ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭКЗОГЕННЫХ ГИСТОНОВ И КАТИОННЫХ ПЕПТИДОВ В МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В обзоре рассмотрены перспективы создания транспортных систем на основе гистонов для доставки терапевтических агентов, которые самостоятельно не проходят через клеточные мембраны и тканевые барьеры. Суммированы представленные в литературе и собственные данные, касающиеся мукоадгезивной системы доставки белковых терапевтических агентов, включенных в состав наносфер, в процессе их получения на основе декстрана. Подобные мукоадгезивные системы, содержащие гистоны, иммобилизованные на поверхности таких резорбируемых наносфер, могут быть использованы для сайт-специфической доставки включенного белка к мишеням (органу или ткани) при интраназальном введении. Повышение мукоадгезивных свойств декстрановых наносфер диаметром 100-200 нм, покрытых гистонами, происходит за счет электростатического взаимодействия положительно заряженных гистонов с отрицательно заряженной сиаловой кислотой муцинов, которые присутствуют в слизистом слое обонятельной слизистой оболочки, что приводит к ассоциации наносфер со слизистым слоем в течение продолжительного периода. Высвобождение белка при резорбции наносфер может происходить в слизистом слое, из которого белок будет абсорбироваться параклеточно или трансклеточно в подлежащий эпителий слизистой оболочки. Дальнейшее поступление белка может осуществляться по обонятельному эпителиальному маршруту с помощью аксоплазматического транспорта по волокнам обонятельных нейронов в обонятельные луковицы, а из них - с помощью нейрональных проводящих путей в центральную нервную систему. Гистоны, иммобилизованные на микросферах, также могут быть использованы для модификации поверхностей, предназначенных для культивирования клеток, способствуя адгезии, пролиферации и формированию сети клеточных структур за счет одновременного взаимодействия клеток с несколькими микросферами. Они могут применяться в качестве компонентов при создании трехмерных пористых матриц, предназначенных для формирования в них тканеподобных клеточных структур in vitro.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Д Ноздрачев

ФГБУН «Институт физиологии им. И.П. Павлова» РАН; ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский государственный университет

Email: pushkeen@gmail.com
доктор биологических наук, профессор, академик РАН Российская Федеpация, Санкт-Петербург

О. А Горюхина

ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский государственный университет

Email: pushkeen@gmail.com
кандидат биологических наук Российская Федеpация, Санкт-Петербург

С. В Мартюшин

ФГУП «Государственный НИИ особо чистых биопрепаратов» ФМБА России

Email: pushkeen@gmail.com
кандидат химических наук Российская Федеpация, Санкт-Петербург

И. В Мищенко

ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский государственный университет

Email: pushkeen@gmail.com
Российская Федеpация, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Бредбери М. Концепция гематоэнцефалического барьера. Перевод с англ. М.: Медицина, 1983; 480.
  2. Мищенко В.А., Горюхина О.А. Структура, проницаемость гематоэнцефалического барьера и перспективы доставки через него лекарственных средств. Журн. невропатол. и психиатр. 1996; 9б (4): 1І6-20.
  3. Pardridge W.M. Drug delivery to the brain. J. Cerebral Blood Flow Metabol. 1997; 17: 713-31.
  4. Bickel U., Yoshikawa T., Pardridge W.M. Delivery of peptides and proteins through the blood-brain barrier. Adv Drug Deliv Rev. 2001; 46 (1-3): 247-79.
  5. Pardeshi C.V, Belgamwar VS. Direct nose to brain drug delivery via integrated nerve pathways bypassing the blood-brain barrier: an excellent platform for brain targeting. Expert Opin Drug Deliv. 2013; 10 (7): 957-72.
  6. Привалова А.М., Гуляева Н.В., Букреева Т.В. Интраназальное введение - перспективный способ доставки лекарственных веществ в
  7. Dhuria S.V., Hanson L.R., Frey W.H. 2nd. Intranasal delivery to the central nervous system: mechanisms and experimental considerations. J. Pharm Sci. 2010; 99 (4): 1654-73.
  8. Bourganis V., Kammona O., Alexopoulos A., Kiparissides C. Recent advances in carrier mediated nose-to-brain delivery of pharmaceutics. Eur. J. Pharm Biopharm. 2018; 128: 337-62.
  9. Crowe T.P., Greenlee M.H.W., Kanthasamy A.G., Hsu W.H. Mechanism of intranasal drug delivery directly to the brain. Life Sci. 2018; 195: 44-52.
  10. Li Y., Field P.M., Raisman G. Olfactory en-sheathing cells and olfactory nerve fibroblasts maintain continuous open channels for regrowth of olfactory nerve fibres. Glia. 2005; 52 (3): 245-51.
  11. Lochhead J.J., Thorne R.G. Intranasal delivery of biologics to the central nervous system. Adv Drug Deliv Rev. 2012; 64 (7): 614-28.
  12. Mythri G., Kavitha K., Rupesh Kumar M., Sd. Jagadeesh Singh. Novel Mucoadhesive Polymers. A Review J. of Applied Pharmaceutical Science. 2011; 1 (8): 37^2.
  13. I llum L. Nanoparticulate systems for nasal delivery of drugs: a real improvement over simple systems? J. Pharm Sci. 2007; 96 (3): 473-83.
  14. Perez-Vilar J., Mabolo R. Gel-forming mucins. Notions from in vitro studies. Histol Histopathol. 2007; 22 (4): 455-64.
  15. Khutoryanskiy V.V. Advances in mucoadhesion and mucoadhesive polymers. Macromol Biosci. 2011; 11 (6): 748-64.
  16. I llum L. Is nose-to-brain transport of drugs in man a reality? J. Pharm Pharmacol. 2004; 56 (1): 3-17.
  17. Hillaireau H., Couvreur P. Nanocarriers' entry into the cell: relevance to drug delivery. Cell. Mol. Life Sci. 2009; 66 (17): 2873-96.
  18. Rejman J., Oberle V., Zuhorn I.S., Hoekstra D. Size-dependent internalization of particles via the pathways of clathrin- and caveolae-mediated endocytosis. Biochem J. 2004; 377 (1): 159-69.
  19. Harush-Frenkel O., Debotton N., Benita S., Altschuler Y. Targeting of nanoparticles to the clathrin-mediated endocytic pathway. Biochem Biophys Res Commun. 2007; 353 (1): 26-32.
  20. Mistry A., Glud S.Z., Kjems J., Randel J., Howard K.A., Stolnik S., Illum L. Effect of physicochemical properties on intranasal nanoparticle transit into murine olfactory epithelium. J. Drug Target. 2009; 17 (7): 543-52.
  21. Mistry A., Stolnik S., Illum L. Nanoparticles for direct nose-to-brain delivery of drugs. Int J. Pharm. 2009; 379 (1): 146-57.
  22. Mistry A., Stolnik S., Illum L. Nose-to-Brain Delivery: Investigation of the Transport of Nanoparticles with Different Surface Characteristics and Sizes in Excised Porcine Olfactory Epithelium. Mol. Pharm. 2015; 12 (8): 2755-66.
  23. Samaridou E., Alonso M.J. Nose-to-brain peptide delivery. The potential of nanotechnology. Bioorg Med Chem. 2018; 26 (10): 2888-905.
  24. Rothbard J.B., Jessop T.C., Lewis R.S., Murray B.A., Wender P.A. Role of membrane potential and hydrogen bonding in the mechanism of translocation of guanidinium-rich peptides into cells. J. Am. Chem Soc. 2004; 126 (31): 9506-7.
  25. Gump J.M., Dowdy S.F. TAT transduction: the molecular mechanism and therapeutic prospects. Trends Mol. Med. 2007; 13 (10): 443-8.
  26. Xia H., Gao X., Gu G., Liu Z., Zeng N., Hu Q., Song Q., Yao L., Pang Z., Jiang X., Chen J., Chen H. Low molecular weight protamine-functionalized nanoparticles for drug delivery to the brain after intranasal administration. Biomaterials. 2011; 32 (36): 9888-98.
  27. Nakase I., Takeuchi T., Tanaka G., Futaki S. Methodological and cellular aspects that govern the internalization mechanisms of arginine-rich cell-penetrating peptides. Adv Drug Deliv Rev. 2008; 60 (4-5): 598-607.
  28. Mitchell D.J., Kim D.T., Steinman L., Fathman C.G., Rothbard J.B. Polyarginine enters cells more efficiently than other polycationic homopolymers. J. Pept Res. 2000; 56 (5): 318-25.
  29. Cronican J.J., Beier K.T., Davis T.N., Tseng J.C., Li W., Thompson D.B., Shih A.F., May E.M., Cepko C.L., Kung A.L., Zhou Q., Liu D.R. A class of human proteins that deliver functional proteins into mammalian cells in vitro and in vivo. Chem Biol. 2011; 18 (7): 833-8.
  30. Isenberg I. Histones. Ann. Rev. Biochem. 1979; 48: 159-91.
  31. Minuth WW, Strehl R., Schumacher K. In: Tissue engineering: essentials for daily laboratory work. Wiley-VCH Verlag GmbH&Co KGaA. 2005; 314.
  32. Changjun Mu, Heng Liu, Guo-Chang Zheng. Модификации и варианты гистонов: их роль в организации хроматина. Молекулярная биология. 2007; 41 (3): 395^07.
  33. Goryukhina O.A., Martyushin S.V., Pinaev G.P. On the possible use of exogenous histones in cell technology. Cell Biol Int. 2011; 35 (12): 1189-93.
  34. Ашмарин И.П., Ждан-Пушкина С.М., Кокряков В.И., Самедов А.Ш., Антонова С.Н. Антибактериальные и антивирусные функции основных белков клетки и перспективы практического их использования. Известия Академии Наук СССР. 1972; 4: 502-8.
  35. Kawasaki H., Iwamuro S. Potential roles of histones in host defence as antimicrobial agents. Infect. Disord. Drug. Targets. 2008; 8: 195-205.
  36. Горюхина О.А, Леонтьева Г.Ф., Кашкин А.П. Некоторые антигенные свойства препарата тотального гистона тимуса теленка. Журн. микробиол. эпидемиол. иммунол. 1978; 11: 91-6.
  37. Pisetsky D.S. Antinuclear antibodies in rheumatic disease: a proposal for a function-based classification. Scand J. Immunol. 2012; 76 (3): 223-8.
  38. Muller S. Histone antibodies. In: Autoantibodies, 3rd Edition San Amsterdam, Boston, Heidelberg, London, New York ,Oxford, Paris, San Diego, San Francisko, Singapore, Sydney, Tokyo. Elsevier. 2014; Ch. 20: 195-201.
  39. Ryser H.J., Hancock R. Histones and basic polyamino acids stimulate the uptake of albumin by tumor cells in culture. Science. 1965; 150: 501-3.
  40. Hariton-Gazal E., Rosenbluh J., Graessmann A., Gilon C., Loyter A. Direct translocation of histone molecules across cell membranes. J. Cell Sci. 2003; 116 (22): 4577-86.
  41. Mishchenko I.V., Goryukhina O.A. Permeability of blood-brain barrier to cationic proteins (Physiology department of Saint-Petersburg State University Russia). In: XXXIII International Congress of Physiological Sciences St. Petersburg. 1997; P070.32.
  42. Горюхина О.А., Илюк Р.Д., Мищенко И.В. Сравнительное исследование поступления экзогенного гистона в паренхиму головного мозга крыс. Бюлл. экспер. биол. мед. 2000; 130 (7): 63-6.
  43. Гладышева О.С., Троицкая В.Т., Абрамова Н.Н., Ревитин В.Г, Горюхина О.А., Аль-Суфи Д. Сравнительное исследование транспорта экзогенного радиоактивного гистона при различных способах введения. Бюлл. Экспер. Биол. Мед. 1994; 117 (5): 484-6.
  44. Гладышева О.С., Горюхина O.A., Троицкая B.Т. Влияние препарата эндогенного гистона на внутривидовую агрессию самцов мышей при различных способах его введения. Бюлл. Экспер. Биол. Мед. 1995; 120 (9): 271-2.
  45. Матюшичев В.Б., Горюхина О.А., Немцова Н.Н. Получение и некоторые свойства ковалентных конъюгатов суммарного гистона с канамицином. Вопр. мед. химии. 1995; 41 (2): 8-11.
  46. Горюхина О.А., Мартюшин С.В., Блинова М.И., Полянская Г.Г., Черепанова О.А., Пинаев Г.П. Культивирование клеток на микросферах, покрытых гистонами. Цитология. 2010; 52 (1): 12-23.
  47. Горюхина О.А., Мартюшин С.В., Пинаев ГП. Способ получения трехмерных матриц для тканеподобных структур из клеток животного происхождения. 2010. Патент на изобретение №2396342 С1. Российская Федерация.
  48. Marasini N., Skwarczynski M., Toth I. Intranasal delivery of nanoparticle-based vaccines. Ther Deliv. 2017; 8 (3): 151-67.
  49. Ноздрачев А.Д., Горюхина О.А., Мартюшин C.В., Мищенко И.В. Способ получения нативного белка пролонгирующего действия в составе полимерных наносфер и резорбируемых микросфер для доставки. 2018. Патент на изобретение №2647466 C1. Российская Федерация. Патент на изобретение №201700521 A2. Евразийсоке патентное ведомство. 2018.
  50. Ноздрачев А.Д., Горюхина О.А., Мартюшин С.В., Мищенко И.В. Способ получения полимерных наносфер для направленной доставки к ткани-мишени. 2019. Подана заявка на изобретение в Федеральный институт промышленной собственности Федеральной службы по интеллектуальной собственности (Роспатент) на выдачу патента Российской Федерации на изобретение. Дата поступления заявки 13.06.2019. Регистрационный номер №2019118349.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах