Нижний Новгород, Нижегородская область, Россия
Нижний Новгород, Нижегородская область, Россия
В настоящее время активно разрабатываются новые стратегии и подходы для биомедицинской диагностики на основе биогибридных фотолюминесцентных наноматериалов. Одним из перспективных направлений является создание тераностических комплексов с целью их направленной доставки и высокочувствительной детекции опухолевых клеток. В настоящей работе были получены двухкомпонентные комплексы на основе антистоксовых нанофосфóров (НАФ), представляющих собой высокоэффективные контрастирующие агенты с уникальными фотолюминесцентными свойствами. В качестве направляющего модуля использован высокоафинный белок неиммуноглобулиновой природы DARPin9-29, специфичный к онкомаркеру HER2/neu. Показано, что комплексы способны специфично связываться с клетками аденокарциномы молочной железы человека SK-BR-3, гиперэкспрессирующих рецептор HER2/neu. Полученные данные позволяют считать предложенную схему биоконъюгации перспективной платформой для создания тераностических агентов.
тераностика, антистоксовые нанофосфоры
1. Гребеник Е.А., Генералова А.Н., Нечаев А.В., Хайдуков Е.В., Миронова К.Е., Стремовский О.А., Лебеденко Е.Н., Звягин А.В., Деев С.М. Специфическая визуализация опухолевых клеток с помощью антистоксовых нанофосфóров. Acta naturae, 2014, т. 6, № 4 (23), с. 51-57. [Grebenik E.A., Generalova A.N., Nechaev A.V., Khaydukov E.V., Mironova K.E., Stremovskiy O.A., Lebedenko E.N., Zvyagin A.V., Deyev S.M. Acta naturae, 2014, vol. 6, no. 4 (23), pp. 51-57. (In Russ.)]
2. Friedman A.D., Claypool S.E., Liu R. The Smart Targeting of Nanoparticles. Current Pharmaceutical Design, 2013, 19, pp. 6315-6329.
3. Sreenivasan V.K. Luminescent nanoparticles and their applications in the life sciences. Journal of physics. Condensed matter: An Institute of Physics journal, 2013, vol. 25, iss. 19, pp. 1-23.
4. Grebenik E.A., Kostyuk A.B., Deyev S.M. Upconversion nanoparticles and their hybrid assemblies for biomedical applications. Russ. Chem. Rev., 2016, vol. 85, no. 12, pp. 1277-1296.
5. Kim J. Multifunctional nanostructured materials for multimodal imaging, and simultaneous imaging and therapy. Chem. Soc. Rev., 2009, vol. 38, no. 2, pp. 372-390.
6. Xie J., Lee S., Chen X. Nanoparticle-based theranostic agents. Advanced Drug Delivery Reviews, 2010, vol. 62, pp. 1064-1079.
7. Звягин А.В., Панченко В.Я., Нечаев А.В., Шехтер А.Б., Деев С.М., Ахманов А.С., Гулер А.Е., Ивукина Е.И., Генералова А.Н., Семчишен В.А., Хайдуков Е.В. Антистоксовы нанолюминофоры: Перспективы применения в биологии и медицине. Сборник материалов V Троицкой конференции «Медицинская физика и инновации в медицине», 2012, т. 2, c. 8-9. [Zvyagin A.V., Panchenko V.Ya., Nechaev A.V., Shekhter A.B., Deyev S.M., Akhmatova A.S., Guler A.E., Ivukina E.I., Generalova A.N., Semchishen V.A., Khaydukov E.V. Антистоксовы нанолюминофоры: Перспективы применения в биологии и медицине. Sbornik materialov V Troickoj konferencii «Medicinskaya fizika i innovacii v medicine», 2012, vol. 2, pp. 8-9. (In Russ.)]
8. Chen J., Zhao J.X. Upconversion Nanomaterials: Synthesis, Mechanism, and Applications in Sensing. Sensors, 2012, vol. 12, pp. 2414-2435.
9. Генералова А.Н., Зубов В.П., Хайдуков Е.В. Нанокристаллы с антистоксовой флуоресценцией на пути в медицину. Природа, 2016, т. 11, № 1215, с. 24-32. [Generalova A.N., Zubov V.P., Khaydukov E.V. Nanocrystals with Anti-Stokes Fluorescence on the Way to Medicine. Nature, 2016, vol. 11, no. 1215, pp. 24-32. (In Russ.)]
10. Kostyuk A.B., Guryev E.L., Vorotnov A.D., Sencha L.M., Peskova N.N., Sokolova E.A., Liang L., Vodeneev V.A., Balalaeva I.V., Zvyagin A.V. Real-time tracking of Yb3+, Tm3+ doped NaYF4 nanoparticles in living cancer cells. Sovremennye tehnologii v medicine, 2018, vol. 10, no. 1, pp. 57-63.
11. Хайдуков Е.В, Рочева В.В., Семчишен В.А., Семиногов В.Н., Соколов В.И., Звягин А.В., Ахманов А.С., Панченко В.Я., Нечаев А.В., Генералова А.Н., Шехтер А.Б. Оптическая визуализация опухолевых тканей с применением антистоксовых наночастиц. Вестник российского фонда фундаментальных исследований, 2014, т. 4, № 84, с. 7-17. [Khaydukov E.V., Rocheva V.V., Semchishen V.A., Seminogov V.N., Sokolov V.I., Zvyagin A.V., Akhmanov A.S., Panchenko V. Ya., Nechaev A.V., Generalova A.N., Shekhter A.B. Applications of Upconversion Nanoparticles in Optical Bioimaging of the Tumor Tissue. Vestnik Rossiyskogo fonda fundamental'nykh issledovaniy [RFBR Journal], 2014, vol. 4, no. 84, pp. 7-17. (In Russ.)]
12. Naccache R., Vetrone F., Mahalingam V., Cuccia L.A., Capobianco J.A. Controlled Synthesis and Water Dispersibility of Hexagonal Phase NaGdF4:Ho3+/Yb3+ Nanoparticles. Chemistry of Materials, 2009, vol. 21, no. 4, pp. 717-723.
13. Wang L.Y., Zhang Y., Zhu Y.Y. One-Pot Synthesis and Strong Near-Infrared Upconversion Luminescence of Poly(acrylic acid)-Functionalized YF3:Yb3+/Er3+ Nanocrystals. Nano Research, 2010, vol. 3, no. 5, pp. 317-325.
14. Deyev S.M., Lebedenko E.N. Targeted Bifunctional Proteins and Hybrid Nanoconstructs for Cancer Diagnostics and Therapies. Molecular Biology, 2017, vol. 51, no. 6, pp. 788-803.
15. Slamon D.J., Clark G.M., Wong S.G., Levin W.J., Ullrich A., McGuire W.L. Human breast cancer: correlation of relapse and survival with amplification of the HER-2/neu oncogene. Science, 1987, vol. 235, no. 4785, pp. 177-182.
16. Ross J.S., Slodkowska E.A., Symmans W.F., Pusztai L., Ravdin P.M., Hortobagyi G.N. The HER-2 receptor and breast cancer: ten years of targeted anti-HER-2 therapy and personalized medicine. Oncologist, 2009, vol. 14, no. 4, pp. 320-368.
17. Mai H.-X., Zhang Y.-W., Sun L.-D., Yan C.-H. Size- and Phase-Controlled Synthesis of Monodisperse NaYF4:Yb,Er Nanocrystals from a Unique Delayed Nucleation Pathway Monitored with Upconversion Spectroscopy. The Journal of Physical Chemistry, 2007, vol. 111, no. 37, pp. 13730-13739.
18. Dong A., Ye X., Chen J., Kang Y., Gordon T., Kikkawa J. M., Murray C.B. A Generalized Ligand-Exchange Strategy Enabling Sequential Surface Functionalization of Colloidal Nanocrystals. Journal of the American Chemical Society, 2011, vol. 133, no. 4, pp. 998-1006.
19. Hu M., Zhao J., Ai X., Budanovic M., Mu J., Webster R.D., Cao Q., Mao Z., Xing B. Near infrared light-mediated photoactivation of cytotoxic Re(I) complexes by using lanthanide-doped upconversion nanoparticles. Dalton Trans., 2016, vol. 45, pp. 14101-14108.
20. Steiner D., Forrer P., Plückthun A. Efficient selection of DARPins with sub-nanomolar affinities using SRP phage display. J. Mol. Biol., 2008, vol. 382, no. 5, pp. 1211-1227.
21. Binz H.K., Amstutz P., Kohl A., Stumpp M.T., Briand C., Forrer P., Grutter M.G., Pluckthun A. High-affinity binders selected from designed ankyrin repeat protein libraries. Nature Biotechnology, 2004, vol. 22, no. 5, pp. 575-582.
22. Sokolova E., Proshkina G., Kutova O., Shilova O., Ryabova A., Schulga A., Stremovskiy O., Zdobnova T., Balalaeva I., Deyev S. Recombinant targeted toxin based on HER2-specific DARPin possesses a strong selective cytotoxic effect in vitro and a potent antitumor activity in vivo. Journal of controlled release: official journal of the Controlled Release Society, 2016, vol. 233, pp. 48-56.
23. Deyev S.M., Lebedenko E.N., Petrovskaya L.E., Dolgikh D.A., Gabibov A.G., Kirpichnikov M.P. Man-made antibodies and immunoconjugates with desired properties: function optimization using structural engineering. Russian Chemical Reviews, 2015, vol. 84, no. 1, pp. 1-26.
24. Interlandi G., Wetzel S.K., Settanni G., PluckthunA., Caflisch A. Characterization and further stabilization of designed ankyrin repeat proteins by combining molecular dynamics simulations and experiments. Journal of Molecular Biology, 2008, vol. 375, no. 3, pp. 837-854.
25. Zahnd C., Kawe M., Stumpp M.T., de Pasquale C., Tamaskovic R., Nagy-Davidescu G., Dreier B., Schibli R., BinzH.K., Waibel R., Plückthun A.A. Efficient tumor targeting with high-affinity designed ankyrin repeat proteins: effects of affinity and molecular size. Cancer Research, 2010, vol. 70, no. 4, pp. 1595-1605.
26. Hermanson G. Bioconjugate Techniques. Academic Press, 2008, 1200 р.
27. Sokolova E., Guryev E., Yudintsev A., Vodeneev V., Deyev S., Balalaeva I. HER2-specific recombinant immunotoxin 4D5scFv-PE40 passes through retrograde trafficking route and forces cells to enter apoptosis. Oncotarget, 2017, vol. 8, no. 13, pp. 22048-22058.
