RU2435783C1 - Chimeric peptide and pharmaceutical composition for treating cancer - Google Patents

Chimeric peptide and pharmaceutical composition for treating cancer Download PDF

Info

Publication number
RU2435783C1
RU2435783C1 RU2010139945/10A RU2010139945A RU2435783C1 RU 2435783 C1 RU2435783 C1 RU 2435783C1 RU 2010139945/10 A RU2010139945/10 A RU 2010139945/10A RU 2010139945 A RU2010139945 A RU 2010139945A RU 2435783 C1 RU2435783 C1 RU 2435783C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cancer
amino acid
peptide
cells
chimeric
Prior art date
Application number
RU2010139945/10A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Константинович Боженко (RU)
Владимир Константинович Боженко
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Метамакс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Метамакс" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Метамакс"
Priority to RU2010139945/10A priority Critical patent/RU2435783C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2435783C1 publication Critical patent/RU2435783C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

FIELD: medicine, pharmaceutics. ^ SUBSTANCE: present invention refers to biotechnology and medicine. What is described is application of a chimeric peptide containing a functional 20-amino acid sequence from the p16INK4a cycline kinase inhibitor and a transport 16-amino acid sequence from the Antp protein for treating cancer selected from a group including colorectal cancer, renal cell carcinoma, lung cancer, breast cancer, bladder cancer, pancreatic cancer, uterine cancer, prostate cancer, stomach cancer and ovarian carcinoma with the transport amino acid sequence attached to an C-end of the specified functional sequence by means of groups X where X represents an amino acid sequence containing 1 - 50 amino acid residues. ^ EFFECT: invention can be used for creation of the preparation effectively penetrating into target cells and exibiting high cytostatic and cytotoxic action. ^ 4 cl, 19 dwg, 3 tbl

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к области биотехнологии и медицины, в частности к новому химерному пептиду, состоящему из цитотоксического фрагмента р16 с аминокислотной последовательностью 84-103 или 84-106 и транспортного фрагмента Antp с аминокислотной последовательностью 43-58, обладающему ингибирующей активностью в отношении циклиновых киназ. Изобретение также относится к применению вышеуказанного химерного пептида для лечения онкологических заболеваний, а также к фармацевтической композиции, обладающей антипролиферативной активностью, и способу лечения онкологических заболеваний, включающему введение указанного химерного пептида нуждающемуся в таком лечении млекопитающему. Задачей изобретения является разработка препарата, эффективно проникающего в клетки-мишени и обладающего высоким цитостатическим и цитотоксическим действием.The present invention relates to the field of biotechnology and medicine, in particular to a new chimeric peptide consisting of a cytotoxic p16 fragment with amino acid sequence 84-103 or 84-106 and an Antp transport fragment with amino acid sequence 43-58 having inhibitory activity against cyclin kinases. The invention also relates to the use of the aforementioned chimeric peptide for the treatment of cancer, as well as to a pharmaceutical composition having antiproliferative activity, and a method for treating cancer, comprising administering said chimeric peptide to a mammal in need of such treatment. The objective of the invention is to develop a drug that effectively penetrates into target cells and has a high cytostatic and cytotoxic effect.

Уровень техникиState of the art

С начала 90-х годов в России ежегодно диагностируют более 400 тысяч случаев злокачественных новообразований (Давыдов М.И., Аксель Е.М. 2008). При этом в Европе ежегодная смертность от онкологических заболеваний за период с 1985 года по 2002 продолжает расти. В структуре причин смертности онкологические заболевания занимают 2-е место после заболеваний сердечно-сосудистой системы. Поэтому поиск новых лекарственных противоопухолевых препаратов является одной из актуальных задач современной биологии и медицины.Since the beginning of the 90s in Russia more than 400 thousand cases of malignant neoplasms have been diagnosed annually in Russia (Davydov MI, Axel EM 2008). Moreover, in Europe, the annual mortality from cancer over the period from 1985 to 2002 continues to grow. In the structure of causes of mortality, oncological diseases take the 2nd place after diseases of the cardiovascular system. Therefore, the search for new medicinal antitumor drugs is one of the urgent tasks of modern biology and medicine.

В настоящее время большое количество работ посвящено созданию новых лекарственных противоопухолевых препаратов на основании достижений молекулярной биологии (Richard J.P. et al., 2003; Takeshima K. et al., 2003; Jyotika A. et al., 2005, Копнин Б.П., 2000). Общепринято, что основополагающим признаком неопластической клетки является нарушение регуляции клеточного цикла и апоптоза (Chappuis P.O., Kapusta L., 2005). Известно, что регуляция процессов пролиферации клетки контролируется путем последовательной активации циклинов и соответствующих циклин-зависимых киназ (CDK). Активность циклиновых киназ определяется уровнем экспрессии соответствующих циклинов и активностью специфических ингибиторов циклиновых киназ (Kastan M.B., Bartek J., 2004). Имеется несколько семейств ингибиторов циклиновых киназ. Наиболее изученными и практически важными из них являются - p16INK4a, p21CIP/ KIP, p27 KIP1 (Lowe S.W. et al., 2004). Мутации или гиперметилирование промоторов генов ингибиторов циклиновых киназах наблюдаются в 40-60% случаев злокачественных лимфом, раке поджелудочной железы и ряде других злокачественных новообразований (Sawyers С., 2004; Ortega S. и др., 2002).Currently, a large number of works are devoted to the creation of new medicinal antitumor drugs based on the achievements of molecular biology (Richard JP et al., 2003; Takeshima K. et al., 2003; Jyotika A. et al., 2005, Kopnin B.P., 2000). It is generally accepted that a fundamental feature of a neoplastic cell is dysregulation of the cell cycle and apoptosis (Chappuis P. O., Kapusta L., 2005). It is known that the regulation of cell proliferation is controlled by sequential activation of cyclins and corresponding cyclin-dependent kinases (CDKs). The activity of cyclin kinases is determined by the expression level of the corresponding cyclins and the activity of specific cyclin kinase inhibitors (Kastan M.B., Bartek J., 2004). There are several families of cyclin kinase inhibitors. The most studied and practically important of them are p16INK4a, p21CIP / KIP, p27 KIP1 (Lowe S.W. et al., 2004). Mutations or hypermethylation of cyclin kinase inhibitor gene promoters are observed in 40-60% of cases of malignant lymphomas, pancreatic cancer and a number of other malignant neoplasms (Sawyers S., 2004; Ortega S. et al., 2002).

Основываясь на этих результатах, был синтезирован ряд низкомолекулярных ингибиторов циклиновых киназ, часть из которых проходит их экспериментальное изучение (Ross M.F., Murphy M.P., 2004), а один UCN-1 проходит первую фазу клинических исследований. Другим возможным направлением для создания ингибиторов циклиновых киназ может быть использование функциональных последовательностей из соответствующих внутриклеточных ингибиторов (Ziegler А. et al., 2005). Белок р16INK4a является одним из наиболее интересных кандидатов группы ингибиторов Cdk (Xu D. et al., 2004; Zhang Y. et al., 2005). Известно, что белок p16INK4a ингибирует циклин-зависимые киназы D и тем самым прохождение G1 фазы клеточного цикла (Fu G.H. et al., 2005; Ben-Saadon R. et al., 2004). Показано, что его функция нарушена при широком спектре онкологических заболеваний (Li J.Q. et al., 2004). В последнее время стали появляться экспериментальные работы, описывающие применение гена p16INK4a для генной терапии опухолей различного генеза (Lee A.W.C., Li J-H et. al. 2003; Liu S.X., Tang S.Q., Liang C.Y., 2003; Zhang Y., Liu J. et al. 2005). Дополнительным мотивом к поиску технологий применения естественных белковых ингибиторов пролиферации стало открытие коротких последовательностей аминокислот (n=15-30), способных выполнять векторные (транспортные) функции в отношении пептидных последовательностей и соединений другой химической природы (РНК, ДНК) (Fawell S., Seery J. et al., 1994; Vives E., Brodin P., Lebleu B. 1997; Kaplan I.M. et al., 2005; Gupta B. et al., 2005; Fernandez-Carneado J. et al., 2005).Based on these results, a number of low molecular weight cyclin kinase inhibitors were synthesized, some of which are being studied experimentally (Ross M.F., Murphy M.P., 2004), and one UCN-1 is in the first phase of clinical trials. Another possible direction for creating cyclin kinase inhibitors may be the use of functional sequences from the corresponding intracellular inhibitors (Ziegler A. et al., 2005). The p16INK4a protein is one of the most interesting candidates for the Cdk inhibitor group (Xu D. et al., 2004; Zhang Y. et al., 2005). The p16INK4a protein is known to inhibit cyclin-dependent kinases D and thereby the passage of the G1 phase of the cell cycle (Fu G.H. et al., 2005; Ben-Saadon R. et al., 2004). It has been shown that its function is impaired in a wide range of oncological diseases (Li J.Q. et al., 2004). Recently, experimental works have begun to appear that describe the use of the p16INK4a gene for gene therapy of tumors of various genesis (Lee AWC, Li JH et. Al. 2003; Liu SX, Tang SQ, Liang CY, 2003; Zhang Y., Liu J. et al . 2005). An additional motive for the search for technologies for the use of natural protein proliferation inhibitors was the discovery of short amino acid sequences (n = 15-30) that can perform vector (transport) functions in relation to peptide sequences and compounds of a different chemical nature (RNA, DNA) (Fawell S., Seery J. et al., 1994; Vives E., Brodin P., Lebleu B. 1997; Kaplan IM et al., 2005; Gupta B. et al., 2005; Fernandez-Carneado J. et al., 2005).

До настоящего времени проблему восстановления нарушенной функции внутриклеточных белков пытались решать на основе методов доставки гена (генная терапия) (Георгиев Г.П. 2000; Wender P.A. et al., 2000; Барышников А.Ю. 2004). Однако эта технология до настоящего времени не получила широкого выхода в клиническую практику из-за ряда принципиальных проблем.So far, the problem of restoring the impaired function of intracellular proteins has been tried to solve on the basis of gene delivery methods (gene therapy) (Georgiev G.P. 2000; Wender P.A. et al., 2000; Baryshnikov A.Yu. 2004). However, this technology has not yet gained widespread entry into clinical practice due to a number of fundamental problems.

Альтернативный способ решения этой задачи, основанный на технологии пептидных векторов, обладающих способностью проникать в клетки, не повреждая плазматическую мембрану, является весьма перспективным ввиду слабой иммуногенности таких соединений и способности переносить достаточно крупные молекулы.An alternative way to solve this problem, based on the technology of peptide vectors with the ability to penetrate into cells without damaging the plasma membrane, is very promising due to the weak immunogenicity of such compounds and the ability to transfer large enough molecules.

Соединение возможности целевой доставки пептидов в клетку и обнаружение коротких функциональных доменов в белках-регуляторах различных клеточных функций создали предпосылки для конструирования молекул, имеющих патогенетическую направленность (Schutze-Redelmeier М.Р. и др., 2004; Trehin R., Merkle H.P., 2004; Cong-Mei Wu и др., 2004). Относительная простота синтеза таких молекул позволяет говорить о принципиальной возможности создания индивидуальных химиопрепаратов на их основе, т.е. влияющих на патологические изменения, свойственные данной конкретной опухоли (Perea S.E. и др., 2004).The combination of the possibility of targeted delivery of peptides into the cell and the discovery of short functional domains in protein-regulators of various cellular functions created the prerequisites for the construction of molecules with a pathogenetic orientation (Schutze-Redelmeier M.R. et al., 2004; Trehin R., Merkle HP, 2004 ; Cong-Mei Wu et al., 2004). The relative simplicity of the synthesis of such molecules allows us to speak of the fundamental possibility of creating individual chemotherapy drugs based on them, i.e. affecting the pathological changes characteristic of this particular tumor (Perea S.E. et al., 2004).

Открытие пептидов, способных проникать в клетку без участия мембранных белков и способных осуществлять внутриклеточный транспорт связанных с ними белковых фрагментов и олигонуклеотидов, открывает новый этап в развитии биологии и медицины. Одним из эффективных переносчиков крупных молекул внутрь клеток является пептид pAntp. Его свойства известны, в частности, из публикаций Derossi D. et al. The third helix of the Antennapedia homeodamain translocates through membranes.// J.Biol. Chem. 269 (1994) 10444-10450 и Morris MC. et al. A peptides carrier for the delivery of biologically active proteins in mammalian cells.//Nat. Biotechnology. 19 (2001) 1173-1176.The discovery of peptides capable of penetrating into the cell without the participation of membrane proteins and capable of carrying out intracellular transport of protein fragments and oligonucleotides associated with them, opens a new stage in the development of biology and medicine. One of the effective carriers of large molecules inside cells is the pAntp peptide. Its properties are known, in particular, from the publications of Derossi D. et al. The third helix of the Antennapedia homeodamain translocates through membranes.// J.Biol. Chem. 269 (1994) 10444-10450 and Morris MC. et al. A peptides carrier for the delivery of biologically active proteins in mammalian cells.//Nat. Biotechnology 19 (2001) 1173-1176.

По мнению автора, наиболее близким аналогом настоящего изобретения является патент US 6569833 B1 (Cyclacel Limited, GB). В этом документе раскрываются пептиды, которые связываются с циклиновыми киназами и включают аминокислотные остатки 84-103 полноцепочечного белка р16 и могут быть объединены с последовательностью транспортного белка пенетратина посредством дисульфидной связи, образующейся между остатками цистеина, специально присоединенными к С-концу пептида р16 и N-концу пептида Antp. Недостатком данного подхода является необходимость избирательного и многоступенчатого синтеза химерной молекулы, что усложняет схему получения целевого продукта и увеличивает общие временные затраты на синтез.According to the author, the closest analogue of the present invention is the patent US 6569833 B1 (Cyclacel Limited, GB). This document discloses peptides that bind to cyclin kinases and include amino acid residues 84-103 of the full-chain p16 protein and can be combined with the penetratin transport protein sequence via a disulfide bond formed between cysteine residues specifically attached to the C-terminus of p16 and N- end of the Antp peptide. The disadvantage of this approach is the need for selective and multi-stage synthesis of a chimeric molecule, which complicates the scheme for obtaining the target product and increases the overall time spent on synthesis.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Настоящее изобретение относится к области биотехнологии и медицины.The present invention relates to the field of biotechnology and medicine.

Задачей изобретения является создание нового химерного пептида, обладающего повышенным терапевтическим действием и не требующего сложной и трудоемкой схемы его получения.The objective of the invention is the creation of a new chimeric peptide that has an increased therapeutic effect and does not require a complex and time-consuming scheme for its preparation.

Техническим результатом настоящего изобретения является улучшенный медико-биологический эффект, объективно проявляющийся в выраженном цитотоксическом действии указанного химерного пептида в сравнении с другими аналогичными пептидами на опухолевые клетки таких заболеваний, как колоректальный рак, рак почек, рак легкого, рак молочной железы, рак мочевого пузыря, рак поджелудочной железы, рак матки, рак предстательной железы, рак желудка и рак яичника, а также упрощение схемы получения химерного пептида за счет уменьшения общего количества стадий. Вторым техническим результатом является расширение арсенала лекарственных средств для лечения онкологических заболеваний. Кроме того, автор настоящего изобретения неожиданно обнаружил выраженный синергетический эффект при совместном использовании вышеуказанного химерного пептида с уже существующими химиотерапевтическими противоопухолевыми препаратами (таксол и 5-фторурацил).The technical result of the present invention is an improved biomedical effect, objectively manifested in the pronounced cytotoxic effect of the indicated chimeric peptide in comparison with other similar peptides on tumor cells of diseases such as colorectal cancer, kidney cancer, lung cancer, breast cancer, bladder cancer, pancreatic cancer, uterine cancer, prostate cancer, stomach cancer and ovarian cancer, as well as simplifying the scheme for producing a chimeric peptide by reducing the total number steps Twa. The second technical result is the expansion of the arsenal of drugs for the treatment of cancer. In addition, the author of the present invention unexpectedly found a pronounced synergistic effect when using the above chimeric peptide with existing chemotherapeutic antitumor drugs (taxol and 5-fluorouracil).

Технический результат достигается благодаря получению химерного пептида, имеющего строго определенную последовательность связывания функционального и транспортного фрагментов в химерной пептидной молекуле, а также благодаря наличию дополнительных аминокислотных остатков (от 1 до 50), связывающих между собой два вышеуказанных пептидных фрагмента.The technical result is achieved by obtaining a chimeric peptide having a strictly defined sequence of binding of the functional and transport fragments in the chimeric peptide molecule, as well as by the presence of additional amino acid residues (from 1 to 50) that bind the two above-mentioned peptide fragments.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к химерному пептиду для лечения онкологических заболеваний, который содержит функциональную 20-аминокислотную последовательность из белка-ингибитора циклиновых киназ p16INK4a - DAAREGFLDTLVVLHRAGAR (SEQ ID NO.1), и транспортную 16-аминокислотную последовательность из белка Antp - RQIKIWFQNRRMKWKK (SEQ ID NO.2), при этом транспортная аминокислотная последовательность присоединена к С-концу указанной функциональной последовательности посредством группы X, где Х представляет собой аминокислотную последовательность, содержащую 1 до 50 аминокислотных остатков.In one embodiment, the present invention relates to a chimeric peptide for the treatment of cancer, which contains a functional 20-amino acid sequence from a protein cyclin kinase inhibitor p16INK4a - DAAREGFLDTLVVLHRAGAR (SEQ ID NO.1), and a 16-amino acid transport sequence from Antp protein - RQIKIWFQNRRMWK (SEQ ID NO.2), wherein the amino acid transport sequence is attached to the C-terminus of the indicated functional sequence through group X, where X is an amino acid sequence nost comprising 1 to 50 amino acid residues.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретение относится к химерному пептиду, который может быть использован для лечения онкологических заболеваний, выбранных из группы, включающей колоректальный рак, рак почек, рак легкого, рак молочной железы, рак мочевого пузыря, рак поджелудочной железы, рак матки, рак предстательной железы, рак желудка и рак яичника.In one preferred embodiment, the invention relates to a chimeric peptide that can be used to treat cancer selected from the group consisting of colorectal cancer, kidney cancer, lung cancer, breast cancer, bladder cancer, pancreatic cancer, uterine cancer, prostate cancer, stomach cancer, and ovarian cancer.

В наиболее предпочтительном варианте осуществления химерный пептид может быть использован для лечения колоректального рака.In a most preferred embodiment, the chimeric peptide can be used to treat colorectal cancer.

В другом препочтительном варианте осуществления химерный пептид имеет аминокислотную последовательность DAAREGFLDTLVVLHRAGARSRQIKIWFQNRRMKWKK (SEQ ID NO.3).In another preferred embodiment, the chimeric peptide has the amino acid sequence DAAREGFLDTLVVLHRAGARSRQIKIWFQNRRMKWKK (SEQ ID NO.3).

В другом предпочтительном варианте осуществления химерный пептид имеет аминокислотную последовательность RGSDAAREGFLDTLVVLHRAGARSRQIKIW-FQNRRMKWKKSERKRGRQTYTRYQTLELEKEFHFNRYLTRRRRIEIAHALCLTE (SEQ ID NO.4).In another preferred embodiment, the chimeric peptide has the amino acid sequence RGSDAAREGFLDTLVVLHRAGARSRQIKIW-FQNRRMKWKKSERKRGRQTYTRYQTLELEKEFHFNRYLTRRRRIEIAHALCLTE (SEQ ID NO.4).

В другом варианте осуществления настоящее изобретение относится к применению указанного химерного пептида для лечения онкологических заболеваний.In another embodiment, the present invention relates to the use of said chimeric peptide for the treatment of cancer.

В предпочтительном варианте осуществления химерный пептид применяется для лечения онкологических заболеваний, выбранных из группы, включающей колоректальный рак, рак почек, рак легкого, рак молочной железы, рак мочевого пузыря, рак поджелудочной железы, рак матки, рак предстательной железы, рак желудка и рак яичника.In a preferred embodiment, the chimeric peptide is used to treat cancer selected from the group consisting of colorectal cancer, kidney cancer, lung cancer, breast cancer, bladder cancer, pancreatic cancer, uterine cancer, prostate cancer, stomach cancer and ovarian cancer .

В другом варианте осуществления настоящее изобретение относится к применению указанного химерного пептида для получения лекарственного средства, предназначенного для лечения онкологических заболеваний.In another embodiment, the present invention relates to the use of said chimeric peptide for the manufacture of a medicament for the treatment of cancer.

В предпочтительном варианте осуществления указанное лекарственное средство может применяться для лечения онкологических заболеваний, выбранных из группы, включающей колоректальный рак, рак почек, рак легкого, рак молочной железы, рак мочевого пузыря, рак поджелудочной железы, рак матки, рак предстательной железы, рак желудка и рак яичника.In a preferred embodiment, said medicament can be used to treat cancer selected from the group consisting of colorectal cancer, kidney cancer, lung cancer, breast cancer, bladder cancer, pancreatic cancer, uterine cancer, prostate cancer, and gastric cancer ovarian cancer.

В другом варианте осуществления настоящее изобретение относится к фармацевтической композиции, обладающей антипролиферативной активностью, которая включает в качестве терапевтически активного вещества вышеуказанный химерный пептид, в сочетании с фармацевтически приемлемыми носителями.In another embodiment, the present invention relates to a pharmaceutical composition having antiproliferative activity, which comprises, as a therapeutically active substance, the above chimeric peptide in combination with pharmaceutically acceptable carriers.

В другом варианте осуществления настоящее изобретение относится к фармацевтической композиции, обладающей антипролиферативной активностью, которая содержит два активных вещества, где первым активным веществом является вышеуказанный химерный пептид, а в качестве второго активного вещества может выступать химиотерапевтическое противоопухолевое средство, выбранное из группы, включающей таксол и 5-фторурацил.In another embodiment, the present invention relates to a pharmaceutical composition having antiproliferative activity, which contains two active substances, where the first active substance is the aforementioned chimeric peptide, and the second active substance can be a chemotherapeutic antitumor agent selected from the group consisting of taxol and 5 fluorouracil.

В другом варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу лечения онкологического заболевания, который включает введение млекопитающему, нуждающемуся в таком лечении, вышеуказанного химерного пептида.In another embodiment, the present invention relates to a method for treating an oncological disease, which comprises administering to the mammal in need of such treatment the above chimeric peptide.

В предпочтительном варианте осуществления вышеуказанного способа онкологическое заболевание выбрано из группы, включающей колоректальный рак, рак почек, рак легкого, рак молочной железы, рак мочевого пузыря, рак поджелудочной железы, рак матки, рак предстательной железы, рак желудка и рак яичника.In a preferred embodiment of the above method, the cancer is selected from the group consisting of colorectal cancer, kidney cancer, lung cancer, breast cancer, bladder cancer, pancreatic cancer, uterine cancer, prostate cancer, stomach cancer and ovarian cancer.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На Фиг.1 и 2 показано влияние химерных пептидов pAntp, содержащих фрагмент p16INK4a, на клеточный цикл. А - несинхронизированная клеточная линия - 293, Б - синхронизированная в S-фазе клеточная линия - 293. Концентрация пептидов - 40 мкМ.Figures 1 and 2 show the effect of pAntp chimeric peptides containing the p16INK4a fragment on the cell cycle. A - unsynchronized cell line - 293, B - synchronized in the S-phase cell line - 293. The concentration of peptides is 40 μM.

На Фиг.3 и 4 показано влияние химерных пептидов pAntp, содержащих фрагмент p16INK4a, на клеточный цикл. А - несинхронизированная клеточная линия - 549, Б - синхронизированная клеточная линия - 549. Концентрация пептидов - 40 мкМ.Figures 3 and 4 show the effect of pAntp chimeric peptides containing the p16INK4a fragment on the cell cycle. A - unsynchronized cell line - 549, B - synchronized cell line - 549. The concentration of peptides - 40 μm.

На Фиг.5 показано влияние химерных пептидов, содержащих фрагмент p16INK4a, на изменение уровня апоптоза в несинхронизированной и синхронизированной клеточной линии А549, концентрация пептидов - 40 мкМ. По оси Y -% апоптозных тел.Figure 5 shows the effect of chimeric peptides containing the p16INK4a fragment on the change in the level of apoptosis in the unsynchronized and synchronized cell line A549, the concentration of peptides is 40 μM. Y axis -% of apoptotic bodies.

На Фиг.6 показано влияние химерных пептидов, содержащих фрагмент p16INK4a, на изменение уровня апоптоза в несинхронизированной и синхронизированной клеточной линии 293, концентрация пептидов - 40 мкМ. По оси Y -% апоптозных тел.Figure 6 shows the effect of chimeric peptides containing the p16INK4a fragment on the change in the level of apoptosis in unsynchronized and synchronized cell line 293, the concentration of peptides is 40 μM. Y axis -% of apoptotic bodies.

На Фиг.7 показано сравнение цитотоксического влияния химерных пептидов pAntp_p16 (1, 2) на 293 клеточную культуру.7 shows a comparison of the cytotoxic effect of chimeric peptides pAntp_p16 (1, 2) on 293 cell culture.

На Фиг.8 показано сканирование клеточной линии А549, инкубировавшейся в течение 15 минут с пептидом с использованием лазерного сканирующего микроскопа LeicaTCS SP2. На фигуре изображены клетки, в которых химерный пептид р16р_Antp-ФИТС виден как светящиеся точки.Figure 8 shows a scan of the A549 cell line incubated for 15 minutes with the peptide using a LeicaTCS SP2 laser scanning microscope. The figure shows cells in which the chimeric peptide p16p_Antp-FITS is visible as luminous dots.

На Фиг.9 показано распределение белка pAntp_p16 в клетках А549 во времени. Через 1, 15 и 30 минут после добавления белка. Лазерный сканирующий микроскоп Leika.Figure 9 shows the distribution of pAntp_p16 protein in A549 cells over time. 1, 15 and 30 minutes after the addition of protein. Laser scanning microscope Leika.

На Фиг.10 показана динамика накопления ФИТЦ меченного химерного пептида p16p_Antp в мононуклеарной фракции клеток крови. Стрелкой указано время добавления пептида в кювету проточного цитометра.Figure 10 shows the dynamics of the FITC accumulation of the labeled chimeric peptide p16p_Antp in the mononuclear fraction of blood cells. The arrow indicates the time of addition of the peptide to the flow cytometer cuvette.

На Фиг.11 показана кинетика накопления ФИТЦ - меченного пептида p16__pAntp в лимфоциты периферической крови in vitro. Ось Х - время в у.е., ось Y - интенсивность флуоресценции (у.е.).11 shows the kinetics of the accumulation of FITC - labeled p16__pAntp peptide in peripheral blood lymphocytes in vitro. X axis - time in cu, Y axis - fluorescence intensity (cu).

На Фиг.12 показана динамика накопления ФИТЦ меченного химерного пептида p16p_Antp на примере клеточной линии Jurkat. Стрелкой указано время добавления химерного пептида в кювету проточного цитометра.12 shows the dynamics of FITC accumulation of the labeled chimeric peptide p16p_Antp using the Jurkat cell line as an example. The arrow indicates the time of addition of the chimeric peptide to the flow cytometer cuvette.

На Фиг.13 показана зависимость интенсивности внутриклеточной флуоресценции и концентрации препарата в среде. Первый пик отражает интенсивность флуоресценции при добавлении к клеточной культуре Raji химерного пептида Antp_p16, меченного ФИТЦ, в концентрации 0,1 мкМоль, инкубация с пептидом 15 минут в темноте; второй и третий пики - изменение интенсивности внутриклеточной флуоресценции при изменении внеклеточной концентрации пептидана 1 и 10 мкМоль, соответственно.On Fig shows the dependence of the intensity of intracellular fluorescence and the concentration of the drug in the medium. The first peak reflects the fluorescence intensity when adding to the Raji cell culture a chimeric peptide Antp_p16 labeled with FITC at a concentration of 0.1 μmol, incubation with the peptide for 15 minutes in the dark; the second and third peaks are the change in the intensity of intracellular fluorescence with a change in the extracellular concentration of peptidan 1 and 10 μmol, respectively.

На Фиг.14 показана зависимость интенсивности флуоресценции клеток и внеклеточной концентрации химерного пептида.On Fig shows the dependence of the intensity of fluorescence of cells and extracellular concentration of the chimeric peptide.

На Фиг.15 показано изменение объема опухоли перевитых клеток у бестимусных мышей при введении в опухоль химерного интернализуемого пептида Antp_p16. Мышам перививали культуру клеток А549 и вводили пептид Antp_p16 в дозах 0,1 и 0,2 мг.On Fig shows the change in the tumor volume of the inoculated cells in athymic mice with the introduction of the chimeric internalized peptide Antp_p16 into the tumor. A549 cell culture was transplanted into mice and the Antp_p16 peptide was administered at doses of 0.1 and 0.2 mg.

На Фиг.16 показано изменение объема опухоли перевитых клеток у бестимусных мышей при введении в опухоль химерного интернализуемого пептида Antp_p16. Мышам были перивиты клетки НСТ-116, пептид вводился в дозе 0,1 мг.On Fig shows the change in tumor volume of the inoculated cells in athymic mice with the introduction of the chimeric internalized peptide Antp_p16 into the tumor. The mice had perivitis of HCT-116 cells, the peptide was administered at a dose of 0.1 mg.

На Фиг.17 показаны фотографии экспериментальных животных на момент 7 инъекции исследуемого интернализуемого пептида P16_Antp. А и В - фотографии мышей с перевитыми клетками А549, А - мышь из контрольной группы на 16 день эксперимента, опухоль имеет размер 6,0×7,0 мм. В - мышь из опытной группы на 16 день эксперимента при введении P16_Antp в дозе 0,1 мг, опухоль размером 3,0×3,0 мм. Фигуры С и D - мыши с перевитыми клетками НСТ-116, С - мышь из контрольной группы на 18 день после перевивки опухолевых клеток (опухоль размером 11,5×13,5 мм). D - мышь из опытной группы после 7 инъекций P16_Antp в дозе 0,1 мг, опухоль размером 4,5×4,5 мм.On Fig shows photographs of experimental animals at the time of 7 injection of the studied internalizable peptide P16_Antp. A and B are photographs of mice with transplanted A549 cells, A is a mouse from the control group on day 16 of the experiment, the tumor has a size of 6.0 × 7.0 mm. B - a mouse from the experimental group on day 16 of the experiment with the introduction of P16_Antp at a dose of 0.1 mg, the tumor size 3.0 × 3.0 mm Figures C and D are mice with transplanted HCT-116 cells, C is a mouse from the control group on day 18 after inoculation of tumor cells (tumor size 11.5 × 13.5 mm). D - mouse from the experimental group after 7 injections of P16_Antp at a dose of 0.1 mg, tumor 4.5 × 4.5 mm in size.

На Фиг.18 показана двухпараметрическая цитограмма клеток молочной железы. По оси Х - окраска PI, по оси Y- окраска цитокератином. Регион - «цитокератин-положительный апоптоз» указан стрелкой.On Fig shows a two-parameter cytogram of breast cells. The X axis shows PI staining, the Y axis shows cytokeratin stain. Region - “cytokeratin-positive apoptosis” is indicated by an arrow.

На Фиг.19 показано сочетанное действие химиопрепарата 5-фторурацила в концентрации 100 нМоль и химерного пептида pAntp_p16 (2) в концентрации 40 мкМоль. Распределение по фазам клеточного цикла культуры клеток А549 через 24 часа инкубации совместно с химиопрепаратом и исследуемым пептидом.On Fig shows the combined effect of the chemotherapeutic agent 5-fluorouracil at a concentration of 100 nmol and the chimeric peptide pAntp_p16 (2) at a concentration of 40 μmol. The distribution of the phases of the cell cycle of A549 cell culture after 24 hours of incubation together with the chemotherapy and the studied peptide.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Материалы и методы исследования.Materials and research methods.

1. Методы получения химерных пептидов1. Methods for producing chimeric peptides

1.1. Генно-инженерный метод получения химерного пептида1.1. Genetic engineering method for producing a chimeric peptide

Получение генно-инженерной конструкции, кодирующей химерный пептид p16-Antp, наработку и очистку гибридного пептида проводили по следующим методикам. Фрагмент ДНК, кодирующий трансдукционный домен белка Antennapedia (Antp, 140-301 а,о.), из Drosophila melanogaster, наработанный методом ПЦР (полимеразной цепной реакции) и химически синтезированный фрагмент гена белка р16 (82-102 а.о.) клонировали в вектор pQE16. На основе полученных рекомбинантных плазмид сконструировали плазмиду pR762. pR762 содержит участок ДНК, кодирующий химерный пептид p16-Antp, состоящий из фрагментов белков р16 (82-102 а.о) и Antp (140-301 а.о). В N-концевой части кодируемого пептида содержится блок из 6-ти остатков гистидина, обеспечивающий возможность очистки данного белка с помощью аффинной хроматографии на Ni-NTA-агарозе. Наработку химерного пептида проводили в штамме Е. coli M15 [pREP4], способном экспрессировать данный белок в значимых количествах (около 5% от тотального белка клетки). Трансформацию клеток Е. coli плазмидой pR762 с геном гибридного белка p16-Antp проводили методом электропорации. Индукцию синтеза химерного белка и хроматографическую очистку на Ni-NTA-агарозе проводили в соответствии со стандартным протоколом фирмы QUIAGEN. Дополнительную очистку проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Степень чистоты полученного продукта проверяли методом электрофореза в полиакриламидном геле по Леммли. Полученный пептид стерилизовали методом фильтрации через фильтр с размером пор 0,2 мкм, хранили при -70°С порциями по 200 мкл и использовали для дальнейших экспериментов.Obtaining a genetic engineering construct encoding the chimeric p16-Antp peptide, the production and purification of the hybrid peptide was carried out according to the following methods. A DNA fragment encoding the transduction domain of the Antennapedia protein (Antp, 140-301 a, o.), From Drosophila melanogaster, produced by PCR (polymerase chain reaction) and a chemically synthesized fragment of the p16 protein gene (82-102 a.o.) was cloned into vector pQE16. Based on the obtained recombinant plasmids, the plasmid pR762 was constructed. pR762 contains a DNA region encoding the p16-Antp chimeric peptide, consisting of fragments of the p16 (82-102 a.o) and Antp (140-301 a.o) proteins. A block of 6 histidine residues is contained in the N-terminal part of the encoded peptide, which makes it possible to purify this protein using affinity chromatography on Ni-NTA agarose. The production of the chimeric peptide was carried out in the strain E. coli M15 [pREP4], capable of expressing this protein in significant quantities (about 5% of the total protein of the cell). The transformation of E. coli cells with plasmid pR762 with the p16-Antp fusion gene was performed by electroporation. Induction of chimeric protein synthesis and chromatographic purification on Ni-NTA agarose was carried out in accordance with the standard protocol of QUIAGEN. Additional purification was performed by high performance liquid chromatography (HPLC). The purity of the obtained product was checked by polymacrylamide gel electrophoresis according to Lemmley. The resulting peptide was sterilized by filtration through a filter with a pore size of 0.2 μm, stored at -70 ° C in 200 μl portions and used for further experiments.

1.2. Получение химерного пептида твердофазным методом.1.2. Obtaining a chimeric peptide by the solid-phase method.

Некоторые использованные в работе пептиды были получены твердофазным методом с использованием Boc/Bzl-стратегии и следующих защитных групп для боковых функций аминокислот: Asp(cHex), Glu(cHex), Arg(Tos), Met(O), Ser(Bzl), Thr(Bzl), His(Bom), Lys(2Cl-Z) и Trp(CHO). В качестве полимерной подложки был использован сополимер стирола с 1% дивинилбензола, содержащий 0,53 ммоль/г Boc-Lys(2Cl-Z)-PAM производства Advanced Chem Tech Inc., U.S.A., производные аминокислот, конденсирующие агенты и катализаторы - производства Peptide Institute Inc., Japan, все растворители и трифторуксусная кислота (ТФУ) - отечественного производства. Деблокирование Вос-групп осуществляли действием 50% ТФУ в дихлорметане (DCM) с последующей нейтрализацией 5% раствором диизопропилэтиламина (Fluka, Switzerland) в DCM. Синтезы были осуществлены в проточном реакторе с непрерывной регистрацией изменения объема пептидилполимера (свеллографический мониторинг. Конденсации проводились с помощью TBTU (Bachem, Switzerland) в присутствии 1-гидроксибензотриазола (HOBt) и N-метилморфолина [59]. Полноту прохождения реакций конденсации на каждой стадии контролировали по качественному нингидриновому тесту. Четырехкратные избытки активированных производных применялись в ходе первой и, в случае необходимости, повторных конденсаций. В синтезе флуоресцентно меченного аналога FITC-P16-Ant N-концевой остаток присоединяли в форме Fmoc-Lys(Boc)-OH и после удаления Вос-группы/нейтрализации к пептидилполимеру прибавляли раствор 100 экв флуоресцеинизотиоцианата в диметилформамиде (ДМФ) и реакцию проводили в течение 20 часов. Непосредственно перед отщеплением пептида от полимерной подложки проводили удаление Fmoc и/или формильных групп, блокировавших боковые функции остатков триптофана, обработкой смолы 20%-ным раствором пиперидина в ДМФ (0°, 2 часа). Пептиды отщепляли от полимерной подложки с одновременным удалением постоянных защитных групп жидким фтористым водородом в две стадии по методике «low-high HF». После лиофилизации пептиды переводили в ацетат пропусканием через короткую колонку, заполненную ионообменной смолой Amberlite IRA-410 (Serva, Германия) (3 г, ацетатная форма), отделяли от побочных продуктов непептидной природы хроматографированием на колонке 2,6 см × 70 см с Sephadex G-10 (Pharmacia, Швеция), элюирование IN AcOH. Фронтальный пик собирали и лиофилизовали. Для всех пептидов получены адекватные величины молекулярных масс на масс-спектрометре VISION 2000 MALDI-TOF (Thermo Bioanalysis Corp. UK): 4485 и 5002, соответственно.Some peptides used in the work were obtained by the solid phase method using the Boc / Bzl strategy and the following protective groups for the side functions of amino acids: Asp (cHex), Glu (cHex), Arg (Tos), Met (O), Ser (Bzl), Thr (Bzl), His (Bom), Lys (2Cl-Z) and Trp (CHO). A styrene-1% divinylbenzene copolymer containing 0.53 mmol / g Boc-Lys (2Cl-Z) -PAM manufactured by Advanced Chem Tech Inc., USA, amino acid derivatives, condensing agents and catalysts manufactured by the Peptide Institute was used as a polymer substrate Inc., Japan, all solvents and trifluoroacetic acid (TFA) are domestically produced. Boc groups were released by the action of 50% TFA in dichloromethane (DCM), followed by neutralization with a 5% solution of diisopropylethylamine (Fluka, Switzerland) in DCM. The syntheses were carried out in a flow reactor with continuous recording of changes in the volume of the peptidylpolymer (swellographic monitoring. Condensations were performed using TBTU (Bachem, Switzerland) in the presence of 1-hydroxybenzotriazole (HOBt) and N-methylmorpholine [59]. The completeness of the passage of the condensation reactions at each stage was monitored on a qualitative ninhydrin test. Four-fold excesses of activated derivatives were used during the first and, if necessary, re-condensations. In the synthesis of fluorescently labeled FITC-P analog The 16-Ant N-terminal residue was added in the form of Fmoc-Lys (Boc) -OH and, after removal of the Boc group / neutralization, a solution of 100 eq of fluorescein isothiocyanate in dimethylformamide (DMF) was added to the peptidyl polymer and the reaction was carried out for 20 hours. Fmoc and / or formyl groups that blocked the lateral functions of tryptophan residues were removed from the polymer substrate by treating the resin with a 20% solution of piperidine in DMF (0 °, 2 hours). Peptides were cleaved from the polymer substrate while the permanent protective groups were removed with liquid hydrogen fluoride in two stages according to the “low-high HF” procedure. After lyophilization, the peptides were converted to acetate by passing through a short column filled with Amberlite IRA-410 ion exchange resin (Serva, Germany) (3 g, acetate form), and they were separated from non-peptide byproducts by chromatography on a 2.6 cm × 70 cm column with Sephadex G -10 (Pharmacia, Sweden), elution of IN AcOH. The frontal peak was collected and lyophilized. For all peptides, adequate molecular weights were obtained on a VISION 2000 MALDI-TOF mass spectrometer (Thermo Bioanalysis Corp. UK): 4485 and 5002, respectively.

2. Исследования химерных пептидов2. Studies of chimeric peptides

2.1. Исследование влияния положения и размера пептидного вектора на антипролиферативную активность химерных пептидов.2.1. Investigation of the influence of the position and size of the peptide vector on the antiproliferative activity of chimeric peptides.

Одной из основных задач исследований было изучение влияния положения функциональной группы и размера пептида на их биологическую активность, для этого были синтезированы три пептида p16_pAntp (1-3) (Таблица 1). Отличия у данных химерных пептидов по месту расположения активного центра относительно N-C концов молекулы и по наличию вставки из 44 аминокислот (SERKRGRQTYTRYQTLELEKEFHFNRYLTRRRRIEIAHALCLTE) для пептида 3 (Таблица 1). Пептиды 1-3 состоят из функциональной части p16INK4a и интернализуемой последовательности pAntp и отличаются по местоположению функциональной группы относительно N-, С-концов молекулы и по наличию вставки для пептида 3 (получен генно-инженерным методом).One of the main objectives of the research was to study the influence of the position of the functional group and the size of the peptide on their biological activity; for this, three p16_pAntp peptides (1-3) were synthesized (Table 1). Differences in the data of chimeric peptides at the location of the active center relative to the N-C ends of the molecule and the presence of an insert of 44 amino acids (SERKRGRQTYTRYQTLELEKEFHFNRYLTRRRRIEIAHALCLTE) for peptide 3 (Table 1). Peptides 1-3 consist of the functional part of p16INK4a and the internalizable pAntp sequence and differ in the location of the functional group relative to the N-, C-ends of the molecule and in the presence of the insert for peptide 3 (obtained by genetic engineering method).

Пептиды p16_pAntp (1-2) отличаются местоположением функциональной группы p16INK4a: пептид 1 - p16INK4a расположен на С-конце молекулы, пептид 2 - p16INK4a расположен на N-конце, пептиды получены методом твердофазного синтеза. В случае химерного пептида p16_pAntp(3), полученного генно-инженерным методом, функциональная группа p16INK4a располагается нa N-конце, но имеется вставка из 44 АКО.The p16_pAntp (1-2) peptides differ in the location of the p16INK4a functional group: peptide 1 - p16INK4a is located at the C-terminus of the molecule, peptide 2 - p16INK4a is located at the N-terminus, and the peptides are obtained by solid-phase synthesis. In the case of the chimeric peptide p16_pAntp (3) obtained by genetic engineering, the functional group p16INK4a is located at the N-terminus, but there is an insert of 44 AKOs.

Figure 00000001
Figure 00000001

При исследовании свойств данных пептидов также исследовались синхронизированные и не синхронизированные клеточные культуры. В синхронизированную культуру пептид добавлялся в момент снятия блока синхронизации, в не синхронизированную - при плотности монослоя (для адгезионных культур) ~50%.When studying the properties of these peptides, synchronized and non-synchronized cell cultures were also studied. The peptide was added to the synchronized culture at the moment the synchronization block was removed; to the non-synchronized one, at a monolayer density (for adhesive cultures) of ~ 50%.

Результаты по изменению распределения клеток по фазам клеточного цикла для пептидов pAntp-p16INK4a (1,2,3) приведены на Фигурах 1-4. Добавление химерного пептида (1) (Таблица 1), содержащего фрагмент p16INK4a, не вызывает ожидаемого цитостатического эффекта. Как в случае синхронизированной, так и несинхронизированной культуры распределение клеток по фазам клеточного цикла практически не отличается по сравнению с контролем. Однако добавление пептидов 2 и 3 приводит к заметному снижению S-фазы, при этом также возрастает количество клеток в G0/1. Более четко это видно в экспериментах на синхронизированных культурах.The results on the change in the distribution of cells by the phases of the cell cycle for peptides pAntp-p16INK4a (1,2,3) are shown in Figures 1-4. The addition of the chimeric peptide (1) (Table 1) containing the p16INK4a fragment does not cause the expected cytostatic effect. As in the case of synchronized and unsynchronized culture, the distribution of cells in the phases of the cell cycle practically does not differ in comparison with the control. However, the addition of peptides 2 and 3 leads to a noticeable decrease in the S phase, while the number of cells in G0 / 1 also increases. This is more clearly seen in experiments on synchronized cultures.

Эксперименты, проведенные на клеточной линии А549 (Фигуры 3 и 4), обнаружили сходные изменения клеточного цикла для всех исследованных пептидов.The experiments conducted on cell line A549 (Figures 3 and 4), found similar changes in the cell cycle for all studied peptides.

Полученные результаты указывают, что химерный пептид pAntp-p16INK4a (1) не оказывает антипролиферативного действия на клетки. В то время как добавление химерных пептидов pAntp-p16INK4a (2 и 3) оказывает антипролиферативный эффект на клетки и приводит к увеличению клеток, находящихся в фазе G1.The results indicate that the chimeric peptide pAntp-p16INK4a (1) does not have an antiproliferative effect on cells. While the addition of pAntp-p16INK4a chimeric peptides (2 and 3) has an antiproliferative effect on cells and leads to an increase in cells in the G1 phase.

Отсутствие цитостатического эффекта, при добавлении химерного пептида 1, возможно связано с изменением конформации пептидной молекулы из-за расположения интернализующей последовательности pAntp с N-конца химерного пептида (в случае пептидов 2 и 3 pAntp расположен с С-конца).The absence of a cytostatic effect when chimeric peptide 1 is added is probably due to a change in the conformation of the peptide molecule due to the location of the pAntp internalizing sequence from the N-terminus of the chimeric peptide (in the case of peptides 2 and 3, pAntp is located at the C-terminus).

На следующем этапе работы проводилась оценка зависимости цитотоксического эффекта, оказываемого исследуемыми химерными пептидами с пептидным вектором pAntp. Эксперимент по определению уровня апоптоза проводили на клеточных линиях А549 (человек, карцинома легкого), 293 (человек, почка эмбриона) и MCF-7 (человек, аденокарцинома молочной железы). Клетки культивировали по стандартной методике, в среде DMEM, содержащей 10% ФСБ. Часть клеток была предварительно синхронизирована, используя методики двойного тимидинового блока и методику синхронизации с помощью обедненной среды. В культуральную среду добавляли исследуемые химерные пептиды p16p_Antp (1 и 2). В качестве отрицательного контроля использовали клетки, обработанные пептидом pAntp_zam (в качестве контроля использовали транспортный пептид (пептид Antp), или в части экспериментов, пептид, в котором была произведена замена аминокислот V95 и V96 на аланин, что приводит к потере его функциональной активности). (Фигуры 5 и 6).At the next stage of the work, the dependence of the cytotoxic effect exerted by the studied chimeric peptides with the pAntp peptide vector was evaluated. An experiment to determine the level of apoptosis was performed on cell lines A549 (human, lung carcinoma), 293 (human, fetal kidney) and MCF-7 (human, breast adenocarcinoma). Cells were cultured according to standard methods in DMEM containing 10% PBS. A part of the cells was pre-synchronized using double thymidine block techniques and a synchronization technique using a depleted medium. The studied chimeric peptides p16p_Antp (1 and 2) were added to the culture medium. The cells treated with the pAntp_zam peptide were used as a negative control (the transport peptide (Antp peptide) was used as a control, or, in some experiments, the peptide in which amino acids V95 and V96 were replaced with alanine, which led to the loss of its functional activity). (Figures 5 and 6).

Как видно из Фигур 5 и 6, на уровень апоптоза не влияет добавление контрольного пептида pAntp_zam, в то время как добавление p16p_ntp (1, 2) заметно увеличивает количество клеток, вошедших в апоптоз. При этом отличий в величине эффекта в зависимости от типа клеток (для линий А549 и 293) не обнаружено. Сравнение влияния пептидов p16p_ntp 1 и 2 на уровень апоптоза для клеточной линии 293 представлено на Фигуре 5. На Фигуре 6 видно, что зависимость количества апоптозных тел от концентрации p16_pAntp имеет степенной характер. Сравнение уровня апоптоза, при добавлении химерных пептидов, показало, что уровень апоптоза в случае добавления пептида 2 практически в 2 раза выше уровня апоптоза в эксперименте с химерным пептидом 1. Более выраженный цитотоксический эффект наблюдается на синхронизированной культуре. Таким образом, обнаружено, что химерные пептиды pAntp 1 и 2, содержащие фрагмент p16INK4a, обладают выраженными цитотоксичеческим действием по отношению к культурам клеток.As can be seen from Figures 5 and 6, the addition of the control peptide pAntp_zam does not affect the level of apoptosis, while the addition of p16p_ntp (1, 2) significantly increases the number of cells entering apoptosis. Moreover, differences in the magnitude of the effect depending on the type of cells (for lines A549 and 293) were not found. A comparison of the effects of p16p_ntp 1 and 2 peptides on the apoptosis level for cell line 293 is shown in Figure 5. Figure 6 shows that the dependence of the number of apoptotic bodies on the concentration of p16_pAntp is a power-law. Comparison of the level of apoptosis with the addition of chimeric peptides showed that the level of apoptosis in the case of adding peptide 2 is almost 2 times higher than the level of apoptosis in the experiment with chimeric peptide 1. A more pronounced cytotoxic effect is observed on a synchronized culture. Thus, it was found that pAntp 1 and 2 chimeric peptides containing the p16INK4a fragment have pronounced cytotoxic effects in relation to cell cultures.

При сравнении цитотоксического и цитостатического действия химерных пептидов p16_pAntp 1 и 2 можно сделать вывод, что изменение положения интернализуемой последовательности pAntp, в химерном пептиде с С-конца на N-конец, приводит к исчезновению цитостатического эффекта и снижению цитотоксического эффекта.When comparing the cytotoxic and cytostatic effects of the chimeric peptides p16_pAntp 1 and 2, it can be concluded that a change in the position of the internalized pAntp sequence in the chimeric peptide from the C-terminus to the N-terminus leads to the disappearance of the cytostatic effect and a decrease in the cytotoxic effect.

На Фигуре 7 показано сравнение цитотоксического эффекта химерных пептидов p16_pAntp (1, 2) на 293 клеточную культуру.The Figure 7 shows a comparison of the cytotoxic effect of chimeric peptides p16_pAntp (1, 2) on 293 cell culture.

Так как предполагаемым внутриклеточным эффектом исследуемых пептидов является ингибирование циклиновых киназ, был синтезирован контрольный пептид (Antp_zam), содержащий аналогичную последовательность из белка pl6INK4a (АКП 82-102) с заменой 92 тирозин - на 92 аланин. Данная замена была выбрана потому, что ранее в работе Ferouse et al. было показано, что замены 91 или 92 АКО приводят к утрате этим пептидом ингибирующей способности, свойственной для последовательности p16INK4a.Since the supposed intracellular effect of the studied peptides is the inhibition of cyclin kinases, a control peptide (Antp_zam) was synthesized containing a similar sequence from pl6INK4a protein (AKP 82-102) with 92 tyrosine replaced by 92 alanine. This replacement was chosen because earlier in Ferouse et al. it has been shown that substitutions of 91 or 92 AKOs result in the loss of the inhibitory ability of the peptide for the p16INK4a sequence.

Таким образом, наиболее эффективным с точки зрения активации апоптоза является пептид, включающий циклин D ингибирующую последовательность из белка р16 (20 аминокислот) с векторной последовательностью pAntp (16 аминокислот), расположенной на С-конце функциональной аминокислотной последовательности.Thus, a peptide comprising the cyclin D inhibitory sequence from p16 protein (20 amino acids) with the pAntp vector sequence (16 amino acids) located at the C-terminus of the functional amino acid sequence is most effective from the point of view of apoptosis activation.

2.2.Изучение проникающей способности интернализуемых пептидов.2.2. The study of the penetration of internalizable peptides.

Для регистрации проникновения пептидов внутрь клетки и исследования динамики накопления использовали идентичные химерные последовательности, конъюгированные с флуоресцентной меткой - флоуресцеин-изотиоцианатом (ФИТЦ). Т.к. включение молекул ФИТЦ в готовый полипептидный продукт часто приводит к существенному изменению его физико-химических свойств и потере физиологической активности, поэтому к исходной последовательности на N конце присоединялась молекула лизина, которая и несла одну молекулу ФИТЦ.To record the penetration of peptides into the cell and to study the dynamics of accumulation, identical chimeric sequences conjugated with a fluorescent label fluorescein-isothiocyanate (FITC) were used. Because the inclusion of FITC molecules in the finished polypeptide product often leads to a significant change in its physicochemical properties and loss of physiological activity, therefore, a lysine molecule was attached to the original sequence at the N terminus, which carried one FITC molecule.

Методом световой флуоресцентной микроскопии было показано, что изучаемые пептиды связываются с клетками и проникают в клеточные линии Raji, Jurkatt, A549, 293 и периферические лимфоциты крови человека. Методом проточной цитофлуорометрии было показано связывание пептида с клетками и отсутствие эффекта тушения флуоресценции трипановым синим, что свидетельствует о накоплении пептида внутри клетки.Using light fluorescence microscopy, it was shown that the studied peptides bind to cells and penetrate into Raji, Jurkatt, A549, 293 cell lines and human peripheral lymphocytes. Binding of the peptide to the cells and the absence of the effect of quenching fluorescence with trypan blue was shown by flow cytometry, which indicates the accumulation of the peptide inside the cell.

Наиболее объективные данные о накоплении пептида внутри клетки были получены с использованием метода сканирующей лазерной микроскопии (Фигура 8). Белок, меченный флюоресцеин-изотиоцианатом, был растворен в 0,9% NaCl. Клеточные линии A549, 293 выращивались на предметных стерильных стеклах и помещались в специальной камере непосредственно под окуляры микроскопа. Среда замещалась на среду с исследуемым белком. Насыщение белком наблюдали во времени. Кроме того, производилось послойное сканирование клеток с целью определения локализации пептида.The most objective data on the accumulation of the peptide inside the cell were obtained using the method of scanning laser microscopy (Figure 8). Protein labeled with fluorescein isothiocyanate was dissolved in 0.9% NaCl. Cell lines A549, 293 were grown on sterile slides and placed in a special chamber directly under the microscope eyepieces. The medium was replaced with the medium with the studied protein. Protein saturation was observed over time. In addition, a layer-by-layer cell scan was performed to determine the localization of the peptide.

Анализ полученных изображений при данном увеличении не выявил преимущественного расположения белка p16_pAntp в клетке. Очевидно, что белок распределяется в компартментах клетки равномерно. Проникновение белка внутрь клетки происходит достаточно быстро. И уже через 15 минут инкубации можно наблюдать относительно гомогенное распределение его во внутриклеточном пространстве (Фигура 9).Analysis of the obtained images at this increase did not reveal the predominant location of the p16_pAntp protein in the cell. Obviously, the protein is distributed evenly in the cell compartments. The penetration of protein into the cell occurs quite quickly. And after 15 minutes of incubation, you can observe a relatively homogeneous distribution in the intracellular space (Figure 9).

Скорость проникновения пептида в периферические лимфоциты крови человека, а также лимфоциты клеточных линий (Raji, Jurkatt) была оценена с использованием метода проточной цитофлуорометрии. Данный метод позволяет исследовать большие концентрации клеток во времени и удобен для оценки скорости проникновения исследуемого пептида. Измерялась флуоресценция лимфоцитов под действием белка р16-рAntp-ФИТЦ при рН 7.5 и рН 6.0. Принцип метода основан на меньшем квантовом выходе флуоресценции ФИТЦ в растворах с более кислым рН. Так как скорость измерения происходит достаточно быстро, то значение рН внутри клетки не может измениться. Лимфоциты инкубировались с пептидом в течение 1-15 минут, после этого к ним сразу добавлялся 20-кратный объем фосфатного буфера с рН 6.0 и рН 7.5. При этом оценивалась разность интенсивности флуоресценции. В большинстве измерений интенсивности флуоресценции достоверно не отличались после 15 минут инкубации. Таким образом, можно предположить, что после 15 минут инкубации пептид полностью проникает внутрь клетки.The penetration rate of the peptide into the peripheral lymphocytes of human blood, as well as lymphocytes of cell lines (Raji, Jurkatt), was estimated using flow cytometry. This method allows you to study large concentrations of cells over time and is convenient for assessing the penetration rate of the studied peptide. Lymphocyte fluorescence was measured under the action of the p16-pAntp-FITC protein at pH 7.5 and pH 6.0. The principle of the method is based on a lower quantum yield of FITC fluorescence in solutions with a more acidic pH. Since the measurement speed is fast enough, the pH inside the cell cannot change. Lymphocytes were incubated with the peptide for 1-15 minutes, after which a 20-fold volume of phosphate buffer with pH 6.0 and pH 7.5 was immediately added to them. In this case, the difference in fluorescence intensity was estimated. In most measurements, the fluorescence intensities did not significantly differ after 15 minutes of incubation. Thus, it can be assumed that after 15 minutes of incubation, the peptide completely penetrates into the cell.

Для исследования скорости накопления пептида внутри клетки использовали метод проточной цитофлуорометрии. Для этого меченный ФИТЦ пептид вводили непосредственно в измерительную пробирку проточного цитометра, что позволяло регистрировать динамику изменения флуоресценции клеток (Фигура 10). Исследовалась мононуклеарная фракция лейкоцитов крови здоровых доноров, выделенная на градиенте фиколла. На Фигуре 10 приведена кинетика изменения флуоресценции клеток после добавления пептида, меченного ФИТЦ. Видно, что после небольшой лаг-фазы происходит быстрое накопление пептида в клетках нормальных лимфоцитов. Конечная концентрация достигается за время, равное ~ 1 мин.To study the rate of accumulation of the peptide inside the cell, flow cytometry was used. For this, the FITC-labeled peptide was introduced directly into the measuring tube of the flow cytometer, which made it possible to record the dynamics of changes in cell fluorescence (Figure 10). We studied the mononuclear fraction of white blood cells from healthy donors isolated on a ficoll gradient. The Figure 10 shows the kinetics of changes in the fluorescence of cells after adding the peptide labeled with FITC. It can be seen that after a small lag phase, the peptide rapidly accumulates in the cells of normal lymphocytes. The final concentration is achieved in a time equal to ~ 1 min.

На Фигуре 11 показан только фрагмент кривой, отражающей кинетику накопления химерного белка в клетке. Полученная кривая кинетики лучше описывается степеннойFigure 11 shows only a fragment of a curve reflecting the kinetics of the accumulation of a chimeric protein in a cell. The obtained kinetics curve is better described by a power law

функцией типа С=const1-const2*t+const3, что отражает коэффициент регрессии (=0,79).a function of type C = const1-const2 * t + const3, which reflects the regression coefficient (= 0.79).

Похожая кинетика накопления пептида получена и для клеток злокачественных лимфом. В качестве моделей исследовались линии Jurkat (происходящая из лимфобластного лейкоза и имеющая Т-клеточный фенотип) и Raji - происходящая из В-клеточной лимфомы Беркита. На Фигуре 12 показана динамика накопления меченного ФИТЦ пептида в клетках Jurkat.A similar kinetics of peptide accumulation was also obtained for malignant lymphoma cells. As models, the Jurkat lines (originating from lymphoblastic leukemia and having a T-cell phenotype) and Raji - originating from Burkit's B-cell lymphoma were studied. Figure 12 shows the dynamics of the accumulation of FITC-labeled peptide in Jurkat cells.

Приведенный график показывает, что и в опухолевые клетки пептид проникает с большой скоростью. Время достижения максимальной концентрации - менее 1 мин. Кинетика накопления исследовалась при комнатной температуре (t=20 C°). Следует подчеркнуть, что механизм проникновения исследуемого класса пептидов до настоящего времени не известен. Однако показано, что накопление происходит одинаково эффективно даже при температуре+5 С° и не связано с затратами энергии в клетке, не опосредуется клеточными рецепторами и не использует фаго- и пиноцитозный путь. Авторы также подтвердили факт накопления синтезированного пептида, содержащего интернализуемый фрагмент, при разных температурах (до +5 С°).The graph shows that the peptide penetrates into tumor cells with high speed. The time to reach maximum concentration is less than 1 min. The kinetics of accumulation was studied at room temperature (t = 20 ° C). It should be emphasized that the penetration mechanism of the studied class of peptides is not yet known. However, it has been shown that accumulation is equally effective even at a temperature of + 5 ° C and is not associated with energy expenditures in the cell, is not mediated by cellular receptors, and does not use the phage and pinocytosis pathways. The authors also confirmed the fact of accumulation of the synthesized peptide containing the internalizable fragment at different temperatures (up to + 5 ° C).

Также исследовали зависимость накопившегося в клетках пептида от внеклеточной его концентрации. На Фигуре 13 и 14 показано изменение интенсивности флуоресценции клеток в зависимости от внеклеточной концентрации.The dependence of the peptide accumulated in the cells on its extracellular concentration was also investigated. Figure 13 and 14 show the change in the fluorescence intensity of cells depending on extracellular concentration.

На Фигуре 14 приведены те же данные, иллюстрирующие тот факт, что соотношение вне- и внутриклеточной концентрации имеет линейный характер (в исследованном диапазоне концентраций). Т.к. исследуемые пептиды могут преодолевать клеточную мембрану в обоих направлениях, можно предположить, что накопленные в клетке пептиды могут выходить из нее при снижении внеклеточной концентрации. Исследование процессов экспорта пептидов из клетки может быть темой отдельных исследований.Figure 14 shows the same data illustrating the fact that the ratio of extra- and intracellular concentration is linear (in the studied concentration range). Because the studied peptides can cross the cell membrane in both directions, it can be assumed that the peptides accumulated in the cell can leave it with a decrease in extracellular concentration. Investigation of the processes of export of peptides from cells may be the subject of separate studies.

Таким образом, в результате проведенных экспериментов было показано, что кинетика накопления химерного пептида, содержащего интернализуемый фрагмент и фрагмент белка p16INK4a, имеет степенной характер с зависимостью типа С=const1+const2*t2. Показано также, что динамика накопления и внутриклеточного распределения пептида в нормальных и опухолевых клетках не отличается по характеру и по скорости накопления.Thus, as a result of the experiments, it was shown that the kinetics of accumulation of the chimeric peptide containing the internalizable fragment and the protein fragment p16INK4a has a power-law character with a dependence of the type C = const1 + const2 * t 2 . It was also shown that the dynamics of accumulation and intracellular distribution of the peptide in normal and tumor cells does not differ in nature and in the rate of accumulation.

2.3. Материалы для исследований2.3. Research materials

2.3.1. Ведение клеточных линий2.3.1. Cell line management

Исследование влияния пептидов на пролиферативную активность проводили in vitro на культурах клеток. Для этого были использованы следующие клеточные линии: Jurkat (Т-лимфобластный лейкоз, предоставлена ИБХ, Россия), 293 (человек, почка эмбриона, трансформированная ДНК аденовируса типа 5 (Ad5), предоставлена РАСХН), А549 - (человек, карцинома легкого, предоставлена РАСХН), Raji - (человек, лимфома Беркита, предоставлена Институт канцерогенеза), MCF-7 (человек, рак молочной железы, предоставлена ИБХ, Россия). Клетки Jurkat и Raji представляют собой адгезионные культуры, 293, А549 и MCF-7 - суспензионные. Для ведения клеток Jurkat и Raji использовалась среда RP Ml-1640 (ПанЭко, Россия), для ведения 293, А549 и MCF-7 среда DMEM (ПанЭко, Россия). Данные клеточные линии отличаются по экспрессии гена p16INK4a, так, как видно из Таблицы 2, в клеточных линиях Jurkat, А549 и MCF-7 p16INK4a не экспрессируется, а в линиях Raji и 293 его экспрессия не нарушена.The study of the effect of peptides on proliferative activity was carried out in vitro on cell cultures. The following cell lines were used for this: Jurkat (T-lymphoblastic leukemia, provided by IBC, Russia), 293 (human, embryo kidney, transformed DNA of type 5 adenovirus (Ad5), provided by RAAS), A549 - (human, lung carcinoma, provided RAAS), Raji - (human, Burkit's lymphoma, provided by the Institute of Carcinogenesis), MCF-7 (human, breast cancer, provided by the IBC, Russia). Jurkat and Raji cells are adhesion cultures, 293, A549 and MCF-7 are suspension cultures. For management of Jurkat and Raji cells, RP Ml-1640 medium (PanEco, Russia) was used; for maintenance of 293, A549 and MCF-7 DMEM medium (PanEco, Russia). These cell lines differ in expression of the p16INK4a gene, as can be seen from Table 2, in the Jurkat, A549 and MCF-7 cell lines, p16INK4a is not expressed, and its expression is not disturbed in the Raji and 293 lines.

Таблица 2table 2 Уровень экспрессии генов р16 и р53 для используемых в работе клеточных линийThe expression level of p16 and p53 genes for cell lines used in the work ГенGene Клеточная линияCell line JurkatJurkat RajiRaji А549A549 MCF7Mcf7 293293 Уровень экспрессииExpression level Р16P16 -- ++ -- -- ++

2.3.2. Ведение суспензионных культур (Raji, Jurkat)2.3.2. Suspension crop management (Raji, Jurkat)

Клетки культивировали в среде RPMI-1640 (ПанЭко, Россия), содержащей 10% FSB (ПанЭко, Россия), 300 нг антибиотика-антимикотика гентамицина (ПанЭко, Россия) и 2 мМ L-глутамина (ПанЭко, Россия) (37°С, 5% атмосфера СОг) (инкубатор). При достижении высокой плотности клетки отмывали от старой среды центрифугированием 2 мин при 1200 об./мин, ресуспендировали в среде RPMI-1640, содержащей 10% FSB, и пересевали.Cells were cultured in RPMI-1640 medium (PanEco, Russia) containing 10% FSB (PanEco, Russia), 300 ng of the antibiotic-antimycotic gentamicin (PanEco, Russia) and 2 mM L-glutamine (PanEco, Russia) (37 ° С, 5% CO2 atmosphere) (incubator). Upon reaching a high density, the cells were washed from the old medium by centrifugation for 2 min at 1200 rpm./min, resuspended in RPMI-1640 medium containing 10% FSB, and reseeded.

2.3.3. Ведение адгезионных культур (293, А549, MCF-7)2.3.3. Maintaining adhesive cultures (293, A549, MCF-7)

Клетки культивировали в среде DMEM (ПанЭко, Россия), содержащей 10% FSB, 300 нг антибиотика-антимикотика и гентамицина и 2 мМ L-глутамина (37°С, 5% атмосфера СО2). Для снятия и рассаживания клеток с плашки удаляли супернатант. Промывали раствором фосфатно-солевого буфера (ФСБ). Добавляли 0.25% трипсина (ПанЭко, Россия) в ЭДТА, клетки отходили за 5 мин (иногда требуется инкубировать при 37°С в 5% атмосфере СО2 в течение 10 мин). Клетки отбирали, отмывали от трипсина центрифугированием 2 мин при 1200 об/мин, ресуспендировали в среде DMEM, содержащей 10% FSB, ставили флакон в инкубатор на 37°С в 5% атмосфере СО2.Cells were cultured in DMEM (PanEco, Russia) containing 10% FSB, 300 ng of antibiotic antimycotic and gentamicin and 2 mM L-glutamine (37 ° C, 5% CO 2 atmosphere). Supernatant was removed from the plate to remove and seed cells. Washed with a solution of phosphate-buffered saline (PBS). 0.25% trypsin (PanEco, Russia) was added to EDTA, the cells left in 5 minutes (sometimes it was necessary to incubate at 37 ° C in 5% CO 2 atmosphere for 10 minutes). Cells were selected, washed from trypsin by centrifugation for 2 min at 1200 rpm, resuspended in DMEM medium containing 10% FSB, and the vial was placed in an incubator at 37 ° C in 5% CO 2 atmosphere.

При работе с клеточными культурами соблюдались необходимые требования к стерильности используемых реагентов и приборов. Клетки предварительно культивировали (37°С, 5% атмосфера COz) в культуральной среде, содержащей 10%FSB, либо при необходимости синхронизировали.When working with cell cultures, the necessary requirements for the sterility of the reagents and devices used were observed. Cells were pre-cultured (37 ° C, 5% COz atmosphere) in culture medium containing 10% FSB, or synchronized if necessary.

2.3.4. Исследование противоопухолевой активности химерного пептида p16_Antp in vivo (местное введение)2.3.4. The study of the antitumor activity of the chimeric peptide p16_Antp in vivo (local administration)

На бестимусных мышах (Nude) исследовалась противоопухолевая активность химерного интернализуемого пептида P16_Antp.In nude mice (Nude), the antitumor activity of the chimeric internalized peptide P16_Antp was studied.

Методика исследованияResearch Methodology

Мышам были перевиты опухолевые культуры клеток человека линий А549 и НСТ-116 в количестве около 1 млн клеток на мышь.Mice were inoculated with tumor cultures of human cells of lines A549 and HCT-116 in an amount of about 1 million cells per mouse.

39 мышам были привиты клетки А549, из них 20 мышей составили контрольную группу, им в дальнейшем вводили плацебо. 10 мышей составили 1 опытную группу. Им после образования пальпируемой опухоли (через 4 дня после перевивки клеток) стали вводить непосредственно в опухоль исследуемый пептид в дозе 0,1 мг. 9 мышей составили 2 опытную группу, им также после образования опухолевого узла на 4 день перевивки стали вводить в ложе опухоли по 0,2 мг пептида. Пептид в опытных группах вводили один раз в два дня. Эксперимент продолжался 24 дня.A549 cells were inoculated into 39 mice, of which 20 mice made up the control group, they were subsequently given a placebo. 10 mice made up 1 experimental group. After the formation of a palpable tumor (4 days after transplantation of cells), they began to inject the studied peptide at a dose of 0.1 mg directly into the tumor. Nine mice constituted the 2nd experimental group; after the formation of the tumor node, on the 4th day of inoculation, 0.2 mg of the peptide was also introduced into the tumor bed. The peptide in the experimental groups was administered once every two days. The experiment lasted 24 days.

Результатыresults

В опытных группах наблюдали снижение темпов роста опухолей и на 6 день после начала введения пептида можно наблюдать заметное снижение объема опухолей в опытных группах по сравнению с контрольной (Фигура 15). Эксперимент продолжался 24 дня. За это время в опытных группах было проведено 10 инъекций химерного пептида. В контрольной группе на 24 день эксперимента средний объем опухолей у мышей составил 95,24 мм3, одна мышь погибла. В первой опытной группе (доза вводимого пептида - 0,1 мг) средний объем опухолей составил 39,29 мм3, одна мышь погибла. Во второй опытной группе (доза вводимого пептида- 0,2 мг) средний объем опухолей составил 57,51 мм3, но погибших животных не было.In the experimental groups, a decrease in the growth rate of tumors was observed, and on the 6th day after the start of the administration of the peptide, a noticeable decrease in the volume of tumors in the experimental groups was observed compared to the control (Figure 15). The experiment lasted 24 days. During this time, 10 injections of the chimeric peptide were carried out in the experimental groups. In the control group, on the 24th day of the experiment, the average tumor volume in mice was 95.24 mm 3 ; one mouse died. In the first experimental group (the dose of the administered peptide is 0.1 mg), the average tumor volume was 39.29 mm 3 , one mouse died. In the second experimental group (the dose of the administered peptide is 0.2 mg), the average tumor volume was 57.51 mm 3 , but there were no dead animals.

При введении мышам перевивной культуры человека НСТ-116 животных разделили на две группы: контрольная - 10 мышей, которым в последующем не вводили исследуемый пептид, и опытная группа (10 мышей), которым вводили исследуемый химерный пептид P16_Antp в дозе 0,1 мг в область опухолевого узла. Эксперимент продолжался 28 дней, было сделано в опытной группе 11 инъекций пептида, первая инъекция была сделана на 6 день после перевивки опухолевых клеток. Опухолевый узел из клеток НСТ-116 отличался большими размерами и наличием изъязвлений. В контрольной группе на 28 день эксперимента средний объем опухолей составил 679 мм3, за время эксперимента погибло 3 мыши. В опытной группе отмечался более низкий темп роста опухоли (Фигура 16), на 28 день эксперимента средний объем опухолей составил 225,4 мм3, погибших животных в опытной группе было 2.When mice were injected with transplantable human culture NST-116, the animals were divided into two groups: the control group consisted of 10 mice to which the test peptide was not subsequently administered, and the experimental group (10 mice) to which the test chimeric peptide P16_Antp was administered at a dose of 0.1 mg to tumor node. The experiment lasted 28 days, 11 injections of the peptide were made in the experimental group, the first injection was made on day 6 after the transplantation of tumor cells. The tumor node from HCT-116 cells was large and ulcerated. In the control group, on the 28th day of the experiment, the average tumor volume was 679 mm 3 ; 3 mice died during the experiment. In the experimental group, a lower tumor growth rate was observed (Figure 16), on the 28th day of the experiment, the average tumor volume was 225.4 mm 3 , there were 2 dead animals in the experimental group.

На Фигуре 17 представлены пары мышей из разных групп после 7 проведенных инъекций исследуемого пептида. Видно заметное уменьшение опухолевого узла в опытных группах.The Figure 17 presents a pair of mice from different groups after 7 injections of the studied peptide. A noticeable decrease in the tumor node in the experimental groups is visible.

Выводыfindings

Местное введение химерного пептида p16-Antp приводит к достоверному (более 50%) торможению роста экспериментальных моделей опухолей человека (рак молочной железы, колоректальный рак).Local administration of the chimeric peptide p16-Antp leads to significant (more than 50%) inhibition of the growth of experimental models of human tumors (breast cancer, colorectal cancer).

2.3.5. Исследование цитотоксических свойств химерных пептидов на краткосрочных культурах опухолей человека2.3.5. The study of the cytotoxic properties of chimeric peptides in short-term cultures of human tumors

Исследовалась противоопухолевая активность химерных пептидов, включающих интернализуемый фрагмент Antp и функциональные фрагменты ингибиторов циклиновых киназ p16INK4a (DAAREGFLDTLVVLHRAGAR-S-RQIKIWFQNRRMKWKK (SEQ ID N0.3)). Были синтезированы 150 мг пептида p16-Antp методом твердофазного синтеза (см. раздел методы). Для исследования эффектов на опухолях человека использовали метод краткосрочных культур.We studied the antitumor activity of chimeric peptides, including the internalized Antp fragment and the functional fragments of cyclin kinase inhibitors p16INK4a (DAAREGFLDTLVVLHRAGAR-S-RQIKIWFQNRRMKWKK (SEQ ID N0.3)). 150 mg of the p16-Antp peptide were synthesized by the solid-phase synthesis method (see the methods section). To study the effects on human tumors, the short-term culture method was used.

Методика получения краткосрочных культур опухолей из операционного материала.A technique for producing short-term tumor cultures from surgical material.

Краткосрочные культуры получали из операционного материала. Забор участка для приготовления культуры проводился по возможности в кратчайшие сроки после операции и с участием патологоанатома. Вырезался участок ткани, в среднем 1,5 см3. Ткань механически размельчалась, суспензия клеток помещалась в среду RPMI, содержащую 5% ФБС. Через 24 часа инкубации при 37°С и 5% CO2 среда заменялась на среду, содержащую химерный пептид (p16_Antp в концентрации 40 мкМоль), либо для ряда экспериментов на Таксол в концентрации 100 нМоль или 500 нМоль, содержащую и пептид, и Таксол. В контрольных образцах среда заменялась на свежую. Снималась первая точка - 0 часов.Short-term cultures were obtained from operational material. The site for the preparation of culture was taken as soon as possible after the operation and with the participation of the pathologist. A section of tissue was cut out, an average of 1.5 cm 3 . The tissue was mechanically crushed, the cell suspension was placed in RPMI medium containing 5% PBS. After 24 hours of incubation at 37 ° C and 5% CO 2, the medium was replaced with a medium containing a chimeric peptide (p16_Antp at a concentration of 40 μM), or for a series of experiments on Taxol at a concentration of 100 nM or 500 nM containing both the peptide and Taxol. In control samples, the medium was replaced with fresh. The first point was shot - 0 hours.

Инкубация проходила при 37°С и 5% CO2 24 часа, для ряда экспериментов 24 и 48 часов. Оценивали результаты методом проточной цитофлуориметрии (описание метода см. методы ин витро) с использованием двойной окраски образцов AnnexinV-PI и окраски фиксированного материала PI. Оценивали уровень частиц, положительных по AnnexinV (ранний апоптоз), уровень частиц, положительных по двойной метке AnnexinV-PI (поздний апоптоз), количество частиц в нефиксированных образцах, способных включать PI (некроз); распределение клеток по фазам клеточного цикла, уровень субдиплоидного пика (количество частиц с фрагментированной ДНК, апоптоз). Для выявления апоптоза эпителиальных клеток использовали двойную окраску антитела к цитокератину-ФИТЦ - PI. (Фигура 18).Incubation took place at 37 ° C and 5% CO 2 24 hours, for a number of experiments 24 and 48 hours. The results were evaluated by flow cytometry (see in vitro methods for the method) using double staining of AnnexinV-PI samples and staining of fixed PI material. Assessed the level of particles positive for AnnexinV (early apoptosis), the level of particles positive for double label AnnexinV-PI (late apoptosis), the number of particles in unfixed samples that can include PI (necrosis); cell distribution according to the phases of the cell cycle, the level of the subdiploid peak (the number of particles with fragmented DNA, apoptosis). For the detection of apoptosis of epithelial cells, a double staining of the anti-cytokeratin-FITC-PI antibody was used. (Figure 18).

Всего проанализировано 126 образца ткани: из них 63 образца патологических тканей (и 63 образца нормальных тканей в качестве контролей) Из 63 патологических образцов было исследовано опухолей злокачественного генеза 47 (10 - рак молочной железы, 15 - рака почки, 6 рака матки, 4 рака предстательной железы, 3 рака яичника и рака легкого и по 2 случая рака желудка, рака поджелудочной железы, мочевого пузыря.) Кроме того, исследовались образцы ткани фиброаденом (N=9), а также 7 образцов ткани молочной железы при простой протоковой гиперплазии.A total of 126 tissue samples were analyzed: of which 63 samples of pathological tissues (and 63 samples of normal tissues as controls) Of the 63 pathological samples, 47 malignant tumors were examined (10 - breast cancer, 15 - kidney cancer, 6 uterine cancer, 4 cancer prostate gland, 3 ovarian and lung cancers, and 2 cases of stomach cancer, pancreatic cancer, bladder cancer each.) In addition, tissue samples with fibroadenomas (N = 9), as well as 7 breast tissue samples with simple ductal hyperplasia were examined.

Уровень апоптоза анализировали через 24 и 48 часов после добавления пептидов в концентрации 40 мкМ. Часть экспериментов провели для изучения сочетанного цитотоксического действия на клетки опухоли традиционных химиотерапевтических препаратов и пептида p16_Antp.Apoptosis levels were analyzed 24 and 48 hours after the addition of peptides at a concentration of 40 μM. Some experiments were performed to study the combined cytotoxic effect of traditional chemotherapeutic drugs and the p16_Antp peptide on tumor cells.

2.3.6. Исследование противоопухолевой активности пептида p16_Antp2.3.6. The study of the antitumor activity of the peptide p16_Antp

Суммарные результаты по цитотоксической активности пептида p16_Antp приведены в Таблице 3.Summary results on the cytotoxic activity of p16_Antp peptide are shown in Table 3.

Таблица 3Table 3 Средний уровень индуцированного апоптоза в краткосрочных культурах опухолей при воздействии пептида р16 Antp (24 час, 40 мкМ).The average level of induced apoptosis in short-term tumor cultures when exposed to p16 Antp peptide (24 hours, 40 μM). Тип ракаCancer type Уровень индуцированного апотозаInduced Apotosis Level Рак молочной железыMammary cancer 25,825.8 Рак почкиKidney cancer 26,026.0 Рак шейки маткиCervical cancer 5,25.2 Рак поджелудочной железыPancreas cancer 18,918.9 Рак легкогоLung cancer 13,513.5 Рак желудкаStomach cancer 35,435,4 Рак предстательной железыProstate cancer 15,415.4 Рак мочевого пузыряBladder cancer 24,724.7 Рак яичникаOvarian cancer 12,312.3

Анализ полученных результатов показывает, что наиболее чувствительными формами рака для цитотоксического действия пептида p16_Antp являются: рак почки, молочной железы, желудка, мочевого пузыря. Следует отметить, что для краткосрочных культур рака мочевого пузыря характерен очень высокий уровень спонтанного апоптоза (до 60-70%). Несмотря на то что добавление пептида повышает этот уровень незначительно, на этом фоне полученные результаты могут иметь нерепрезентативный характер.An analysis of the results shows that the most sensitive forms of cancer for the cytotoxic effect of p16_Antp peptide are: cancer of the kidney, breast, stomach, and bladder. It should be noted that short-term bladder cancer cultures are characterized by a very high level of spontaneous apoptosis (up to 60-70%). Despite the fact that the addition of the peptide increases this level slightly, against this background, the results obtained may be non-representative.

2.3.7. Исследование цитотоксического действия на клетки фиброаденомы молочной железы2.3.7. The study of the cytotoxic effect on breast fibroadenoma cells

Интересные результаты были получены при исследовании образцов тканей фиброаденомы молочной железы. В краткосрочных культурах этих клеток при невысоком уровне спонтанного апоптоза (максимальный до 20%, средний 12,8%) пептид р16 оказывал существенное цитотоксическое действие и вызывал выраженный апоптоз через 24 часа со средним уровнем 38,2% при максимально до 80%. Менее выраженное цитотоксическое действие было обнаружено для клеток молочной железы, имеющих признаки простой протоковой гиперплазии (средний уровень индуцированного апоптоза 14,5%). Эти результаты согласуются с полученными автором данными по изучению соотношения активности пролиферации и уровня спонтанного апоптоза в патологических тканях молочной железы. Было показано, что соотношение пролиферации и спонтанного апоптоза наиболее высоко для ткани фиброаденомы, а клетки рака молочной железы по этому показателю находятся на втором месте, далее следует простая протоковая гиперплазия и ткань нормальной молочной железы. Если одним из факторов, определяющих чувствительность клеток к цитотоксическому действию пептидов, содержащих ингибиторы пролиферации, является активность клеточного деления, то чувствительность клеток фиброаденомы к пептиду р16_Аntр является вполне логичной. Обнаруженный эффект чувствительности доброкачественных пролиферативных процессов в ткани молочной железы может оказаться перспективным для их лечения. Результаты по локальному введению пептидов для лечения перевивных солидных опухолей позволяют предположить эффективность их при локальном введении в область доброкачественных пролиферативных процессов в тканях молочной железы.Interesting results were obtained in the study of tissue samples of breast fibroadenoma. In short-term cultures of these cells with a low level of spontaneous apoptosis (maximum up to 20%, average 12.8%), the peptide p16 exerted a significant cytotoxic effect and caused pronounced apoptosis after 24 hours with an average level of 38.2% with a maximum of 80%. A less pronounced cytotoxic effect was found for breast cells with signs of simple ductal hyperplasia (average level of induced apoptosis of 14.5%). These results are consistent with the data obtained by the author on the study of the ratio of proliferation activity and the level of spontaneous apoptosis in the pathological tissues of the mammary gland. It was shown that the ratio of proliferation and spontaneous apoptosis is highest for fibroadenoma tissue, and breast cancer cells are in second place in this indicator, followed by simple ductal hyperplasia and normal breast tissue. If one of the factors determining the sensitivity of cells to the cytotoxic effect of peptides containing proliferation inhibitors is the activity of cell division, then the sensitivity of fibroadenoma cells to the p16_Antp peptide is quite logical. The detected sensitivity effect of benign proliferative processes in breast tissue may be promising for their treatment. The results on the local introduction of peptides for the treatment of transplantable solid tumors suggest their effectiveness when introduced locally into the area of benign proliferative processes in the tissues of the mammary gland.

Выводыfindings

Полученные результаты позволили выявить спектр чувствительных к пептиду p16_Antp опухолей человека. Обнаружено, что такие локализации, как рак молочной железы, колоректальный рак, рак желудка, рак мочевого пузыря, рак почки, являются перспективными объектами для дальнейшего изучения цитотоксического (противоопухолевого) действия изучаемого пептида. Полученные результаты являются новыми, т.к. в доступной литературе нет данных по изучению влияния анализируемого пептида на опухоли человека.The results obtained revealed a spectrum of human tumors sensitive to the p16_Antp peptide. It was found that localizations such as breast cancer, colorectal cancer, stomach cancer, bladder cancer, and kidney cancer are promising objects for further study of the cytotoxic (antitumor) effect of the studied peptide. The results are new, because in the available literature there is no data on the study of the effect of the analyzed peptide on human tumors.

2.3.8. Исследование сочетанного действия таксола/5-фторурацила/этопозида и пептида p16_Antp.2.3.8. Investigation of the combined effect of taxol / 5-fluorouracil / etoposide and p16_Antp peptide.

В медицинской практике при лечении злокачественных новообразований широко используются химиопрепараты - цитостатики. Их эффект основан на том, что клетки под их воздействием останавливаются на определенной фазе клеточного цикла, а сочетанное введение препарата, обладающего цитотоксической активностью на этой фазе цикла, позволяет добиться гибели большого числа клеток.In medical practice, in the treatment of malignant neoplasms, chemotherapy drugs - cytostatics - are widely used. Their effect is based on the fact that cells under their influence stop at a certain phase of the cell cycle, and the combined administration of a drug with cytotoxic activity at this phase of the cycle allows the death of a large number of cells.

Исследуемые химерные пептиды обладают, как было показано, цитостатической и цитотоксической активностью. Причем цитостатическая активность специфична и является результатом непосредственного влияния пептида на геном клетки. Было предложено исследовать сочетанное действие интернализируемых пептидов и химиопрепаратов (фиг.19).The studied chimeric peptides have been shown to have cytostatic and cytotoxic activity. Moreover, the cytostatic activity is specific and is the result of the direct effect of the peptide on the cell genome. It was proposed to investigate the combined effect of internalizable peptides and chemotherapeutic agents (Fig. 19).

Были исследованы следующие химиопрепараты, применяемые в медицинской практике и влияющие на клеточный цикл: Таксол, вызывающий задержку клеток в фазе G2/M, Этопозид - задержка в S-фазе и 5-фторурацил - задержка в G0/G1-фазе клеточного цикла. Наиболее информативные результаты при сочетанном действии химиопрепаратов и химерных пептидов были получены при применении пептида p16_pAntp (2). В предварительных экспериментах на клеточных линиях 293 и А549 получили ожидаемые эффекты задержки клеточного цикла на фазах, характерных для каждого исследуемого препарата, и подобрали оптимальную концентрацию, которая позволяет наблюдать эффект, не вызывая тотальную гибель клеток. Данная концентрация для всех препаратов составила 100 нМоль.The following chemotherapeutic drugs were studied that are used in medical practice and affect the cell cycle: Taxol, which causes cell retention in the G2 / M phase, Etoposide - delay in the S phase and 5-fluorouracil - delay in the G0 / G1 phase of the cell cycle. The most informative results with the combined action of chemotherapeutic agents and chimeric peptides were obtained with the use of the p16_pAntp peptide (2). In preliminary experiments on cell lines 293 and A549, the expected effects of a delay in the cell cycle in the phases characteristic of each studied drug were obtained and the optimal concentration was selected that allows one to observe the effect without causing total cell death. This concentration for all preparations was 100 nMol.

При исследовании сочетанного воздействия химиопрепаратов и химерного пептида р16_ pAntp (2) наблюдали синергетическое усиление цитостатического действия для препаратов 5-фторурацил и таксол, превышающее аддитивный терапевтический эффект, который можно было бы ожидать в этом случае.When studying the combined effects of chemotherapeutic agents and the chimeric peptide p16_ pAntp (2), a synergistic increase in the cytostatic effect was observed for the preparations of 5-fluorouracil and taxol, exceeding the additive therapeutic effect that could be expected in this case.

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (4)

1. Применение химерного пептида, содержащего функциональную 20-аминокислотную последовательность из белка-ингибитора циклиновых киназ p16INK4a (SEQ ID NO.1) и транспортную 16-аминокислотную последовательность из белка Antp (SEQ ID NO.2) для лечения онкологического заболевания, выбранного из группы, включающей колоректальный рак, рак почек, рак легкого, рак молочной железы, рак мочевого пузыря, рак поджелудочной железы, рак матки, рак предстательной железы, рак желудка и рак яичника, при этом транспортная аминокислотная последовательность присоединена к С-концу указанной функциональной последовательности посредством группы X, где Х представляет собой аминокислотную последовательность, содержащую от 1 до 50 аминокислотных остатков.1. The use of a chimeric peptide containing a functional 20-amino acid sequence from a protein inhibitor of cyclin kinases p16INK4a (SEQ ID NO.1) and a transport 16-amino acid sequence from an Antp protein (SEQ ID NO.2) for the treatment of a cancer selected from the group including colorectal cancer, kidney cancer, lung cancer, breast cancer, bladder cancer, pancreatic cancer, uterine cancer, prostate cancer, stomach cancer and ovarian cancer, while the amino acid transport sequence is attached to the end of the indicated functional sequence through group X, where X is an amino acid sequence containing from 1 to 50 amino acid residues. 2. Применение по п.1, отличающееся тем, что химерный пептид имеет аминокислотную SEQ ID NO.3.2. The use according to claim 1, characterized in that the chimeric peptide has the amino acid SEQ ID NO.3. 3. Применение по п.1, отличающееся тем, что химерный пептид имеет аминокислотную SEQ ID NO:4.3. The use according to claim 1, characterized in that the chimeric peptide has the amino acid SEQ ID NO: 4. 4. Применение химерного пептида, содержащего функциональную 20-аминокислотную последовательность из белка-ингибитора циклиновых киназ p16INK4a (SEQ ID NO.1) и транспортную 16-аминокислотную последовательность из белка Antp (SEQ ID NO.2) для создания фармацевтической композиции, предназначенной для лечения онкологического заболевания, выбранного из группы, включающей колоректальный рак, рак почек, рак легкого, рак молочной железы, рак мочевого пузыря, рак поджелудочной железы, рак матки, рак предстательной железы, рак желудка и рак яичника, при этом транспортная аминокислотная последовательность присоединена к С-концу указанной функциональной последовательности посредством группы X, где Х представляет собой аминокислотную последовательность, содержащую от 1 до 50 аминокислотных остатков. 4. The use of a chimeric peptide containing a functional 20-amino acid sequence from a p16INK4a cyclin kinase inhibitor protein (SEQ ID NO.1) and a 16-amino acid transport sequence from Antp protein (SEQ ID NO.2) to create a pharmaceutical composition for treatment a cancer selected from the group consisting of colorectal cancer, kidney cancer, lung cancer, breast cancer, bladder cancer, pancreatic cancer, uterine cancer, prostate cancer, stomach cancer, and ovarian cancer, while an orthic amino acid sequence is attached to the C-terminus of the indicated functional sequence by group X, where X is an amino acid sequence containing from 1 to 50 amino acid residues.
RU2010139945/10A 2010-09-29 2010-09-29 Chimeric peptide and pharmaceutical composition for treating cancer RU2435783C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010139945/10A RU2435783C1 (en) 2010-09-29 2010-09-29 Chimeric peptide and pharmaceutical composition for treating cancer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010139945/10A RU2435783C1 (en) 2010-09-29 2010-09-29 Chimeric peptide and pharmaceutical composition for treating cancer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2435783C1 true RU2435783C1 (en) 2011-12-10

Family

ID=45405542

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010139945/10A RU2435783C1 (en) 2010-09-29 2010-09-29 Chimeric peptide and pharmaceutical composition for treating cancer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2435783C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014163535A1 (en) 2013-04-03 2014-10-09 Общество С Ограниченной Ответственностью "Метамакс" Chimeric peptide and pharmaceutical composition for treating oncological diseases
RU2728870C2 (en) * 2017-10-12 2020-07-31 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Российский научный центр рентгенорадиологии" Министерства здравоохранения российской федерации (ФГБУ "РНЦРР" Минздрава России) Polypeptides for treating oncological diseases
RU2742726C2 (en) * 2016-12-09 2021-02-10 Генемедицине Ко., Лтд. Anticancer composition containing a recombinant adenovirus expressing a destructive factor for an extracellular matrix

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014163535A1 (en) 2013-04-03 2014-10-09 Общество С Ограниченной Ответственностью "Метамакс" Chimeric peptide and pharmaceutical composition for treating oncological diseases
EA028151B1 (en) * 2013-04-03 2017-10-31 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "МетаМакс" (ООО "МетаМакс") Chimeric peptide and pharmaceutical composition for treating oncological diseases
RU2742726C2 (en) * 2016-12-09 2021-02-10 Генемедицине Ко., Лтд. Anticancer composition containing a recombinant adenovirus expressing a destructive factor for an extracellular matrix
RU2728870C2 (en) * 2017-10-12 2020-07-31 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Российский научный центр рентгенорадиологии" Министерства здравоохранения российской федерации (ФГБУ "РНЦРР" Минздрава России) Polypeptides for treating oncological diseases

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100859972B1 (en) Cell membrane-penetrating peptide
EP1811033B1 (en) Cell-permeable peptide inhibitors of the JNK signal transduction pathway
US10188699B2 (en) CAPCNA peptide therapeutics for cancer
KR20050025143A (en) Cytoplasmic transduction peptides and uses thereof
AU2017331949A1 (en) Fusion comprising a cell penetrating peptide, a multi epitope and a TLR peptide agonist for treatment of cancer
KR102224965B1 (en) Cell-penetrating peptide and conjugate comprising same
RU2435783C1 (en) Chimeric peptide and pharmaceutical composition for treating cancer
WO2015055148A1 (en) Yap protein inhibiting polypeptide and application thereof
CN114605501B (en) Polypeptide FIP-21 capable of antagonizing FUS protein RNA binding activity and application thereof
WO2014022271A1 (en) Method of treating metastatic cancer
JP7483227B2 (en) Antitumor peptide having PD-1 signal sequence and use thereof
JP2018504381A (en) Cell penetrating peptide
KR101323669B1 (en) Cell killing fusion peptide having cancer cell-specific nectrosis and tumor regression effects
JP7329173B2 (en) Anti-tumor peptide and its use
JP7405361B2 (en) Antitumor peptides and their uses
JP5852731B2 (en) Pharmaceutical composition for the treatment of hyperproliferative diseases
CN108299556B (en) Polypeptide for treating hematoma
CN113121668A (en) PEG-modified polypeptide capable of inhibiting gp96, preparation method and application thereof
EP2716297B1 (en) D-glu-fniii14 polypeptide for use in treating cancer
WO2020001495A1 (en) Novel bcl10 polymerization inhibitor and application thereof
CN113480610A (en) Polypeptide conjugate, preparation method thereof, pharmaceutical composition and application
Ezhevsky et al. Protein transduction strategies for target and mechanism validation
EP2982682A1 (en) Chimeric peptide and pharmaceutical composition for treating oncological diseases

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20190829