CC BY
4ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА НОВЫХ, ОТЕЧЕСТВЕННЫХ БИОГЕННЫХ НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА С ПРОТИВООПУХОЛЕВОЙ АКТИВНОСТЬЮ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРООРГАНИЗМОВ 1Абдихакимов А.Н., 2Зайнитдинова Л.И., 3Набиева Д.У., 4Эргашев Р.Б., 5Иноятова
М.А.
1,3'5Ташкентский областной филиал республиканского специализированного научно-практического медицинского центра онкологии и радиологии
2 4
' Институт микробиологии АН РУз abdikhakimov@list.ru https://doi.org/10.5281/zenodo.8368292
Аннотация. Наночастицы серебра (AgNP) наиболее изучены и являются многообещающими кандидатами для эффективного применения в области фармацевтических наук. Особый интерес к AgNP в биомедицинских приложениях основан на их обширных антибактериальных, противовирусных свойствах, биосовместимости и эффективностью против микроорганизмов с множественной лекарственной устойчивостью. В связи с этим проведен анализ и разработаны теоретические основы проведения доклинических испытаний противоопухолевых свойств нового отечественного продукта. В результате планируется создание нового метода лечения злокачественных новообразований, основанного на противоопухолевом эффекте наночастиц серебра полученных из микроорганизмов.
Ключевые слова: наночастицы серебра, рак шейки матки, рак яичников, асцит, кровь, лимфа, плевральная жидкость.
Abstract. Silver nanoparticles (AgNPs) are the most studied and are promising candidates for effective applications in the field of pharmaceutical sciences. Particular interest in AgNPs in biomedical applications is based on their extensive antibacterial, antiviral properties, biocompatibility, and effectiveness against multidrug-resistant microorganisms. In this regard, we, a tandem of fundamental microbiologists and clinical oncologists, intend to conduct preclinical tests of the antitumor properties of a new domestic product. The goal of future research is to create a new method for treating malignant tumors based on the antitumor effect of silver nanoparticles obtained from microorganisms.
Keywords: silver nanoparticles, cervical cancer, ovarian cancer, ascites, blood, lymph, pleural fluid.
Annotatsiya. Kumush nanozarralari (AgNZ) eng ko'p o'rganilgan va farmatsevtika fanlari sohasida samarali qo'llash uchun istiqbolli nomzodlardan hisoblanadi. Biotibbiyot ilovalarida AgNZga alohida qiziqish ularning keng qamrovli antibakterial, antivirus xususiyatlari, biologik muvofiqligi va ko'pgina dori-darmonlarga chidamli mikroorganizmlarga qarshi samaradorligiga asoslanadi. Shu munosabat bilan, biz, fundamental mikrobiologlar va klinik onkologlar tandemi, yangi mahalliy mahsulotning o'smaga qarshi xususiyatlarini klinikoldi sinovdan o'tkazmoqchimiz. Kelgusi tadqiqotlarimizning maqsadi mikroorganizmlardan olingan kumush nanozarralarining o'smaga qarshi ta'siriga asoslangan yomon sifatli o'smalarni davolashning yangi usulini yaratishdir.
Kalit so'zlar: kumush nanozarralari, bachadon bo'yni o'smasi, tuxumdon o'smasi, astsit, qon, limfa, plevra suyuqligi.
Введение. Злокачественные новообразования (ЗНО) являются второй из основных причин смерти в мире; так, в 2018 году от этого заболевания умерли 9,6 млн человек. Рак становится причиной практически каждой шестой смерти в мире. Смертность от онкологических заболеваний можно снизить. Если выявлять и лечить их на ранних стадиях. Ранняя диагностика состоит из своевременной постановки диагноза и определения стадии, как раз одной из важных задач «Целей устойчивого развития ООН до 2030г является «...наращивание потенциала всех стран, особенно развивающихся, в области раннего предупреждения, снижения рисков связанных с ЗНО» [7].
Рак продолжает оставаться одной из самых сложных проблем глобального здравоохранения, хотя и существует огромное разнообразие лекарственных препаратов, проблема заключается в снижении побочной токсичности для здоровых клеток. Существует несколько биологических барьеров для эффективной доставки лекарств при раке, такие как почечный, печеночный или иммунный клиренс. Наночастицы, содержащие лекарственные препараты, могут быть разработаны для преодоления этих биологических барьеров, при одновременном снижении побочных эффектов. Наномедицина открыла новую эру доставки лекарств, улучшив терапевтические индексы активных фармацевтических ингредиентов [5], [6].
В настоящее время одним из быстро развивающихся областей современной науки является - создание и использование наноразмерных частиц из различных материалов. Наночастицы благородных металлов, полученные путём биосинтеза, дешевле и устойчивее химически синтезированных аналогов, кроме того они менее токсичны. Наночастицы серебра (AgNP) наиболее изучены и являются многообещающими кандидатами для эффективного применения в области фармацевтических наук. Особый интерес к AgNP в биомедицинских приложениях основан на их обширных антибактериальных, противовирусных свойствах, биосовместимости и эффективностью против микроорганизмов с множественной лекарственной устойчивостью. В настоящее время существует большое количество методов получения наночастиц серебра, которые можно подразделить на физические, химические и биологические [1], [4].
Предполагают, что наночастицы серебра, среди других, характеризуются уникальными противоопухолевыми свойствами, которая заключается в том, что ионы серебра сорбируются клеточной оболочкой, которая выполняет защитную функцию. Клетка остается жизнеспособной, но при этом нарушаются некоторые ее функции, например деление (бактериостатический эффект). Как только на поверхности клетки сорбируется серебро, оно проникает внутрь клетки и ингибирует ферменты дыхательной цепи в результате чего клетка гибнет [2], [3].
Разработанный в лаборатории «Биоразнообразия микрорганизмов» (зав. Лабораторией, д.б.н, профессор Зайнитдинова Л.И) Института микробиологии АН РУз метод получения биогенных наночастиц серебра сулит большие перспективы для их биомедицинского использования, в том числе и для лечения онкологических больных. В связи с этим мы, тандем фундаментальных микробиологов и клинических онкологов разработали теоретическое основы проведения доклинических испытаний противоопухолевых свойств нового отечественного продукта.
Целью исследования - является создание нового метода лечения злокачественных новообразований, основанного на противоопухолевом эффекте наночастиц серебра
полученных из микроорганизмов.
Материалы и методы. В качестве источника биогенных наночастиц серебра использовались грамотрицательные аэробные неспорообразующие бактерии Pseudomonas sp.. Стабилизация наночастиц проводится с помощью полимеров (крахмал). Изучение определения содержания наночастиц серебра в биологических средах человеческого организма in vitro (плевральная или асцитическая жидкость, а также на культуре клеток экспериментальной опухоли рака шейки матки HeLA и у других опухолей) проводится с использованием данных спектометрии и микроскопии. Для лечения злокачественных опухолей в экспериментальных штаммах HeLA рака шейки матки in vitro планируется получение образцов наночастиц серебра при различных исходных значениях рН (5-8) соединенных с противоопухолевыми препаратами. На основании определения количества наночастиц и их свойства после присоединения с противоопухолевыми препаратами, после экспериментального исследования планируется отбор биологических сред в начале экспериментальной опухоли рака шейки матки HeLA, а затем из группы больных раком наружной локализации и у других опухолей при использовании наночастиц серебра ex vivo.
Результаты. На основании полуенных результатов по синтезу наночастиц серебра с использованием микроорганизмов и анализа современного состояния исследований в данном направлении впервые в отечественной клинической практике разрабатываются основы применеения наночастиц серебра в медицине с противоопухолевой целью. Основой фундаментальных исследований является изучение их физико-химических свойств после удаления из культуральной жидкости. Исходя из мирвой практики, стабилизацию полученных наночастиц серебра для медицинского использования следует проводить с помощью полимеров. Важным моментом является методика отделения наночастиц серебра от культуральной жидкости и определение содержания наночастиц серебра в биологических средах человеческого организма in vitro (кровь, лимфа, плевральная или асцитическая жидкость, а также на культуре клеток экспериментальной опухоли РШМ, рак яичников, HeLA и др.).
Использование образцов наночастиц серебра при различных исходных значениях рН (5-8) соединенных с противоопухолевыми препаратами для лечения злокачественных опухолей может иметь различный характер течения. Вся модель в первую очередь будет апробирвана в экспериментальных штаммах HeLA рака шейки матки in vitro, а затем в асцитической жидкости онкологических больных in vitro. Также разрабатываемая методика предопределит возможности создания комплекса «противоопухолевый препарат + наночастица» для использования при лечении злокачественных новообразований у людей. Разработка методических рекомендаций для использования наночастиц серебра (in vivo) в лечении, вначале наружных локализаций, а затем злокачественных новообразований внутренних органов в итоге будет демонстрировать большие перспективы данного метода.
Заключение. Таким образом, разработка методики создания комплекса противоопухолевых препаратов и наночастиц для борьбы со злокачественными новообразованиями у людей откроет новые возможности для дальнейшего применеия данного метода в лечении больных. В результате в дальнейшем будет проведен доклинический анализ полученных результатов и подготовлены методические
9G1
рекомендации для использования наночастиц серебра в лечении злокачественных
новообразований в клинике.
REFERENCES
1. Almatroudi A. Silver nanoparticles: synthesis, characterisation and biomedical applications. Open Life Sci. 2020 Nov 19;15(1):819-839. doi: 10.1515/biol-2020-0094. PMID: 33817269; PMCID: PMC7747521.
2. Lara H. H., Ayala-Nunez N. V., Ixtepan-Turrent L., RodriguezPadilla C. Mode of antiviral action of silver nanoparticles against HIV-1. Journal of Nanobiotechnology. 2010;8(1):1—10. DOI: 10.1186/1477-3155-8-1.
3. Murugesan K., Koroth J., Srinivasan P. P., Singh A., Mukundan S., Karki S. S., Choudhary B., Gupta C. M. Effects of green synthesised silver nanoparticles (ST06-AgNPs) using curcumin derivative (ST06) on human cervical cancer cells (HeLa) in vitro and EAC tumor bearing mice models. International Journal of Nanomedicine. 2019;14:5257-5270. DOI: 10.2147/IJN.S202404.
4. Poulose S, Panda T, Nair PP, Théodore T. Biosynthesis of silver nanoparticles. Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2014; 14(2): 2038-49.
5. Tran S., DeGiovanni P.-J., Piel B., Rai P. Cancer nanomedicine: a review of recent success in drug delivery. Clinical and Translational Medicine. 2017;6(1):44. DOI: 10.1186/s40169-017-0175-0.
6. Wei L., Lu J., Xu H., Patel A., Chen Z.-S., Chen G. Silver nanoparticles: synthesis, properties, and therapeutic applications. Drug Discovery Today. 2015;20(5):595-601. DOI: 10.1016/j.drudis.2014.11.014
7. https://www.un.org/sustainabledevelopment/ru/sustainable-development-goals/
