Разработка конъюгата магнитных наночастиц с антителами против GD 2, предназначенного для диагностики опухолей головного мозга

В опухолях нейроэктодермального происхождения наблюдается высокий уровень экспрессии дисиалоганглиозида GD 2, в то время как в нормальных тканях уровень его экспрессии существенно ниже, что делает GD 2 перспективной мишенью для диагностики злокачественных новообразований.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ: синтезировать и охарактеризовать физико-химические свойства лабораторного образца anti-GD 2-mAbs@SPIONs, приготовленного на основе суперпарамагнитных наночастиц, и предназначенного для диагностики злокачественных новообразований опухолей головного мозга.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. Покрытые карбоксиметил-декстраном суперпарамагнитные наночастицы оксида железа (superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs), были синтезированы с использованием метода ко-преципитации в водной среде. Затем они были конъюгированы с антителами против GD 2, мечеными флуоресцентным красителем (флуоресцеин-5-малеимид). Далее конъюгат anti-GD 2-mAbs@SPIONs был очищен с помощью диализа.

Концентрацию железа, покрытия (карбоксиметил-декстран) и белка (антитела против GD 2) в полученной наносуспензии измеряли с помощью тиоцианатного метода, с помощью количественной оценки реакции полимера с антроновым реактивом и по методу Бредфорда, соответственно. С применением динамического светорассеяния были получены данные о поверхностном заряде конъюгатау, установлен их гидродинамический размер и характер дисперсности. Анализ МР-контрастирующих свойств проводили с использованием метода МРТ фантомного образца на ЯМР-спектрометре.

Взаимодействие конъюгата anti-GD 2-mAbs@SPIONs с клетками линии U 251 (глиобластома человека) регистрировали с помощью конфокальной микроскопии.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Синтезирован и охарактеризован с использованием физико-химических методов лабораторный образец суперпарамагнитных наночастиц anti-GD 2-mAbs@SPIONs, распознающий дисиалоганглиозид GD 2 на поверхности мембраны раковых клеток. Было показано специфичное накопление препарата в клетках глиобластомы по сравнению с наночастицами, неконъюгированными с антителами против GD 2.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Специфичность накопления магнитного конъюгата в опухолевых клетках даёт надежду на возможность использования anti-GD 2-mAbs@SPIONs в диагностике злокачественных новообразований ЦНС, однако необходимы дальнейшие исследования.

1. Ostrom, Q. T., Gittleman, H., Truitt, G., Boscia, A., Kruchko, C., &Barnholtz-Sloan, J. S. CBTRUS Statistical report: primary Brain and other Central Nervous System Tumors diagnosed in the United States in 2011–2015. Neuro-oncology, 2018;20(4):1–86. https://doi:10.1093/neuonc/noy131

2. Stupp, R., Hegi, M., Mason, W., Van den Bent, M., Taphoorn, M., Janzer, R., Ludwin, S., Allgeier, A., Fisher, B., Belanger, K., Hau, P., Brandes, A., Gijtenbeek, J., Marosi, C., Vecht, C., Mokhtari, K., Wesseling, P., Villa, S., Eisenhauer, E., Gorlia, T., Weller, M., Lacombe, D., Cairncross, J. and Mirimanoff, R. Effects of radiotherapy with concomitant and adjuvant temozolomide versus radiotherapy alone on survival in glioblastoma in a randomised phase III study: 5-year analysis of the eorTC-NCIC trial. The lancet oncology, 2009;10(5):459–466. https://doi:10.1016/s1470–2045(09)70025-7

3. Shasha, C., & Krishnan, K. M. (2020). Nonequilibrium dynamics of Magnetic Nanoparticles with applications in Biomedicine. advanced Materials. 2020;33(23):1904131. https://doi:10.1002/adma.201904131

4. Shevtsov, M. & Multhoff, G., 2016. Recent developments of Magnetic Nanoparticles for diagnostics of Brain Tumor. Current drug Metabolism. 2016;17(8):737–744. https://doi: 10.3389/fimmu.2016.00492

5. Никитин А. А., Храмцов М. А., Савченко А. Г., Абакумов М. А., Мажуга А. Г. Синтез и контрастные свойства анизотроных железооксидных наночастиц для МРТ диагностики. Химико фармацевтический журнал. 2018;52(3):36–40. https://doi: 10.30906/0023-1134-2018-52-3-36-40

6. Wang y. X., Hussain S. M., Krestin G. P. Superparamagnetic iron oxide contrast agents: physicochemical characteristics and applications in MR imaging. European radiology. 2001;11(11):2319–31. https://doi: 10.1007/s003300100908

7. Wang Y. X. J. Superparamagnetic iron oxide based MrI contrast agents: Current status of clinical application. Quantitative Imaging in Medicine and Surgery. 2011;1:35–40. doi: 10.3978/j.issn.2223-4292.2011.08.03

8. Yu J, Hung JT, Wang SH, Cheng JY, Yu Al. Targeting glycosphingolipids for cancer immunotherapy. FeBS letters. 2020;594(22):3602–2618. doi: 10.1002/1873–3468.13917

9. Nazha B., Inal C., Owonikoko T. Disialoganglioside gd 2 expression in Solid Tumors and role as a Target for Cancer Therapy. Frontiers in oncology. 2020;10(1000):1–15. https://doi:10.3389/fonc.2020.01000

10. Shevtsov, M. A., Nikolaev, B. P., Yakovleva, L. Y., Marchenko, Y.Y, Mikhrina, A. L., Martynova, M. G., Bystrova, O.A., Dobrodumov, A.V., Ischenko, A.M. and Yakovenko, I.V.Superparamagnetic iron oxide nanoparticles conjugated with epidermal growth factor (SpIoN-egF) for targeting brain tumors. International journal of Nanomedicine. 2014;9(1):273–287. https://doi:10.2147/IjN.S55118

11. Del Duca, D., Werbowetski, T., & Del Maestro, R. F. Spheroid preparation from Hanging drops: Characterization of a Model of Brain Tumor Invasion. journal of Neuro-oncology. 2004;67(3):295– 303. https://doi:10.1023/b:neon.0000024220.070