Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54052 НАНОБИОФИЗИКА NANOBIOPHYSICS НАНОБИОФИЗИКА THE EFFECT OF WATER SOLUBLE F-828 [C60] FULLERENE DERIVATIVE ON PROLIFERATION AND CELL DEATH OF HUMAN EMBRYONIC LUNG FIBROBLASTS ВЛИЯНИЕ ВОДОРАСТВОРИМОГО ПРОИЗВОДНОГО ФУЛЛЕРЕНА С60 F-828 НА ПРОЛИФЕРАТИВНУЮ АКТИВНОСТЬ И ГИБЕЛЬ ЭМБРИОНАЛЬНЫХ ФИБРОБЛАСТОВ ЛЕГКОГО ЧЕЛОВЕКА Сергеева В. А. Sergeeva V. A. tracytheplane@gmail.com Костюк С. В. Kostyuk S. V. svet-vk@yandex.ru Ершова Е. С. Ershova E. S. Каменева Л. В. Kameneva L. V. Малиновская Е. М. Malinovskaya E. M. m.elena.0402@gmail.com Трошин П. А. Troshin P. A. troshin2003@inbox.ru Вейко Н. Н. Veiko N. N. Медико-генетический научный центр им. академика Н.П. Бочкова Москва Россия Research Centre for Medical Genetics Moscow Russian Federation Медико-генетический научный центр им. академика Н.П. Бочкова Москва Россия Research Centre for Medical Genetics Moscow Russian Federation Федеральный научно-клинический центр реаниматологии и реабилитологии Москва Россия Federal Scientific and Clinical Center of Medical Rehabilitation and Balneology of the Federal Medical and Biological Agency of Russia Moscow Russian Federation Медико-генетический научный центр им. академика Н.П. Бочкова Москва Россия Research Centre for Medical Genetics Moscow Russian Federation Федеральный научно-клинический центр реаниматологии и реабилитологии Москва Россия Federal Research and Clinical Center of Intensive Care Medicine and Rehabilitology Moscow Russian Federation Медико-генетический научный центр им. академика Н.П. Бочкова Москва Россия Research Centre for Medical Genetics Moscow Russian Federation Медико-генетический научный центр им. академика Н.П. Бочкова Москва Россия Research Centre for Medical Genetics Moscow Russian Federation ФИЦ ПХФ и МХ РАН Черноголовка Россия FRC PCPMC RAS Chernogolovka Russian Federation Медико-генетический научный центр им. академика Н.П. Бочкова Москва Россия Research Centre for Medical Genetics Moscow Russian Federation 25 12 2016 25 12 2016 1 2 13 17 20 12 2016 20 12 2016 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54052/view

В последнее время все больше внимания в мире уделяется нанотехнологиям. Применение наноматериалов в медицине сопряжено с определенными рисками, связанными с воздействием этих материалов на клетки человека. О влиянии на клетки человека таких наносоединений, как фуллерены, известно очень мало. Для использования новых производных фуллерена в медицине необходимо охарактеризовать общий ответ клеток на присутствие различных концентраций фуллерена в среде. В данной работе исследовано влияние одного из представителей этого класса - производного фуллерена С60 F-828, содержащего 3-фенилпропионильные заместители и атом хлора на эмбриональные фибробласты легкого человека (ФЛЭЧ). Было обнаружено, что исследуемое соединение увеличивает пролиферативную активность ФЛЭЧ в диапазоне концентраций 4 нМ - 0.1 мкМ. Все исследованные концентрации вызывают повреждения ДНК и усиливают процессы репарации. В концентрациях, превышающих 20 мкМ, исследованное соединение вызывает некротическую клеточную смерть, блокируя апоптоз и, таким образом, является цитотоксичным.

It is a matter of common knowledge that C60 fullerenes and their derivatives have antioxidant properties due to their chemical structure. Studies show that these substances also possess antiviral and anticancer activity, moreover, they are under studies as potential nanocarriers for drug delivery across biological barriers. But the effect of such derivatives on human cells is still controversially discussed and needs further investigation. Here we assessed the time-dependent effect of a water soluble fullerene derivative that contains five residues of 3-phenylpropionic acid and a chlorine substituent attached to the carbon cage (F-828) on human embryonic lung fibroblasts (HELFs). Investigated substance increases proliferation of HELFs in concentration range 4 nM - 0.1 µM. All concentrations of F-828 cause DNA damage and give rise to reparation process. In concentrations exceeding 20 µM F-828 causes necrotic cell death, blocks apoptosis, and is therefore cytotoxic.

 наномедицина фуллерены некроз ФЛЭЧ fullerene derivatives necrosis HELFs

Yang X., Ebrahimi A., Li J., Cui Q. Fullerene-biomolecule conjugates and their biomedicinal applications, Int J Nanomedicine, 2014, vol. 9, pp. 77-92. Yang X., Ebrahimi A., Li J., Cui Q. Fullerene-biomolecule conjugates and their biomedicinal applications, Int J Nanomedicine, 2014, vol. 9, pp. 77-92. Grebowski J., Kazmierska P., Krokosz A. Fullerenols as a new therapeutic approach in nanomedicine, Biomed Res Int [Online], 2013, р. 751913. Grebowski J., Kazmierska P., Krokosz A. Fullerenols as a new therapeutic approach in nanomedicine, Biomed Res Int [Online], 2013, r. 751913. Nakamura S., Mashino T. Water-soluble fullerene derivatives for drug discovery, J Nippon Med Sch., 2012, vol. 79, pp. 248-254. Nakamura S., Mashino T. Water-soluble fullerene derivatives for drug discovery, J Nippon Med Sch., 2012, vol. 79, pp. 248-254. Bullard-Dillard R., Creek K.E., Scrivens W.A., Tour J.M., Tissue sites of uptake of 14C labelled C60. Bioorg. Chem., 1996, vol. 24, no. 4, pp. 376-385. Bullard-Dillard R., Creek K.E., Scrivens W.A., Tour J.M., Tissue sites of uptake of 14C labelled C60. Bioorg. Chem., 1996, vol. 24, no. 4, pp. 376-385. Rouse J.G., Yang J., Barron A.R., Monteiro-Riviere N.A. Fullerene-based amino acid nanoparticle interactions with human epidermal keratinocytes. Toxicol. In Vitro, 2006, vol. 20, no. 8, pp. 1313-1320. Rouse J.G., Yang J., Barron A.R., Monteiro-Riviere N.A. Fullerene-based amino acid nanoparticle interactions with human epidermal keratinocytes. Toxicol. In Vitro, 2006, vol. 20, no. 8, pp. 1313-1320. Sayes C.M., Marchione, A.A., Reed K.L., Warheit D.B. Comparative pulmonary toxicity assessments of C60 water suspensions in rats: few differences in fullerene toxicity in vivo in contrast to in vitro profiles. Nano Lett., 2007, vol. 7, no. 8, pp. 2399-2406. Sayes C.M., Marchione, A.A., Reed K.L., Warheit D.B. Comparative pulmonary toxicity assessments of C60 water suspensions in rats: few differences in fullerene toxicity in vivo in contrast to in vitro profiles. Nano Lett., 2007, vol. 7, no. 8, pp. 2399-2406. Vistica D.T., Skehan P., Scudiero D., Monks A., Pittman A., Boyd M.R. Tetrazolium-based assays for cellular viability: a critical examination of selected parameters affecting formazan production. Cancer Res., 1991, vol. 51, pp. 2515-2520. Vistica D.T., Skehan P., Scudiero D., Monks A., Pittman A., Boyd M.R. Tetrazolium-based assays for cellular viability: a critical examination of selected parameters affecting formazan production. Cancer Res., 1991, vol. 51, pp. 2515-2520. Holder A.L., Goth-Goldstein R., Lucas D., Koshland C.P. Particle-induced artifacts in the MTT and LDH viability assays. Chem Res Toxicol, 2012, vol. 17, pp. 1885-1892. Holder A.L., Goth-Goldstein R., Lucas D., Koshland C.P. Particle-induced artifacts in the MTT and LDH viability assays. Chem Res Toxicol, 2012, vol. 17, pp. 1885-1892. Monteiro-Riviere N.A., Inman A.O., Zhang L.W. Limitations and relative utility of screening assays to assess engineered nanoparticle toxicity in a human cell line. Toxicol Appl Pharmacol, 2009, vol. 234, pp. 222-235. Monteiro-Riviere N.A., Inman A.O., Zhang L.W. Limitations and relative utility of screening assays to assess engineered nanoparticle toxicity in a human cell line. Toxicol Appl Pharmacol, 2009, vol. 234, pp. 222-235. Moore J.O., Palep S.R., Saladi R.N., Gao D., Wang Y., Phelps R.G., Lebwohl M.G., Wei H. Effects of ultraviolet B exposure on the expression of proliferating cell nuclear antigen in murine skin. Photochem Photobiol, 2004, vol. 80, pp. 587-595. Moore J.O., Palep S.R., Saladi R.N., Gao D., Wang Y., Phelps R.G., Lebwohl M.G., Wei H. Effects of ultraviolet B exposure on the expression of proliferating cell nuclear antigen in murine skin. Photochem Photobiol, 2004, vol. 80, pp. 587-595. Shivji K.K., Kenny M.K., Wood R.D. Proliferating cell nuclear antigen is required for DNA excision repair. Cell, 1992, vol. 69, pp. 367-374. Shivji K.K., Kenny M.K., Wood R.D. Proliferating cell nuclear antigen is required for DNA excision repair. Cell, 1992, vol. 69, pp. 367-374. Löbrich M., Shibata A., Beucher A., Fisher A., Ensminger M., Goodarzi A.A., Barton O., Jeggo P.A. GammaH2AX foci analysis for monitoring DNA doublestrand break repair: strengths, limitations and optimization. Cell Cycle, 2010, vol. 9, pp. 662-669. Löbrich M., Shibata A., Beucher A., Fisher A., Ensminger M., Goodarzi A.A., Barton O., Jeggo P.A. GammaH2AX foci analysis for monitoring DNA doublestrand break repair: strengths, limitations and optimization. Cell Cycle, 2010, vol. 9, pp. 662-669.