I.P. Pavlov Journal of Higher Nervous ActivityI.P. Pavlov Journal of Higher Nervous ActivityЖурнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова0044-46773034-5316The Russian Academy of Sciences65211210.31857/S0044467724010107ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯResearch ArticleAnti-EGFR aptameric construct GR20HH for controllable delivery of doxorubicin into glioblastoma cellsИспользование анти-EGFR аптамерной конструкции GR20hh для регулируемой доставки доксорубицина в клетки глиобластомы пациентаIvanovB. M.ИвановБ. М.
Russian Federation

Chemistry Department

химический факультет

ivanovb661@yandex.ruAntipovaO. M.АнтиповаО. М.
Russian Federation

Chemistry Department

химический факультет

ivanovb661@yandex.ruSlimanY. A.СлиманЯ. А.
Russian Federation
ivanovb661@yandex.ruSamoylenkovaN. S.СамойленковаН. С.
Russian Federation
ivanovb661@yandex.ruProninI. N.ПронинИ. Н.
Russian Federation
ivanovb661@yandex.ruPavlovaG. V.ПавловаГ. В.
Russian Federation
ivanovb661@yandex.ruKopylovA. M.КопыловА. М.
Russian Federation

Chemistry Department

химический факультет

ivanovb661@yandex.ruLomonosov Moscow State UniversityМосковский государственный университет им. М. В. ЛомоносоваBurdenko National Medical Research Center of Neurosurgery, Ministry of Healthcare of RussiaФГАУ “Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. академика Н. Н. Бурденко” Минздрава РоссииMoscow institute of physics and technology, national research universityМосковский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology of Russian Academy of SciencesФБГУН “Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН”Sechenov First Moscow State Medical UniversityФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова» Минздрава России1007202474110010802022025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://innoscience.ru/0044-4677/article/view/652112

This publication describes research on a possibility of controllable delivery of doxorubicin (DOX) into glioblastoma (GB) cells, being inside non-covalent construct with anti-EGFR DNA aptamer by intercalating into artificially created duplex. The construct has been made with previously described DNA aptamer GR20 (46 nucleotides), with 3’-end 18 nucleotides extension (GR20h), which was hybridized with the complementary DNA oligonucleotides (h).

The duplex assembly is effective, the construct GR20hh is stable at 37 ºС, Tm = 59 ºС. DOX is intercalated into the construct. By applying xCelligence Real-Time Cell Analysis (RTCA) combined with self-created data processing, it has been shown that during a treatment of cell culture DOX, inside the non-covalent construct GR20hh – DOX, saves cytotoxic ability, though a kinetics of toxic action of the complex on GB cells is completely different from the kinetics of DOX along.

The unique approach and the data are the bases for a development of both a regulation and a targeting of DOX cytotoxic activity toward specific GB cells.

В данной статье представлено исследование возможности регулируемой доставки доксорубицина (ДОКС) в клетки глиобластомы (ГБ) в составе нековалентной конструкции с ДНК-аптамером, специфичным к EGFR, путем интеркаляции в искусственно созданный дуплекс. Конструкция представляла собой ранее описанный ДНК-аптамер GR20 (46 нуклеотидов), удлиненный на 18 нуклеотидов с 3’-конца (GR20h), который гибридизовали с комплементарным ДНК-олигонуклеотидом (h). Сборка дуплекса происходит эффективно, полученная конструкция GR20hh стабильна при 37 °C, Тпл = 59 °C. В конструкцию интеркалирован ДОКС. С помощью метода xCelligence, с оригинальной обработкой данных, обнаружено, что при добавлении в культуру клеток ДОКС, в составе нековалентной конструкции GR20hh-ДОКС, сохраняет цитотоксические свойства, однако кинетика действия комплекса на клетки ГБ оказалась принципиально отличной от действия чистого ДОКСа. Уникальный подход и полученные c его помощью данные открывают возможности для регулирования цитотоксической активности ДОКС и разработки методов направленного действия на клетки-мишени ГБ.

doxorubicinglioblastomaaptamertargeted deliveryдоксорубицинглиобластомааптамертаргетная доставкаМинистерство науки и высшего образования Российской ФедерацииMinistry of Science and Higher Education of the Russian Federation075–15–2021–1343Ai S., Duan J., Liu X., Bock S., Tian Y., Huang Z. Biological evaluation of a novel doxorubicin – peptide conjugate for targeted delivery to EGF receptor-overexpressing tumor cells. Mol. Pharm. 2011. 8 (2): 375–386.Akhtar N., Mohammed H. A., Yusuf M., Al-Subaiyel A., Sulaiman G. M., Khan R. A. SPIONs conjugate supported anticancer drug doxorubicin’s delivery: current status, challenges, and prospects. Nanomaterials. 2022. 12 (20): 3686.Alieva R. R., Zavyalova E. G., Tashlitsky V. N., Kopylov A. M. Quantitative characterization of oligomeric state of G-quadruplex antithrombin aptamers by size exclusion HPLC. Mendeleev Communications. 2019. 29 (4): 424–425.Horbinski C., Berger T., Packer R. J., Wen, P. Y. Clinical implications of the 2021 edition of the WHO classification of central nervous system tumours. Nat. Rev. Neurol. 2022. 18 (9): 515–529.Kopylov A. M., Fab L. V., Antipova O., Savchenko E. A., Revishchin A. V., Parshina V. V., Pavlova S. V., Kireev I. I., Golovin A. V., Usachev D. Y., Pavlova G. V. RNA aptamers for theranostics of glioblastoma of human brain. Biochemistry (Moscow). 2021. 86: 1012–1024.Liu T., Song P., Märcher A., Kjems J., Yang C., Gothelf K. V. Selective delivery of doxorubicin to EGFR+ cancer cells by Cetuximab–DNA conjugates. Chem. Bio. Chem. 2019. 20 (8): 1014–1018.Martins‐Teixeira M.B., Carvalho I. Antitumour anthracyclines: progress and perspectives. Chem. Med. Chem. 2020. 15 (11): 933–948.Minotti G., Menna P., Salvatorelli E., Cairo G., Gianni L. Anthracyclines: molecular advances and pharmacologic developments in antitumor activity and cardiotoxicity. Pharmacol. Rev. 2004. 56 (2): 185–229.Pérez-Arnaiz C., Busto N., Leal J. M., García B. New insights into the mechanism of the DNA/doxorubicin interaction. J. Phys. Chem B. 2014. 118 (5): 1288–1295.Pugazhendhi A., Edison T. N.J.I., Velmurugan B. K., Jacob J. A., Karuppusamy I. Toxicity of doxorubicin (Dox) to different experimental organ systems. Life Sci. 2018. 200: 26–30.Zavyalova E. G., Legatova V. A., Alieva R. S., Zalevsky A. O., Tashlitsky V. N., Arutyunyan A. M., Kopylov A. M. Putative mechanisms underlying high inhibitory activities of bimodular DNA aptamers to thrombin. Biomolecules. 2019. 9 (2): 41.Zavyalova E., Turashev A., Novoseltseva A., Legatova V., Antipova O., Savchenko E., Balk S., Golovin A., Pavlova G., Kopylov A. Pyrene-modified DNA aptamers with high affinity to wild-type EGFR and EGFRvIII. Nucl. Acid Therap. 2020. 30 (3): 175–187.