Модификация мезенхимных стромальных клеток костного мозга с использованием мультифункциональных микрокапсул для целевой доставки лекарственных соединений
Резюме
Введение
Цель данной работы состояла в исследовании возможностей применения мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК) в качестве платформы для доставки препаратов, заключенных в гибридные полимерные микрокапсулы. ММСК являются высокопотенциальной клеточной популяцией, которая за счет феномена патотропизма может решить проблему таргетной доставки препарата, выступая в качестве носителя. Таким образом, объединение биологического феномена миграции клеток и высокой загружающей способности полимерных капсул обеспечит возможность контролировать направленность действия и позволит выполнить таргетную доставку вещества без внешнего и внутреннего воздействия для клеток-носителей. Для отработки методики, доксорубицин и винкристин были отобраны, в качестве противоопухолевых препаратов с дозозависимым эффектом, которые включены в состав многих схем полихимиотерапии.
Методы
В ходе данного исследования был произведен синтез гибридных микрокапсул различных размеров (5 мкм, 1 мкм, 0,5 мкм) при помощи технологии Layer-by- Layer (Polyarginine/Dextran sulfate) и золь-гель синтеза (Tetraethyl orthosilicate). Данные микроконтейнеры обладают низкой токсичностью, высокой биосовместимостью, а также способны защитить клетку от инкапсулированных препаратов. На следующем этапе была выполнена оценка ассоциации клеток с капсулами различных размеров при помощи проточной цитометрии и лазерной сканирующей конфокальной микроскопии для определения оптимального соотношения капсул и клеток. Спонтанная миграция МСК, и влияние на нее ассоциированных с клетками капсул различных размеров была исследована при помощи системы наблюдения за живыми клетками в культуре Cell-IQ. На завершающем этапе работы была изучена способность ММСК к направленной миграции по градиенту концентрации SDF-1. Для качественной и количественной оценки миграции были использованы Transwell, μ-Slide Chemotaxis, а также была исследована способность ММСК к миграции в коллагеновом геле в сторону сфероидов из раковых клеток, синтезирующих SDF-1, и их способность проникать внутрь конгломерата клеток.
Результаты
Полученные результаты показывают, что МСК клетки способны захватывать более 10 капсул, содержащие противоопухолевые препараты – доксорубицин, винкристин. По экспериментальным данным проточной цитометрии показано, что 90 % клеток способны интернализировать капсулы с высокой эффективностью. Уникальная структура капсул предотвращает высвобождение противоопухолевых препаратов в течение 72 часов. Показано, что большая часть клеток способны направлено переносить капсулы по SDF-1 градиенту и в очаг опухолевого сфероида.
Заключение
Таким образом, показано, что МСК с включенными капсулами, содержащие противоопухолевые препараты, могут выступать в качестве новой лекарственной формы для направленной доставки противоопухолевых препаратов в очаг опухолей.
Благодарности
Работа выполнена при поддержке Российского Фонда Фундаментальных исследований (грант № 18-015-00100).
Ключевые слова
Таргетная доставка, микро- и нанокапсулы, противоо пухолевые препараты, интернализация, мезенхимные стромальные клетки, миграция, фармакокинетика, синтез, культивирование, клетки-носители.