Известно, что наночастицы оксида церия (наноцерий) могут регулировать процессы окисления в клетках и восстанавливать клетки после окислительного стресса. Наночастицы оксида церия нейтрализуют активные формы кислорода и свободные радикалы, которые активно образуются при действии радиации на клетку, что, в дальнейшем, приводит к повреждению ДНК и нарушению метаболизма клетки и их смерти.
Коллектив авторов из России и США проводит многоплановые исследования механизмов действия наноцерия на организм, при этом молекулярный механизм его биологической активности до сих пор вызывает споры среди ученых. Результаты недавнего исследования коллектива опубликованы в июньском номере журнала Molecules.
Ранние работы показали, что наночастицы оксида церия являются эффективными радиопротекторами с выраженными антиоксидантными свойствами. Ультрамалый размер наночастиц ограничивает исследователей в возможности контроля их внутриклеточного дозирования и подтверждения их локализации. В данном исследовании ученые использовали микрокапсулы, которые способны обеспечить контролируемую и дозированную загрузку наночастиц и доставку их в клетку.
Один из авторов исследования, кандидат биологических наук, научный сотрудник Лаборатории роста клеток и тканей Института Теоретической и Экспериментальной Биофизики РАН Антон Леонидович Попов рассказал о своей работе: «Мы взяли такую систему, как многослойная микрокапсула, в которую дозировано загрузили наночастицы оксида церия, а затем дали стволовым клеткам их «проглотить». Это позволили четко детектировать количество «проглоченных» микрокаспул в каждой стволовой клетке и пересчитать на общее количество «проглоченных» клеткой наночастиц оксида церия. Уникальность эксперимента в том, что капсулы сделаны из биодеградируемого полимера, т.е. при попадании в клетку полимеры постепенно распадаются и наночастицы высвобождаются. Также в рамках этой работы мы впервые детально изучили молекулярные механизмы радиозащитного действия наноцерия для стволовых клеток человека. Показали, что наноцерий снижает количество цитогенетических повреждений и уровень свободных радикалов в клетке после воздействия радиации, а также влияет на экспрессию большого числа генов (более 50), ответственных за окислительный стресс».
Можно использовать микрокапсулы как систему внутриклеточной доставки наночастиц, однако существует много нерешенных проблем с их использованием. «Интересным подходом является использование стволовых клеток, нагруженных микрокапсулами с целевым лекарственным препаратом или биологически активными наночастицами, которые клетка может принести в зону воспаления или опухоль. При этом снимается проблема иммунного ответа, т.к. применяются свои же мезенхимальные стволовые клетки», - добавил Антон Попов.
Авторы в работе показали, что такие многослойные капсулы могут поглощаться мезенхимальными стволовыми клетками человека и эффективно защищать их от действия радиации. Полученные результаты дают новое представление о защитном действии наночастиц оксида церия на живые существа от ионизирующего излучения. В дальнейшем планируется использовать нагруженные капсулами мышиные стволовые клетки и им же их ввести.
Работа поддержана грантом РФФИ (№20-34-70069)
Источник: N. Popova, A. Popov, A. Ermakov, V. Reukov, V. Ivanov. Ceria-containing Hybrid Multilayered Microcapsules for Enhanced Cellular Internalisation with High Radioprotection Efficiency. Molecules 2020, 25(13), 2957
https://www.mdpi.com/1420-3049/25/13/2957
Материал подготовила: Алсу Дюкина
Пресс-служба ИТЭБ РАН, iteb-press@yandex.ru
Коллектив авторов из России и США проводит многоплановые исследования механизмов действия наноцерия на организм, при этом молекулярный механизм его биологической активности до сих пор вызывает споры среди ученых. Результаты недавнего исследования коллектива опубликованы в июньском номере журнала Molecules.
Ранние работы показали, что наночастицы оксида церия являются эффективными радиопротекторами с выраженными антиоксидантными свойствами. Ультрамалый размер наночастиц ограничивает исследователей в возможности контроля их внутриклеточного дозирования и подтверждения их локализации. В данном исследовании ученые использовали микрокапсулы, которые способны обеспечить контролируемую и дозированную загрузку наночастиц и доставку их в клетку.
Один из авторов исследования, кандидат биологических наук, научный сотрудник Лаборатории роста клеток и тканей Института Теоретической и Экспериментальной Биофизики РАН Антон Леонидович Попов рассказал о своей работе: «Мы взяли такую систему, как многослойная микрокапсула, в которую дозировано загрузили наночастицы оксида церия, а затем дали стволовым клеткам их «проглотить». Это позволили четко детектировать количество «проглоченных» микрокаспул в каждой стволовой клетке и пересчитать на общее количество «проглоченных» клеткой наночастиц оксида церия. Уникальность эксперимента в том, что капсулы сделаны из биодеградируемого полимера, т.е. при попадании в клетку полимеры постепенно распадаются и наночастицы высвобождаются. Также в рамках этой работы мы впервые детально изучили молекулярные механизмы радиозащитного действия наноцерия для стволовых клеток человека. Показали, что наноцерий снижает количество цитогенетических повреждений и уровень свободных радикалов в клетке после воздействия радиации, а также влияет на экспрессию большого числа генов (более 50), ответственных за окислительный стресс».
Можно использовать микрокапсулы как систему внутриклеточной доставки наночастиц, однако существует много нерешенных проблем с их использованием. «Интересным подходом является использование стволовых клеток, нагруженных микрокапсулами с целевым лекарственным препаратом или биологически активными наночастицами, которые клетка может принести в зону воспаления или опухоль. При этом снимается проблема иммунного ответа, т.к. применяются свои же мезенхимальные стволовые клетки», - добавил Антон Попов.
Авторы в работе показали, что такие многослойные капсулы могут поглощаться мезенхимальными стволовыми клетками человека и эффективно защищать их от действия радиации. Полученные результаты дают новое представление о защитном действии наночастиц оксида церия на живые существа от ионизирующего излучения. В дальнейшем планируется использовать нагруженные капсулами мышиные стволовые клетки и им же их ввести.
Работа поддержана грантом РФФИ (№20-34-70069)
Источник: N. Popova, A. Popov, A. Ermakov, V. Reukov, V. Ivanov. Ceria-containing Hybrid Multilayered Microcapsules for Enhanced Cellular Internalisation with High Radioprotection Efficiency. Molecules 2020, 25(13), 2957
https://www.mdpi.com/1420-3049/25/13/2957
Материал подготовила: Алсу Дюкина
Пресс-служба ИТЭБ РАН, iteb-press@yandex.ru
Галерея
