Введение к работе
Актуальность исследования. Онкологические заболевания - одни из самых распространенных заболеваний в мире. Наиболее распространены рак молочной железы, рак простаты, рак легкого и рак желудка и прямой кишки. В настоящее время в мире насчитывается более 20 миллионов человек, которым поставлен диагноз «рак», при этом ежегодно во всем мире регистрируется более 10 миллионов новых случаев заболевания раком [. К сожалению, согласно прогнозам Всемирной организации здравоохранения, в ближайшее время количество онкологических заболеваний будет продолжать расти. Поэтому, поиск новых лекарственных препаратов для борьбы с раком является одним из наиболее актуальных и приоритетных направлений научных исследований. Механизмы этиологии и патогенеза раковых заболеваний окончательно не выяснены из-за большой сложности и многообразия молекулярных механизмов, происходящих при этом процессов.
Многолетний опыт применения различных медицинских препаратов (свыше 200) позволил выявить их позитивные стороны, однако, имеются и серьезные недостатки - токсические влияния на нормальные органы и ткани, что постоянно стимулирует поиск новых более безопасных лекарственных средств.
Анализ информации о существующих и новых препаратах для терапии раковых заболеваний показал, что наибольшее внимание в последнее время уделяется белкам и пептидам. Кроме того, обнаружено, что препараты пептидной природы могут предотвращать возникновение рака (профилактика рака) и защищать нормальные клетки (в том числе стволовые клетки костного мозга) при проведении стандартной химио- и радиотерапии.
Исследования показали, что у некоторых пептидных препаратов, полученных из растительного сырья, имеется выраженная противоопухолевая активность (GoranssonU., etal., 1993; Dutton J.L., etal., 1994; Jennings С, etal., 2001; Daly N.L., et al., 2002; RosengrenKJ., et al., 2003; Gara O.G., et al., 2006), поэтому дальнейшие работы в этом направлении весьма перспективны.
В стандартной медицине используется целый ряд лекарственных растений, обладающих противоопухолевой активностью. Поэтому представлялось целесообразным изучение противоопухолевой и цитостатической активности пептидных экстрактов, выделенных из этих растений.
Цель исследования. Разработка методики получения экстрактов из растительного сырья, содержащих пептиды (далее пептидные экстракты), исследование их состава, противоопухолевой и цитостатической активности, а также оценка перспективности их использования для создания препаратов для терапии онкологических заболеваний человека.
Задачи исследования:
1. На основе сбора и анализа литературных данных выбрать перспективный растительный материал.
Разработать рациональную методику экстракции пептидов из растений.
Исследовать полученные пептидные экстракты по аминокислотному составу и количеству компонентов, входящих в пептидный экстракт растения (методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) и масс-спект-роскопическим анализом методом матричной лазерной десорбционной ионизации (МАЛДИ)).
По разработанной методике получить пептиды в количествах, необходимых для проведения биологических испытаний по изучению их активности in vitro и in vivo;
Изучить противоопухолевую активность на животных моделях рака молочной железы и лимфолейкоза и цитотоксическое действие на стандартных клеточных линиях рака легких, рака молочной железы и рака шейки матки человека.
Научная новизна
Разработана новая методика экстракции пептидов растений.
Впервые на основе разработанной методики получены пептидные экстракты лекарственных растений, разрешенных Фармакопеей РФ.
Определена противоопухолевая активность пептидных экстрактов зверобоя продырявленного и смеси растений (девясила высокого, хвоща полевого, чистотела большого и гриба чаги) на спонтанных и перевиваемых мышиных моделях РМЖ и перевиваемой модели Т-лимфолейкоза.
Определена цитостатическая активность следующих экстрактов: чая зеленого, смеси растений на клеточных линиях рака легкого человека А549 и Н1299, и клеточной линии рака шейки матки человека HeLa. Выявлена цитотоксическая активность экстрактов гриба чаги и чая зеленого на клетках линии Н1299 немел-коклеточного рака легких человека.
На клеточных линиях рака молочной железы (РМЖ) человека MCF-7 и MCF-10 и фибросаркомы человека НТ 1080 показана цитостатическая активность пептидных экстрактов чистотела большого, зверобоя продырявленного, девясила высокого и вышеуказанной смеси растений.
Научно-практическая значимость исследования состоит в том, что материалы диссертации могут быть использованы для последующих этапов разработки лекарственных препаратов, обладающих противоопухолевым действием (оптимизация прототипа, опытное производство, доклинические и клинические испытания). При положительных результатах испытаний возможно внедрение пептидных экстрактов в клинической медицине качестве лекарственных препаратов.
Основные положения, выносимые на защиту:
Разработана новая методика получения пептидных экстрактов растений.
По разработанной методике выделены и изучены пептидные экстракты лекарственных растений.
Изучена противоопухолевая активность ряда пептидных экстрактов.
Экстракт смеси растений (чистотела большого, хвоща полевого, девясила
высокого и гриба чаги) обладает широким спектром противоопухолевой активности, как на моделях in vivo, так и in vitro.
Апробация работы. Диссертация обсуждена на заседании научного коллоквиума лаборатории химии пептидов Института биоорганической химии им. ак. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН (г. Москва, 2008 г.) и заседании кафедры ботаники и зоологии естественно-математического факультета Калмыцкого Государственного Университета (г. Элиста, 2008г.). Основные положения работы были изложены на II Российском симпозиуме по химии и биологии пептидов (г. Санкт-Петербург, 2005 г.), IV съезде Общества биотехнологов России им. Ю.А. Овчинникова (г. Пущино, 2006 г.), Международной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Сапожниковой Е.В. «Биология: теория, практика, эксперимент» (г. Саранск, 2007 г.), XX зимней международной молодежной научной школе «Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии» (г. Москва, 2008 г.), III Международной конференции «Современные проблемы экспериментальной и клинической медицины» (г. Бангкок, Таиланд, 2008 г.), V Всероссийской межвузовской конференции молодых учёных (г. Санкт-Петербург, 2008 г.), 42-ой ежегодной Всероссийской конференции с международным участием студентов и молодых ученых «Актуальные проблемы теоретической, экспериментальной, клинической медицины и фармации» (г. Тюмень, 2008 г.), Объединенном иммунологическом форуме - 2008 (г. Санкт-Петербург, 2008 г.), Международной конференции «Наукоемкие химические технологии - 2008» (г. Волгоград, 2008 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 работ, включая 4 статьи и 2 тезиса в научных журналах, рекомендуемых ВАК.
Благодарности. Автор выражает благодарности Моисеевой Е.В. и Чаадаевой А.В. (ИБХ РАН) за помощь в изучении противоопухолевой активности на животных моделях, Зборовской И.Б. и Аушеву В.Н. (НИИ канцерогенеза ГУ РОНЦ им. Н.Н Блохина РАМН) за помощь в изучении цитостатической активности, Гаранину С.К. и Васьковскому Б.В. (ИБХ РАН) за помощь в выполнении анализа компонентов пептидных экстрактов и их аминокислотного состава, Таш-лицкому В.Н. (Институт физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ) за помощь в количественном определении углеводов.
Автор выражает глубокую благодарность научным руководителям Владимиру Петровичу Демушкину и Надежде Мацаковне Бакташевой за неоценимую помощь и поддержку, ценные замечания и предложения.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения трех глав (обзор литературы, материалы и методы, результаты проведенных исследований), выводов и списка цитируемой литературы. Общий объем работы составляет 131 страница, содержит 7 таблици 55 рисунков. Список литературы включает 205 источников отечественных и зарубежных авторов.
