Binary proton therapy of Ehrlich carcinoma using targeted gold nanoparticles

M. V. Filimonova; Филимонова М. В.; D. D. Kolmanovich; Колманович Д. Д.; G. V. Tikhonowski; Тихоновский Г. В.; D. S. Petrunya; Петруня Д. С.; P. A. Kotelnikova; Котельникова П. А.; A. A. Shitova; Шитова А. А.; O. V. Soldatova; Солдатова О. В.; A. S. Filimonov; Филимонов А. С.; V. A. Rybachuk; Рыбачук В. А.; A. O. Kosachenko; Косаченко А. О.; K. A. Nikolaev; Николаев К. А.; G. A. Demyashkin; Демяшкин Г. А.; A. A. Popov; Попов А. А.; M. S. Savinov; Савинов М. С.; A. L. Popov; Попов А. Л.; I. V. Zelepukin; Зелепукин И. В.; A. A. Lipengolts; Липенгольц А. А.; K. E. Shpakova; Шпакова К. Е.; A. V. Kabashin; Кабашин А. В.; S. N. Koryakin; Корякин С. Н.; S. M. Deyev; Деев С. М.; I. N. Zavestovskaya; Завестовская И. Н.

doi:10.31857/S2686738924030104

Бинарная протонная терапия карциномы Эрлиха с использованием адресных наночастиц золота

Авторы: Филимонова М.В.¹^,2, Колманович Д.Д.³^,4, Тихоновский Г.В.², Петруня Д.С.⁴^,2, Котельникова П.А.⁵, Шитова А.А.¹, Солдатова О.В.¹, Филимонов А.С.¹, Рыбачук В.А.¹, Косаченко А.О.¹, Николаев К.А.¹, Демяшкин Г.А.¹, Попов А.А.², Савинов М.С.², Попов А.Л.³^,4, Зелепукин И.В.⁵, Липенгольц А.А.²^,6, Шпакова К.Е.²^,6, Кабашин А.В.⁷, Корякин С.Н.¹^,2, Деев С.М.⁵, Завестовская И.Н.⁴^,2
Учреждения:
1. ФГБУ “НМИЦ радиологии” Минздрава России
2. ФГАОУ ВО Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”
3. ФГБУН Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН
4. ФГБУН Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН
5. ФГБУН Институт биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН
6. ФГБУ “НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина” Минздрава России
7. Aix-Marseille University
Выпуск: Том 516, № 1 (2024)
Страницы: 59-63
Раздел: Статьи
URL: https://cijournal.ru/2686-7389/article/view/651431
DOI: https://doi.org/10.31857/S2686738924030104
EDN: https://elibrary.ru/VTOKHA
ID: 651431

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Протонная терапия способна осуществлять лечение опухолей, расположенных в чувствительных к излучению тканях. Данная статья демонстрирует фундаментальную возможность усиления эффекта протонной терапии с использованием адресных наночастиц золота, селективно распознающих опухолевые клетки. Наночастицы Au-PEG в концентрации выше 25 мг/л и дозе протонов 4 Гр вызывали полную гибель клеток EMT6/P in vitro. Также, бинарная протонная терапия с использованием наночастиц золота Au-PEG-FA, векторизованных фолиевой кислотой, вызывала 80% эффект торможения роста опухоли in vivo. Использование адресных наночастиц золота является перспективным для усиления протонного воздействия на опухолевые клетки и требует дальнейших исследований для повышения терапевтического индекса подхода.

Ключевые слова

протонная терапия, радиосенсибилизаторы, наночастицы, золото, терапия опухолей

Полный текст

Об авторах

М. В. Филимонова

ФГБУ “НМИЦ радиологии” Минздрава России; ФГАОУ ВО Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: d.petrunya@lebedev.ru

Медицинский радиологический научный центр им. А.Ф. Цыба, Обнинский институт атомной энергетики

Россия, Обнинск; Обнинск

Д. Д. Колманович

ФГБУН Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН; ФГБУН Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН

Email: d.petrunya@lebedev.ru
Россия, Пущино; Москва

Г. В. Тихоновский

ФГАОУ ВО Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: d.petrunya@lebedev.ru
Россия, Москва

Д. С. Петруня

ФГБУН Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН; ФГАОУ ВО Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

ФГАОУ ВО Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: d.petrunya@lebedev.ru
Россия, Москва

М. С. Савинов

ФГАОУ ВО Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: d.petrunya@lebedev.ru
Россия, Москва

А. Л. Попов

Email: d.petrunya@lebedev.ru
Россия, Пущино; Москва

И. В. Зелепукин

ФГБУН Институт биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН

Email: d.petrunya@lebedev.ru
Россия, Москва

А. А. Липенгольц

ФГАОУ ВО Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”; ФГБУ “НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина” Минздрава России

Email: d.petrunya@lebedev.ru
Россия, Москва; Москва

К. Е. Шпакова

Email: d.petrunya@lebedev.ru
Россия, Москва; Москва

А. В. Кабашин

Aix-Marseille University

Email: d.petrunya@lebedev.ru
Франция, Марсель

С. Н. Корякин

Email: d.petrunya@lebedev.ru

Медицинский радиологический научный центр им. А.Ф. Цыба, Обнинский институт атомной энергетики

Россия, Обнинск; Обнинск

С. М. Деев

ФГБУН Институт биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН

Email: d.petrunya@lebedev.ru

академик РАН

Россия, Москва

И. Н. Завестовская

Email: d.petrunya@lebedev.ru
Россия, Москва; Москва

Список литературы

Durante M., Loeffler J.S. Charged Particles in Radiation Oncology // Nat. Rev. Clin. Oncol. 2010. V. 7(1). P. 37–43. https://doi.org/10.1038/nrclinonc.2009.183
Lo C.Y., Tsai S.W., Niu H., et al. Gold-nanoparticles-enhanced Production of Reactive Oxygen Species in Cells at Spread-out Bragg Peak under Proton Beam Radiation // ACS Omega. 2023. V. 8(20). P. 17922–17931.
Martínez‐Rovira I., Prezado Y. Evaluation of the Local Dose Enhancement in the Combination of Proton Therapy and Nanoparticles // Med. Phys. 2015. V. 42(11). P. 6703–6710.
Zwiehoff S., Johny J., Behrends C., et al. Enhancement of Proton Therapy Efficiency by Noble Metal Nanoparticles is Driven by the Number and Chemical Activity of Surface Atoms // Small. 2022. V. 18(9). P. e2106383.
Zavestovskaya I.N., Popov A.L., Kolmanovich D.D., et al. Boron Nanoparticle-enhanced Proton Therapy for Cancer Treatment // Nanomaterials (Basel). 2023. V. 13(15). P. 2167.
Gerken L.R.H., Gogos A., Starsich F.H.L., et al. Catalytic Activity Imperative for Nanoparticle Dose Enhancement in Photon and Proton Therapy // Nat. Commun. 2022. V. 13(1). 3248.
Zelepukin I.V., Griaznova O.Yu., Shevchenko K.G., et al. Flash Drug Release from Nanoparticles Accumulated in the Targeted Blood Vessels facilitates the Tumour Treatment // Nat. Commun. 2022. V. 13(1). 6910.
Tolmachev V.M., Chernov V.I., Deyev S.M. Targeted Nuclear Medicine. Seek and Destroy // Russ. Chem. Rev. 2022. V. 91(3). RCR5034.
Li S., Bouchy S., Penninckx S., Marega R., et al. Antibody-functionalized Gold Nanoparticles as Tumor Targeting Radiosensitizers for Proton Therapy // Nanomedicine. 2019. V. 14(3). P. 317–333.
Kang S.H., Hong S.P., Kang B.S. Targeting Chemo-proton Therapy on C6 Cell Line Using Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles Conjugated with Folate and Paclitaxel // International Journal of Radiation Biology. 2018. V. 94(11). P. 1006–1016.
Siwowska K., Haller S., Bortoli F., et al. Preclinical Comparison of Albumin-binding Radiofolates: Impact of Linker Entities on the in Vitro and in Vivo Properties // Mol. Pharm. 2017. V. 14(2). P. 523–532.
Popov A.A., Swiatkowska-Warkocka Z., Marszalek M., et al. Laser-ablative Synthesis of Ultrapure Magneto-plasmonic Core-satellite Nanocomposites for Biomedical Applications // Nanomaterials (Basel). 2022. V. 12(4). 649.
Gao J., Huang X., Liu H., Zan F., Ren J. Colloidal Stability of Gold Nanoparticles Modified with Thiol Compounds: Bioconjugation and Application in Cancer Cell Imaging // Langmuir. 2012. V. 28(9). P. 4464–4471.
R S., M Joseph M., Sen A., K R.P., Bs U., Tt S. Galactomannan Armed Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles as a Folate Receptor Targeted Multi-functional Theranostic Agent in the Management of Cancer // Int. J. Biol. Macromol. 2022. V. 219. P. 740–753.
Baibarac M., Smaranda I., Nila A., Serbschi C. Optical Properties of Folic Acid in Phosphate Buffer Solutions: The Influence of pH and UV Irradiation on the UV–VIS Absorption Spectra and Photoluminescence // Sci. Rep. 2019. V. 9(1). 14278.
Filimonova M., Shitova A., Soldatova O., et al. Combination of NOS- and PDK-Inhibitory Activity: Possible Way to Enhance Antitumor Effects // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. 730.

Дополнительные файлы

Доп. файлы

Действие

1. JATS XML

Скачать

2. Рис. 1. Изображение наночастиц Au, полученное с помощью просвечивающей электронной микроскопии.

Скачать (318KB)

Метаданные

3. Рис. 2. Клоногенный анализ клеток аденокарциномы EMT6/P после облучения протонным пучком в присутствии наночастиц Au-PEG. * – p < 0.05, ** – p < 0.001, тест Стьюдента.

Скачать (255KB)

Метаданные

4. Рис. 3. Показатели индекса торможения роста (ТРО) карциномы Эрлиха после воздействия протонами в дозе 31 Гр в присутствии и отсутствии наночастиц Au-PEG-FA. * – p < 0.05, тест Крускала–Уоллиса.

Скачать (112KB)

Метаданные

Имя пользователя
Пароль
Запомнить меня

Забыли пароль?	Регистрация

Имя пользователя
Пароль
Запомнить меня

Забыли пароль?	Регистрация