close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

1 дивизион;pdf

код для вставкиСкачать
БИОХИМИЯ, 2014, том 79, вып. 9, с. 1148 – 1168
УДК 576.342,576.32.36,615.277
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
ВНУТРИКЛЕТОЧНОГО ТРАНСПОРТА
ДЛЯ ДОСТАВКИ ЛЕКАРСТВ В ЗАДАННЫЙ
КОМПАРТМЕНТ КЛЕТКИ
Обзор
© 2014 А.А. Розенкранц1,2, А.В. Уласов1,3,
Т.А. Сластникова1, Ю.В. Храмцов1, А.С. Соболев1,2*
1
Институт биологии гена РАН, 119334 Москва, ул. Вавилова, 34/5;
факс: (499)135!4105, электронная почта: [email protected]
2
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,
биологический факультет, 119234 Москва; факс: (495)939!4309,
электронная почта: [email protected]
3
ООО «Транслек», ул. Вавилова, 34/5, 119334 Москва;
электронная почта: [email protected]
Поступила в редакцию 15.06.14
Адресная доставка лекарств в наиболее чувствительный к действию соответствующего лекарства компарт
мент клетки представляет собой важную задачу, успешное решение которой позволяет значительно повы
сить эффективность и снизить побочные эффекты доставляемых терапевтических агентов. Для этой цели
могут быть использованы естественные механизмы специфического поглощения макромолекул клетками
при помощи рецепторопосредуемого эндоцитоза и транспорта между клеточными компартментами. Объ
единение в транспортной конструкции компонентов, обеспечивающих разные этапы внутриклеточного
транспорта, позволяет конструировать многофункциональные модульные конструкции, способные достав
лять необходимое терапевтическое средство в заданный компартмент клетки заданного типа. В обзоре рас
сматриваются особенности внутриклеточного транспорта и пути создания таких транспортных конструк
ций для получения новых более эффективных и безопасных способов лечения различных заболеваний.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: адресная доставка лекарств, внутриклеточный транспорт, рецепторопосредован
ный эндоцитоз, транспорт макромолекул, импорт в ядро, модульные транспортеры, терапия рака.
Направленная доставка лекарственных аген
тов находится на острие интересов современной
биомедицины, фармацевтики, наномедицины:
достаточно указать, что Web of Science рефери
рует пять журналов, в название которых входит
словосочетание «Drug Delivery» – доставка ле
карств, а Google Академия – более дюжины
журналов с такими названиями. Разработка сис
тем доставки лекарств – одно из основных нап
П р и н я т ы е с о к р а щ е н и я : АФК – активные формы
кислорода; МНТ – модульные нанотранспортеры; ПА
МАМ – полиамидоамин; ПЭИ – полиэтиленимин; СЯЛ –
сигнал ядерной локализации; СЯЭ – сигнал ядерного экс
порта; ФС – фотосенсибилизатор; CPP (Cell Pentration
Peptides) – пептиды, проникающие в клетку; HMP – ге
моглобиноподобный белок E. сoli; ТАТ – фрагмент транс
активатора транскрипции.
* Адресат для корреспонденции.
равлений инновационной деятельности круп
нейших фармакологических фирм мира. В пос
леднее десятилетие особое внимание уделяется
доставке лекарственного вещества не просто в
клеткумишень, но и в ее заданный компарт
мент (о лекарствах, требующих именно такого
подхода, см. ниже). Если лекарственное вещест
во не имеет специфичности по отношению к
нужному внутриклеточному компартменту, то
для того чтобы в него попасть, оно должно либо
1) обладать высокой стабильностью, дабы за
счет случайных процессов перемещения всета
ки оказаться в нужном компартменте в недегра
дированном виде, либо 2) ему нужно придать
специальные свойства, позволяющие этого
компартмента направленно достичь. Второй ва
риант становится еще более значимым, если это
лекарственное вещество имеет повышенное
сродство к нецелевому компартменту [1].
1148
ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ ДОСТАВКА ЛЕКАРСТВ
Попытки решить эти задачи шли и идут по
обоим направлениям. При движении по перво
му направлению были получены вещества, спо
собные попадать, например, в закисляемые эн
доцитозные компартменты в силу их физико
химических свойств; однако того же результата
можно достичь, идя и по второму пути: за счет
использования рецепторопосредуемого эндо
цитоза [2, 3]. В настоящем обзоре внимание бу
дет сосредоточено именно на втором направле
нии исследований и разработок, использующем
естественные пути внутриклеточного транспор
та для направленной доставки лекарств. При
этом легче решается задача объединения у лекар
ства или системы его доставки двух таких, на
первый взгляд, трудно соединимых комплексов
свойств: обеспечения специфичного «узнава
ния» клетокмишеней (что реально осущест
влять, базируясь на особенностях молекул кле
точной поверхности) и наибольшей эффектив
ности (что для большого круга лекарств осущест
вимо лишь при проникновении в клетку и ее оп
ределенный компартмент) [4].
КРУГ ЛЕКАРСТВ, НУЖДАЮЩИХСЯ
ВО ВНУТРИКЛЕТОЧНОЙ АДРЕСНОЙ
ДОСТАВКЕ
Несмотря на значительные успехи в разви
тии и создании новых терапевтических подхо
дов, эффективных методов лечения для многих
социальнозначимых заболеваний все еще не
разработано. Во многом этот парадокс объясня
ется ограничениями традиционных способов
лечения, при которых низкие дозы лечебного
воздействия не всегда эффективны, а высокие
дозы часто ведут к серьезным токсическим про
явлениям. В то же время, нарастающий объем
данных по генам, сигнальным каскадам и регу
ляторным белкам, вовлеченным в патогенез
различных заболеваний, открывает новые по
тенциальные мишени для терапии. Все это соз
дает возможности для разработки широкого
класса адресных или таргетных препаратов, на
целенных на определенный тип клетокмише
ней и, в идеале, на заданный компартмент в них.
Подобная адресная доставка лекарств способна
не только придать специфичность лекарству, но
и значительно усилить его эффективность за
счет доставки в компартмент клетки, где его ак
тивность будет максимальной.
Имеющиеся в настоящее время лекарствен
ные средства по способам распределения/расп
ространения по организму можно грубо разде
лить на две большие группы. К первой относят
ся, как правило, низкомолекулярные вещества,
БИОХИМИЯ том 79 вып. 9 2014
1149
распределяющиеся пассивно по органам, тка
ням, клеткам и внутриклеточному пространству
за счет процессов диффузии и конвекции. Их
действие оказывается эффективным при доста
точном насыщении организма лекарством до
такой степени, что его концентрация в месте
действия (как правило, в клетке) оказывается
достаточной для влияния на некий биохимичес
кий или регуляторный процесс. Ко второй груп
пе относятся вещества (как правило, высокомо
лекулярные либо обладающие зарядом, препят
ствующим его транспорту через мембраны), ко
торые в силу своей природы не способны к пас
сивной диффузии в клетки и оказывают свое
действие, например, путем взаимодействия с
неким рецептором на поверхности клетокми
шеней. Это взаимодействие активирует или, на
оборот, блокирует определенный круг биохими
ческих и регуляторных реакций либо напрямую,
либо при использовании лиганда к выбранному
рецептору в более сложной системе доставки
после интернализации и высвобождения актив
ного низкомолекулярного компонента.
Оба этих подхода оставляют без прямого
воздействия большое количество регуляторных
процессов, происходящих внутри клетки за счет
взаимодействия между макромолекулами. Спе
цифичность влияния на эти взаимодействия со
стороны обеих вышеупомянутых групп ле
карств, как правило, невелика. Низкомолеку
лярные соединения, достаточно свободно про
ходящие через мембрану, не всегда оказываются
в нужной степени специфичными для данного
взаимодействия. Кроме того, в отличие от инги
бирования ферментов, при котором происходит
конкуренция с природными лигандами за свя
зывание в активном центре, кармане белка, бе
локбелковые взаимодействия осуществляются
на весьма больших площадях поверхности моле
кулы белка (1000–3000 Å2), и взаимодействую
щие поверхности часто относительно плоские,
без выраженных карманов, куда могло бы встро
иться низкомолекулярное соединение [5, 6]. С
другой стороны, активация или блокирование
рецепторов на поверхности клетки, будучи даже
высокоспецифичными сами по себе, приводят,
как правило, к изменению регуляции не одного,
а целой сети регуляторных процессов.
Между тем, большое количество заболева
ний вызвано именно нарушением взаимодей
ствий между внутриклеточными макромолеку
лами. Исследование возможности создания сис
темы доставки макромолекул, способных прой
ти внутрь клетки и повлиять на патологическое
взаимодействие (или на недостаток нормально
го взаимодействия) между регуляторными мак
ромолекулами, представляет значимую пробле
1150
РОЗЕНКРАНЦ и др.
му с точки зрения лечения широкого круга забо
леваний. Среди практических следствий осуще
ствления такого подхода – возможность эффек
тивно влиять на различные заболевания, выз
ванные нарушением регуляции в заданном типе
клеток, в том числе при злокачественных ново
образованиях, доставка цитотоксических аген
тов, опирающаяся на отличия измененных кле
ток как по их поверхностным, доступным для
макромолекул рецепторам, так и на отличия во
внутриклеточном транспорте или регуляции.
Лекарственные соединения, нуждающиеся в
адресной доставке, представляют собой боль
шой класс разнообразных функциональных мо
лекул: нуклеиновые кислоты (ДНК, siRNA,
miRNA, shRNA, антисенсолигонуклеотиды),
используемые для генотерапии, белки и неболь
шие пептиды, взаимодействующие с внутрикле
точными мишенями, «малые молекулы» (фото
сенсибилизаторы, низкомолекулярные ингиби
торы различных внутриклеточных процессов),
изотопы с малой длиной пробега испускаемых
частиц и другие. Общей характеристикой дан
ных абсолютно разных по строению и свойствам
соединений является необходимость доставки
внутрь клетки в тот или иной компартмент. Кро
ме того, для большинства из них пассивный
транспорт в клетку недостаточно эффективен
или же сопряжен с большой токсичностью для
нецелевых клеток. Такого рода лекарственные
соединения можно разделить на две группы [7].
Первая группа – молекулы, действие которых
осуществляется в строго определенном компарт
менте клеток, и при этом сами по себе данные
молекулы в него не проникают или проникают с
низкой эффективностью (пример – геннотера
певтические препараты). Вторая группа – лекар
ства, действие которых наиболее эффективно в
определенном компартменте, например, фото
сенсибилизаторы (ФС) и радионуклиды с ко
роткой длиной пробега испускаемых частиц.
Для доставки генетической информации с
целью терапии используют как вирусы, так и раз
личные синтетические конструкции. Несмотря
на ряд преимуществ, в первую очередь, высокую
эффективность трансфекции, вирусные векто
ры обладают рядом недостатков: высокой имму
ногенностью и связанной с ней токсичностью,
возможностью реверсии к дикому типу в резуль
тате рекомбинации или мутаций, малой ем
костью переносимого генетического материала,
свойственной вирусам собственной клеточной
специфичностью. Некоторые вирусы (ретрови
русы), используемые в качестве векторов, спо
собны встраиваться в ДНК клеткихозяина, что
может приводить к образованию опухолей пос
редством активации онкогенов. Изза этих не
достатков практическое применение вирусных
векторов на людях далеко не безопасно, что
подтверждается смертью пациента при исполь
зовании аденовирусного вектора [8], развитием
лейкоза при ретровирусной генной терапии [9],
аутоиммунной реакцией, индуцированной аде
ноассоциированным вирусным вектором [10].
В качестве альтернативы вирусным векторам
используются синтетические системы доставки:
комплексы нуклеиновых кислот с катионными
липидами (липоплексы), комплексы нуклеино
вых кислот с катионными полимерами (поли
плексы) и более сложные системы на их основе
[11]. Невирусные системы доставки генетичес
кого материала характеризуются, как правило,
необходимостью доставлять большее количест
во ДНК по сравнению с вирусными векторами
для того, чтобы вызвать сопоставимый эффект,
и коротким временем экспрессии экзогенной
ДНК. Вместе с тем липоплексы и полиплексы
обладают низкой иммуногенностью и низкой
токсичностью, лишены ограничений по раз
мерам переносимой ДНК, дешевле и проще в
производстве по сравнению с вирусными векто
рами.
Фотосенсибилизаторы представляют собой
молекулы, образующие при облучении светом
подходящей длины волны активные формы
кислорода (АФК), способные повреждать ДНК,
клеточные мембраны и макромолекулы. В зави
симости от своей природы они проникают в раз
личные клеточные структуры, где способны
оказывать свое фотодинамическое действие
[12]. Для увеличения избирательности к клет
каммишеням (как правило, раковым) ФС при
соединяют к различным молекулам, специфи
чески взаимодействующим с этими клетками.
Учитывая, что АФК, образующиеся при облуче
нии ФС, способны преодолевать расстояния не
более нескольких десятков нанометров, возни
кает проблема неоптимального распределения
ФС в клетке, поскольку известно, что наиболее
чувствительной мишенью для ФС является кле
точное ядро [12], куда введенные в свободном
состоянии ФС практически не попадают. Таким
образом, существует реальная возможность зна
чительно увеличить эффективность действия
ФС за счет их доставки в ядра клетокмишеней
и при этом снизить побочные эффекты за счет
уменьшения используемых доз [13].
Радионуклиды с короткой длиной пробега
испускаемых частиц, используемые в качестве
терапевтических агентов, включают в себя
эмиттеры αчастиц и эмиттеры электронов Оже.
Хорошо известно, что к действию радиации на
иболее чувствительной структурой клетки явля
ется клеточное ядро. Это объясняется увеличе
БИОХИМИЯ том 79 вып. 9 2014
ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ ДОСТАВКА ЛЕКАРСТВ
нием вероятности пересечения ядра клетки тре
ком распада частицы с соответствующим пов
реждением ДНК клетки. Кроме того, образую
щиеся при αраспаде ядра отдачи, обладающие
линейной передачей энергии примерно в 10 раз
выше, чем сами αчастицы, действуют на корот
ких (<100 нм) расстояниях, и для использования
этого цитотоксического механизма радиоизо
топ, испускающий αчастицы, должен нахо
диться в непосредственной близости от ядра
клетки, лучше – в нем [14]. Для эмиттеров
электронов Оже известно, что они неэффектив
ны вне клеточного ядра [15] и при этом облада
ют высокой цитотоксичностью в непосред
ственной близости от ядерной ДНК за счет об
разования двухцепочечных практически нере
парируемых разрывов ДНК [16]. Поскольку
длина пробега электронов Оже в клетке исчис
ляется в среднем десятками нанометров, их ци
тотоксическое действие ограничено непосред
ственно сайтом распада. Эта характеристика де
лает их потенциально высокоспецифичными
противораковыми агентами в случае, если дан
ные изотопы будут доставлены в ядра клеток
мишеней.
ПУТИ ПРОНИКНОВЕНИЯ
В КЛЕТОЧНЫЕ КОМПАРТМЕНТЫ
Лекарственное средство, не способное про
никать через мембраны, может оказаться внутри
клетки неспецифически за счет пиноцитоза или
присоединения к специально разработанным
транспортерам, способным либо к прямому
проникновению через плазматическую мембра
ну, либо к использованию естественных меха
низмов эндоцитоза и фагоцитоза, что позволяет
достигать специфического проникновения в
клетку. Поглощение за счет пиноцитоза не мо
жет обеспечить накопления вводимых лекарств
в бóльшей концентрации, чем во внешней сре
де, так же как и эффективного проникновения
их в гиалоплазму. Для прямого проникновения
через клеточную мембрану было предложено
использовать конструкции, содержащие пепти
ды, проникающие в клетку (cell penеtration pep
tides, CPP). Однако помимо прямого, не слиш
ком эффективного проникновения в гиалоплаз
му, у конструкций такого рода одновременно
происходит и выраженный неспецифический
эндоцитоз с последующим более или менее эф
фективным проникновением через мембраны
эндосом [17]. Этот подход по определению яв
ляется неспецифическим и требует для дости
жения эффекта насыщения всего организма
доставляющей конструкцией с действующим
БИОХИМИЯ том 79 вып. 9 2014
1151
началом. Привлекательным поэтому выглядит
использование активного транспорта внутрь
нужного типа клеток с использованием интер
нализуемых поверхностных рецепторов и внут
риклеточного транспорта. В свою очередь, это
приводит к необходимости включения в состав
доставляющей конструкции (транспортера)
компонента, обладающего функцией узнавания
необходимой клетки, т.е. модуля, обладающего
свойствами интернализуемого лиганда. Погло
щенный путем эндоцитоза транспортер, в зави
симости от типа рецептора и типа эндоцитоза,
может быть возвращен обратно на поверхность
клетки при помощи естественного процесса ре
циркуляции либо может попасть в поздние эн
досомы и затем в лизосомы. Кроме этого, за счет
сортировки и везикулярного транспорта транс
портер с действующим началом можно напра
вить в эндоплазматический ретикулум или ап
парат Гольджи, для чего, в общем случае, нужен
добавочный компонент (модуль), обладающий
соответствующей функцией. При этом не про
исходит переноса через мембрану, и доставляе
мое вещество остается топологически по ту же
сторону от плазматической мембраны, что и
внеклеточное пространство. Транспорт в ос
тальные клеточные компартменты (гиалоплаз
му, ядро, митохондрии) требует переноса через
одинарную (выход из эндосом или эндоплазма
тического ретикулума) или двойную (вход в яд
ро через комплекс ядерной поры [18] и вход при
помощи транслокационных комплексов TOM и
TIM23 во внутреннее пространство митохонд
рий [19]) мембраны. Для транспорта в эти ком
партменты извне клетки требуется не только до
бавочный компонент, обладающий данной
функцией, но и соответствующие модули для
эффективного проникновения в гиалоплазму.
Поэтому, например, просто включения сигнала
ядерной локализации в транспортер, содержа
щий интернализуемый лиганд, будет недоста
точно для эффективного транспорта в ядро
клетки.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
РЕЦЕПТОР/ОПОСРЕДОВАННОГО
ЭНДОЦИТОЗА: РЕШЕНИЕ ОДНИХ
ПРОБЛЕМ И ВОЗНИКНОВЕНИЕ
ДРУГИХ
Рассматриваемые в настоящем обзоре тера
певтические молекулы с преимущественным
действием в определенном клеточном компарт
менте (ФС, эмиттеры электронов Оже, эмитте
ры αчастиц, нуклеиновые кислоты, белки, дру
гие макромолекулы и наночастицы) должны
1152
РОЗЕНКРАНЦ и др.
быть доставлены к своим внутриклеточным ми
шеням. Локализация мишени в клетке может
отличаться для разных терапевтических средств:
например, ядро для ДНК, лизосомы для лизо
сомных ферментов, митохондрии для ряда про
апоптотических молекул. Необходимым этапом
доставки в соответствующий внутриклеточный
компартмент является обязательное проникно
вение внутрь клетки. Используемые в клинике
лекарства, в большинстве своем, способны сами
по себе проникать через клеточную мембрану
посредством пассивной диффузии [20] или с ис
пользованием мембранных транспортеров. Од
нако значительная часть лекарственных соеди
нений, предлагаемых в качестве таргетных, не
способна проникать через клеточную мембрану
самостоятельно по причине своих размеров и
зарядов или же это проникновение малоэффек
тивно. Вследствие этого направленная доставка
таких лекарств должна включать в себя не толь
ко процесс распознавания клетокмишеней, но
и процесс проникновения в них, как правило,
путем рецепторопосредованного эндоцитоза
или, реже, за счет включения в состав носителя
мембраноактивных пептидов, способных фор
мировать поры в клеточной мембране.
Идее использовать интернализуемые рецеп
торы для доставки лекарств в клеткимишени
уже несколько десятков лет. Активные исследо
вания начались в 1980х гг., когда изучение био
логии опухолевой клетки выявило существова
ние различных рецепторов, сверхэкспрессиро
ванных на опухолевых клетках и, в идеальном
случае, отсутствующих или представленных в го
раздо меньшем количестве на поверхности нор
мальных клеток. Сверхэкспрессированные на
поверхности клетокмишеней рецепторы явля
ются маркерами, которые можно использовать
для распознавания с помощью специфических
лигандов к рецепторам, антител или аптамеров
[21]. Если же рецепторы не только встречаются в
большом количестве на клеткахмишенях, но и
интернализуются в них, тогда эти молекулы
можно использовать для доставки лекарств не
только к поверхности клетокмишеней, но и
внутрь них посредством рецепторопосредован
ного эндоцитоза [22]. Рецепторопосредован
ный эндоцитоз может также быть использован и
при лечении других заболеваний, поскольку
экспрессия многих рецепторов существенно
различается в разных типах нормальных клеток
организма. Примерами наиболее часто приме
няемых лигандов в разработке адресной достав
ки лекарств (преимущественно в раковые клет
ки) являются лиганды к рецепторам трансфер
рина [23] при доставке доксорубицина [24], гид
роксикамптотецина [25], оксалиплатина [26]; эпи
дермального фактора роста при доставке цис
платина [27], индия111 [28], ФС [29], иода125
[30], астата211 [31]; фолата при доставке доксо
рубицина [32], паклитаксела [33], производного
винбластина [34], siRNA [35]; фактора роста эн
дотелия сосудов при доставке доцитаксела [36],
меланокортинового рецептора первого типа при
доставке ФС [29, 37], терапевтического гена [38];
соматостатина при доставке αэмиттера висму
та213 [39], паклитакселя [40], комбретастатина
и доксорубицина [41], гидрокcикамптотецина
[42], иринотекана [43]; αvβ3интегрина при дос
тавке доксорубицина [44], ФС HPPH [44], siRNA
[45], терапевтического гена [46].
Доставка внутрь клетки при помощи рецеп
торопосредуемого эндоцитоза может заметно
улучшить эффект многих терапевтических
средств: для ФС и эмиттеров частиц с высокой
линейной передачей энергии становятся дос
тупными более чувствительные внутриклеточ
ные мишени, для доставляемых в составе липо
сом или наночастиц низкомолекулярных ве
ществ увеличивается вероятность достижения
компартмента, в котором они действуют. Тем не
менее, и для тех лекарств, местом действия ко
торых является гиалоплазма, ядро и митохонд
рии, внутриклеточное распределение после эн
доцитоза остается неоптимальным. Более того,
естественные пути транспорта приводят достав
ляемые эндоцитозом вещества в рециркуляци
онный эндоцитозный компартмент, откуда мно
гие из них выводятся из клетки. Другой обыч
ный путь эндоцитоза приводит в лизосомы, со
держимое которых подвергается действию гид
ролитических ферментов. Чтобы покинуть «на
катанные пути» эндоцитоза, доставляющая
конструкция должна содержать дополнитель
ные компоненты, обладающие соответствую
щими свойствами.
НЕОБХОДИМОСТЬ «СОЙТИ»
С ЭНДОЦИТОЗНОГО ПУТИ:
ЗАЧЕМ И КАК?
Как было описано выше, молекулы транспор
тера после проникновения в клетку путем раз
ных видов эндоцитоза или фагоцитоза оказыва
ются в эндосомах. Согласно одному из основных
путей транспорта молекул, содержимое ранних
эндосом за счет работы мембранных АТФазных
протонных помп закисляется (с рН 6–6,5 до
рН 5,0), они превращаются в поздние эндосомы
и, в конечном счете, сливаются с лизосомами
(рН < 5). Существует целый ряд лекарств, кото
рые необходимо доставить именно в лизосомы
[47]. Это могут быть, например, лизосомные
БИОХИМИЯ том 79 вып. 9 2014
ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ ДОСТАВКА ЛЕКАРСТВ
ферменты, которые нужно доставить в лизосо
мы в случае нехватки этих ферментов при целом
ряде заболеваний [48]. Для их доставки исполь
зуются, например, липосомы, содержащие на
поверхности лизосомотропный октадецилро
дамин В [49].
Кроме того, известно, что высвобождение
лизосомных ферментов приводит к апоптозу
клетки [47]. Поэтому при разработке методов
лечения различных типов рака нередко исполь
зуют адресную доставку в лизосомы раковых
клеток различных веществ, нарушающих целост
ность мембран лизосом [50]. Такими вещества
ми могут быть детергенты, например, сфинго
зин, лизосомотропные токсины, ФС, а также
вещества, способные накапливаться в лизосо
мах и при концентрации выше критической на
рушать их целостность [47]. Для этих целей так
же можно использовать различные химиотера
певтические средства, например, церамид, дос
тавка которого в лизосомы с помощью модифи
цированных трансферрином липосом приводи
ла к заметному увеличению апоптоза раковых
клеток как in vitro, так и in vivo [51]. Кроме того,
для удержания радиоизотопов в раковых клет
ках их часто доставляют в эндосомы/лизосомы,
где они могут задерживаться за счет присоеди
нения к заряженной группе [52].
Однако в случае необходимости адресной
доставки лекарств в гиалоплазму, ядро или ми
тохондрии транспортер для доставки терапевти
ческого средства должен обладать способностью
покинуть эндосомы до попадания в лизосомы с
целью не допустить деградации переносимого им
соединения лизосомными гидролазами (протеа
зами, липазами, фосфатазами, гликозидазами и
сульфатазами). Из системы взаимосвязанных
при помощи везикулярного транспорта компарт
ментов (эндосомы, лизосомы, эндоплазмати
ческий ретикулум, аппарат Гольджи), в которую
после эндоцитоза попадает транспортер, суще
ствует естественный ретроградный путь транс
порта в гиалоплазму, который в норме использу
ется для утилизации белков с неправильной
структурой ERAD (Endoplasmic Reticulum
Associated Degradation) [53]. Известно, что неко
торые токсины, такие как коклюшный, холер
ный и шигатоксины [54], а также рицин [55],
после попадания в эндосомы могут, по крайней
мере, отчасти, транспортироваться по ретроград
ному пути через сортировочные эндосомы в ап
парат Гольджи и далее в эндоплазматический
ретикулум, из которого для молекул, идущих по
ретроградному пути, возможен выход в гиало
плазму. Считается, что для движения по ретро
градному пути молекулам необходимо связаться
с определенными белкамирецепторами на по
7 БИОХИМИЯ том 79 вып. 9 2014
1153
верхности клеток [54]. Например, для шигаток
сина таким рецептором является GPP130 или
Gb3 [54, 56]. Шигатоксин и другие подобные
токсины состоят из одной Асубъединицы и пя
ти Всубъединиц [54]. За движение по ретро
градному пути отвечает Всубъединица, которая
в случае шигатоксина связывается с рецепто
ром Gb3 [54, 57]. Следует отметить, что рецепто
ры Gb3 сверхэкспрессированы на ряде типов ра
ковых клеток, а также на дендритных клетках,
поэтому транспортеры лекарств, содержащие
Всубъединицу токсина, пытаются применять
при лечении рака и инфекционных заболеваний
[57]. В частности, к Всубъединице токсина
присоединяли такие цитотоксические соедине
ния, как ингибитор топоизомеразы I SN38 для
лечения колоректальной карциномы [58], про
апоптотический лиганд периферического бензо
диазепинового рецептора RO54864 [59] и такие
ФС, как производное порфирина TPP(pOβ
GluOH)3 [60] и хлорин e6 [61]. Так как рецепторы
Gb3 сверхэкспрессированы на антигенпредс
тавляющих дендритных клетках, то в состав вак
цин к различным раковым и инфекционным за
болеваниям можно включать конъюгаты рако
вых и вирусных антигенов с Всубъединицей
шигатоксина [62, 63]. Однако на настоящий
момент при разработке средств адресной дос
тавки лекарств ретроградный путь используется
не часто, скорее всего, потому, что его функцио
нирование тесно сопряжено с разворачиванием
белков с последующей утилизацией протеасо
мами, что заметно сужает круг транспортеров и
доставляемых веществ.
Неудивительно, что чаще для доставки эндо
цитированных веществ в гиалоплазму пытаются
использовать закисление среды, происходящее
по мере продвижения по эндоцитозному пути. В
случае вирусной доставки генов используются
собственные транспортные механизмы вирусов,
позволяющие им переносить свое содержимое в
гиалоплазму [64, 65]. У аденовирусов, наиболее
эффективно доставляющих генетический мате
риал в клетки, выход из эндосом осуществляет
ся за счет изменения конформации компонен
тов капсида при закислении среды эндосомы
[66]. Эту способность аденовирусов вызывать
pHзависимое разрушение липидного бислоя
неоднократно успешно тестировали с целью
доставки в необходимый компартмент клетки
токсинов [67] или же плазмид, переносимых в
клетки при помощи рецепторопосредованного
эндоцитоза [68].
Искусственные системы доставки в гиало
плазму, ядро или митохондрии также должны со
держать компоненты, обеспечивающие перенос
лекарственного средства через мембрану, нап
1154
РОЗЕНКРАНЦ и др.
ример, средства, нарушающие целостность
мембран. Для транспортеров, идущих по лизо
сомному пути, механизм такого выхода можно
рассмотреть на примере транслокационного до
мена дифтерийного токсина [69]. В его основе
лежит рНчувствительное изменение конфор
мации белка, в результате которого он приобре
тает сродство к мембранам, встраивается в них и
нарушает их целостность, например, путем об
разования каналов. Известно, что механизм
встраивания включает в себя образование ряда
промежуточных состояний [69]. Транслокаци
онный Тдомен дифтерийного токсина состоит
из девяти αспиралей, из которых восемь пол
ностью окружают одну самую гидрофобную
αспираль (TH8). При рН выше 7,5 Тдомен нахо
дится в Wсостоянии, которое не обладает срод
ством к мембранам. Изменение конформации
Тдомена вызывается протонированием гисти
диновых аминокислотных остатков, ключевым
из которых является His257. Это протонирова
ние при уменьшении рН приводит к переходу
Тдомена в W+состояние, в котором гидрофобная
αспираль начинает контактировать с водой, и
Тдомен приобретает сродство к мембранам.
Чтобы переход в W+состояние не наблюдался
при рН выше 7,5, His223, легче протонируемый,
чем His257, сдвигает рКа His257 на полторы еди
ницы в кислую область, находясь в протониро
ванном состоянии [70]. В W+состоянии белок
быстро связывается с поверхностью липидного
бислоя, образуя мембраносвязанное Iсостоя
ние. При дальнейшем уменьшении рН возмож
но встраивание в липидный бислой αспираль
ной шпильки TH89 и образование I+состоя
ния. Этому встраиванию способствует наличие
в липидном бислое отрицательно заряженных
липидов. Далее, в зависимости от рН и транс
мембранного потенциала, возможно образова
ние ряда трансмембранных (TM) состояний, ко
торые как раз и отвечают за транслокацию ката
литического домена дифтерийного токсина.
Строение этих состояний пока до конца не из
вестно, однако по ряду предположений возмож
но образование каналов в липидной мембране
[71, 72]. Для образования состояния открытого
канала ключевую роль играют Сконцевые гис
тидиновые остатки 322, 323 и 372 [73].
Известно, что Тдомен дифтерийного токси
на обеспечивает перенос через мембрану эндо
сомы находящегося на Nконце каталитическо
го домена, который в цитозоле отщепляется по
специальному сайту от Тдомена [74]. Согласно
этому механизму далеко не все средства достав
ки, в состав которых включен Тдомен дифте
рийного токсина, смогут выходить из эндосом.
Однако описанный механизм функционирова
ния транслокационного домена, повидимому,
не единственный, поскольку предельный раз
мер молекул, проходящих сквозь поры, образо
ванные дифтерийным токсином, зависит от его
концентрации [75], а дифтерийный токсин мо
жет олигомеризоваться на мембране при пони
жении pH [76]. Кроме того, полипептидные
транспортные конструкции (модульные нано
транспортеры, МНТ), у которых Тдомен нахо
дится на Nконце молекулы, могут успешно вы
ходить из эндосом [29, 77–79], обеспечивая
транспорт в ядро большей части эндоцитиро
ванных макромолекул [30]. Для этих нанотранс
портеров было показано, что при уменьшении
рН с 7,5 до 5,5 в лецитиновом бислое на слюде,
в котором изначально не наблюдалось сущест
венных дефектов, через 5–15 мин образуются
кольцевые структуры со средним диаметром
43,1 ± 1,2 нм [77–79]. Согласно проведенным
оценкам, каждая такая структура образована
11 ± 2 молекулами МНТ [29]. Судя по сильному
увеличению проводимости в экспериментах на
бислойных липидных мембранах, эти структуры
представляют собой поры в мембране [78]. Че
рез 40–60 мин в липидных бислоях на слюде при
рН 5,5 начинают возникать флуктуирующие по
ры диаметром 50–200 нм, глубина которых от
вечает толщине липидного бислоя [29, 77–79].
Образование этих пор наблюдалось как в нейт
ральных, так и в отрицательно заряженных ли
пидных бислоях [78]. Если в эндосомах образу
ются похожие дефекты, то их размер более чем
достаточен для того, чтобы все не связавшиеся с
липидной мембраной молекулы МНТ вышли из
эндосом в цитозоль. Выход молекул МНТ из эн
досом подтверждается экспериментальными
данными по определению рН локального мик
роокружения молекул МНТ, эндоцитированных
клетками меланомы Клаудмана S91 в культуре.
При помощи видеоинтенсификационной мик
роскопии отношения изображений было пока
зано, что часть молекул МНТ, не содержащих
Тдомен, оказывается в кислом окружении, ха
рактерном для поздних эндосом и лизосом.
Напротив, молекулы МНТ, содержащие Тдо
мен, не обнаруживались в поздних эндосомах и
лизосомах [37, 80].
Не все наблюдаемые для данных МНТ мемб
ранные эффекты можно приписать Тдомену.
Так, было показано, что сам по себе Тдомен
хоть и способен агрегировать в липидном би
слое или на его поверхности, но не вызывает об
разования похожих кольцевых структур [79].
Напротив, МНТ, лишенные Тдомена, при рН 5,5
способны образовывать кольцевые структуры.
Более того, при рН 5,5 крупные флуктуирующие
поры не были обнаружены как для МНТ, ли
БИОХИМИЯ том 79 вып. 9 2014
ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ ДОСТАВКА ЛЕКАРСТВ
шенных Тдомена, так и для отдельного Тдоме
на. Повидимому, наблюдаемые эффекты обус
ловлены совместным действием Тдомена и
другого мембраноактивного домена МНТ – ге
моглобиноподобного белка E. coli (HMP), выс
тупающего в МНТ в роли модуляносителя [79].
Такое совместное действие разных доменов це
лесообразно учитывать при создании транспор
теров лекарств.
Для доставки различных транспортеров в
цитозоль клетки широкое распространение
нашло также включение в их состав CPP [81].
Активное изучение таких пептидов началось
после обнаружения способности фрагментов
трансактиватора транскрипции (TAT) вируса
иммунодефицита человека первого типа прони
кать в клетки [82]. Обычно к CPP относят ко
роткие (10–30 аминокислот) пептидные моле
кулы, заряженные положительно в нейтральной
среде [83]. К подобным CPP относятся также
транспортан, пенетратин и олигоаргинины. До
вольно часто эти пептиды обладают амфифиль
ными свойствами. СРР широко используют для
доставки в клетки нуклеиновых кислот, белков,
флуорофоров и различных лекарств [81]. При
высоких концентрациях данные пептиды, по
видимому, способны проникать напрямую через
плазматические мембраны клеток, как индиви
дуально, так и в составе небольших транспорте
ров, однако основным путем их проникновения
в клетку является эндоцитоз, и эффективность
выхода транспортеров, содержащих CPP, из эн
досом в цитозоль невысока [81]. Механизм, при
помощи которого СРР выходят из эндосом, до
конца не ясен. Предполагают, что он связан с
неравномерным распределением отрицательно
заряженных липидов внутри и вовне эндосом,
предположительно с бóльшим содержанием во
внешнем монослое [84]. Электростатические
взаимодействия между положительно заряжен
ными СРР и этими липидами могут привести к
дестабилизации бислоя и образованию в нем де
фектов. На стадии поздних эндосом поверхност
ный отрицательный заряд внешнего липидного
монослоя эндосом существенно возрастает. По
этому неудивительно, что многие СРР, в том
числе ТАТпептид, выходят в цитозоль на ста
дии поздних эндосом [81]. Если транспортером
переносятся белки, то это может привести к их
частичной деградации и потере функциональ
ной активности за счет действия гидролаз. Для
повышения эффективности выхода из эндосом
транспортеров, содержащих СРР, создают сис
темы доставки с использованием нескольких
копий СРР. Мультивалентность позволяет су
щественно повысить локальную концентрацию
СРР, что, благодаря лучшему взаимодействию с
БИОХИМИЯ том 79 вып. 9 2014
1155
отрицательно заряженными липидами, эффек
тивнее дестабилизирует бислой. Было показано,
что мультивалентные СРР значительно лучше
выходят из эндосом, чем обычные СРР [81, 85].
Так, например, тример флуоресцентномечено
го ТАТпептида выходит из эндосом при концент
рациях в 5–10 раз меньших, чем мономер или
димер ТАТпептида [81, 85]. Слишком большое
количество копий СРР может, однако, привести
к обратному эффекту благодаря сильному сум
марному взаимодействию этих пептидов с эндо
сомами [81]. К недостаткам этого подхода мож
но также отнести повышенную иммуногенность
мультивалентных СРР in vivo.
Для обеспечения pHзависимого выхода из
эндосом используют также амфифильные отри
цательно заряженные пептиды [86, 87]. Подобно
описанному выше Тдомену дифтерийного ток
сина, эти пептиды при уменьшении рН перехо
дят в мембраноактивное состояние. Они содер
жат как гидрофобные аминокислотные остатки,
так и остатки глутаминовой и аспарагиновой
кислот, которые при низких рН протонируются,
что приводит к увеличению гидрофобности мо
лекулы, приобретению ею упорядоченной, чаще
всего αспиральной, конформации и взаимо
действию молекулы с липидным бислоем [81].
Примерами таких пептидов могут быть HA2
пептид (пептид слияния из вирусного гемагглю
тинина вируса гриппа) [88] и GALAпептид [87].
Совместное использование таких пептидов и
СРР в составе одного транспортера может суще
ственно увеличить эффективность попадания
транспортера в цитозоль клеток [81]. Так, нап
ример, НА2петид, соединенный с опухолевым
супрессорным белком р53, содержащим поли
аргининовую последовательность R11 (НА2
р53R11), более эффективно подавляет рост ра
ковых клеток, чем конъюгат р53R11 сам по се
бе [89]. Однако эти анионные пептиды могут за
якориваться в мембране эндосом, поэтому для
эффективного выхода транспортера из эндосом
анионный пептид следует, повидимому, присо
единять к транспортеру с помощью гидролизуе
мой в цитозоле связи, например, дисульфидной
[81].
Выхода транспортеров, в том числе содержа
щих СРР, из эндосом можно достичь путем
включения в их состав ФС и облучением светом
соответствующей длины волны [90, 91]. При об
лучении ФС образуют АФК, которые могут
окислять липиды, что может вызвать образова
ние дефектов в липидных мембранах. Изза ма
лых длин пробега АФК, ФС должны находиться
в непосредственной близости от мембраны эн
досом, что достигается благодаря взаимодей
ствию СРР с липидным бислоем. Разрушение
7*
1156
РОЗЕНКРАНЦ и др.
эндосом при помощи АФК часто приводит к ги
бели клетки. Кроме того, применение данного
подхода in vivo принципиально ограничено глу
биной проникновения света в ткань организма
[81].
Для выхода некоторых транспортеров из эн
досом необязательно, чтобы они содержали от
дельный мембраноактивный модуль. Для ряда
невирусных систем доставки ДНК было предпо
ложено, что протонируемые полимеры [92],
обычно используемые в качестве модуляноси
теля и компактизатора ДНК, согласно предло
женной авторами гипотезе «протонной губки»,
вызывают набухание и осмотический лизис эн
досом. Этот механизм был предложен для объ
яснения выхода из эндосом полимеров, таких
как полиэтиленимин (ПЭИ) и полиамидоамин
(ПАМАМ). Их отличительной особенностью
является наличие в составе большого числа вто
ричных и третичных аминогрупп со значением
рКа 5–7. При попадании в эндосомы эти поли
меры способны создавать буферный эффект, что
приводит к большей активности H+АТФазы, а,
следовательно, большему накоплению протонов
в эндосомах. Это, в свою очередь, за счет работы
H+/Cl–обменников приводит к аккумуляции в
эндосомах ионов хлора (от 40 до 115 мМ) [93].
Вследствие резкого возрастания осмотического
давления происходит увеличение объема (на
140%) и лизис эндосом, что, по мнению авторов
гипотезы, позволяет транспортерам, содержа
щим ПЭИ или ПАМАМ, выйти в гиалоплазму. В
то же время, имеется целый ряд данных, кото
рые противоречат гипотезе «протонной губки»
или же не могут быть ею объяснены [94–98].
Следует добавить, что ПЭИ и ПАМАМ и другие
подобные катионные полимеры способны не
посредственно дестабилизировать мембрану эн
досом [99, 100]. Трудно оценить, насколько ве
лик вклад предлагаемого механизма в транспорт
из эндосом, поскольку такие внутриклеточные
мембранные компартменты, как эндосомы, эн
доплазматический ретикулум, аппарат Гольджи,
представляют собой динамическую систему, в
которой постоянно существует входящий и вы
ходящий поток липидов, обеспечиваемый транс
портными везикулами. Форма эндосом часто
далека от сферичной [101], что также должно
затруднять их осмотический разрыв. Несмотря
на то, что ПЭИ и некоторые другие протониру
емые поликатионы существенно более эффек
тивны, чем большинство других используемых
для этого полимеров, эффективность их выхода
из эндосомного пути недостаточна, о чем свиде
тельствует усиление трансфекции при добавле
нии в состав полиплексов транслокационного
домена дифтерийного токсина, специфически
нарушающего структуру мембраны в слабокис
лой среде [102, 103].
Ряд липидных наночастиц, содержащих ка
тионные липиды, также обладает способностью
высвобождать свое содержимое из эндосом в ги
алоплазму. Наличие положительно заряженных
фосфолипидов в составе таких частиц, как ли
поплексы, вызывает электростатическое взаи
модействие с отрицательно заряженными фос
фолипидами, сопровождающееся флипфлоп
переходом во внутренний монослой мембраны
эндосомы, что приводит к дестабилизации мемб
раны и выходу содержимого из эндосом [104].
Увеличения выхода доставляемых нуклеиновых
кислот из эндосом можно добиться и при вклю
чении в состав липоплексов диолелилфосфати
дилэтаноламина (DOPE) за счет pHзависимого
фазового перехода этого липида с образованием
гексагональной фазы, что приводит к дестаби
лизации эндосомной мембраны при взаимодей
ствии с ней липоплексов [105].
Таким образом, к настоящему времени раз
работан целый арсенал средств для обеспечения
транспорта лекарств через мембраны в гиалоплаз
му клеткимишени, которые можно использо
вать в качестве одного из компонентов много
функциональных транспортных конструкций.
ПЕРЕСАДКА НА ПУТИ,
ВЕДУЩИЕ В ЯДРО
Большинство противораковых цитотокси
ческих агентов недостаточно доставить лишь
внутрь раковых клеток для получения макси
мального эффекта, поскольку одним из самых
чувствительных к их действию компартментов
клетки является ядро [106]. Так, клеточное ядро
является наиболее чувствительным компарт
ментом к поражающему эффекту АФК (цито
токсического начала действия ФС [107–110]),
эмиттеров αчастиц [111] и, особенно, эмитте
ров электронов Оже, которые практически не
эффективны вне клеточного ядра [112]. При
этом ни один из перечисленных противоопухо
левых агентов не обладает способностью к пре
имущественному накоплению в ядре клетки.
Более того, многие широко используемые в
клинике противораковые лекарства так называ
емой «терапии первой линии», т.е. используе
мые при соответствующем заболевании в пер
вую очередь, действуют непосредственно на
ДНК или ассоциированные с ДНК ферменты
[113]. Таким образом, доставка в ядро цисплати
на, камптотецина, доксорубицина, актиноми
цина D [114], особенно в случаях резистентных
к их действию клеток, активно выкачивающих
БИОХИМИЯ том 79 вып. 9 2014
ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ ДОСТАВКА ЛЕКАРСТВ
такие препараты из цитоплазмы [113], необхо
дима для достижения максимальной эффектив
ности их действия. Наконец, используемая при
генотерапии ДНК проявляет свое действие,
лишь оказавшись в ядре клеткимишени. Дос
тавка ДНК в ядро при помощи транспортных
систем в этом случае наиболее значима для не
делящихся и медленно делящихся клеток, у ко
торых не происходит или редко происходит раз
борка ядерной мембраны при митозе.
Таким образом, для всех этих разных типов
лекарственных средств направленная доставка в
ядро является крайне желательной, а зачастую и
просто необходимой.
Успешный выход из эндосом (см. предыду
щий раздел) в цитоплазму является необходи
мым, но недостаточным условием последующе
го попадания доставляемого терапевтического
агента в ядро клетки. Для понимания и успеш
ного использования механизмов накопления
доставляемого препарата в ядре необходимо
учитывать организацию транспорта молекул в
цитоплазме (в особенности, активный транс
порт из цитоплазмы в ядро клетки). Цитоплазма
клетки представляет собой организованную,
разделенную на отдельные области структуру из
цитоскелета и органелл [115, 116], что создает
значительные препятствия для свободной диф
фузии макромолекул [117, 118]. Поэтому нап
равленный транспорт эндогенных белков и ор
ганелл в клетке является активным и происхо
дит по своеобразным «рельсам» элементов ци
тоскелета – микротрубочкам (преимуществен
но) и актиновым микрофиламентам [117, 119,
120]. Данные компоненты цитоскелета участву
ют как в «заякоривании» импортируемых в ядро
белков в цитоплазме [121, 122], так и в их актив
ном транспорте к ядру [123–127]. Направлен
ный внутриклеточный транспорт вдоль системы
микротрубочек осуществляется при помощи
специальных моторных белков, которые транс
портируют макромолекулы в направлении к яд
ру (динеин) или от ядра (кинезин) [120]. Таким
образом, следующим шагом доставляемого те
рапевтического агента на пути к ядру после его
успешного выхода из эндосом может быть взаи
модействие с системой ретроградного транспор
та по микротрубочкам (динеин/микротрубочки)
для его доставки в непосредственную близость к
комплексу ядерной поры (см. ниже) [118, 128].
Основываясь на этом, ряд авторов использует
последовательности для взаимодействия с лег
кой цепью динеина [129] или даже саму легкую
цепь динеина [128] для обеспечения более эф
фективной доставки действующего агента (нап
ример, ДНК) в ядро. Так, использование мо
дульный конструкции, состоящей из легкой це
БИОХИМИЯ том 79 вып. 9 2014
1157
пи динеина Rp3, Nконцевого ДНКсвязываю
щего домена и Сконцевого мембраноактивного
TATпептида для доставки ДНК, позволило по
лучить достаточно эффективный и малотоксич
ный невирусный вектор для трансфекции [128].
Главным барьером на пути транспорта мак
ромолекул из цитозоля в клеточное ядро служит
двойная ядерная оболочка, содержащая поры.
Считается, что через комплекс ядерной поры
путем пассивной диффузии могут проходить
только небольшие молекулы (с молекулярной
массой менее 40 кДа и размерами до 9 нм), нап
ример, нуклеотиды, ионы, вода [130]. Транспорт
в ядро и обратно макромолекул с массой более
45 кДа осуществляется с участием специальных
транспортных белков – транспортинов (импор
тинов и экспортинов) [131], которые «узнают»
специфические сигналы в составе транспорти
руемых макромолекул – сигналы ядерной лока
лизации (СЯЛ) и ядерного экспорта (СЯЭ)
[131–135]. К настоящему времени охарактери
зовано большое количество различных СЯЛ.
Белки, содержащие наиболее хорошо изучен
ные «классические» СЯЛ (большой Тантиген
вируса SV40, нуклеоплазмин), транспортиру
ются в ядро в составе комплекса с гетеродиме
ром, образованным импортинами α и β [136].
Выделяют шесть классов «классических» СЯЛ –
пять одночастных и один двухчастный [137],
состоящих, соответственно, из одного или двух
(разделенных спейсером в 10–12 аминокислот)
кластеров основных аминокислот [132]. Наряду
с «классическими» последовательностями ядер
ного импорта существует множество «некано
нических» СЯЛ, в узнавании которых принима
ет участие только импортинβ и его гомологи
[134], димеры импортинаβ с его гомологами
[138] либо димер импортинаβ с еще одним
адаптерным транспортином – снурпортином1
[134]. Учитывая, что лишь малая часть СЯЛ оха
рактеризована, разработано значительное коли
чество различных методов для поиска и предс
казания потенциальных СЯЛ в заданной после
довательности [129, 135, 139, 140].
Цитоплазменноядерный транспорт регули
руется при помощи различных механизмов, иг
рающих центральную роль в таких ключевых
клеточных процессах, как дифференцировка и
онкогенез [133]. Показано, что в раковых клет
ках часто происходят изменения в цитоплазмен
ноядерном транспорте. В частности, отмечена
повышенная экспрессия различных транспор
тинов, как в случаях трансформированных (ви
рус SV40, вирус папилломы человека, тип 16)
клеток и раковых клеток в культуре, так и в опу
холевом материале от пациентов (карциномы
мочевого пузыря, пищевода, шейки матки, яич
1158
РОЗЕНКРАНЦ и др.
ников, толстой кишки, печени, поджелудочной
железы, остеосаркомы) [141, 142]. Более того,
был показан увеличенный транспорт в ядро/из
ядра флуоресцентного белка с комбинацией
СЯЛ и СЯЭ в трансформированных клетках по
сравнению с их нормальными аналогами [141].
Из белков с различным поведением в рако
вых и нормальных клетках особый интерес вы
зывают белки, накапливающиеся преимущест
венно в ядрах раковых клеток. Такими свойства
ми обладают производное человеческого αлак
тальбумина HAMLET [143–145] и белок вируса
анемии цыплят апоптин [133, 146–148].
HAMLET – это комплекс αлактальбумина
и олеиновой кислоты [143]. Показано, что
HAMLET способен накапливаться в цитоплаз
ме и быстро транслоцироваться в ядра раковых
клеток (75% в течение 1 ч) [149], в то время как у
нормальных клеток он обнаруживается только в
цитоплазме, но в гораздо меньшем количестве
[144]. При этом механизмы его выхода из эндо
сом и попадания в ядро до сих пор непонятны.
Сам по себе белок обладает многообразными
проапоптическими свойствами: он вызывает
потерю мембранного потенциала митохондрий,
вызывает выход цитохрома с из митохондрий,
нарушает работу протеасом, в ядре связывается
с высокой аффинностью с хроматином и вызы
вает его конденсацию [145].
Апоптин – это небольшой белок (121 амино
кислот) вируса анемии цыплят, обладающий спо
собностью селективно накапливаться в ядрах ра
ковых и измененных клеток, не накапливаясь в
нормальных [150, 146]. Несмотря на значительное
количество работ, посвященных, в том числе, и
исследованию механизма селективного накопле
ния апоптина в ядрах раковых клеток [151–153],
однозначного понимания этого механизма пока
нет. Предложено несколько гипотез, в основном,
базирующихся на опухольспецифичном ингиби
ровании СЯЭ в составе молекулы апоптина, при
сохранении функциональности содержащихся в
последовательности этого белка СЯЛ [147].
Для осуществления адресной доставки действу
ющего агента в ядро клеткимишени часто в
состав конструкций (наночастицы, полимеры,
мицеллы, белки, пептиды, антитела), перенося
щих само лекарство, включают различные СЯЛ
[154–156]. При этом преимущественно исполь
зуют наиболее хорошо изученные «классичес
кие» СЯЛ. В табл. 1 приведены примеры СЯЛ,
применяемых для целей адресной доставки ци
тотоксических агентов и ДНК в ядра клеток.
Так, введение последовательности большого
Тантигена вируса SV40 в состав конструкций
для доставки терапевтических агентов (ДНК,
ФС, радионуклиды, доксорубицин) позволило
добиться значительного накопления в ядрах ми
шенных клеток и увеличения эффективности их
действия [29–31, 37, 77, 107, 154, 156–160].
Учитывая, что такие агенты, как эмиттеры
электронов Оже, практически неэффективны
вне клеточного ядра, ряд групп исследователей
использует конъюгированные с СЯЛ интерна
лизуемые антитела или пептиды для адресной
доставки эмиттеров электронов Оже (например,
111
In, 99mTc, 125I, 67Ga) в ядра раковых клеток [29,
156, 160–162]. Как уже было упомянуто, для вза
имодействия с системой ядерного импорта, на
ходящейся в цитоплазме клетки, макромолеку
Таблица 1. Примеры сигналов ядерной локализации, используемых для целей адресной доставки цитотоксических аген
тов и ДНК в ядра клетокмишеней
Используемый СЯЛ (основной мотив, ответственный за импорт в ядро)
Доставляемый агент
Примеры
Последовательность большого ядерного Тантигена вируса SV40
(PKKKRKV)
ФС
ДНК
эмиттеры электронов Оже
эмиттеры αчастиц
доксорубицин
[29, 37, 77, 107, 157]
[158, 159]
[30, 156, 160]
[31]
[154]
СЯЛ рибонуклеопротеида A1 (hnRNP) (M9)
(FGNYNNQSSNFGPMKGGNFGGRSSGPY)
ДНК
[155]
Белок VirD2 из Agrobacterium tumefaciens
(KRPRXXXXXXXXXRKRXR)
ДНК
[188]
ДНК
эмиттеры электронов Оже
[128, 189]
[190, 191]
ДНК
[192]
Последовательность TAT – трансактиватора транскрипции
вируса иммунодефицита человека (GRKKRRQRRRPPQC)
Протамин
БИОХИМИЯ том 79 вып. 9 2014
ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ ДОСТАВКА ЛЕКАРСТВ
ла с СЯЛ, поглощенная клеткой в результате ре
цепторопосредованного эндоцитоза, должна
выйти из эндосом в цитоплазму. Для выполне
ния этой задачи были разработаны МНТ –
транспортные конструкции, которые включали
модули, обеспечивающие разные транспортные
функции: рецепторопосредуемый эндоцитоз,
выход из эндосом, транспорт в ядро [80, 106].
Такие конструкции обеспечивают быстрое на
копление доставляемого радионуклида в ядре
клеткимишени (до 60% от интернализованного
радионуклида после часа инкубации) [30]. При
соединение к доставляющей конструкции ана
логичных СЯЛ (от 1 до 4) обеспечивает доставку
в ядра не более 25–30% интернализованной ра
диоактивности [156, 161]. Присоединение еще
большего количества СЯЛ способно увеличить
транспорт в ядро до 2/3 от интернализованной
радиоактивности [161]. Неясно, что обеспечива
ет увеличение накопления в ядре: возможно,
присоединение такого количества положительно
заряженных последовательностей начинает вли
ять на проникновение доставляющей конструк
ции через мембраны эндосом.
ПЕРЕСАДКА НА ПУТИ
В ДРУГИЕ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЕ
КОМПАРТМЕНТЫ
Митохондрии, наряду с ядром, представля
ют собой компартмент, попасть в который дос
тавляемое терапевтическое средство может
только через гиалоплазму. К настоящему време
ни предложен целый ряд подходов для доставки
внутрь митохондрий. Для транспорта макромо
лекул предложено использование последова
тельностей, направляющих (белки) в митохонд
рии (Mitochondrial Targeting Sequences), которые
являются, как правило, Nконцевыми фрагмен
тами белков, синтезируемых в ядре, но функци
онирующих в митохондриях [163]. Перспектив
ными для доставки в митохондрии являются ли
пофильные катионные пептиды, способные
обеспечить транспорт небольших отрицательно
заряженных или цвиттерионных молекул [164].
Среди других пептидных последовательностей в
митохондриях накапливаются проапоптотичес
кий пептид D(KLAKLAK)2, разрушающий
мембрану митохондрий, и короткие синтетичес
кие SSпептиды (SzetoSchiller peptides) [165].
Доставка нуклеиновых кислот в митохондрии
может осуществляется через потенциалзависи
мый анионный канал (VDAC, Voltage Dependent
Anion Channel), как показано для mRNA [166],
или через TIM/TOM транспортеры в случае
tRNA после связывания с премитохондриаль
БИОХИМИЯ том 79 вып. 9 2014
1159
ной лизилtRNA синтетазой [167]. Кроме этого,
в качестве средств доставки в митохондрии рас
сматриваются делокализованные липофильные
катионы, производные сульфонилмочевины,
дикатионные производные хинолина, липосом
ный МИТОпортер, способный к слиянию с
митохондриальной мембраной [47, 165, 168].
В том случае, если целевым компартментом
являются лизосомы, доставка может осущес
твляться при помощи различных видов эндоци
тоза [47, 168]. Специфическим транспортным
путем с поверхности клеток в лизосомы являет
ся маннозо6фосфатный путь [169]. Доставка в
эндоплазматический ретикулум из эндосом осу
ществляется при помощи транспортных вези
кул. Известен целый ряд пептидных последова
тельностей, которые являются сигналами для
транспорта в этот компартмент [170].
ДОСТИГНУТЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ,
НЕРЕШЕННЫЕ ЗАДАЧИ
И ПЕРСПЕКТИВЫ
Проведенный анализ имеющихся на настоя
щий момент данных показывает, что включение
в состав доставляющей конструкции компонен
тов с различными функциями, иначе говоря,
модульный принцип построения системы дос
тавки лекарственного агента в заданный ком
партмент, с использованием набора модулей,
обеспечивающих последовательное использова
ние различных механизмов внутриклеточного
транспорта для достижения внутриклеточной
мишени (например, ядра), представляется перс
пективным направлением адресной доставки
лекарств (рисунок, см. цветную вклейку).
К настоящему времени было разработано и
протестировано в условиях in vitro и in vivo (для
некоторых) большое количество разнообразных
систем направленной доставки различных ле
карств в заданный компартмент клеткимише
ни. Например, в случае генотерапии эффектив
ность трансфекции можно существенно повы
сить, обеспечивая просто эффективное (и, же
лательно, избирательное) накопление комплек
са ДНК с доставляющим ее вектором в клетках
мишенях [171], а также активное продвижение
комплекса к ядру [128]. Так, включение в состав
полиплексов пептида, обеспечивающего специ
фическое связывание с интернализуемыми ме
ланокортиновыми рецепторами 1 типа, часто
сверхэкспрессированными на клетках мелано
мы, приводило к значительному увеличению
эффективности суицидной терапии меланомы
при помощи полиплексов, несущих ген тимидин
киназы вируса простого герпеса человека [38].
Пример возможной схемы строения и действия модульной конструкции, доставляющей терапевтические вещества в ядра
клеток!мишеней (по Сластниковой с соавт. [29])
к ст. Розенкранц и др.
1160
РОЗЕНКРАНЦ и др.
Использование модульного белка, состоящего
из легкой цепи динеина Rp3, Nконцевого
ДНКсвязывающего домена и Сконцевого
мембраноактивного TATпептида для доставки
ДНК в околоядерное пространство клеток за
счет активного транспорта вдоль системы мик
ротрубочек, обеспечило высокую эффектив
ность трансфекции, несильно уступающую ли
пофектамину (табл. 2), при значительно менее
выраженной токсичности новой системы дос
тавки [128]. Адресная доставка доксорубицина –
противоопухолевого агента, широко используе
мого в клинике, – в ядра клеток рака молочной
железы при помощи наночастиц, модифициро
ванных СЯЛ, позволила увеличить эффектив
ность его действия почти на порядок по сравне
нию со свободным доксорубицином [172].
Значительное увеличение эффективности
можно наблюдать при адресной доставке ФС в
ядра раковых клетокмишеней, являющихся на
иболее чувствительным компартментом к
действию АФК, опосредующих эффекты фото
динамической терапии. Даже просто присоеди
нение СЯЛ к ФС [173, 174] приводит к увеличе
нию их эффективности в несколько раз по срав
нению со свободными ФС. Однако при этом в
большинстве случаев [173, 174] доставляемый
ФС обнаруживается в лизосомах и в эндоплаз
матическом ретикулуме, но не в ядре, что, ско
рее всего, связано с неспособностью рассматри
ваемых систем к эффективному выходу из эндо
сом и лизосом в цитоплазму клетки и недоста
точной чувствительностью методов обнаруже
ния. В связи с этим, закономерным представля
ется тот факт, что адресная доставка ФС при по
мощи модульных нанотранспортеров, содержа
щих наряду с СЯЛ (а также лигандным модулем)
эндосомолитический модуль, приводила к зна
чительно более выраженному (в сотни и тысячи
раз) увеличению эффективности цитотоксичес
кого действия доставляемого агента, при этом
транспортеры обнаруживались в ядрах раковых
клеток in vitro и in vivo [13, 29, 31]. Адресная дос
тавка ФС при помощи модульных нанотранс
портеров в ядра раковых клетокмишеней при
вела к значительному (вплоть до 75% выживае
мости на конец срока наблюдения) терапевти
ческому эффекту in vivo (табл. 2) [29].
Адресная внутриклеточная доставка таких
перспективных агентов для эндорадиотерапии,
как эмиттеры электронов Оже, проявляющих
свою высокую эффективность, как правило,
только внутри клеточного ядра изза крайне ма
лого пробега этих частиц, позволяет получать
обнадеживающие результаты.
Учитывая, что в подавляющем большинстве
случаев лишь проникновения в клетку недоста
точно для эффективной работы данного типа
радионуклидов, ряд групп исследователей ус
пешно использует конъюгированные с СЯЛ ан
титела или пептиды для адресной доставки
эмиттеров электронов Оже (например, 111In,
99m
Tc) в ядра раковых клеток. Так, было показа
но замедление скорости роста HER2+ опухо
лей MDAMB361 у мышей более чем на 60 дней
по сравнению с контрольными группами и зна
чительное увеличение продолжительности жиз
ни (табл. 2) при доставке 111In конъюгирован
ным с СЯЛ трастузумабом, антителом к HER2,
сверхэкспрессия которого распространена при
раке молочной железы [175]. 19Кратное замед
ление роста опухолей у животных по сравнению
с контрольными группами было обнаружено
при использовании для доставки 111In пептида
F3, связывающегося с нуклеолином, ядерным
белком, который экспрессируется на поверх
ности ряда раковых клеток (табл. 2) [176].
Перспективными при адресной доставке
эмиттеров электронов Оже (67Ga и 125I) показали
себя и МНТ, имеющие (в отличие от конъюги
рованных с сигналом ядерной локализации ан
тител или пептидов) в своем составе дополни
тельный эндосомолитический модуль для выхо
да из эндосом в гиалоплазму, где расположена
система, опосредующая ядерный импорт. Уве
личение эффективности цитотоксического
действия таких эмиттеров электронов Оже, как
67
Ga и 125I, при МНТопосредуемой доставке
превысило два и три порядка соответственно
[30, 160]. Столь обнадеживающие результаты,
наблюдаемые in vitro, позволяют надеяться на
значительный терапевтический потенциал та
ких систем доставки эмиттеров электронов Оже
[160].
Еще одним подходом для эффективной дос
тавки эмиттеров электронов Оже к наиболее
чувствительной внутриклеточной мишени явля
ется использование систем доставки, содержа
щих соединения, способные связываться непос
редственно с ДНК. Так, использование нукли
сом – антиHER2 иммунолипосом, стабилизи
рованных при помощи полиэтиленгликоля, –
нагруженных ДНКинтеркалирующим антра
циклиновым соединением с присоединенным 125I,
привело к 70%ной выживаемости животных с
HER2+ привитыми опухолями (табл. 2) [177].
Обнадеживающие результаты, которые были
достигнуты в создании систем направленной
доставки лекарств в заданный компартмент
клеткимишени (табл. 2), позволяют предпола
гать, что подобные конструкции имеют шансы
стать весьма эффективным «оружием» в клини
ческой практике. В то же время, остается нере
шенным достаточное количество проблем, зат
БИОХИМИЯ том 79 вып. 9 2014
ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ ДОСТАВКА ЛЕКАРСТВ
1161
Таблица 2. Примеры адресной внутриклеточной доставки терапевтических средств
Конструкция для адресной
внутриклеточной доставки
Доставляемый
агент
Результаты
Ссылка
Модульный белок, состоящий из
легкой цепи динеина Rp3, Nкон
цевого ДНКсвязывающего доме
на и Сконцевого мембраноактив
ного TATпептида
ДНК
увеличение эффективности трансфекции в 400 раз
по сравнению с протамином. Конструкция всего в
13 раз менее эффективна, чем липофектамин 2000,
но обладает более низкой токсичностью
[128]
Поли(d,lлактидсогликолидные)
наночастицы, модифицированные
СЯЛ
доксорубицин
увеличение эффективности цитотоксического
действия (клетки рака молочной железы MCF7)
в 7,7 и 3,4 раза относительно свободного доксору
бицина и доксорубицина, доставляемого наночас
тицами без СЯЛ, соответственно
[172]
Нуклисомы – антиHER2 имму
нолипосомы, стабилизированные
при помощи полиэтиленгликоля,
нагруженные ДНКинтеркалиру
ющим антрациклиновым соедине
нием, меченым иодом125
иод125
70%ная выживаемость животных с HER2+
привитыми опухолями при использовании
2 МБк/мышь
[177]
Трастузумаб (антиHER2 антитело),
конъюгированное с СЯЛ
индий111
замедление скорости роста HER2+ опухолей
MDAMB361 у мышей более чем на 60 дней по
сравнению с контрольными группами, в т.ч.
111
InСЯЛIgG и 111Inтрастузумаб; значительное
увеличение продолжительности жизни (140 дней)
для группы, леченной 111InСЯЛтрастузумаб, про
тив 96 и 84 дней для контрольных групп, леченных
трастузумабом и физиологическим раствором со
ответственно)
[175]
Модифицированный хелатирую
щим агентом (ДТПА) пептид F3,
который связывается с нуклеоли
ном, ядерным белком, экспресси
рующимся в ряде раковых клеток
и на поверхности клеток
индий111
19кратное замедление роста опухолей у группы
животных, леченных 111InДТПАF3, по сравне
нию как с нелеченной, так и леченной ДТПАF3
контрольными группами
[176]
Эпидермальный фактор роста
(ЭФР), соединенный через лабиль
ную S–Sсвязь с СЯЛ, конъюгиро
ванным с антиγH2AX и хелатором
ДТПА
индий111
достоверное увеличение цитотоксического дейст
вия индия111, доставляемого данной конструк
цией, после предварительного облучения, индуци
рующего образование γH2AX фокусов. Увеличение
накопления 111InДТПАанти γH2AXСЯЛSSЭФР
в опухолях MDAMBA468 с 2,6 до 6,3% введенной
дозы на грамм ткани после индуцирующего внеш
него облучения
[193]
Рекомбинантный модульный на
нотранспортер, содержащий αме
ланоцитстимулирующий гормон
(αМСГ), транслокационный до
мен дифтерийного токсина (ДТокс),
СЯЛ и бактериальный гемоглоби
ноподобный белок E. coli (HMP)
ФС
бактерио
хлорин p
увеличение средней продолжительности жизни
мышей с привитой меланомой в 2,7 раза
Рекомбинантный модульный на
нотранспортер, содержащий ЭФР,
ДТокс, СЯЛ и HMP
ФС хлорин e6
БИОХИМИЯ том 79 вып. 9 2014
75%ная выживаемость животных с эпидермоид
ной карциномой человека A431 по сравнению с 20
и 0% выживших мышей, получавших лечение сво
бодным хлорином e6 и не получавших этого лече
ния, соответственно
[7, 29, 194]
[7, 30]
1162
РОЗЕНКРАНЦ и др.
рудняющих эффективную разработку таких сис
тем.
Одной из таких проблем является недоста
ток сведений о многочисленных биологических
барьерах, возникающих на пути доставляемого
лекарства [178, 179] от места введения к конеч
ной цели (клеткам опухоли, определенному
компартменту внутри мишенной клетки). Вто
рой существенной проблемой является необхо
димость учесть все уже изученные на сегодняш
ний день составляющие, которые оказывают
влияние на транспорт доставляемого лекарства
в опухоль, начиная от взаимодействий с белка
ми и липопротеинами крови [180] и устойчивос
ти в биологических жидкостях, биодеградируе
мости, особенностей внутриопухолевой кислот
ности [181, 182], крово и лимфоснабжения
[182], распределения интерстициального давле
ния [183, 184], способности вызывать иммун
ный ответ, подверженности фагоцитозу макро
фагами и нейтрофилами до гетерогенности опу
холевых клеток по экспрессии таргетных рецеп
торов, резистентности к действию доставляемо
го лекарства и ряду других параметров. Более
того, поскольку во многих случаях более перс
пективными для терапии представляются ком
бинации нескольких агентов [185–187], важно
учитывать возможные взаимодействия системы
адресной доставки и доставляемого агента с тра
диционно используемыми для лечения данного
вида рака лекарствами.
Перспективным для дальнейшего увеличе
ния эффективности систем адресной доставки
противораковых лекарств представляется более
полное и разностороннее использование осо
бенностей (в том числе определяющих и внут
риклеточный транспорт) клеток заданного типа,
прежде всего, раковых клеток. Примером такого
использования может служить применение опу
холеспецифичных сигналов ядерной локализа
ции [147], опухолеспецифичных внутриклеточ
ных мишеней, одновременное использование
нескольких различных мишеней и/или внут
риклеточных путей доставки в связи с большой
гетерогенностью раковых клеток, комбинация
подобных систем с иными методами воздей
ствия (например, иммунотерапией).
В перспективе возможно на основе развива
емых технологий и получении данных о функ
ционировании различных типов клеток конк
ретного больного создание средств воздей
ствия, способных корректировать патологичес
кие процессы в нужных органах и тканях конк
ретного пациента (персонифицированная ме
дицина).
Работа выполнена при финансовой поддержке
РНФ (грант № 141400874).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
D’Souza, G.G., and Weissig, V. (2009) Subcellular target
ing: a new frontier for drugloaded pharmaceutical
nanocarriers and the concept of the magic bullet, Expert
Opin. Drug Deliv., 6, 1135–1148.
Rajendran, L., Knolker, H.J., and Simons, K. (2010)
Subcellular targeting strategies for drug design and delivery,
Nat. Rev. Drug Discov., 9, 29–42.
Bareford, L.M., and Swaan, P.W. (2007) Endocytic mecha
nisms for targeted drug delivery, Adv. Drug Deliv. Rev., 59,
748–758.
Sobolev, A.S. (2009) Novel modular transporters delivering
anticancer drugs and foreign DNA to the nuclei of target
cancer cells, J. BUON, 14, Suppl. 1, 33–42.
Chen, J., Sawyer, N., and Regan, L. (2013) Proteinprotein
interactions: general trends in the relationship between
binding affinity and interfacial buried surface area, Prot.
Sci., 22, 510–515.
Lo Сonte, L., Chothia, C., and Janin, J. (1999) The atomic
structure of proteinprotein recognition sites, J. Mol. Biol.,
285, 2177–2198.
Соболев А.С. (2013) Модульные нанотранспортеры –
многоцелевая
платформа
для
доставки
противораковых лекарств, Вестник РАН, 83, 685–697.
Raper, S.E., Haskal, Z.J., Ye, X., Pugh, C., Furth, E.E.,
Gao, G.P., and Wilson, J.M. (1998) Selective gene transfer
into the liver of nonhuman primates with E1deleted,
E2Adefective, or E1E4 deleted recombinant adenovirus
es, Hum. Gene Ther., 9, 671–679.
9. Howe, S.J., Mansour, M.R., Schwarzwaelder, K.,
Bartholomae, C., Hubank, M., Kempski, H., Brugman,
M.H., PikeOverzet, K., Chatters, S.J., de Ridder, D.,
Gilmour, K.C., Adams, S., Thornhill, S.I., Parsley, K.L.,
Staal, F.J., Gale, R.E., Linch, D.C., Bayford, J., Brown,
L., Quaye, M., Kinnon, C., Ancliff, P., Webb, D.K.,
Schmidt, M., von Kalle, C., Gaspar, H.B., and Thrasher,
A.J. (2008) Insertional mutagenesis combined with
acquired somatic mutations causes leukemogenesis follow
ing gene therapy of SCIDX1 patients, J. Clin. Invest., 118,
3143–3150.
10. Manno, C.S., Pierce, G.F., Arruda, V.R., Glader, B.,
Ragni, M., Rasko, J.J., Ozelo, M.C., Hoots, K., Blatt, P.,
Konkle, B., Dake, M., Kaye, R., Razavi, M., Zajko, A.,
Zehnder, J., Rustagi, P.K., Nakai, H., Chew, A., Leonard,
D., Wright, J.F., Lessard, R.R., Sommer, J.M., Tigges, M.,
Sabatino, D., Luk, A., Jiang, H., Mingozzi, F., Couto, L.,
Ertl, H.C., High, K.A., and Kay, M.A. (2006) Successful
transduction of liver in hemophilia by AAVFactor IX and
limitations imposed by the host immune response, Nature
Med., 12, 342–347.
11. Ogris, M. (2006) Nucleic acid based therapeutics for tumor
therapy, Anticancer Agents Med. Chem., 6, 563–570.
12. Соболев А.С., Розенкранц А.А., Гилязова Д.Г. (2004)
Подходы к направленной внутриклеточной доставке
фотосенсибилизаторов для увеличения их эффектив
ности и придания клеточной специфичности, Биофи!
зика, 49, 351–379.
БИОХИМИЯ том 79 вып. 9 2014
ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ ДОСТАВКА ЛЕКАРСТВ
13. Gilyazova, D.G., Rosenkranz, A.A., Gulak, P.V., Lunin,
V.G., Sergienko, O.V., Khramtsov, Y.V., Timofeyev, K.N.,
Grin, M.A., Mironov, A.F., Rubin, A.B., Georgiev, G.P.,
and Sobolev, A.S. (2006) Targeting cancer cells by novel
engineered modular transporters, Cancer Res., 66,
10534–10540.
14. Roessler, K., and Eich, G. (1989) Nuclear recoils from
211At decay, Radiochimica Acta, 47, 87–89.
15. Boswell, C.A., and Brechbiel, M.W. (2005) Auger elec
trons: lethal, low energy, and coming soon to a tumor cell
nucleus near you, J. Nucl. Med., 46, 1946–1947.
16. Buchegger, F., PerilloAdamer, F., Dupertuis, Y.M., and
Delaloye, A.B. (2006) Auger radiation targeted into DNA:
a therapy perspective, Eur. J. Nucl. Med., 33, 1352–1363.
17. Hoyer, J., and Neundorf, I. (2012) Peptide vectors for the
nonviral delivery of nucleic acids, Acc. Chem. Res., 45,
1048–1056.
18. Alber, F., Dokudovskaya, S., Veenhoff, L.M., Zhang, W.,
Kipper, J., Devos, D., Suprapto, A., KarniSchmidt, O.,
Williams, R., Chait, B.T., Sali, A., and Rout, M.P. (2007)
The molecular architecture of the nuclear pore complex,
Nature, 450, 695–701.
19. Becker, T., Bottinger, L., and Pfanner, N. (2012)
Mitochondrial protein import: from transport pathways to
an integrated network, TIBS, 37, 85–91.
20. Allen, T.M., and Cullis, P.R. (2013) Liposomal drug deliv
ery systems: from concept to clinical applications, Adv.
Drug Deliv. Rev., 65, 36–48.
21. Byrne, J.D., Betancourt, T., and BrannonPeppas, L.
(2008) Active targeting schemes for nanoparticle systems in
cancer therapeutics, Adv. Drug Deliv. Rev., 60, 1615–1626.
22. Muro, S. (2012) Challenges in design and characterization
of ligandtargeted drug delivery systems, J. Control Release,
164, 125–137.
23. Tros de Ilarduya, C., and Duzgunes, N. (2013) Delivery of
therapeutic nucleic acids via transferrin and transferrin
receptors: lipoplexes and other carriers, Expert Opin. Drug
Deliv., 10, 1583–1591.
24. Golla, K., Bhaskar, C., Ahmed, F., and Kondapi, A.K.
(2013) A targetspecific oral formulation of doxorubicin
protein nanoparticles: efficacy and safety in hepatocellular
cancer, J. Cancer, 4, 644–652.
25. Hong, M., Zhu, S., Jiang, Y., Tang, G., Sun, C., Fang, C.,
Shi, B., and Pei, Y. (2010) Novel antitumor strategy:
PEGhydroxycamptothecin conjugate loaded transferrin
PEGnanoparticles, J. Control. Release, 141, 22–29.
26. Suzuki, R., Takizawa, T., Kuwata, Y., Mutoh, M.,
Ishiguro, N., Utoguchi, N., Shinohara, A., Eriguchi, M.,
Yanagie, H., and Maruyama, K. (2008) Effective anti
tumor activity of oxaliplatin encapsulated in transferrin
PEGliposome, Int. J. Pharm., 346, 143–150.
27. Wang, Y., Zhou, J., Qiu, L., Wang, X., Chen, L., Liu, T.,
and Di, W. (2014) Cisplatinalginate conjugate liposomes
for targeted delivery to EGFRpositive ovarian cancer
cells, Biomaterials, 35, 4297–4309.
28. Razumienko, E., Dryden, L., Scollard, D., and Reilly,
R.M. (2013) MicroSPECT/CT imaging of coexpressed
HER2 and EGFR on subcutaneous human tumor
xenografts in athymic mice using (1)(1)(1)Inlabeled bis
pecific radioimmunoconjugates, Breast Cancer Res. Treat.,
138, 709–718.
29. Slastnikova, T.A., Rosenkranz, A.A., Gulak, P.V.,
Schiffelers, R.M., Lupanova, T.N., Khramtsov, Y.V.,
Zalutsky, M.R., and Sobolev, A.S. (2012) Modular nano
transporters: a multipurpose in vivo working platform for
targeted drug delivery, Int. J. Nanomedicine, 7, 467–482.
30. Slastnikova, T.A., Koumarianou, E., Rosenkranz, A.A.,
Vaidyanathan, G., Lupanova, T.N., Sobolev, A.S., and
Zalutsky, M.R. (2012) Modular nanotransporters: a versa
БИОХИМИЯ том 79 вып. 9 2014
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
1163
tile approach for enhancing nuclear delivery and cytotoxi
city of Auger electronemitting 125I, EJNMMI Res., 2, 59.
Rosenkranz, A.A., Vaidyanathan, G., Pozzi, O.R., Lunin,
V.G., Zalutsky, M.R., and Sobolev, A.S. (2008) Engineered
modular recombinant transporters: application of new
platform for targeted radiotherapeutic agents to alphapar
ticle emitting 211 At, Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys., 72,
193–200.
Watanabe, K., Kaneko, M., and Maitani, Y. (2012)
Functional coating of liposomes using a folatepolymer
conjugate to target folate receptors, Int. J. Nanomedicine,
7, 3679–3688.
Stevens, P.J., Sekido, M., and Lee, R.J. (2004) A folate
receptortargeted lipid nanoparticle formulation for a
lipophilic paclitaxel prodrug, Pharm. Res., 21, 2153–2157.
Naumann, R.W., Coleman, R.L., Burger, R.A., Sausville,
E.A., Kutarska, E., Ghamande, S.A., Gabrail, N.Y.,
DePasquale, S.E., Nowara, E., and Gilbert, L. (2013)
PRECEDENT: A randomized phase II trial comparing
vintafolide (EC145) and pegylated liposomal doxorubicin
(PLD) in combination versus PLD alone in patients with
platinumresistant ovarian cancer, J. Clin. Oncol., 31,
4400–4406.
Dong, D.W., Xiang, B., Gao, W., Yang, Z.Z., Li, J.Q., and
Qi, X.R. (2013) pHresponsive complexes using prefunc
tionalized polymers for synchronous delivery of doxoru
bicin and siRNA to cancer cells, Biomaterials, 34,
4849–4859.
Liu, D., Liu, F., Liu, Z., Wang, L., and Zhang, N. (2011)
Tumor specific delivery and therapy by doubletargeted
nanostructured lipid carriers with antiVEGFR2 anti
body, Mol. Pharm., 8, 2291–2301.
Rosenkranz, A.A., Lunin, V.G., Gulak, P.V., Sergienko,
O.V., Shumiantseva, M.A., Voronina, O.L., Gilyazova,
D.G., John, A.P., Kofner, A.A., Mironov, A.F., Jans, D.A.,
and Sobolev, A.S. (2003) Recombinant modular trans
porters for cellspecific nuclear delivery of locally acting
drugs enhance photosensitizer activity, FASEB J., 17,
1121–1123.
Durymanov, M.O., Beletkaia, E.A., Ulasov, A.V.,
Khramtsov, Y.V., Trusov, G.A., Rodichenko, N.S.,
Slastnikova, T.A., Vinogradova, T.V., Uspenskaya, N.Y.,
Kopantsev, E.P., Rosenkranz, A.A., Sverdlov, E.D., and
Sobolev, A.S. (2012) Subcellular trafficking and transfec
tion efficacy of polyethyleniminepolyethylene glycol
polyplex nanoparticles with a ligand to melanocortin
receptor1, J. Control. Release, 163, 211–219.
Nayak, T.K., Atcher, R.W., Prossnitz, E.R., and
Norenberg, J.P. (2008) Somatostatinreceptortargeted
alphaemitting 213Bi is therapeutically more effective than
beta(–)emitting 177Lu in human pancreatic adenocarci
noma cells, Nucl. Med. Biol., 35, 673–678.
Shen, H., Hu, D., Du, J., Wang, X., Liu, Y., Wang, Y., Wei,
J.M., Ma, D., Wang, P., and Li, L. (2008) Paclitaxel
octreotide conjugates in tumor growth inhibition of A549
human nonsmall cell lung cancer xenografted into nude
mice, Eur. J. Pharmacol., 601, 23–29.
Dai, W., Jin, W., Zhang, J., Wang, X., Wang, J., Zhang, X.,
Wan, Y., and Zhang, Q. (2012) Spatiotemporally con
trolled codelivery of antivasculature agent and cytotoxic
drug by octreotidemodified stealth liposome, Pharm. Res.,
29, 2902–2911.
Su, Z., Shi, Y., Xiao, Y., Sun, M., Ping, Q., Zong, L., Li,
S., Niu, J., Huang, A., and You, W. (2013) Effect of
octreotide surface density on receptormediated endocyto
sis in vitro and anticancer efficacy of modified nanocarrier
in vivo after optimization, Int. J. Pharm., 447, 281–292.
Iwase, Y., and Maitani, Y. (2012) Dual functional
octreotidemodified liposomal irinotecan leads to high
1164
44.
45.
46.
47.
48.
49.
50.
51.
52.
53.
54.
55.
56.
57.
58.
59.
60.
РОЗЕНКРАНЦ и др.
therapeutic efficacy for medullary thyroid carcinoma
xenografts, Cancer Sci., 103, 310–316.
Amin, M., Badiee, A., and Jaafari, M.R. (2013)
Improvement of pharmacokinetic and antitumor activity of
PEGylated liposomal doxorubicin by targeting with Nme
thylated cyclic RGD peptide in mice bearing C26 colon
carcinomas, Int. J. Pharm., 458, 324–333.
Schiffelers, R.M., Ansari, A., Xu, J., Zhou, Q., Tang, Q.,
Storm, G., Molema, G., Lu, P.Y., Scaria, P.V., and
Woodle, M.C. (2004) Cancer siRNA therapy by tumor
selective delivery with ligandtargeted sterically stabilized
nanoparticle, Nucleic Acids Res., 32, e149.
Hemminki, A., Belousova, N., Zinn, K.R., Liu, B., Wang,
M., Chaudhuri, T.R., Rogers, B.E., Buchsbaum, D.J.,
Siegal, G.P., and Barnes, M.N. (2001) An adenovirus with
enhanced infectivity mediates molecular chemotherapy of
ovarian cancer cells and allows imaging of gene expression,
Mol. Ther., 4, 223–231.
Biswas, S., and Torchilin, V.P. (2014) Nanopreparations for
organellespecific delivery in cancer, Adv. Drug Deliv. Rev.,
66, 26–41.
Torchilin, V.P. (2006) Recent approaches to intracellular
delivery of drugs and DNA and organelle targeting, Annu.
Rev. Biomed. Eng., 8, 343–375.
Koshkaryev, A., Thekkedath, R., Pagano, C., Meerovich,
I., and Torchilin, V.P. (2011) Targeting of lysosomes by
liposomes modified with octadecylrhodamine B, J. Drug
Target., 19, 606–614.
Kurz, T., Terman, A., Gustafsson, B., and Brunk, U.T.
(2008) Lysosomes and oxidative stress in aging and apopto
sis, Biochim. Biophys. Acta, 1780, 1291–1303.
Koshkaryev, A., Piroyan, A., and Torchilin, V.P. (2012)
Increased apoptosis in cancer cells in vitro and in vivo by
ceramides in transferrinmodified liposomes, Cancer Biol.
Ther., 13, 50–60.
Vaidyanathan, G., Affleck, D.J., Li, J., Welsh, P., and
Zalutsky, M.R. (2001) A polar substituentcontaining acy
lation agent for the radioiodination of internalizing mono
clonal antibodies: Nsuccinimidyl 4guanidinomethyl3
[131I]iodobenzoate ([131I]SGMIB), Bioconjug. Chem.,
12, 428–438.
Olzmann, J.A., Kopito, R.R., and Christianson, J.C.
(2013) The mammalian endoplasmic reticulum!associated
degradation system, Cold Spring Harb. Perspect. Biol., 5,
а013185.
Mukhopadhyay, S., and Linstedt, A.D. (2013) Retrograde
trafficking of AB(5) toxins: mechanisms to therapeutics, J.
Mol. Med., 91, 1131–1141.
Wesche, J., Rapak, A., and Olsnes, S. (1999) Dependence
of ricin toxicity on translocation of the toxin Achain from
the endoplasmic reticulum to the cytosol, J. Biol. Chem.,
274, 34443–34449.
Mukhopadhyay, S., and Linstedt, A.D. (2012) Manganese
blocks intracellular trafficking of Shiga toxin and protects
against Shiga toxicosis, Science, 335, 332–335.
Johannes, L., and Romer, W. (2010) Shiga toxinsfrom cell
biology to biomedical applications, Nature Rev. Microbiol.,
8, 105–116.
El, A.A., Schmidt, F., Amessou, M., Sarr, M., Decaudin,
D., Florent, J.C., and Johannes, L. (2007) Shiga toxin
mediated retrograde delivery of a topoisomerase I inhibitor
prodrug, Angew. Chem., 46, 6469–6472.
El, A.A., Schmidt, F., Sarr, M., Decaudin, D., Florent,
J.C., and Johannes, L. (2008) Synthesis and properties of a
mitochondrial peripheral benzodiazepine receptor conju
gate, ChemMedChem., 3, 1687–1695.
Amessou, M., Carrez, D., Patin, D., Sarr, M., Grierson,
D.S., Croisy, A., Tedesco, A.C., Maillard, P., and
Johannes, L. (2008) Retrograde delivery of photosensitizer
61.
62.
63.
64.
65.
66.
67.
68.
69.
70.
71.
72.
73.
74.
75.
76.
(TPPpObetaGluOH)3 selectively potentiates its photo
dynamic activity, Bioconjug. Chem., 19, 532–538.
TarragoTrani, M.T., Jiang, S., Harich, K.C., and Storrie,
B. (2006) Shigalike toxin subunit B (SLTB)enhanced
delivery of chlorin e6 (Ce6) improves cell killing,
Photochem. Photobiol., 82, 527–537.
Vingert, B., Adotevi, O., Patin, D., Jung, S., Shrikant, P.,
Freyburger, L., Eppolito, C., Sapoznikov, A., Amessou,
M., QuintinColonna, F., Fridman, W.H., Johannes, L.,
and Tartour, E. (2006) The Shiga toxin Bsubunit targets
antigen in vivo to dendritic cells and elicits antitumor
immunity, Eur. J. Immunol., 36, 1124–1135.
Adotevi, O., Vingert, B., Freyburger, L., Shrikant, P.,
Lone, Y.C., QuintinColonna, F., Haicheur, N., Amessou,
M., Herbelin, A., LangladeDemoyen, P., Fridman, W.H.,
Lemonnier, F., Johannes, L., and Tartour, E. (2007) B subu
nit of Shiga toxinbased vaccines synergize with alpha
galactosylceramide to break tolerance against self anti
gen and elicit antiviral immunity, J. Immunol., 179,
3371–3379.
Beatty, M.S., and Curiel, D.T. (2012) Chapter twoadeno
virus strategies for tissuespecific targeting, Adv. Cancer
Res., 115, 39–67.
Boisvert, M., and Tijssen, P. (2012) Endocytosis of non
enveloped DNA viruses. In Molecular Regulation of
Endocytosis, Chapter 17 (Ceresa, B., ed.), InTech; 466 pp.
http://dx.doi.org/10.5772/45821.
Meier, O., and Greber, U.F. (2004) Adenovirus endocyto
sis, J. Gene Med., 6, Suppl. 1, 152–163.
FitzGerald, D.J., Padmanabhan, R., Pastan, I., and
Willingham, M.C. (1983) Adenovirusinduced release of
epidermal growth factor and pseudomonas toxin into the
cytosol of KB cells during receptormediated endocytosis,
Cell, 32, 607–617.
Michael, S.I., and Curiel, D.T. (1994) Strategies to achieve
targeted gene delivery via the receptormediated endocyto
sis pathway, Gene Ther., 1, 223–232.
Ladokhin, A.S. (2013) pHtriggered conformational
switching along the membrane insertion pathway of the
diphtheria toxin Tdomain, Toxins (Basel), 5, 1362–1380.
Kurnikov, I.V., Kyrychenko, A., FloresCanales, J.C.,
Rodnin, M.V., Simakov, N., VargasUribe, M., Posokhov,
Y.O., Kurnikova, M., and Ladokhin, A.S. (2013) pHtrig
gered conformational switching of the diphtheria toxin
Tdomain: the roles of Nterminal histidines, J. Mol. Biol.,
425, 2752–2764.
Senzel, L., Gordon, M., Blaustein, R.O., Oh, K.J., Collier,
R.J., and Finkelstein, A. (2000) Topography of diphtheria
Toxin’s T domain in the open channel state, J. Gen.
Physiol., 115, 421–434.
Huynh, P.D., Cui, C., Zhan, H., Oh, K.J., Collier, R.J.,
and Finkelstein, A. (1997) Probing the structure of the
diphtheria toxin channel. Reactivity in planar lipid bilayer
membranes of cysteinesubstituted mutant channels with
methanethiosulfonate derivatives, J. Gen. Physiol., 110, 229–242.
VargasUribe, M., Rodnin, M.V., Kienker, P., Finkelstein,
A., and Ladokhin, A.S. (2013) Crucial role of H322 in
folding of the diphtheria toxin Tdomain into the open
channel state, Biochemistry, 52, 3457–3463.
Murphy, J.R. (2011) Mechanism of diphtheria toxin cat
alytic domain delivery to the eukaryotic cell cytosol and the
cellular factors that directly participate in the process,
Toxins (Basel), 3, 294–308.
Sharpe, J.C., and London, E. (1999) Diphtheria toxin
forms pores of different sizes depending on its concentra
tion in membranes: probable relationship to oligomeriza
tion, J. Membr. Biol., 171, 209–221.
Kent, M.S., Yim, H., Murton, J.K., Satija, S., Majewski,
J., and Kuzmenko, I. (2008) Oligomerization of mem
БИОХИМИЯ том 79 вып. 9 2014
ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ ДОСТАВКА ЛЕКАРСТВ
77.
78.
79.
80.
81.
82.
83.
84.
85.
86.
87.
88.
89.
90.
91.
branebound diphtheria toxin (CRM197) facilitates a tran
sition to the open form and deep insertion, Biophys. J., 94,
2115–2127.
Gilyazova, D.G., Rosenkranz, A.A., Gulak, P.V., Lunin, V.G.,
Sergienko, O.V., Khramtsov, Y.V., Timofeyev, K.N., Grin, M.A.,
Mironov, A.F., Rubin, A.B., Georgiev, G.P., and Sobolev,
A.S. (2006) Targeting cancer cells by novel engineered
modular transporters, Cancer Res., 66, 10534–10540.
Khramtsov, Y.V., Rokitskaya, T.I., Rosenkranz, A.A.,
Trusov, G.A., Gnuchev, N.V., Antonenko, Y.N., and
Sobolev, A.S. (2008) Modular drug transporters with diph
theria toxin translocation domain form edged holes in lipid
membranes, J. Control. Release, 128, 241–247.
Розенкранц А.А., Храмцов Ю.В., Трусов Г.А., Гнучев
Н.В., Соболев А.С. (2008) Исследование механизма
образования пор в липидных бислоях модульными
транспортерами, содержащими транслокационный до
мен дифтерийного токсина, Докл. РАН, 421, 385–387.
Sobolev, A.S. (2008) Modular transporters for subcellular
cellspecific targeting of antitumor drugs, Bioessays, 30,
278–287.
ErazoOliveras, A., Muthukrishnan, N., Baker, R., Wang,
T.Y., and Pellois, J.P. (2012) Improving the endosomal
escape of cellpenetrating peptides and their cargos: strate
gies and challenges, Pharmaceuticals (Basel), 5, 1177–1209.
Green, M., and Loewenstein, P.M. (1988) Autonomous
functional domains of chemically synthesized human
immunodeficiency virus tat transactivator protein, Cell,
55, 1179–1188.
Madani, F., Abdo, R., Lindberg, S., Hirose, H., Futaki, S.,
Langel, U., and Graslund, A. (2013) Modeling the endo
somal escape of cellpenetrating peptides using a trans
membrane pH gradient, Biochim. Biophys. Acta, 1828,
1198–1204.
Cahill, K. (2009) Molecular electroporation and the trans
duction of oligoarginines, Phys. Biol., 7, doi: 10.1088.
AngelesBoza, A.M., ErazoOliveras, A., Lee, Y.J., and
Pellois, J.P. (2010) Generation of endosomolytic reagents
by branching of cellpenetrating peptides: tools for the
delivery of bioactive compounds to live cells in cis or trans,
Bioconjug. Chem., 21, 2164–2167.
Yessine, M.A., and Leroux, J.C. (2004) Membranedesta
bilizing polyanions: interaction with lipid bilayers and
endosomal escape of biomacromolecules, Adv. Drug Deliv.
Rev., 56, 999–1021.
Li, W., Nicol, F., and Szoka, F.C., Jr. (2004) GALA: a
designed synthetic pHresponsive amphipathic peptide
with applications in drug and gene delivery, Adv. Drug Deliv.
Rev., 56, 967–985.
Wharton, S.A., Martin, S.R., Ruigrok, R.W., Skehel, J.J.,
and Wiley, D.C. (1988) Membrane fusion by peptide ana
logues of influenza virus haemagglutinin, J. Gen. Virol., 69,
1847–1857.
Michiue, H., Tomizawa, K., Wei, F.Y., Matsushita, M., Lu,
Y.F., Ichikawa, T., Tamiya, T., Date, I., and Matsui, H.
(2005) The NH2 terminus of influenza virus hemagglu
tinin2 subunit peptides enhances the antitumor potency of
polyargininemediated p53 protein transduction, J. Biol.
Chem., 280, 8285–8289.
Berg, K., Selbo, P.K., Prasmickaite, L., Tjelle, T.E.,
Sandvig, K., Moan, J., Gaudernack, G., Fodstad, O.,
Kjolsrud, S., Anholt, H., Rodal, G.H., Rodal, S.K., and
Hogset, A. (1999) Photochemical internalization: a novel
technology for delivery of macromolecules into cytosol,
Cancer Res., 59, 1180–1183.
Berg, K., Weyergang, A., Prasmickaite, L., Bonsted, A.,
Hogset, A., Strand, M.T., Wagner, E., and Selbo, P.K.
(2010) Photochemical internalization (PCI): a technology
for drug delivery, Methods Mol. Biol., 635, 133–145.
БИОХИМИЯ том 79 вып. 9 2014
1165
92. Boussif, O., Lezoualc’h, F., Zanta, M.A., Mergny, M.D.,
Scherman, D., Demeneix, B., and Behr, J.P. (1995) A ver
satile vector for gene and oligonucleotide transfer into
cells in culture and in vivo: polyethylenimine, Proc. Natl.
Acad. Sci. USA, 92, 7297–7301.
93. Sonawane, N.D., Szoka, F.C., Jr., and Verkman, A.S.
(2003) Chloride accumulation and swelling in endosomes
enhances DNA transfer by polyamineDNA polyplexes, J.
Biol. Chem., 278, 44826–44831.
94. Benjaminsen, R.V., Mattebjerg, M.A., Henriksen, J.R.,
Moghimi, S.M., and Andresen, T.L. (2013) The possible
«proton sponge» effect of polyethylenimine (PEI) does
not include change in lysosomal pH, Mol. Ther., 21,
149–157.
95. Forrest, M.L., Meister, G.E., Koerber, J.T., and Pack,
D.W. (2004) Partial acetylation of polyethylenimine
enhances in vitro gene delivery, Pharm. Res., 21, 365–371.
96. Funhoff, A.M., van Nostrum, C.F., Koning, G.A.,
SchuurmansNieuwenbroek, N.M., Crommelin, D.J.,
and Hennink, W.E. (2004) Endosomal escape of polymer
ic gene delivery complexes is not always enhanced by poly
mers buffering at low pH, Biomacromolecules, 5, 32–39.
97. Gabrielson, N.P., and Pack, D.W. (2006) Acetylation of
polyethylenimine enhances gene delivery via weakened
polymer/DNA interactions, Biomacromolecules, 7,
2427–2435.
98. Richardson, S.C., Pattrick, N.G., Lavignac, N., Ferruti,
P., and Duncan, R. (2010) Intracellular fate of biorespon
sive poly(amidoamine)s in vitro and in vivo, J. Control
Release, 142, 78–88.
99. Zhang, Z.Y., and Smith, B.D. (2000) Highgeneration
polycationic dendrimers are unusually effective at disrupt
ing anionic vesicles: membrane bending model, Bioconjug.
Chem., 11, 805–814.
100. Klemm, A.R., Young, D., and Lloyd, J.B. (1998) Effects
of polyethyleneimine on endocytosis and lysosome stabil
ity, Biochem. Pharmacol., 56, 41–46.
101. Helmuth, J.A., Burckhardt, C.J., Greber, U.F., and
Sbalzarini, I.F. (2009) Shape reconstruction of subcellular
structures from live cell fluorescence microscopy images,
J. Struct. Biol., 167, 1–10.
102. Kakimoto, S., Hamada, T., Komatsu, Y., Takagi, M.,
Tanabe, T., Azuma, H., Shinkai, S., and Nagasaki, T.
(2009) The conjugation of diphtheria toxin T domain to
poly(ethylenimine) based vectors for enhanced endosomal
escape during gene transfection, Biomaterials, 30,
402–408.
103. Kakimoto, S., Tanabe, T., Azuma, H., and Nagasaki, T.
(2010) Enhanced internalization and endosomal escape of
dualfunctionalized poly(ethyleneimine)s polyplex with
diphtheria toxin T and R domains, Biomed.
Pharmacother., 64, 296–301.
104. Xu, Y., and Szoka, F.C., Jr. (1996) Mechanism of DNA
release from cationic liposome/DNA complexes used in
cell transfection, Biochemistry, 35, 5616–5623.
105. Zuhorn, I.S., Bakowsky, U., Polushkin, E., Visser, W.H.,
Stuart, M.C., Engberts, J.B., and Hoekstra, D. (2005)
Nonbilayer phase of lipoplexmembrane mixture deter
mines endosomal escape of genetic cargo and transfection
efficiency, Mol. Ther., 11, 801–810.
106. Соболев А.С. (2009) Модульные нанотранспортеры
противораковых лекарств, придающие им клеточную
специфичность и большую эффективность, Успехи
биол. хим., 49, 389–404.
107. Akhlynina, T.V., Jans, D.A., Rosenkranz, A.A., Statsyuk,
N.V., Balashova, I.Y., Toth, G., Pavo, I., Rubin, A.B., and
Sobolev, A.S. (1997) Nuclear targeting of chlorin e6
enhances its photosensitizing activity, J. Biol. Chem., 272,
20328–20331.
1166
РОЗЕНКРАНЦ и др.
108. Liang, H., Shin, D.S., Lee, Y.E., Nguyen, D.C., Kasravi,
S., Aurasteh, P., and Berns, M.W. (2000) Subcellular pho
totoxicity of photofrinII and lutetium texaphyrin in cells
in vitro, Lasers Med. Sci., 15, 109–122.
109. Liang, H., Do, T., Kasravi, S., Aurasteh, P., Nguyen, A.,
Huang, A., Wang, Z., and Berns, M.W. (2000)
Chromosomes are target sites for photodynamic therapy
as demonstrated by subcellular laser microirradiation, J.
Photochem. Photobiol. B, 54, 175–184.
110. Ling, D., Bae, B.C., Park, W., and Na, K. (2012)
Photodynamic efficacy of photosensitizers under an atten
uated light dose via lipid nanocarriermediated nuclear
targeting, Biomaterials, 33, 5478–5486.
111. Vaidyanathan, G., and Zalutsky, M.R. (2011)
Applications of 211At and 223Ra in targeted alphaparti
cle radiotherapy, Curr. Radiopharm., 4, 283–294.
112. Jackson, M.R., Falzone, N., and Vallis, K.A. (2013)
Advances in anticancer radiopharmaceuticals, Clin. Oncol.
(R. Coll. Radiol.), 25, 604–609.
113. Sui, M., Liu, W., and Shen, Y. (2011) Nuclear drug deliv
ery for cancer chemotherapy, J. Control Release, 155,
227–236.
114. Jang, H., Ryoo, S.R., Kostarelos, K., Han, S.W., and
Min, D.H. (2013) The effective nuclear delivery of dox
orubicin from dextrancoated gold nanoparticles larger
than nuclear pores, Biomaterials, 34, 3503–3510.
115. LubyPhelps, K. (2000) Cytoarchitecture and physical
properties of cytoplasm: volume, viscosity, diffusion,
intracellular surface area, Int. Rev. Cytol., 192, 189–221.
116. LubyPhelps, K. (2013) The physical chemistry of cyto
plasm and its influence on cell function: an update, Mol.
Biol. Cell, 24, 2593–2596.
117. Campbell, E.M., and Hope, T.J. (2003) Role of the
cytoskeleton in nuclear import, Adv. Drug Deliv. Rev., 55,
761–771.
118. Glover, D.J. (2012) Artificial viruses: exploiting viral traf
ficking for therapeutics, Infect. Disord. Drug Targets, 12,
68–80.
119. Rogers, S.L., and Gelfand, V.I. (2000) Membrane traf
ficking, organelle transport, and the cytoskeleton, Curr.
Opin. Cell Biol., 12, 57–62.
120. Lakadamyali, M. (2014) Navigating the cell: how motors
overcome roadblocks and traffic jams to efficiently trans
port cargo, Phys. Chem. Chem. Phys., 16, 5907–5916.
121. Luscher, B., and Eisenman, R.N. (1992) Mitosisspecific
phosphorylation of the nuclear oncoproteins Myc and
Myb, J. Cell Biol., 118, 775–784.
122. Dong, C., Li, Z., Alvarez, R., Jr., Feng, X.H., and
GoldschmidtClermont, P.J. (2000) Microtubule binding
to Smads may regulate TGF beta activity, Mol. Cell, 5,
27–34.
123. Giannakakou, P., Sackett, D.L., Ward, Y., Webster, K.R.,
Blagosklonny, M.V., and Fojo, T. (2000) p53 is associated
with cellular microtubules and is transported to the nucle
us by dynein, Nature Cell Biol., 2, 709–717.
124. Lam, M.H., Thomas, R.J., Loveland, K.L., Schilders, S.,
Gu, M., Martin, T.J., Gillespie, M.T., and Jans, D.A.
(2002) Nuclear transport of parathyroid hormone (PTH)
related protein is dependent on microtubules, Mol.
Endocrinol., 16, 390–401.
125. LopezPerez, M., and Salazar, E.P. (2006) A role for the
cytoskeleton in STAT5 activation in MCF7 human breast
cancer cells stimulated with EGF, Int. J. Biochem. Cell
Biol., 38, 1716–1728.
126. Roth, D.M., Moseley, G.W., Pouton, C.W., and Jans,
D.A. (2011) Mechanism of microtubulefacilitated «fast
track» nuclear import, J. Biol. Chem., 286, 14335–14351.
127. Roth, D.M., Moseley, G.W., Glover, D., Pouton, C.W.,
and Jans, D.A. (2007) A microtubulefacilitated nuclear
128.
129.
130.
131.
132.
133.
134.
135.
136.
137.
138.
139.
140.
141.
142.
143.
144.
145.
import pathway for cancer regulatory proteins, Traffic, 8,
673–686.
Favaro, M.T., de Toledo, M.A., Alves, R.F., Santos, C.A.,
Beloti, L.L., Janissen, R., de la Torre, L.G., Souza, A.P.,
and Azzoni, A.R. (2014) Development of a nonviral gene
delivery vector based on the dynein light chain Rp3 and
the TAT peptide, J. Biotech., 173, 10–18.
Moseley, G.W., Leyton, D.L., Glover, D.J., Filmer, R.P.,
and Jans, D.A. (2010) Enhancement of protein transduc
tionmediated nuclear delivery by interaction with
dynein/microtubules, J. Biotech., 145, 222–225.
Stewart, M. (2007) Molecular mechanism of the nuclear
protein import cycle, Nat. Rev. Mol. Cell Biol., 8, 195–208.
Chook, Y.M., and Suel, K.E. (2011) Nuclear import by
karyopherinbetas: recognition and inhibition, Biochim.
Biophys. Acta, 1813, 1593–1606.
Xu, D., Farmer, A., and Chook, Y.M. (2010) Recognition
of nuclear targeting signals by Karyopherinbeta proteins,
Curr. Opin. Struct. Biol., 20, 782–790.
Poon, I.K., Oro, C., Dias, M.M., Zhang, J.P., and Jans,
D.A. (2005) A tumor cellspecific nuclear targeting signal
within chicken anemia virus VP3/apoptin, J. Virol., 79,
1339–1341.
Marfori, M., Mynott, A., Ellis, J.J., Mehdi, A.M.,
Saunders, N.F., Curmi, P.M., Forwood, J.K., Boden, M.,
and Kobe, B. (2011) Molecular basis for specificity of
nuclear import and prediction of nuclear localization,
Biochim. Biophys. Acta, 1813, 1562–1577.
Lin, J.R., and Hu, J. (2013) SeqNLS: nuclear localization
signal prediction based on frequent pattern mining and
linear motif scoring, PLoS One, 8, e76864.
Lott, K., and Cingolani, G. (2011) The importin beta
binding domain as a master regulator of nucleocytoplas
mic transport, Biochim. Biophys. Acta, 1813, 1578–1592.
Kosugi, S., Hasebe, M., Matsumura, N., Takashima, H.,
MiyamotoSato, E., Tomita, M., and Yanagawa, H.
(2009) Six classes of nuclear localization signals specific to
different binding grooves of importin alpha, J. Biol. Chem.,
284, 478–485.
Flores, K., and Seger, R. (2013) Stimulated nuclear
import by betalike importins, F1000Prime Rep., 5, 41.
Kosugi, S., Hasebe, M., Tomita, M., and Yanagawa, H.
(2009) Systematic identification of cell cycledependent
yeast nucleocytoplasmic shuttling proteins by prediction
of composite motifs, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 106,
10171–10176.
Nguyen Ba, A.N., Pogoutse, A., Provart, N., and Moses,
A.M. (2009) NLStradamus: a simple hidden markov
model for nuclear localization signal prediction, BMC
Bioinformatics, 10, 202.
Kuusisto, H.V., Wagstaff, K.M., Alvisi, G., Roth, D.M.,
and Jans, D.A. (2012) Global enhancement of nuclear
localizationdependent nuclear transport in transformed
cells, FASEB J., 26, 1181–1193.
Turner, J.G., Dawson, J., and Sullivan, D.M. (2012)
Nuclear export of proteins and drug resistance in cancer,
Biochem. Pharmacol., 83, 1021–1032.
Fast, J., Mossberg, A.K., Nilsson, H., Svanborg, C., Akke,
M., and Linse, S. (2005) Compact oleic acid in HAMLET,
FEBS Lett., 579, 6095–6100.
Gustafsson, L., Hallgren, O., Mossberg, A.K., Pettersson,
J., Fischer, W., Aronsson, A., and Svanborg, C. (2005)
HAMLET kills tumor cells by apoptosis: structure, cellu
lar mechanisms, and therapy, J. Nutr., 135, 1299–1303.
Hallgren, O., Aits, S., Brest, P., Gustafsson, L., Mossberg,
A.K., Wullt, B., and Svanborg, C. (2008) Apoptosis and
tumor cell death in response to HAMLET (human alpha
lactalbumin made lethal to tumor cells), Adv. Exp. Med.
Biol., 606, 217–240.
БИОХИМИЯ том 79 вып. 9 2014
ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ ДОСТАВКА ЛЕКАРСТВ
146. Maddika, S., Mendoza, F.J., Hauff, K., Zamzow, C.R.,
Paranjothy, T., and Los, M. (2006) Cancerselective ther
apy of the future: apoptin and its mechanism of action,
Cancer Biol. Ther., 5, 10–19.
147. Kuusisto, H.V., Wagstaff, K.M., Alvisi, G., and Jans, D.A.
(2008) The Cterminus of apoptin represents a unique
tumor cellenhanced nuclear targeting module, Int. J.
Cancer, 123, 2965–2969.
148. Los, M., Panigrahi, S., Rashedi, I., Mandal, S., Stetefeld, J.,
Essmann, F., and SchulzeOsthoff, K. (2009) Apoptin, a
tumorselective killer, Biochim. Biophys. Acta, 1793, 1335–1342.
149. Ho, C.S.J., Rydstrom, A., Trulsson, M., Balfors, J.,
Storm, P., Puthia, M., Nadeem, A., and Svanborg, C.
(2012) HAMLET: functional properties and therapeutic
potential, Future Oncol., 8, 1301–1313.
150. Backendorf, C., Visser, A.E., de Boer, A.G., Zimmerman,
R., Visser, M., Voskamp, P., Zhang, Y.H., and Noteborn,
M. (2008) Apoptin: therapeutic potential of an early sen
sor of carcinogenic transformation, Annu. Rev. Pharmacol.
Toxicol., 48, 143–169.
151. Heilman, D.W., Teodoro, J.G., and Green, M.R. (2006)
Apoptin nucleocytoplasmic shuttling is required for cell
typespecific localization, apoptosis, and recruitment of
the anaphasepromoting complex/cyclosome to PML
bodies, J. Virol., 80, 7535–7545.
152. Kucharski, T.J., Gamache, I., Gjoerup, O., and Teodoro,
J.G. (2011) DNA damage response signaling triggers
nuclear localization of the chicken anemia virus protein
Apoptin, J. Virol., 85, 12638–12649.
153. Lee, Y.H., Cheng, C.M., Chang, Y.F., Wang, T.Y., and
Yuo, C.Y. (2007) Apoptin T108 phosphorylation is not
required for its tumorspecific nuclear localization but
partially affects its apoptotic activity, Biochem. Biophys.
Res. Commun., 354, 391–395.
154. Yu, J., Xie, X., Zheng, M., Yu, L., Zhang, L., Zhao, J.,
Jiang, D., and Che, X. (2012) Fabrication and characteri
zation of nuclear localization signalconjugated glycol
chitosan micelles for improving the nuclear delivery of
doxorubicin, Int. J. Nanomedicine, 7, 5079–5090.
155. Subramanian, A., Ranganathan, P., and Diamond, S.L.
(1999) Nuclear targeting peptide scaffolds for lipofection
of nondividing mammalian cells, Nature Biotechnol., 17,
873–877.
156. Chan, C., Cai, Z., Su, R., and Reilly, R.M. (2010) 111In
or 99mTclabeled recombinant VEGF bioconjugates: in
vitro evaluation of their cytotoxicity on porcine aortic
endothelial cells overexpressing Flt1 receptors, Nucl.
Med. Biol., 37, 105–115.
157. Bisland, S.K., Singh, D., and Gariepy, J. (1999)
Potentiation of chlorin e6 photodynamic activity in vitro
with peptidebased intracellular vehicles, Bioconjug.
Chem., 10, 982–992.
158. Chan, C.K., Hubner, S., Hu, W., and Jans, D.A. (1998)
Mutual exclusivity of DNA binding and nuclear localiza
tion signal recognition by the yeast transcription factor
GAL4: implications for nonviral DNA delivery, Gene
Ther., 5, 1204–1212.
159. Kim, B.K., Kang, H., Doh, K.O., Lee, S.H., Park, J.W.,
Lee, S.J., and Lee, T.J. (2012) Homodimeric SV40 NLS
peptide formed by disulfide bond as enhancer for gene
delivery, Bioorg. Med. Chem., 22, 5415–5418.
160. Koumarianou, E., Slastnikova, T.A., Pruszynski, M.,
Rosenkranz, A.A., Vaidyanathan, G., Sobolev, A.S., and
Zalutsky, M.R. (2014) Radiolabeling and in vitro evalua
tion of GaNOTAmodular nanotransporter – a potential
Auger electron emitting EGFRtargeted radiotherapeutic,
Nucl. Med. Biol., 41, 441–449.
161. Chen, P., Wang, J., Hope, K., Jin, L., Dick, J., Cameron,
R., Brandwein, J., Minden, M., and Reilly, R.M. (2006)
БИОХИМИЯ том 79 вып. 9 2014
162.
163.
164.
165.
166.
167.
168.
169.
170.
171.
172.
173.
174.
175.
176.
177.
178.
1167
Nuclear localizing sequences promote nuclear transloca
tion and enhance the radiotoxicity of the antiCD33 mono
clonal antibody HuM195 labeled with 111In in human
myeloid leukemia cells, J. Nucl. Med., 47, 827–836.
Cornelissen, B., and Vallis, K.A. (2010) Targeting the
nucleus: an overview of Augerelectron radionuclide ther
apy, Curr. Drug Discov. Technol., 7, 263–279.
Yousif, L.F., Stewart, K.M., and Kelley, S.O. (2009)
Targeting mitochondria with organellespecific com
pounds: strategies and applications, ChemBioChem, 10,
1939–1950.
Yousif, L.F., Stewart, K.M., Horton, K.L., and Kelley,
S.O. (2009) Mitochondriapenetrating peptides: sequence
effects and model cargo transport, ChemBioChem, 10,
2081–2088.
Frantz, M.C., and Wipf, P. (2010) Mitochondria as a tar
get in treatment, Environ. Mol. Mutagen., 51, 462–475.
Michaud, M., Ubrig, E., Filleur, S., Erhardt, M.,
Ephritikhine, G., MarеchalDrouard, L., and Duchene,
A.M. (2014) Differential targeting of VDAC3 mRNA iso
forms influences mitochondria morphology, Proc. Nat.
Acad. Sci. USA, in press.
Wang, G., Shimada, E., Koehler, C.M., and Teitell, M.A.
(2012) PNPASE and RNA trafficking into mitochondria,
Biochim. Biophys. Acta, 1819, 998–1007.
Sakhrani, N.M., and Padh, H. (2013) Organelle targeting:
third level of drug targeting, Drug Des. Devel. Ther., 7,
585–599.
GaryBobo, M., Nirde, P., Jeanjean, A., Morere, A., and
Garcia, M. (2007) Mannose 6phosphate receptor target
ing and its applications in human diseases, Curr. Med.
Chem., 14, 2945–2953.
Mossalam, M., Dixon, A.S., and Lim, C.S. (2010)
Controlling subcellular delivery to optimize therapeutic
effect, Ther. Deliv., 1, 169–193.
Durymanov, M.O., Slastnikova, T.A., Kuzmich, A.I.,
Khramtsov, Y.V., Ulasov, A.V., Rosenkranz, A.A., Egorov,
S.Y., Sverdlov, E.D., and Sobolev, A.S. (2013)
Microdistribution of MC1Rtargeted polyplexes in
murine melanoma tumor tissue, Biomaterials, 34,
10209–10216.
Misra, R., and Sahoo, S.K. (2010) Intracellular trafficking
of nuclear localization signal conjugated nanoparticles for
cancer therapy, Eur. J. Pharm. Sci., 39, 152–163.
Ke, M.R., Yeung, S.L., Fong, W.P., Ng, D.K., and Lo,
P.C. (2012) A phthalocyaninepeptide conjugate with high
in vitro photodynamic activity and enhanced in vivo
tumorretention property, Chemistry, 18, 4225–4233.
Verwilst, P., David, C.C., Leen, V., Hofkens, J., de Witte,
P.A., and De Borggraeve, W.M. (2013) Synthesis and in
vitro evaluation of a PDT active BODIPY–NLS conju
gate, Bioorg. Med. Chem. Lett., 23, 3204–3207.
Costantini, D.L., McLarty, K., Lee, H., Done, S.J., Vallis,
K.A., and Reilly, R.M. (2010) Antitumor effects and nor
maltissue toxicity of 111Innuclear localization
sequencetrastuzumab in athymic mice bearing HER
positive human breast cancer xenografts, J. Nucl. Med.,
51, 1084–1091.
Cornelissen, B., Waller, A., Target, C., Kersemans, V.,
Smart, S., and Vallis, K.A. (2012) 111InBnDTPAF3: an
Auger electronemitting radiotherapeutic agent that tar
gets nucleolin, EJNMMI Res., 2, 9.
Gedda, L., Fondell, A., Lundqvist, H., Park, J.W., and
Edwards, K. (2012) Experimental radionuclide therapy of
HER2expressing xenografts using twostep targeting
nuclisome particles, J. Nucl. Med., 53, 480–487.
Labhasetwar, V. (2005) Nanotechnology for drug and gene
therapy: the importance of understanding molecular mecha
nisms of delivery, Curr. Opin. Biotechnol., 16, 674–680.
1168
РОЗЕНКРАНЦ и др.
179. Sui, M., Liu, W., and Shen, Y. (2011) Nuclear drug delivery
for cancer chemotherapy, J. Control Release, 155, 227–236.
180. Opanasopit, P., Nishikawa, M., and Hashida, M. (2002)
Factors affecting drug and gene delivery: effects of interac
tion with blood components, Crit. Rev. Ther. Drug Carrier
Syst., 19, 191–233.
181. Jain, R.K. (1994) Barriers to drug delivery in solid tumors,
Sci. Am., 271, 58–65.
182. Jain, R.K. (1999) Understanding barriers to drug delivery:
high resolution in vivo imaging is key, Clin. Cancer Res., 5,
1605–1606.
183. Li, Y., Wang, J., Zhu, X., Feng, Q., Li, X., and Feng, X.
(2012) Urinary protein markers predict the severity of
renal histological lesions in children with mesangial prolife
rative glomerulonephritis, BMC Nephrol., 13, 29.
184. Minchinton, A.I., and Tannock, I.F. (2006) Drug penetra
tion in solid tumours, Nat. Rev. Cancer, 6, 583–592.
185. Blackwell, K.L., Burstein, H.J., Storniolo, A.M., Rugo,
H.S., Sledge, G., Aktan, G., Ellis, C., Florance, A.,
Vukelja, S., Bischoff, J., Baselga, J., and O’Shaughnessy,
J. (2012) Overall survival benefit with lapatinib in combi
nation with trastuzumab for patients with human epider
mal growth factor receptor 2positive metastatic breast
cancer: final results from the EGF104900 Study, J. Clin.
Oncol., 30, 2585–2592.
186. LoRusso, P.M., Canetta, R., Wagner, J.A., Balogh, E.P.,
Nass, S.J., Boerner, S.A., and Hohneker, J. (2012)
Accelerating cancer therapy development: the importance
of combination strategies and collaboration. Summary of
an Institute of Medicine workshop, Clin. Cancer Res., 18,
6101–6109.
187. Bozic, I., Reiter, J.G., Allen, B., Antal, T., Chatterjee, K.,
Shah, P., Moon, Y.S., Yaqubie, A., Kelly, N., Le, D.T.,
Lipson, E.J., Chapman, P.B., Diaz, L.A., Jr., Vogelstein,
B., and Nowak, M.A. (2013) Evolutionary dynamics of
188.
189.
190.
191.
192.
193.
194.
cancer in response to targeted combination therapy, Elife,
2, e00747.
Ziemienowicz, A., Gorlich, D., Lanka, E., Hohn, B., and
Rossi, L. (1999) Import of DNA into mammalian nuclei
by proteins originating from a plant pathogenic bacterium,
Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96, 3729–3733.
Rudolph, C., Plank, C., Lausier, J., Schillinger, U.,
Muller, R.H., and Rosenecker, J. (2003) Oligomers of the
argininerich motif of the HIV1 TAT protein are capable
of transferring plasmid DNA into cells, J. Biol. Chem.,
278, 11411–11418.
Cornelissen, B., Hu, M., McLarty, K., Costantini, D.,
and Reilly, R.M. (2007) Cellular penetration and nuclear
importation properties of 111Inlabeled and 123Ilabeled
HIV1 tat peptide immunoconjugates in BT474 human
breast cancer cells, Nucl. Med. Biol., 34, 37–46.
Cornelissen, B., Darbar, S., Kersemans, V., Allen, D.,
Falzone, N., Barbeau, J., Smart, S., and Vallis, K.A.
(2012) Amplification of DNA damage by a gammaH2AX
targeted radiopharmaceutical, Nucl. Med. Biol., 39,
1142–1151.
Masuda, T., Akita, H., and Harashima, H. (2005)
Evaluation of nuclear transfer and transcription of plasmid
DNA condensed with protamine by microinjection: the
use of a nuclear transfer score, FEBS Lett., 579,
2143–2148.
Cornelissen, B., Waller, A., Able, S., and Vallis, K.A.
(2013) Molecular radiotherapy using cleavable radioim
munoconjugates that target EGFR and gammaH2AX,
Mol. Cancer Ther., 12, 2472–2482.
Slastnikova, T.A., Rosenkranz, A.A., Lupanova, T.N.,
Gulak, P.V., Gnuchev, N.V., and Sobolev, A.S. (2012)
Study of efficiency of the modular nanotransporter for tar
geted delivery of photosensitizers to melanoma cell nuclei
in vivo, Dokl. Biochem. Biophys., 446, 235–237.
USE OF INTRACELLULAR TRANSPORT PROCESSES
FOR TARGETED DRUG DELIVERY INTO
A SPECIFIED CELLULAR COMPARTMENT
A. A. Rosenkranz1,2, A. V. Ulasov1,3, T. A. Slastnikova1,
Y. V. Khramtsov1, A. S. Sobolev1,2*
1
Institute of Gene Biology of the Russian Academy of Sciences, ul. Vavilova 34/5,
Moscow 199334, Russia; fax: (499)135!4105; E!mail: [email protected]
2
M. V. Lomonosov Moscow State University, Faculty of Biology,
Moscow 119234, Russia; fax: (495)939!4309; E!mail: [email protected]
3
Targeted Delivery of Pharmaceuticals «Translek» LLC, ul. Vavilova 34/5,
Moscow 199334, Russia; E!mail: [email protected]
Received June 15, 2014
Targeted drug delivery into a cell compartment that is the most vulnerable to the effects of the corresponding med
ication is an important challenging problem aimed at improvement of efficiency and reduction of side effects of the
delivered therapeutic agents. To accomplish this, one can utilize the natural mechanisms of cellular specific uptake of
macromolecules by receptormediated endocytosis and intracellular transport between different compartments.
Combination of the components providing all the required steps of intracellular transport allows the creation of a mul
tifunctional modular construct capable of delivering the necessary therapeutic agent into a given compartment of
typespecified cells. This review focuses on the features of intracellular transport along with ways of designing such
transporters for new, more effective, and safer strategies for treatment of various diseases.
Key words: targeted drug delivery, intracellular transport, receptormediated endocytosis, transport of macromole
cules, import into the nucleus, modular transporters, cancer therapy
БИОХИМИЯ том 79 вып. 9 2014
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа