK cells was detected in cultures with fullerenol over these time period. The study also showed that NK cells did not demonstrate adhesion/internalization of fullerenol nanoparticles at low concentrations (0.25-50 μg/mL) during all observation periods. However, high concentrations of fullerenol were detected inside NK cells at 48 and 72 hours of observation. After 72 hours, approximately 10% of NK cells did adhere/internalize fullerenol particles at a concentration of 100 μg/mL, with about 50% of cells consumed the particles at 200 μg/mL. Thus, for the first time, it was demonstrated that NK cells adhere/internalize fullerenol at high concentrations (100 and 200 μg/mL), and the percentage of fullerenol-positive cells increases at both longer cultivation period and higher nanoparticle concentration. Fullerenol didn’t exhibit cytotoxic effects on the studied cell population.

作者简介

V. Timganova

Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms of the Perm Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: mantissa7@mail.ru

PhD (Biology), Researcher at the Laboratory of Cellular Immunology and Nanobiotechnology

俄罗斯联邦, Perm

M. Bochkova

Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms of the Perm Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences; Perm State University

Email: mantissa7@mail.ru

PhD (Biology), Researcher at the Laboratory of Cellular Immunology and Nanobiotechnology; Аssociate Professor at the Department of Microbiology and Immunology of the Faculty of Biology

俄罗斯联邦, Perm; Perm

D. Usanina

Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms of the Perm Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences; Perm State University

Email: mantissa7@mail.ru

Junior Researcher at the Laboratory of Molecular Immunology; Postgraduate Student at the Department of Microbiology and Immunology of the Faculty of Biology

俄罗斯联邦, Perm; Perm

M. Dolgikh

Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms of the Perm Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences; Perm State University

Email: mantissa7@mail.ru

Technician at the Laboratory of Cellular Immunology and Nanobiotechnology; Master's Student at the Department of Microbiology and Immunology of the Faculty of Biology

俄罗斯联邦, Perm; Perm

S. Lazarev

Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms of the Perm Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: mantissa7@mail.ru

Technician at the Laboratory of Cellular Immunology and Nanobiotechnology

俄罗斯联邦, Perm

M. Rayev

Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms of the Perm Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences; Perm State University

Email: mraev@iegm.ru

PhD, MD (Biology), Head of the Laboratory of Cellular Immunology and Nanobiotechnology; Professor at the Department of Microbiology and Immunology of the Faculty of Biology

俄罗斯联邦, Perm; Perm

S. Zamorina

Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms of the Perm Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences; Perm State University

编辑信件的主要联系方式.
Email: mantissa7@mail.ru

PhD, MD (Biology), Leading Researcher at the Laboratory of Cellular Immunology and Nanobiotechnology; Professor at the Department of Microbiology and Immunology of the Faculty of Biology

俄罗斯联邦, Perm; Perm

参考

  1. Masalova O.V., Lesnova E.I., Andreev S.M., Shershakova N.N., Kozlov V.V., Permyakova K.Y., Demidova N.A., Valuev-Elliston V.T., Turetskiy E.A., Ivanov A.V., Nikolaeva T.N., Khaitov M.R., Pronin A.V., Kushch A.A. Adjuvant effect of dispersed fullerene C60 on the immune response to constructs harboring amino acid and nucleotide sequences of hepatitis C virus nonstructural NS5B protein. Voprosy virusologii = Problems of Virology, 2023, Vol. 67, no. 6, pp. 516-526. (In Russ.)
  2. Uzhviyuk S.V., Khramtsov P.V., Raev M.B., Timganova V.P., Bochkova M.S., Khaziakhmatova O.G., Malashchenko V.V., Litvinova L.S., Zamorina S.A. Interaction of graphene oxide nanoparticles with human mononuclear cells in the cell-IQ system. Kletochnye tekhnologii v biologii i meditsine = Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 2023, Vol. 175, no. 1, pp. 172-178. (In Russ.)
  3. Alhallak K., Sun J., Muz B., Jeske A., O’Neal J., Ritchey J.K., Achilefu S., DiPersio J.F., Azab A.K. Liposomal phytohemagglutinin: In vivo T-cell activator as a novel pan-cancer immunotherapy. J. Cell. Mol. Med., 2022, Vol. 26, no. 3, pp. 940-944.
  4. Bouchlaka M.N., Ludwig K.D., Gordon J.W., Kutz M.P., Bednarz B.P., Fain S.B., Capitini C.M. (19)F-MRI for monitoring human NK cells in vivo. Oncoimmunology, 2016, Vol. 5, no 5, e1143996. doi: 10.1080/2162402X.2016.1143996.
  5. Grebowski J., Krokosz A., Puchala M. Membrane fluidity and activity of membrane ATPases in human erythrocytes under the influence of polyhydroxylated fullerene. Biochim. Biophys. Acta, 2013, Vol. 1828, pp. 241-248.
  6. Huq R., Samuel E.L., Sikkema W.K., Nilewski L.G., Lee T., Tanner M.R., Khan F.S., Porter P.C., Tajhya R.B., Patel R.S., Inoue T., Pautler R.G., Corry D.B., Tour J.M., Beeton C. Preferential uptake of antioxidant carbon nanoparticles by T lymphocytes for immunomodulation. Sci. Rep., 2016, Vol. 6, 33808. doi: 10.1038/srep33808.
  7. Imširović V., Wensveen F.M., Polić B., Jelenčić V. Maintaining the balance: regulation of NK cell activity. Cells, 2024, Vol. 13, no. 17, 1464. doi: 10.3390/cells13171464.
  8. Jeong Y.H., Lennon G., Veldman G., Serna D.M., Ibrahimov A. Establishing endotoxin limits to enhance the reliability of in vitro immunogenicity risk assessments. mAbs, 2025, Vol. 17, no. 1. https://doi.org/10.1080/19420862.2025.2458627.
  9. Lichota A., Piwoński I., Michlewska S., Krokosz A. A multiparametric study of internalization of fullerenol C60(OH)36 nanoparticles into peripheral blood mononuclear cells: cytotoxicity in oxidative stress induced by ionizing radiation. Int. J. Mol. Sci. 2020, Vol. 21, 2281. doi: 10.1016/j.canlet.2014.03.013.
  10. Liu B., Cao W., Cheng J., Fan S., Pan S., Wang L., Niu J., Pan Y., Liu Y., Sun X., Ma L., Song J., Ni J., Cui D. Human natural killer cells for targeting delivery of gold nanostars and bimodal imaging directed photothermal/photodynamic therapy and immunotherapy. Cancer Biol. Med., 2019, Vol. 16, no. 4, pp. 756-770.
  11. Liu J., Feng X., Chen Z., Yang X., Shen Z., Guo M., Deng F., Liu Y., Zhang H., Chen C. The adjuvant effect of C60(OH)22 nanoparticles promoting both humoral and cellular immune responses to HCV recombinant proteins. Mater. Sci. Eng. C Mater. Biol. Appl., 2019, Vol. 97, pp. 753-759.
  12. Liu M., Liang S., Zhang C. NK cells in autoimmune diseases: protective or pathogenic? Front. Immunol., 2021, Vol. 12, 624687. doi: 10.3389/fimmu.2021.624687
  13. Loftus C., Saeed M., Davis D.M., Dunlop I.E. Activation of human natural killer cells by graphene oxide-templated antibody nanoclusters. Nano Lett., 2018, Vol. 18, no. 5, pp. 3282-3289.
  14. Seke M., Zivkovic M., Stankovic A. Versatile applications of fullerenol nanoparticles. Int. J. Pharm., 2024, Vol. 660, 124313. doi: 10.1016/j.ijpharm.2024.124313.
  15. Shamalov K., Meir R., Motiei M., Popovtzer R., Cohen C.J. Noninvasive tracking of natural killer cells using gold nanoparticles. ACS Omega, 2021, Vol. 6, no. 43, pp. 28507-28514.
  16. Zhu J., Ji Z., Wang J., Sun R., Zhang X., Gao Y., Sun H., Liu Y., Wang Z., Li A., Ma J., Wang T., Jia G., Gu Y. Tumor-inhibitory effect and immunomodulatory activity of fullerol C60(OH)x. Small, 2008, Vol. 4, no. 8, pp. 1168-1175.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2. Figure 1. A, percentage of PC7+ (adherent/internalized fullerenol) NK cells in cultures with fullerenol concentrations from 0.25 to 50 μg/mL. B, increase in percentage of PC7+NK cells in cultures with 100 and 200 μg/mL fullerenol during cultivation (n = 4)

下载 (244KB)

版权所有 © Timganova V., Bochkova M., Usanina D., Dolgikh M., Lazarev S., Rayev M., Zamorina S., 2025

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名 4.0国际许可协议的许可

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».