Получение борсодержащего s-нитрозотиола на основе гомоцистеиниламидов сывороточного альбумина человека для комбинированной no-химической и бор-нейтронозахватной терапии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Стратегическая цель работы – создание на основе сывороточного альбумина человека (HSA), меченного флуорофором, клинически значимого экзогенного донора NO, несущего остаток борсодержащего соединения, для реализации комбинированной NO-химиотерапии и бор-нейтронозахватной терапии. Путем селективной модификации остатка Cys34 альбумина малеимидным производным флуоресцентного красителя и последующего N-гомоцистеинилирования производным тиолактона гомоцистеина, содержащим остаток клозо-додекабората, была получена наноконструкция для бор-нейтронозахватной терапии. Синтез аналога на основе природного модификатора – борсодержащего тиолактона гомоцистеина – был осуществлен путем алкилирования аминогруппы тиолактона с помощью диоксониевого производного клозо-додекабората. Постсинтетическая модификация остатков лизина белка с использованием бор-тиолактона гомоцистеина обеспечила введение в белок SН-групп и возможность последующего транс-S-нитрозилирования белка с помощью S-нитрозоглутатиона. Обнаружено, что 2 моль NO конъюгировано с 1 моль борсодержащего HSA. Продемонстрировано, что борсодержащий S-нитрозотиол на основе гомоцистеиниламида альбумина, даже без облучения эпитепловыми нейтронами, более цитотоксичен в отношении клеточных линий глиобластомы человека, чем борсодержащий конъюгат альбумина. Таким образом, использованный подход позволяет получить обогащенную атомами бора конструкцию на основе биосовместимого опухоль-специфичного белка, содержащую флуоресцентную метку и увеличенное количество S-нитрозогрупп, необходимых для проявления химиотерапевтического эффекта. Практическая значимость данной конструкции состоит в возможности ее использования в рамках воздействия на раковую опухоль, совмещающего химио- и бор-нейтронозахватную терапию.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. В. Попова

Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: v.silnikov@mail.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

М. Ван

Новосибирский национальный исследовательский государственный университет

Email: v.silnikov@mail.ru
Россия, Новосибирск

Т. Н. Курочкин

Новосибирский национальный исследовательский государственный университет

Email: v.silnikov@mail.ru
Россия, Новосибирск

С. А. Цыремпилов

Новосибирский национальный исследовательский государственный университет

Email: v.silnikov@mail.ru
Россия, Новосибирск

О. Д. Захарова

Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН

Email: v.silnikov@mail.ru
Россия, Новосибирск

В. Н. Сильников

Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН

Email: v.silnikov@mail.ru
Россия, Новосибирск

Т. С. Годовикова

Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет

Email: v.silnikov@mail.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

Список литературы

  1. Lancaster J.R. // Biochem. Pharmacol. 2020. V. 176. P. 113793. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2020.113793
  2. Lundberg J.O., Weitzberg E. // Cell. 2022. V. 185. P. 2853–2878. https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.06.010
  3. Kannan M.S., Guiang S., Johnson D.E. // Indian J. Pediatr. 1998. V. 65. P. 333–345. https://doi.org/10.1007/BF02761123
  4. Moncada S., Palmer R.M., Higgs E.A. // Pharmacol. Rev. 1991. V. 43. P. 109–142.
  5. Thomas D.D., Liu X., Kantrow S.P., Lancaster J.R. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2001. V. 98. P. 355–360. https://doi.org/10.1073/pnas.011379598
  6. Осипов А.Н., Борисенко Г.Г., Владимиров Ю.А. // Усп. биол. химии. 2007. Т. 47. С. 259–292.
  7. Ванин А.Ф. // Мол. биология. 2023. Т. 57. С. 925–937.
  8. Sharma V., Fernando V.R., Letson J., Walia Y., Zheng X., Fackelman D., Furuta S. // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. P. 4600. https://doi.org/10.3390/ijms22094600
  9. Soni Y., Softness K., Arora H., Ramasamy R. // Am. J. Mens. Health. 2020. V. 14. P. 1557988320903191. https://doi.org/10.1177/1557988320903191
  10. Kamm A., Przychodzen P., Kuban-Jankowska A., Jacewicz D., Dabrowska A.M., Nussberger S., Wozniak M., Gorska-Ponikowska M. // Nitric Oxide. 2019. V. 93. P. 102–114. https://doi.org/10.1016/j.niox.2019.09.005
  11. Mintz J., Vedenko A., Rosete O., Shah K., Goldstein G., Hare J.M., Ramasamy R., Arora H. // Vaccines (Basel). 2021. V. 9. P. 94. https://doi.org/10.3390/vaccines9020094
  12. Andrabi S.M., Sharma N.S., Karan A., Shahriar S.M.S., Cordon B., Ma B., Xie J. // Adv. Sci. (Weinh). 2023. V. 10. P. e2303259. https://doi.org/10.1002/advs.202303259
  13. Gao D., Asghar S., Hu R., Chen S., Niu R., Liu J., Chen Z., Xiao Y. // Acta. Pharm. Sin. B. 2023. V. 13. P. 1498–1521. https://doi.org/10.1016/j.apsb.2022.11.016
  14. Huang W., Zhang J., Luo L., Yu Y., Sun T. // ACS Biomater. Sci. Eng. 2023. V. 9. P. 139–152. https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.2c01247
  15. Alimoradi H., Greish K., Barzegar-Fallah A., Alshaibani L., Pittalà V. // Int. J. Nanomedicine. 2018. V. 20. P. 7771–7787. https://doi.org/10.2147/IJN.S187089
  16. Ishima Y., Kragh-Hansen U., Maruyama T., Otagiri M. // Biomed. Res. Int. 2013. V. 2013. P. 353892. https://doi.org/10.1155/2013/353892
  17. Sinha B.K. // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. P. 13611. https://doi.org/10.3390/ijms241713611
  18. Zhao Z., Shan X., Zhang H., Shi X., Huang P., Sun J., He Z., Luo C., Zhang S. // J. Controll. Releas. 2023. V. 362. P. 151–169.
  19. Kim J., Thomas S.N. // Pharmacol. Rev. 2022. V. 74. P. 1146–1175. https://doi.org/10.1124/pharmrev.121.000500
  20. Stamler J.S., Jaraki O., Osborne J., Simon D.I., Keaney J., Vita J., Singel D., Valeri C.R., Loscalzo J. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1992. V. 89. P. 7674–7677. https://doi.org/10.1073/pnas.89.16.7674
  21. Tsiountsioura M., Cvirn G., Schlagenhauf A., Haidl H., Zischmeier K., Janschitz N., Koestenberger M., Wonisch W., Paar M., Wagner T., Weiss E.C., Hallström S. // Biomedicines. 2022. V. 10. P. 649. https://doi.org/10.3390/biomedicines10030649
  22. Rungatscher A., Hallstrom S., Linardi D., Milani E., Gasser H., Podesser B.K., Scarabelli T.M., Luciani G.B., Faggian G. // J. Heart Lung Transplant. 2015. V. 34. P. 479–488.
  23. Hallstrom S., Franz M., Gasser H., Vodrazka M., Semsroth S., Losert U.M., Haisjackl M., Podesser B.K., Malinski T. // Cardiovasc. Res. 2008. V. 77. P. 506–514.
  24. Hallstrom S., Gasser H., Neumayer C., Fugl A., Nanobashvili J., Jakubowski A., Huk I., Schlag G., Malinski T. // Circulation. 2002. V. 105. P. 3032–3038.
  25. Enayati M., Schneider K.H., Almeria C., Grasl C., Kaun C., Messner B., Rohringer S., Walter I., Wojta J., Budinsky L., Walpoth B.H., Schima H., Kager G., Hallström S., Podesser B.K., Bergmeister H. // Acta Biomaterialia. 2021. V. 134. P. 276–288. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2021.07.048
  26. Schaefer A.-K., Kiss A., Oszwald A., Nagel F., Acar E., Aliabadi-Zuckermann A., Hackl M., Zuckermann A., Kain R., Jakubowski A., Ferdinandy P., Hallström S. // Transpl. Int. 2022. V. 35. P. 10057. https://doi.org/10.3389/ti.2022.10057
  27. Ishima Y., Maruyama T., Otagiri M., Chuang V.T.G., Ishida T. // Chem. Pharm. Bull. (Tokyo). 2022. V. 70. P. 330–333. https://doi.org/10.1248/cpb.c21-01024
  28. Ishima Y., Maruyama T., Otagiri M., Ishida T. // Chem. Pharm. Bull. 2020. V. 68. P. 583–588. https://doi.org/10.1248/cpb.c20-00026
  29. Bihari S., Bannard-Smith J., Bellomo R. // Crit. Care Resusc. 2020. V. 22. P. 257–265. https://doi.org/10.1016/S1441-2772(23)00394-0
  30. Ishima Y. // Biol. Pharm. Bull. 2017. V. 40. P. 128–134. https://doi.org/10.1248/bpb.b16-00867
  31. Maeda H. // J. Pers. Med. 2021. V. 11. P. 229.
  32. Fang J. // J. Pers. Med. 2022. V. 12. P. 95.
  33. Zi Y., Yang K., He J., Wu Z., Liu J., Zhang W. // Adv. Drug Deliv. Rev. 2022. V. 188. P. 114449.
  34. Kim J., Cho H., Lim D.K., Joo M.K., Kim K. // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. P. 10082. https://doi.org/10.3390/ijms241210082
  35. Subhan M.A., Parveen F., Filipczak N., Yalamarty S.S.K., Torchilin V.P. // J. Pers. Med. 2023. V. 13. P. 389. https://doi.org/10.3390/jpm13030389
  36. Xu Y., Ren. H., Liu J., Wang Y., Meng Z., He Z., Miao W., Chen G., Li X. // Nanoscale. 2019. V. 11. P. 5474–5488.
  37. Zhao Y., Ouyang X., Peng Y., Peng S. // Pharmaceutics. 2021. V. 13. P. 1917. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics1311191
  38. Ji P., Yang K., Xu Q., Qin G., Zhu Q., Qian Y., Yao W. // Pharmaceuticals (Basel). 2023. V. 16. P. 1394. https://doi.org/10.3390/ph16101394
  39. Fan W., Bu W., Zhang Z., Shen B., Zhang H., He Q., Ni D., Cui Z., Zhao K., Bu J., Du J., Liu J., Shi J. // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2015. V. 54. P. 14026– 14030. https://doi.org/10.1002/anie.201504536
  40. Barth R.F., Zhang Z., Liu T. // Cancer Commun. 2018. V. 38. P. 36.
  41. Иванов А.А., Смирнов А.Н., Таскаев С.Ю., Баянов Б.Ф., Бельченко Ю.И., Давыденко В.И., Дунаевский А., Емелев И.С., Касатов Д.А., Макаров А.Н., Микенс М., Куксанов Н.К., Попов С.С., Салимов Р.А., Санин А.Л., Сорокин И.Н., Сычева Т.В., Щудло И.М., Воробьев Д.С., Черепков В.Г., Фадеев С.Н. // Усп. физ. химии. 2022. Т. 192. С. 894– 912.
  42. Popova T. V., Pyshnaya I.A., Zakharova O.D., Akulov A.E., Shevelev O.B., Poletaeva J., Zavjalov E.L., Silnikov V.N., Ryabchikova E.I., Godovikova T.S. // Biomedicines. 2021. V. 9. P. 1–15.
  43. Peters T.J. // Adv. Protein Chem. 1985. V. 37. P. 161– 245.
  44. Ishima Y., Hiroyama S., Kragh-Hansen U., Maruyama T., Sawa T., Akaike T., Kai T., Otagiri M. // Nitric Oxide. 2010. V. 23. P. 121–127.
  45. Era H., Terada S., Minami T., Takahashi T., Arikawa T. // Heterogenity of Commercially Available Human Serum Albumin Products: Thiol Oxidation and Protein Carbonylation. 37th Congress of IUPS. Birmingham, UK, 2013.
  46. Miyamura S., Imafuku T., Anraku M., Taguchi K., Yamasaki K., Tominaga Y., Maeda H., Ishima Y., Watanabe H., Otagiri M., Maruyama T. // J. Pharm. Sci. 2016. V. 105. P. 1043–1049.
  47. Xu Y., Liu J., Liu Z., Chen G., Li X., Ren H. // Int. J. Nanomedicine. 2021. V. 16. P. 2597–2613. https://doi.org/10.2147/IJN.S295445
  48. Ikeda M., Ishima Y., Chuang V.T.G., Ikeda T., Kinoshita R., Watanabe H., Ishida T., Otagiri M., Maruyama T. // Nitric Oxide. 2017. V. 69. P. 28–34. https://doi.org/10.1016/j.niox.2017.04.005
  49. Lisitskiy V.A., Khan H., Popova T.V., Chubarov A.S., Zakharova O.D., Akulov A.E., Shevelev O.B., Zavjalov E.L., Koptyug I.V., Moshkin M.P., Silnikov V.N., Ahmad S., Godovikova T.S. // Bioorg. Med. Chem. Lett. 2017. V. 27. P. 3925–3930.
  50. Popova T.V., Krumkacheva O.A., Burmakova A.S., Spitsyna A.S., Zakharova O.D., Lisitskiy V.A., Kirilyuk I.A., Silnikov V.N., Bowman M.K., Bagryanskaya E.G., Godovikova T.S. // RSC Medicinal Chemistry. 2020. V. 11. P. 1314–1325.
  51. Raskolupova V.I., Wang M., Dymova M.A., Petrov G.O., Shchudlo I.M., Taskaev S.Y., Abramova T.V., Godovikova T.S., Silnikov V.N., Popova T.V. // Molecules. 2023. V. 28. P. 2672–2689.
  52. Popova T.V., Dymova M.A., Koroleva L.S., Zakharova O.D., Lisitskiy V.A., Raskolupova V.I., Sycheva T.V., Taskaev S.Yu., Silnikov V.N., Godovikova T.S. // Molecules. 2021. V. 26. P. 6537–6553.
  53. Popova T.V., Khan H., Chubarov A.S., Lisitskiy V.A., Antonova N.M., Akulov A.E., Shevelev O.B., Zavjalov E.L., Silnikov V.N., Ahmad S., Godovikova T.S. // Bioorg. Med. Chem. Lett. 2018. V. 28. P. 260–264. https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2017.12.061
  54. Kashiwagi H., Kawabata S., Yoshimura K., Fukuo Y., Kanemitsu T., Takeuchi K., Shiba H., Hiramatsu R., Nishimura K., Kawai K., Takata T., Tanaka H., Watanabe T., Suzuki M., Miyatake S.I., Nakamura H., Wanibuchi M. // Investigat. New Drugs. 2022. V. 40. P. 255–264.
  55. Sivaev I.B., Kulikova N.Y., Nizhnik E.A., Vichuzhanin M.V., Starikova Z.A., Semioshkin A.A., Bregadze V.I. // J. Organomet. Chem. 2008. V. 693. P. 519– 525.
  56. Semioshkin A., Nizhnik E., Godovikov I., Starikiva Z., Bregadze V. // J. Organomet. Chem. 2007. V. 692. P. 4020–4028.
  57. Kikuchi S., Kanoh D., Sato S., Sakurai Y., Suzuki M., Nakamura H. // J. Control. Release. 2016. V. 237. P. 160–166.
  58. Mosmann T. // J. Immunol. Methods. 1983. V. 65. P. 55–63.
  59. Peters R.A. // In: Advances in Enzymology / Eds. Nord F.F. Interscience Publishers Inc., Geneva, Switzerland, 1957. P. 113–159.
  60. Laemmli U.K. // Nature. 1970. V. 227. P. 680–685.
  61. Terance W. // Tetrahedron Letters. 1985. V. 26. P. 2013– 2016.
  62. Chubarov A.S., Zakharova O.D., Koval O.A., Romaschenko A.V., Akulov A.E., Zavjalov E.L., Razumov I.A., Koptyug I.V., Knorre D.G., Godovikova T.S. // Bioorg. Med. Chem. 2015. V. 23. P. 6943–6954.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Подходы к усилению эффективности NO-терапии путем воздействия экзогенных (свет, ультразвук, рентгеновские лучи) или эндогенных (глутатион, кислота, глюкоза) стимулов [37].

Скачать (302KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Принципиальная схема БНЗТ [40].

Скачать (119KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Схема синтеза борсодержащего аналога тиолактона гомоцистеина (HTL-B12H11).

Скачать (60KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Схема получения S-нитрозилированного борсодержащего гомоцистеиниламида альбумина, содержащего флуоресцентный краситель (пути а, b и c), и S-нитрозилированного альбумина (путь d).

Скачать (256KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Характеристики многофункциональных конъюгатов сывороточного альбумина человека. (а) – Электронные спектры поглощения HSA и его гомоцистамидов в буфере PBS, pH 7.4: (б) – MALDI-TOF-масс-спектры HSA и его гомоцистамидов; (в) – SDS-PAGE гомоцистамидных конъюгатов HSA в условиях Лэммли с последующим окрашиванием кумасси синим.

Скачать (178KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Жизнеспособность клеток T98G, обработанных HSA, HSA-Cy5-HcyB12H11 и HSA-Cy5-HSA-Cy5-HcyB12H11-NO. Доза конъюгатов составляла 0.02–40 мкМ в белковом эквиваленте. Все данные представлены как среднее значение ± SD (n = 3). Для сравнения более чем двух наборов данных использовали двусторонний дисперсионный анализ. **** p ≤ 0.0001.

Скачать (91KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025