Интраоперационное окрашивание злокачественных опухолей лёгкого с помощью биоорганических флуоресцентных золотых нанокластеров, связанных с аптамерами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Проблема рецидивирования, генерализации или метастазирования рака лёгкого до настоящего времени остаётся актуальной, несмотря на развитие диагностических и терапевтических методов лечения. Основной метод лечения локализованного рака лёгкого — хирургический. Объём резекции определяется локализацией опухоли, её распространением на окружающие ткани и статусом поражения лимфоузлов. Однако даже после удаления большой части лёгкого в здоровой ткани могут оставаться метастатические очаги. Для улучшения эффективности диагностики при операции может применяться флуоресцентно-навигационная хирургия, основанная на использовании флуоресцентных красителей, позволяющая видеть даже небольшие скопления злокачественных клеток на ранних стадиях развития опухолевого процесса.

Цель. Разработка препарата для флуоресцентно-навигационной хирургии на основе аптамеров и флуоресцентных нанокластеров золота (длины волн возбуждения флуоресценции — 365–410 нм, длины волн эмиссии — 615–650 нм).

Материалы и методы. Объект исследования — первичные культуры немелкоклеточного рака лёгкого. Для доставки золотых нанокластеров, стабилизированных глутатионом (GSH-AuNC) или альбумином бычьей сыворотки (BSA-AuNC), к клеткам рака лёгкого использовали липосомы, функционализированные ДНК-аптамером LC-17. Электронно-микроскопические изображения синтезированных нанокластеров получали с помощью просвечивающей электронной микроскопии. Анализ эффективности связывания опухолевых клеток с функционализированными аптамерами липосомами, содержащими нанокластеры, проводили методом проточной цитометрии. Для оценки эффективности флуоресцентных нанокластеров использовали ткань аденокарциномы лёгкого.

Результаты. Диаметр нанокластеров BSA-AuNC и GSH-AuNC составил 1,8±0,5 и 1.5±0.3 нм, соответственно. При возбуждении светом с длиной волны 365 нм максимум эмиссии флуоресценции для BSA-AuNC составил 655 нм, а для GSH-AuNCs — 613 нм. Квантовые выходы флуоресценции для BSA-AuNC и GSH-AuNC составили 6 и 14%, соответственно. Функционализированные аптамером LC-17 липосомы с включёнными в них GSH-AuNС и BSA-AuNС эффективно связывались с клетками аденокарциномы лёгкого и окрашивали их.

Заключение. Показана потенциальная возможность использования золотых нанокластеров, стабилизированных GSH-AuNC и BSA-AuNC, для флуоресцентно-навигационной хирургии.

Об авторах

Галина Сергеевна Замай

Красноярский государственный медицинский университет имени В.Ф. Войно-Ясенецкого; Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»

Автор, ответственный за переписку.
Email: galina.zamay@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2567-6918
SPIN-код: 6501-0371

кандидат биол. наук

Россия, 660022, Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1; 660036, Красноярск, ул. Академгородок, 50

Татьяна Николаевна Замай

Красноярский государственный медицинский университет имени В.Ф. Войно-Ясенецкого; Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»

Email: tzamay@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7493-8742
SPIN-код: 8799-8497

доктор биол. наук

Россия, 660022, Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1; 660036, Красноярск, ул. Академгородок, 50

Даниил Сергеевич Чумаков

Федеральный исследовательский центр «Саратовский научный центр Российской академии наук»

Email: laik2012@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1658-2562
SPIN-код: 8491-2313

кандидат биол. наук

Россия, 410028 Саратов

Семён Александрович Сидоров

Красноярский государственный медицинский университет имени В.Ф. Войно-Ясенецкого; Красноярский краевой клинический онкологический диспансер имени А.И. Крыжановского

Email: sidorov.syoma2014@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6676-6656
SPIN-код: 8740-5259
Россия, 660022, Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1; 660133 Красноярск

Алексей Васильевич Крат

Красноярский государственный медицинский университет имени В.Ф. Войно-Ясенецкого; Красноярский краевой клинический онкологический диспансер имени А.И. Крыжановского

Email: alexkrat@mail.ru
ORCID iD: 0009-0006-5357-2637
SPIN-код: 2846-8592

кандидат медицинских наук

Россия, 660022, Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1; 660133, Красноярск

Борис Николаевич Хлебцов

Федеральный исследовательский центр «Саратовский научный центр Российской академии наук»; Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского

Email: khlebtsov_b@ibppm.ru
ORCID iD: 0000-0003-3996-5750
SPIN-код: 5274-8718

доктор физ.-мат. наук

Россия, 410028 Саратов; 410012 Саратов

Ирина Андреевна Щугорева

Красноярский государственный медицинский университет имени В.Ф. Войно-Ясенецкого; Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»

Email: shchugorevai@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4207-1627
SPIN-код: 8826-6672

кандидат хим. наук

Россия, 660022, Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1; 660036, Красноярск, ул. Академгородок, 50

Анастасия Андреевна Кошманова

Красноярский государственный медицинский университет имени В.Ф. Войно-Ясенецкого

Email: koshmanova.1998@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7339-8660
SPIN-код: 2217-2229
Россия, 660022, Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1

Руслан Александрович Зуков

Красноярский государственный медицинский университет имени В.Ф. Войно-Ясенецкого; Красноярский краевой клинический онкологический диспансер имени А.И. Крыжановского

Email: zukov_rus@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7210-3020
SPIN-код: 3632-8415

доктор медицинских наук

Россия, 660022, Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1; 660133 Красноярск

Николай Григорьевич Хлебцов

Федеральный исследовательский центр «Саратовский научный центр Российской академии наук»; Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского

Email: khlebtsov@ibppm.sgu.ru
ORCID iD: 0000-0002-2055-7784
SPIN-код: 4377-1257

доктор физ.-мат. наук

Россия, 410028 Саратов; 410012 Саратов

Анна Сергеевна Кичкайло

Красноярский государственный медицинский университет имени В.Ф. Войно-Ясенецкого; Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»

Email: annazamay@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1054-4629
SPIN-код: 5387-9071

доктор биол. наук

Россия, 660022, Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1; 660036, Красноярск, ул. Академгородок, 50

Список литературы

  1. Higgins K.A., Chino J.P., Berry M., et al. Local failure in resected stage N1 lung cancer: implications for adjuvant therapy // International journal of radiation oncology, biology, physics. 2012. Vol. 83, N 2. P. 727–733. doi: 10.1016/j.ijrobp.2011.07.018
  2. Varlotto J.M., Yao A.N., DeCamp M.M., et al. Nodal stage of surgically resected non-small cell lung cancer and its effect on recurrence patterns and overall survival // International journal of radiation oncology, biology, physics. 2015. Vol. 91, N 4. P. 765–773. doi: 10.1016/j.ijrobp.2014.12.028
  3. Burel J., Ayoubi M.E., Basté J.M., et al. Surgery for lung cancer: postoperative changes and complications—what the Radiologist needs to know // Insights into Imaging. 2021. Vol. 12. P. 116. doi: 10.1186/s13244-021-01047-w
  4. Jiao J., Zhang J., Yang F., et al. Quicker, deeper and stronger imaging: A review of tumor-targeted, near-infrared fluorescent dyes for fluorescence guided surgery in the preclinical and clinical stages // European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 2020. Vol. 152. P. 123–143. doi: 10.1016/j.ejpb.2020.05.002
  5. Van Keulen S., Hom M., White H., Rosenthal E.L., Baik F.M. Evolution of fluorescence-guided surgery // Molecular Imaging and Biology. 2023. Vol. 25. P. 36–45. doi: 10.1007/s11307-022-01772-8
  6. Крат А.В., Замай Т.Н., Замай Г.С., и др. Использование ДНК-аптамеров в оценке распространенности опухолевого процесса у больных раком легкого // Сибирское медицинское обозрение. 2016. Т. 5, № 101. С. 96–98. EDN: XDNMCL
  7. Luo Z., Yuan X., Yu Y., et al. From aggregation-induced emission of Au(I)-thiolate complexes to ultrabright Au(0)@Au(I)-thiolate core-shell nanoclusters // Journal of the American Chemical Society. 2012. Vol. 134, N 40. P. 16662–16670. doi: 10.1021/ja306199p
  8. Khlebtsov B., Tuchina E., Tuchin V., Khlebtsov N. Multifunctional Au nanoclusters for targeted bioimaging and enhanced photodynamic inactivation of Staphylococcus aureus // RSC Advances. 2015. Vol. 5. P. 61639–61649. doi: 10.1039/C5RA11713E
  9. Zamay G.S., Kolovskaya O.S., Zamay T.N., et al. Aptamers selected to postoperative lung adenocarcinoma detect circulating tumor cells in human blood // Molecular Therapy. 2015. Vol. 23, N 9. P. 1486–1496. doi: 10.1038/mt.2015.108
  10. Zamay G.S., Ivanchenko T., Zamay T.N., et al. DNA-Aptamers for Characterization of Histological Structure of Lung Adenocarcinoma // Molecular Therapy: Nucleic Acid. 2016. Vol. 17, N 6. P. 150–162. doi: 10.1016/j.omtn.2016.12.004
  11. Zamay G.S., Zamay T.N., Kolovskii V.A., et al. Electrochemical aptasensor for lung cancer-related protein detection in crude blood plasma samples // Scientific Reports. 2016. Vol. 6. P. 34350. doi: 10.1038/srep34350
  12. Chumakov D., Pylaev T., Avdeeva E., et al. Anticancer properties of gold nanoparticles biosynthesized by reducing of chloroaurate ions with Dunaliella salina aqueous extract // Proc SPIE: Optical and Nano-Technologies for Biology and Medicine. 2020. Vol. 11457. P. e1145715. doi: 10.1117/12.2564630
  13. Saleh S.M., Almotiri M.K., Ali R. Green synthesis of highly luminescent gold nanoclusters and their application in sensing Cu (II) and Hg (II) // Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 2022. Vol. 426. P. e113719. doi: 10.1016/j.jphotochem.2021.113719
  14. Holt D., Okusanya O., Judy R., et al. Intraoperative near-infrared imaging can distinguish cancer from normal tissue but not inflammation // PLoS One. 2014. Vol. 9, N 7. P. e103342. doi: 10.1371/journal.pone.0103342
  15. Newton A.D., Kennedy G.T., Predina J.D. Intraoperative molecular imaging to identify lung adenocarcinomas // Journal of Thoracic Disease. 2016. Vol. 8, N 9S. P. S697–S704. doi: 10.21037/jtd.2016.09.50
  16. Рында А.Ю., Олюшин В.Е., Ростовцев Д.М., Забродская Ю.М., Папаян Г.В. Сравнительный анализ флуоресцентной навигации в хирургии злокачественных глиом с использованием 5-АЛА и хлорина Е6 // Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2022. № 1. С. 5–14. doi: 10.17116/hirurgia20220115
  17. Li C.H., Kuo T.R., Su H.J., et al. Fluorescence-guided probes of aptamer-targeted gold nanoparticles with computed tomography imaging accesses for in vivo tumor resection // Scientific Reports. 2015. Vol. 5. P. e15675. doi: 10.1038/srep15675

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. a — просвечивающая электронная микроскопия, изображение BSA-AuNC (масштабная линейка 20 нм); b — спектры флуоресценции BSA-AuNC; c — суспензия BSA-AuNC при облучении ультрафиолетовой лампой (365 нм); d — просвечивающая электронная микроскопия, изображение GSH-AuNC (масштабная линейка 20 нм); e — спектры флуоресценции GSH-AuNC; f — суспензия GSH-AuNC при облучении ультрафиолетовой лампой (365 нм).

Скачать (398KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Третичная структура аптамера. a — модель аптамера LC-17, b — схема, изображающая связку LC-17-липосома–золотой нанокластер.

Скачать (283KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Проточная цитометрия клеток рака лёгкого, окрашенных липосомами, содержащими GSH-AuNС или BSA-AuNС, связанные с аптамером LC-17.

Скачать (216KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Окрашивание ткани рака лёгкого ex vivо: a — ткань без окрашивания; b — ткань, окрашенная GSH-AuNС в липосомах, содержащих аптамер LC-17; c — ткань, окрашенная BSA-AuNС в липосомах, содержащих аптамер LC-17.

Скачать (528KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


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».