Ільків М. В. Цитотоксична дія похідного тіазолу в комплексі з ПЕГ-вмісними полімерними наноносіями

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0823U100584

Облікова картка дисертації

0823U100584.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 091 - Біологія та біохімія

29-08-2023

Спеціалізована вчена рада

ДФ 35.051.110

Львівський національний університет імені Івана Франка

Анотація

Дисертаційна робота присвячена дослідженню цитотоксичного механізму протипухлинного похідного тіазолу N-(5-бензил-1,3-тіазол-2-іл)-3,5-диметил-1-бензофуран-2-карбоксаміду (БФ1) в комплексі з нанорозмірними ПЕГ-вмісними полімерними носіями (ПЕГ-ПН), які використовували для покращення розчинності досліджуваної речовини, щодо ракових клітин in vitro та in vivo. Онкологічні захворювання є однією з найбільш поширених причин смерті у світі та характеризуються неконтрольованою клітинною проліферацією і відсутністю запрограмованої клітинної загибелі, яка, за винятком гематологічних типів раку, генерує аномальну клітинну масу або пухлину. Невибіркове руйнування нормальних клітин, висока токсичність хіміотерапевтичних сполук, їх погана розчинність в рідинах організму, недостатня селективність щодо пухлинних клітин, а також розвиток множинної лікарської резистентності підтверджують необхідність пошуку нових ефективних цільових методів лікування та удосконалення уже наявних терапевтичних ліків, що застосовують у клінічній практиці. На противагу лікарським засобам без наноносіїв, системи доставки лікарських засобів (СДЛ) здатні доставляти вищі дози хіміотерапевтичних засобів до пухлинних утворень за допомогою ефекту посилення проникності та утримання, зменшувати побічні ефекти ліків, покращувати їх розчинність та забезпечувати їх довшу циркуляцію в організмі. Встановлено, що у комплексі з ПЕГ-ПН, БФ1 була більш цитотоксичною щодо пухлинних клітин гепатокарциноми Hep2 та гліоми С6 порівняно з некон’югованою речовиною чи Доксорубіцином. Однак, некон’югована БФ1, її комплекси з ПЕГ-ПН та вільні ПЕГ-ПН не проявляли цитотоксичної дії щодо непухлинних клітин ембріонів нирок лінії HEK293 та клітин фібробластів лінії NIH3T3. Вперше продемонстровано значне підвищення вмісту активних форм Оксигену (АФО) в клітинах лімфоми NK/Ly за впливу похідного тіазолу БФ1 та його комплексів з ПЕГ-ПН. Ймовірно, накопичення АФО в пухлинних клітинах є основним тригером запуску механізмів цитотоксичної дії протипухлинного похідного тіазолу БФ1, що призводить до загибелі пухлинних клітин. Вперше досліджено вплив похідного тіазолу в комплексі з ПЕГ-ПН на процеси перекисного окиснення ліпідів (ПОЛ) та стан ферментів антиоксидантної системи захисту (АОС) в клітинах лімфоми, як маркерів пошкодження клітин у разі оксидативного стресу, спричиненого накопиченням АФО. Встановлено, що, які і некон’югована БФ1, комплекси БФ1+ПЕГ-ПН збільшували вміст первинних продуктів ПОЛ (гідропероксидів ліпідів), проте лише комплекси, але не вільне похідне тіазолу, спричиняли збільшення вмісту ТБК-позитивних продуктів (одні з вторинних продуктів ПОЛ) в клітинах лімфоми. Виявлено, що активність СОД достовірно зростала за впливу вільної БФ1 та її комплексів з ПЕГ-ПН, в той час як активність КАТ та ГПО знижувалася за дії досліджуваних речовин. Ці дані вказують на накопичення Н2О2 у клітинах лімфоми. Вперше встановлено, що хоча жодна з досліджуваних сполук не впливала на швидкість клітинного дихання за додавання глюкози, проте комплекси Th4 та Th6 достовірно збільшували максимальну швидкість клітинного дихання, коли після глюкози в середовище клітин додавали протонофор FCCP. Встановлено, що усі досліджувані речовини достовірно знижують потенціал мембрани мітохондрій. Встановлено, що БФ1 в комплексі з ПЕГ-ПН спричинює значні ультраструктурні зміни клітин лімфоми, а саме: фрагментацію, дезінтеграцію та зникнення клітинного ядра, пошкодження та руйнування плазматичної мембрани та збільшення кількості мітохондрій та лізосом. Доведено, що жодна з досліджуваних сполук не спричиняла змін в процесах ПОЛ, функціонуванні ферментів АОС та генеруванні супероксидного радикалу в клітинах печінки мишей з лімфомою NK/Ly, що характеризує БФ1 та ПЕГ-ПН як ефективні протипухлинні СДЛ з мінімальними побічними ефектами на непухлинні клітини. Вперше протестовано протипухлинну дію похідного тіазолу БФ1 та його комплексу з ПЕГ-ПН Th1 на експериментальній моделі мишачої лімфоми NK/Ly in vivo. Встановлено, що комплекс Th2 пролонгував життя мишей-пухлиноносів в порівнянні з мишами з лімфомою NK/Ly, які не отримували лікування. Окрім того, некон’югована БФ1 та комплекс Th2 не спричиняли значних цитотоксичних ефектів на клітини крові мишей-пухлиноносіїв порівняно з Доксорубіцином. Отже, дослідження впливу похідного тіазолу БФ1 в комплексі з ПЕГ-ПН на пухлинні та нормальні клітини характеризує цю СДЛ як перспективний хіміотерапевтичний засіб, який має протипухлинний ефект з прийнятним профілем безпеки та мінімальними побічними ефектами.

Читати повністю

Публікації

1. Finiuk, N. S., Popovych (Ilkiv), M. V., Shalai, Ya. R., Mandzynets’, S. M., Hreniuh, V. P., Ostapiuk, Yu. V., Obushak, M. D., Mitina, N. E., Zaichenko, O. S., Stoika, R. S., & Babsky, A. M. (2021). Antineoplastic Activity In Vitro of 2-amino-5-benzylthiasol Derivative in the Complex with Nanoscale Polymeric Carriers. Cytology and Genetics, 55(1), 19–27. (Scopus, Q4)

2. Popovych (Ilkiv), M. V., Shalai, Ya. R., Mandzynets, S. M., Mitina, N. E., Zaichenko, O. S., & Babsky, A. M. (2021). Effect of a novel thiazole derivative and its complex with polymeric carriers on the activity of antioxidant enzymes in murine lymphoma cells. Studia Biologica, 15(4), 37–48. (Scopus)

3. Ilkiv, M. V., Shalai, Ya. R., Ostapiuk, Yu. V., Mitina, N. E., Zaichenko, O. S., & Babsky, A. M. (2022). Safety profile of thiazole derivative and its complex with PEG-based polymeric nanoparticles on liver and blood cells in tumor-bearing mice. Studia Biologica, 16(4), 19–32. (Scopus)

4. Ilkiv, M. V., Shalai, Ya. R., Manko, B. O., Ostapiuk, Yu. V., Mitina, N. E., Zaichenko, A. S., & Babsky, A. M. (2022). Generation of ROS under the influence of thiazole derivative and its complexes with PEG-based polymeric nanoparticles. Biopolymers and Cell, 38(3), 158–168. (Scopus, Q4)

5. Ilkiv, M. V., Shalai, Ya. R., Mitina, N. E., Zaichenko, A. S., & Babsky, A. M. (2022). Effect of a novel thiazole derivative and its complexes with polymeric carriers on the processes of lipid peroxidation in lymphoma cells. Studia Biologica, 16(2), 19–28. (Scopus)

6. Ilkiv, M. V., Shalai, Ya. R., Mazur, H. M., Manko, B. O., Manko, B. V., Ostapiuk, Yu. V., Mitina, N. E., Zaichenko, A. S., & Babsky, A. M. (2023). Bioenergetic characteristics of the murine Nemeth-Kellner lymphoma cells exposed to thiazole derivative in complex with polymeric nanoparticles. The Ukrainian Biochemical Journal, 94(6), 30–36. (Scopus, Q4)

7. Бабський, А. М., Гренюх, В. П., Заіченко, О. С., Ключівська, О. Ю., Кобилінська, Л. І., Кулачківський, О. Р., … Шалай, Я. Р. (2021). Протипухлинні перспективи сульфуровмісних гетероциклів. Львів: ЛНУ імені Івана Франка (112 с.).

8. Капран, С., Попович*, М., Шалай, Я., Гренюх, В., Бабський, А. (2020). Зміни мембранного потенціалу мітохондрій клітин лімфоми за дії похідного тіазолу піразолопіримідину. Матеріали XVI Міжнародної наукової конференції студентів і аспірантів “Молодь і поступ біології, Львів, 27-20 квітня 2020 р. (ст. 15). Львів: ЛНУ імені Івана Франка.

9. Політило, О., Фінюк, Н., Попович*, М., Шалай, Я., Мітіна, Н., Заіченко, О., Стойка, Р., Бабський, А. (2020). Цитотоксичність похідного тіазолу в комплексі з нанорозмірними полімерними носіями. Матеріали XVI Міжнародної наукової конференції студентів і аспірантів “Молодь і поступ біології, Львів, 27-20 квітня 2020 р. (ст. 18). Львів: ЛНУ імені Івана Франка.

10. Сова, Н., Попович*, М., Шалай, Я., Мандзинець, С., Гренюх, В., Мітіна, Н., Заїченко, О., Бабський, А. (2021). Вплив похідного тіазолу в комплексі з полімерними носіями на ультраструктуру клітин лімфоми. Матеріали XVII Міжнародної наукової конференції студентів і аспірантів “Молодь і поступ біології, Львів, 19-21 квітня 2021 р. (ст. 27–28). Львів: ЛНУ імені Івана Франка.

11. Зінченко, В., Бура, М., Попович*, М., Гренюх, В., Бабський, А. Вплив похідного бензофурану у комбінації з полімерним носієм in vivo та in vitro на життєві параметри мишей з лімфомою NK/LY. Матеріали XX Всеукраїнської науково-практичної конференції молодих вчених, Львів, 19 травня 2022 р. (ст. 40). Львів: Інститут біології тварин НААН.

12. Арсенюк, Б., Омелюх, Б., Ільків, М., Шалай, Я., Бабський, А. (2022). Цитологічні показники крові за дії протипухлинного препарату БФ1 та комплексу БФ1 з полімерним наноносіями у мишей з лімфомою NK/Ly. Матеріали XVIIІ Міжнародної наукової конференції студентів і аспірантів “Молодь і поступ біології, Львів, 6-7 жовтня 2022 р. (ст. 10–11). Львів: ЛНУ імені Івана Франка.

13. Ilkiv, M.V., Shalai, Ya.R., Babsky, A.M. (2022) Effect of thiazole derivative complexed with polymeric carrier on cellular ultrastructure of murine lymphoma cells in vitro. Materials of The All-Ukrainian Conference on Molecular and Cell Biology with international participation, Kyiv, 15-17 June, 2022 (p. 44). Kyiv: Institute of Molecular Biology and Genetics NAS of Ukraine.

14. Саварин, Х., Шалай, Я., Ільків, М., Бабський, А. (2023). Аналіз токсичної дії похідного тіазолу у комплексі з полімерними носіями з використанням тесту Allium. Матеріали XIX Міжнародної наукової конференції студентів і аспірантів “Молодь і поступ біології, Львів, 26-28 квітня 2023 р. (ст. 21–22). Львів: ЛНУ імені Івана Франка.

15. Ільків, М., Шалай, Я., Бабський, А. (2023). Вплив похідного тіазолу БФ1 в комплексі з ПЕГ-вмісним полімерним носієм на процеси перекисного окиснення ліпідів та активність ферментів антиоксидантної системи захисту в гепатоцитах мишей з лімфомою. Матеріали II Міжнародної науково-практичної конференції «Theoretical and practical aspects of modern scientific research», Сеул, 28 квітня 2023 р. (ст. 90-92). Seoul; Vinnytsia: Case Co., Ltd. & European Scientific Platform.

Читати повністю

Схожі дисертації

0824U001244

Курочкіна Віта Анатоліївна

Цитогенетична ефективність радіоізотопа цезію-137 у лімфоцитах периферичної крові людини в модельних експериментах in vitro

0824U001225

Богданович Таїса Андріївна

Розробка біотехнології отримання сполук з протизапальними та антиоксидантними властивостями з «бородатих» коренів Artemisia tilesii Ledeb.

0824U001148

Федорова Анна Олегівна

Розширення підходів до встановлення складу природних геміклональних популяційних систем гібридогенного Pelophylax esculentus complex

0824U001130

Галич Тарас Вадимович

Зв’язок ураження геному за різних типів опромінення із стимуляцією утворення фармацевтичних сполук Matricaria chamomilla L.

0824U001015

Яринка Дар'я Володимирівна

Оптичні біосенсорні системи на основі полімерів-біоміметиків та смартфонів для виявлення харчових мікотоксинів: афлатоксину в1 та зеараленонуОптичні біосенсорні системи на основі полімерів-біоміметиків та смартфонів для виявлення харчових мікотоксинів: афлатоксину в1 та зеараленону