Кон’юговані аптамером суперпарамагнітні наночастинки ферроарабіногалактану для цілеспрямованої магнітодинамічної терапії раку

Синтез кон'югованих з аптамером наночастинок фероарабіногалактану (AS-FeAG). (а) Схематичне зображення синтезу наночастинок ферроарабіногалактану та їх кон'югації з аптамерами. (b) Частина комплексу аптамер-арабіногалактан. C - цитозин, G - гуанін, A - аденин і T - тимін. Нековалентні водневі зв’язки між атомами показані у вигляді синіх пунктирних ліній. Водень - сірий, кисень - червоний, вуглець - синій, азот - фіолетовий, фосфор - жовтий, натрій - рожевий.

безкоштовні

Магнітні властивості фероарабіногалактану. (а) Чистий арабіногалактан не має магнітного моменту. (b) Віднімання діамагнітної кривої розчинника з кривої розчину фероарабіногалактану. (c) Намагніченість суперпарамагнітного нанодисперсного фероарабіногалактану.

Молекулярна структура та результати фрагмента молекулярно-орбітального методу (FMO), застосованого до комплексу аптамер-арабіногалактан. (а) Фрагменти арабіногалактану та аптамеру AS-14 зображені різними кольорами. (b) Загальна парна взаємодія між арабіногалактаном (Ar9 – Ar13) та фрагментами аптамерів (A1, T1, C1, G1, A2, T2, C2, G2,). Всі значення вказані в ккал/моль. (c) Основні взаємодії між арабіногалактаном (Ar9 – Ar13) та фрагментами аптамерів (T1, A1, C1). Загальні значення наведені під кожним стовпчиком. Всі значення вказані в ккал/моль. Кожна парна взаємодія ділиться на електростатичну (ES), квантово-механічну (QM) та ван-дер-Ваальсову (vdW) компоненти.

Схематичне зображення опосередкованої доставки рецепторів азіаглікопротеїну та пошкодження клітин наночастинками AS-FrFeAG при низькому змінному магнітному полі. Завдяки магнітному моменту (М) наночастинок вони коливаються в змінному магнітному полі. AS-FrFeAG зв’язується з фібронектином через аптамер AS-14 і порушує позаклітинний матрикс; AS-FrFeAG інтерналізується через азіалогікопротеїнові рецептори і зв'язується з Hsc70 через аптамер AS-42, викликаючи пошкодження лізосом і витік протеолітичних ферментів, що призводить до лізису клітин.

Вплив AS-FeAG та низькочастотного змінного магнітного поля (LFAMF) in vitro. (а) Флуоресцентна мікроскопія клітин Ерліха з міченим FAM As-FeAG до і після обробки LFAMF протягом 10 хв, представлена ​​у відбитому світлі з флуоресценцією (a1, 4), білим світлом з флуоресценцією (a2, 5) і лише флуоресценцією (a3, 6). Шкала шкали: 5 мкм. (b1) Аналіз проточної цитометрії апоптозу через 3 год після обробки з використанням активності каспази 3/7; (b2) рівень некрозу, що визначається накопиченням йодиду пропідуму в мертвих клітинах. Червона крива відповідає інтактним клітинам без фарбування; зелена крива представляє базовий рівень необроблених клітин; фіолетовий - для клітин, оброблених FrFeAG (6%); синій - до FrFeAG (4,5%), темно-синій - до FeAG (6%), оранжевий - до FeAG (4,7%).

Застосування AS-FrFeAG як контрастної речовини для пухлин при магнітно-резонансній томографії (МРТ). Миші з твердою карциномою Ерліха, трансплантовані в праву ногу (a, b) та мозок (c) без контрасту (1); з омнісканом (2) та AS-FrFeAG (3) як контрастну речовину.

Розподіл AS-FrFeAG у різних органах мишей, проаналізованих за допомогою МРТ до (а) та 15 хв (б), 1,5 год (с) після внутрішньовенного введення.

Гістологічні особливості лікуваних пухлин. (a) Нелікована карцинома Ерліха. Інвазивна пухлина має тверду структуру, що складається з атипових клітин з плеоморфними, гіперхроматичними ядрами різної форми та обсягу і вростає в м’язову тканину. Відсутність імунної відповіді. (b) Обробляють сумішшю аптамерів. Клітини карциноми мають вакуолізацію цитоплазми; лімфоцитарна інфільтрація помірна. (c, d) Карцинома, оброблена FrFeAG та LFAMF, розпорошила некроз пухлини серед решти тканин карциноми із запальною інфільтрацією навколо них. (e, f) AS-FrFeAG у LFAMF спричиняв незворотні пошкоджуючі ефекти на оброблену пухлину, такі як каріо та плазмоліз, і каріо та плазморексис. Велика зона некрозу пухлини, на периферії якої залишається невелика кількість мертвих клітин карциноми з деструктивними змінами мікросередовища ракової тканини. Спостерігається видима запальна інфільтрація сегментованих лейкоцитів та набряки. Збільшення × 100.