بررسی تاثیر هم زمان رسانی داروهای متوتروکسات و متفورمین لود شده در نانوذرات کیتوزان بر درمان سلول های سرطان پستان 4T1
Investigation of the simultaneous effect of methotrexate and metformin drugs loaded in chitosan nanoparticles on the treatment of 4T1 breast cancer tumor cells.
مجریان: مرتضی اسکندانی
خلاصه روش اجرا: در این مطالعه هدف تهیه نانو ذرات کیتوزان بارگزاری شده با دارو ضد قند خون متفورمین و داروی ضد سرطان متوتروکسات است تا اثرات درمانی آن بر سلول های سرطان پستان 4T1 به صورت Invitro و In vivo مورد بررسی قرار گیرد. برای سنتز نانوذرات کیتوزان، تکنیک ژل سازی یونی بکار گرفته می شود که از نظر خصوصیات فیزیکوشیمیایی، نانوذراتی با مشخصه های مطلوب از لحاظ بار الکتریکی سطحی(پتانسیل زتا)، اندازه و یکنواختی سایز نانو ذرات و ساختار پایدار آنها را فراهم می نماید. نانو ذرات کیتوزان به صورت جداگانه یکبار با داروی متفورمین و بار دیگر با داروی متوتروکسات لود می شود. بررسی ویژگی های فوق طی سنجش های(DLS) Dynamic light scattering و میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM صورت می پذیرد و میزان رهایش دارو از نانوذره توسط کیسه دیالیز مورد بررسی قرار می گیرد. میزان داروی لود شده در نانوذره Encapsulation Efficiency (EE%) با استفاده از روش اسپکتوروفتومتری (UV-Visible) اندازه گیری می شود. به منظور بررسی اثر سایتوتوکسیک داروهای مذکور و تغییرات سایتوتوکسیکی که در حضور نانوذرات کیتوزان پیدا می کنند؛ همچنین مشاهده اثراتی که استفاده همزمان دو داروی متوتروکسات و متفورمین و ترکیب لود شده ی آنها در نانوذرات کیتوزان بر روی سلول های سرطانی پستان 4T1 می گذارد سنجش MTT انجام می شود و برای تعیین غلظت هایی که دارای اثر هم افزایی، افزایشی و آنتاگونیستی هستند از نرم افزار Compusyn استفاده می شود. مقدار جذب نانوذرات درون سلول های 4T1 هم، با لود کردن شیکونین در نانوذرات کیتوزان و استفاده از روش فلوسایتومتری مشخص می شود. بعلاوه سنجش های Scratch assay وApoptosis & Necrosis به ترتیب به منظور بررسی توانایی فرمولاسیون های مورد مطالعه، بر مهار مهاجرت سلول های سرطانی و تشخیص نوع مرگ سلولی القا شده توسط فرمولاسیون های مورد مطالعه انجام می شود. همپنین Spheroid assay به این دلیل که مدلی است که نسبت به کشت دو بعدی سلول، نماینده بهتری برای داخل بدن است؛ برای بررسی اثر فورمولاسیون روی توده ی سلول های سرطانی مورد مطالعه قرار می گیرد. در گام دیگری از این مطالعه به منظور اهمیت بررسی پتانسیل فرمولاسیون های مورد نظر در مهار رگ زایی ؛ تست CAM assay که در جهان به عنوان روشی نوین و قابل اتکا در خصوص مطالعه تاثیر ترکیبات مختلف اعم از ترکیبات دارویی بر تکوین و توسعه شبکه خون رسانی است (که توسط همکاران مان ستاپ شده است) بر روی پرده ی کریو آلانتوئیک تخم مرغ های نژاد ROSS 308 صورت می گیرد. مراحل پسین در محیط invivo موشهای نژاد BALB/c در سه گروه مطالعاتی انجام می شود. رشد تومور و گسترش متاستاتیک سلولهای 4T1 در موش های BALB/c بسیار شبیه سرطان سینه انسان است. این رده سلولی مشتق از تومور یک مدل حیوانی برای مرحله چهارم سرطان سینه انسان است.
اطلاعات کلی طرح 
| مرحله جاری طرح | خاتمه قرارداد و اجرا |
| کد طرح | 72932 |
| عنوان فارسی طرح | بررسی تاثیر هم زمان رسانی داروهای متوتروکسات و متفورمین لود شده در نانوذرات کیتوزان بر درمان سلول های سرطان پستان 4T1 |
| عنوان لاتین طرح | Investigation of the simultaneous effect of methotrexate and metformin drugs loaded in chitosan nanoparticles on the treatment of 4T1 breast cancer tumor cells. |
| نوع طرح | طرح تحقیقاتی |
| اولویت طرح | توسعه فناوریهای نوین برای دارورسانی |
| نوع مطالعه | طرح تحقیقاتی-پژوهشی |
| تحقیق در نظام سلامت | خیر |
| آیا طرح پایاننامه دانشجویی است؟ | خير |
| مقطع پایان نامه | |
| مدت اجرا - ماه | 12 |
| نوآوری و ضرورت انجام تحقیق | سرطان یکی از بیماری های فراگیری است که آمار مبتلایان به آن روز به روز افزایش می یابد و بر اساس داده های سازمان بهداشت جهانی سالانه بیش از نوزده میلیون و صد هزار نفر در جهان به انواع سرطان مبتلا می شوند و از این بین سرطان پستان با رقمی حدود 12 درصد، بیشترین نوع سرطان شناسایی شده در بین بیماران است که نرخ بروز آن در جامعه ایالت متحده امریکا یک مرد از هر 833 مرد و یک زن از هر 8 زن است. [1]روش های رایج درمان سرطان که متخصصان این حوزه تا کنون از آنها بهره جسته اند در سه روش جراحی، رادیوتراپی و دارو درمانی طبقه بندی می شوند که هریک دارای معایب آشکاری هستند که تحقیقات کنونی در صدد رفع نواقص و بهبود شرایط موجود هستند. شیمی درمانی جزء جدایی ناپذیر پروسه درمانی در مبتلایان به سرطان است که بسته به صلاح دید متخصصان آنکلوژی در زمان های متفاوت (پیش از جراحی، پس از جراحی، همراه رادیوتراپی و..) تجویز می شود[2] و از آنجایی که نواقص قابل توجهی همچون عدم اختصاصیت در کشتن سلول ها و آسیب ناخواسته به سلول های طبیعی، سمیت زیاد و محدودیت در تجویز دوز های بالا و باریک بودن پنجره درمانی، بروز مقاومت دارویی و تغییر پذیری در اثر فرایند گذر اولیه و ناپایداری در جریان گردش خون را با خود به همراه دارد؛ نیاز به راه حلی جامع و قابل اعتماد را آشکار می کند که ضمن کاهش عوارض جانبی موجب تقویت اثر درمانی و عدم بروز مقاومت دارویی شود. اهمیت این موضوع زمانی روشن می شود که معمولا شیمی درمانی برای فواصل طولانی در بیماران تجویز می شود که قرار گرفتن طولانی مدت در معرض داروهای شیمی درمانی عوارضی همچون تضعیف سیستم ایمنی، آسیب سلول های بنیادی مغز استخوان و عوارض متعاقب آن، بیماری های تنفسی، کبدی، کلیوی و ...می شود. سیستم های دارو رسانی با امکان دارو رسانی هدفمند رویکرد امیدوار کننده ای در زمینه ی شیمی درمانی فراهم آورده است که از موفق ترین آن ها سیستم های دارو رسانی بر پایه نانو ذرات است که با داشتن خصوصیاتی نظیر؛ قابلیت هدفمند سازی، افزایش توان جذب سلولی، پایداری بهتر، حلالیت بالا و تقویت ویژگیهای فارماکودینامیک و فارماکوکینتیک، استقبال گسترده ای را به خود معطوف کرده اند. سیستم های دارو رسانی بر پایه پلیمرها، قابلیت اصلاح(Modify) خوبی دارند و به خوبی هدفمند سازی می شوند. از این بین نانوذرات پلیمری ساخته شده از پلیمر های طبیعی به دلایلی مثل تجدید پذیری، زیست سازگاری و زیست تخریب پذیری، سمیت کم و قیمت مناسب تر نسبت به سایر نانوذرات بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند[3]. پلیمر کیتوزان که از واکنش داستیلاسیون پلیمر کیتین حاصل می شود از جهت خصوصیات فوق و قابلیت هدفمند سازی سرآمد سایر هم گروهی های خود در بین نانوذرات پلیمری طبیعی است. آنچه که موجب برتری این نانوذرات نسبت به سایرین می شود قابلیت بالای لود دارو های هیدروفیل و لیپوفیل در خود و همزمان رسانی آنها به محل سلول های سرطانی است[3, 4]؛ که باعث وارونگی اثر مقاومت دارویی در سلول های سرطانی می شود و مقاومت آنها را در برابر یک داروی ضد سرطان می شکند[5]. متوتروکسات یک مهار کننده آنزیم دهیدروکسی ردوکتاز است. فعالیت این آنزیم، در ساخت DNA، RNA و ترکیبات دیگر مهم سلولی است که با مهار این آنزیم در تولید DNA، RNA و... اختلال به وجود می آید و رشد و تقسیم سلولی مهار می شود که باعث کاهش یا توقف پیشرفت سرطان می شود[6, 7]. متفورمین که ابتداً یک داروی کاهنده قند خون با مکانیسم افزایش حساسیت سلولی به هورمون انسولین و کاهنده تولید گلوکز در سلول های کبدی است[8]؛ مهار کننده آنژیوژنز است[9]. بعلاوه با تاثیری که در فعال سازی آنزیم پروتئین کیناز فعال شده با AMP (AMPK) دارد؛ موجب مهار رشد سلول های سرطانی می شود. این آنزیم که موجب تنظیم تعادل انرژی سلول می شود با بلوک کردن مسیر سیگنالی mTOR موجب مهار رشد سلول های سرطانی می شود، مسیر سیگنالی که در نفوذ پذیری سلول نقش دارد. به علاوه متفورمین با اثرکاهشی خود بر انسولین، ریسک رشد سلول های سرطانی را کاهش می دهد و در القای آپوپتوز نیز نقش دارد. استفاده از این سیستم دارورسانی و بررسی تاثیرات همزمان رسانی دو دارو با مکانیسم های ضد سرطانی متفاوت، پتانسیل رضایت بخش این مطالعه را در بهبود و ارتقای تاثیر شیمی درمانی در بیماران مبتلا به سرطان پستان ابراز می دارد. طبق گزارشات سازمان بهداشت جهانی سالانه حدود دو میلیون و سیصد هزار نفر در سراسر جهان به سرطان پستان مبتلا می شوند و در 95 درصد کشور ها سرطان پستان اولین یا دومین عامل مرگ و میر بانوان ناشی از سرطان است. ریسک ابتلا به سرطان پستان در زنانی که یکی از بستگان درجه اول شان (مادر، دختر، خواهر) به سرطان پستان مبتلاست تقریباً دو برابر می شود و 15 درصد موارد تشخیصی، از جمعیتی است که سابقه خانوادگی داشته اند. بعلاوه آمارها نشان می دهند که سالانه 0.5 درصد به آمار مبتلایان افزوده می شود. همه اینها موجب شده تا محققان زیادی در سراسر جهان به دنبال روش های تشخیصی و درمانی مناسب برای درمان سرطان پستان باشند. تا کنون سه روش جراحی، رادیوتراپی و دارو درمانی (هورمون درمانی، شیمی درمانی و درمان بیولوژیکی هدفمند) برای درمان انواع سرطان ها به کار گرفته شده اند که هر یک دارای نواقص و عوارضی هستند که استفاده از این روش ها را برای درمانگر و بیمار مخاطره آمیز می کند. از معایب جراحی می توان به درد، عفونت های محتمل، ترومبوز عمیق وریدی، لنفوادم، مشکلات تنفسی و... اشاره کرد. از معایب رایوتراپی می شود به خستگی و ضعف، مشکلات پوستی، تورم بازویی و پستانی ناشی از لنفوادم، مشکلات حرکتی شانه و بازو، آسیب به قلب، مغز استخوان و سیستم تنفسی اشاره کرد. شیمی درمانی هم به دلیل عدم اختصاصیت و سمیت زیاد دارو های ضد سرطان موجب آسیب به سلول های سالم و بروز مقاومت دارویی در سلول های سرطانی می شود. کلینیسین ها غالباً به جهت پاسخ گیری حداکثری درمان بر تومور های سرطانی از دو یا هر سه این روش ها استفاده می کنند. پتانسیل روش شیمی درمانی در بهبود روز افزون مدل های دارو رسانی خصوصاً دارو رسانی هدفمند، تقویت اثر دارو های ضد سرطان و... زمینه را برای تحقیقات گسترده در این حیطه فراهم آورده است. از آنجایی که پروسه شیمی درمانی بیماران مبتلا به سرطان عمدتاً در فواصل زمانی نسبتاً طولانی انجام می شود ارائه راهکاری که ضمن کاهش عوارض جانبی داروهای ضد سرطان، موجب تقویت اثر کشندگی در سلول های سرطانی شود و داروی مورد نظر را از تغییرات ناخواسته ای که در جریان گردش خون و یا اثر گذر اولیه دچارش می شود حفظ کند؛ از مسائلی بوده که همواره ذهن دانشمندان زیادی را به خود مشغول کرده است. سیستم های دارو رسانی بر پایه نانوذرات با داشتن خصوصیات فیزیکوشیمیایی منحصر به فرد خود راه حل تازه ای را در زمینه دارو رسانی هدفمند و کاهش عوارض جانبی فراهم کرده اند. نانوذرات با ویژگی افزایش تجمع انتخابی در محل تومور، در کاهش عوارض جانبی موثر است؛ بعلاوه قابلیت ارتقاء توانایی نفوذ پذیری آنها به درون سلول های هدف، منجر به کاهش دوز مصرفی دارو می شود. از میان انواع نانوذرات قابل استفاده در دارو رسانی، نانوذراتی که دارای خصوصیات زیست تخریب پذیری، زیست سازگاری، پایداری بالا در محیط فیزیولوژیک، پتانسیل بالای هدفمند سازی، کمینه سمیت سلولی و قیمت مقرون به صرفه هستند؛ می شود به نانوذرات کیتوزان اشاره کرد. از آنجایی که استفاده همزمان از دو یا چند دارو یا/و ژن با ایجاد اختلال در مسیرهای متابولیکی سلول های سرطانی موجب تقویت اثر درمانی ترکیبات به کار گرفته شده می شود؛ از رویکرد هایی که جدیداً به آن پرداخته می شود این همرسانی هاست[10]. نانوذرات کیتوزان پتانسیل بالایی در بارگیری دارو های هیدروفیل و حتی لیپوفیل در خود دارد و بار سطحی جزئی مثبت آن این امکان را فراهم می آورد تا به صورت غیر فعال به سمت غشاء سلولی سلول های سرطانی جذب شود و در ریز محیط(Micro environment) نسبتاً اسیدی (5.7) تومور ها شروع به رهایش دارو کند که خود عامل بسیار مهمی در کاهش عوارض جانبی داروهای لود شده در آنهاست و با در معرض قرار دادن حداکثر داروی ضد سرطان، بالاترین راندمان درمانی انتظار می رود. از دیگر مزیت های این نانوذرات روش های گوناگون سنتز آنهاست که تهیه و اصلاح ساختمان آنها را بسیار امکان پذیر می سازد. در این مطالعه هدف، بررسی اثرات همزمان رسانی دو داروی متوتروکسات و متفورمین لودشده در نانوذرات کیتوزان بر رده سلول های سرطانی 4T1 است. |
| اهداف اختصاصی | سنتز و مشخصه یابی نانوذرات کیتوزان فاقد دارو و حاوی داروهای متوتروکسات و متفورمین -بررسی سایتوتوکسیسیته نانوذرات کیتوزان فاقد دارو، دارو های خالی و داروهای بارگزاری شده در نانوذرات کیتوزان -بررسی تاثیر فرمولاسیون های مورد مطالعه بر روی مهار مهاجرت سلولی، تعیین نوع مرگ سلولی القا شده و مهار رگ زایی -تعیین اثرات نانوذرات کیتوزان حاوی ترکیب دوگانه متفورمین-متوتروکسات و متفورمین- متوتروکسات خالی در invivo - |
| چکیده انگلیسی طرح | The development of innovative drug delivery systems is crucial for targeted cancer therapy and overcoming drug resistance. This study focuses on the synthesis of chitosan nanoparticles for the co-delivery of metformin and methotrexate, two drugs with likely synergistic effects on 4T1 breast cancer cell line treatment. The results of this research provide valuable insights into the potential The encapsulation of these drugs in chitosan nanoparticles is being evaluated, and their physicochemical properties will be assessed. applications of chitosan nanoparticles in cancer treatment. |
| کلمات کلیدی | Invitro: به آن دسته از سنجش ها و آزمایشاتی گفته می شود که در محیط آزمایشگاه و خارج از بدن موجود زنده صورت می گیرد که البته شامل تست های سلولی نیز می شود. In vivo: شامل تست هایی است که به منظور مطالعه اثرات و پیامد های ترکیبات و شرایط متغیر، در بدن یک موجود زنده صورت می گیرد. پتانسیل زتا: همان بار الکتریکی سطح ماده مورد نظر است و ماهیت محیطی که ماده در آن قرار دارد مثل میزان یونها و pH محیط، بر روی میزان پتانسیل zeta تأثیر میگذارد. DLS: پراکندگی نور دینامیکی (DLS) روشی فیزیکی است که برای تعیین توزیع ذرات موجود در محلولها و سوسپانسیون استفاده میشود. این روش، راهی سریع و غیرمخرب است که برای تعیین اندازه ذرات در محدوده چند نانومتر تا میکرون به کار میرود. SEM: میکروسکوپ الکترونی روبشی یا SEM نوعی میکروسکوپ الکترونی است که قابلیت عکسبرداری از سطوح با بزرگنمایی ۱۰ تا ۵۰۰۰۰۰ برابر با قدرت تفکیکی کمتر از ۱ تا ۲۰ نانومتر (بسته به نوع نمونه) را دارد. میکروسکوپ الکترونی روبشی، از مناسبترین وسایل در دسترس برای آزمایش و آنالیز مورفولوژی نانو ساختارها و شناسایی ترکیبات است. Encapsulation efficiency¬ (EE%): درصدی از داروست که در میسل یا نانوذره به دام افتاده است، که از طریق رابطه زیر محاسبه می شود. مقدار کل داروی اضافه شده / (مقدار داروی به دام نیافتاده – مقدار کل داروی اضافه شده) اسپکتروفتومتری: روشی است که برای اندازهگیری میزان جذب نور توسط مواد شیمیایی موجود در یک محلول به کار میرود. در این روش یک پرتوی نوری از داخل نمونه عبور میکند. ترکیبات موجود در نمونه (مانند آنالیت موجود در محلول)، نور را در طول موجهای خاصی جذب میکنند. به جز طولموجهای جذب شده باقی طولموجها از ماده عبور میکنند. به کمک اسپکتروفتومتری نمونهها را میتوان به صورت کیفی و کمی تجزیه و تحلیل کرد. MTT assay: MTT assay که مخفف MTT(3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromideمی باشد، یک روش رنگ سنجی است که بر اساس احیا شدن و شکسته شدن کریستال های زرد رنگ تترازولیوم به وسیله ی آنزیم سوکسینات دهیدروژناز و تشکیل کریستال های بنفش رنگ نا محلول انجام می شود. که با توجه به میزان سمیت داروی استفاده شده در تیمار سلول ها هرچه میزان رنگی که ظاهر می شود بیشتر شود زنده مانی در آن غلظت یا ترکیب دارویی بیشتر بوده و برعکس. میزان جذب نوری توسط دستگاه الایزا ریدر سنجیده می شود. Scratch assay: نوعی از کشت دو بعدی سلول هاست که با ایجاد خراش در وسط آنها، میزان تمایل سلول های سرطانی به مهاجرت و پر کردن شیار، تشخیص داده می شود. کارایی اصلی این تست در مطالعه اثر مهارکنندگی مهاجرت سلولی و منع تولید اسکلت خارج سلولی و ماتریکس بین سلولی توسط سلول های توموری است. Spheroid assay: این مدل از سنجش های Invitro با ایجاد توده کروی شکلی از سلول ها و ایجاد ساختمان سه بعدی، مدلی شبیه به تومور ایجاد می کند که از مهمترین شباهت های آن به تومور، القای شرایط هایپوکسی و اتصالات بین سلولی است که با استفاده از نرم افزار های مقیاس سنجی و در زیر میکروسکوپ نوری تصویر برداری و اندازه گیری می شود. آپوپتوز و نکروز: به طور معمول، نکروز با مرگ ناگهانی و بیبرنامه سلولی ناشی از آسیب سلولی یا نفوذ پاتوژنها، شناخته میشود درصورتی که آپوپتوز مرگ سلولی منظم و برنامهریزی شده است. |
| ذینفعان نتایج طرح | بیمار، پژوهشگر، صنعت |
اطلاعات مجری و همکاران
| نام و نامخانوادگی | سمت در طرح |
|---|---|
| علیرضا کریمیان شاددل | همکار اصلی |
| مرتضی اسکندانی | مجری اول (اصلی-هیات علمی) |
| حامد داداشی | همکار اصلی |
| آریا محبت | همکار اصلی |
| سمیه وندقانونی | همکار اصلی |
| میلاد ماشینچیان | همکار اصلی |
اطلاعات تفضیلی
| حوزه خبر | خبر |
|---|---|
| رسانه ها و مردم | عنوان خبر متن خبر |
| متخصصان و پژوهشگران | عنوان خبر تحویل همزمان متفورمین و متوترکسات با نانوذرات کیتوزان بهینهشده می تواند درمان مؤثری برای سرطان سینه سهگانه منفی در vivo معرفی شود.متن خبر توسعه استراتژیهای درمانی مؤثر برای سرطان پستان سهگانه منفی (TNBC)، که زیرگونهای تهاجمی با گزینههای درمانی محدود است، چالش بزرگی به شمار میرود. این مطالعه با هدف طراحی و ارزیابی درمان ترکیبی با نانوذرات کیتوزان (Cs NPs) بارگذاری شده با متفورمین (Met) و متوترکسات (MTX) انجام شد.
نانوذرات Cs NPs اندازه متوسطی معادل 78.8 ± 25.84 نانومتر برای نانوذرات خالی، 84.50 ± 22.54 نانومتر برای نانوذرات Met-Cs و 86.70 ± 30.90 نانومتر برای نانوذرات MTX-Cs داشتند. کارایی بارگذاری دارو برای نانوذرات Met-Cs برابر با 88.56 ± 2.26 درصد و برای نانوذرات MTX-Cs برابر با 97.03 ± 0.52 درصد بود.
مطالعات جذب سلولی نشان داد که تجمع نانوذرات Cs NPs در سلولهای 4T1 به صورت وابسته به زمان افزایش مییابد. آزمونهای سلولی و حیوانی نشان دادند که نانوذرات Met-Cs و MTX-Cs به طور معناداری مقادیر IC50 کمتری نسبت به داروهای ساده داشتند. ترکیب نانوذرات Met-/MTX-Cs اثر سیتوتوکسیک همافزا را نشان داد و منجر به مرگ 50 درصد سلولها شد.
یافتهها پتانسیل ترکیب نانوذرات Met-/MTX-Cs را به عنوان یک رویکرد درمانی جدید برای TNBC نشان میدهد و این درمان ترکیبی را به کاندیدای امیدوارکنندهای برای تحقیقات بالینی تبدیل میکند. |
| سیاستگذاران درمانی | عنوان خبر متن خبر |
| سیاستگذاران پژوهشی | عنوان خبر متن خبر |
| لینک (URL) مقاله انگلیسی مرتبط منتشر شده 1 |
