Цитология, 2020, T. 62, № 6, стр. 446-454

Кратковременное воздействие полиаллиламина на клетки китайского хомячка линии RJK с множественной лекарственной устойчивостью ведет к дестабилизации структуры их кариотипа

Т. М. Гринчук 1*, М. А. Шилина 1, Л. Л. Алексеенко 1, В. П. Иванова 2

1 Институт цитологии РАН
194064 Санкт-Петербург, Россия

2 Институт эволюционной физиологии и биохимии имени И.М. Сеченова РАН
194223 Санкт-Петербург, Россия

* E-mail: grintat@bk.ru

Поступила в редакцию 02.03.2020
После доработки 18.03.2020
Принята к публикации 20.03.2020

Аннотация

Биологически активный полимер полиаллиламин (ПАА) используют для формирования микрокапсул, для адресной доставки лекарственных средств и формирования многослойных пленок, покрывающих биомедицинские имплантаты, чтобы обеспечить первичный контакт клеток с искусственной поверхностью при заживлении поврежденных тканей. Задача настоящего исследования заключалась в оценке влияние ПАА в сублетальной концентрации на структуру клеточного генома на уровне кариотипа. В качестве модельной системы были использованы трансформированные фибробласты легкого китайского хомячка CHL V-79 RJK (RJK), резистентные к бромистому этидию (RJKБЭ), вызывающему множественную лекарственную устойчивость (МЛУ). Анализ большого числа метафазных пластинок с применением G-бэндинга показал, что воздействие ПАА в высокой концентрации на клетки RJKБЭ приводит к разнонаправленной дестабилизации кариотипа, а именно к анеуплоидии и возникновению хромосомных аберраций и изменению длины гомогенно/дифференциально окрашенных областей (ГОО/ДОО). Эти изменения рассматриваются как морфологическое проявление МЛУ. Из полученных результатов следует, что использование синтетических биотранспортеров в медицинских целях требует тщательного предварительного изучения их токсичности, в том числе с использованием цитогенетических и молекулярных методов.

Ключевые слова: полиаллиламин, клеточный геном, кариотип, хромосомы, множественная лекарственная устойчивость, морфологические маркеры амплификациии генов семейства mdr

DOI: 10.31857/S0041377120060048

Список литературы

  1. Агафонова Н.А, Сакута Г.А., Розанов Ю.М., Штейн Г.И., Кудрявцев Б.Н. 2013. Микрофлуориметрия содержания ДНК в индивидуальных хромосомах человека с помощью анализатора изображений. Цитология Т. 5. № 4. С. 338. (Agafonova N.A., Sakuta G.A., Rozanov Yu.M., Shtein G.I., Kudryavtsev B.N. 2013. Microfluorimetry of the DNA content in individual human chromosomes using an image analyzer. Tsitologiya V. 55. № 4. P. 338.)

  2. Воробьева О.А., Игнатова Т.Н. 1983. Особенности признаков трансформированного фенотипа клеток китайского хомячка, устойчивых к бромистому этидию. В кн.: Всесоюзное совещание по генетике соматических клеток в культуре М. 90 С. (Vorobyova O.A., Ignatova T.N. 1983. Features of the signs of the transformed phenotype of Chinese hamster cells resistant to ethidium bromide. In the book: All-Union Conference on the Genetics of Somatic Cells in Culture M. P. 90.)

  3. Гринчук Т.М., Игнатова Т.Н., Сорокина Е.А., Арцыбашева И.В., Паньшина Ю.Т. 1988. Хромосомный полиморфизм клеток млекопитающих с множественной лекарственной устойчивостью. Анализ кариотипа клеток китайского хомячка, устойчивых к бромистому этидию, на ранних пассажах первых ступеней селекции. Цитология. Т. 30. № 3. С. 312. (Grinchuk T.M., Ignatova T.N., Sorokina E.A., Artsybasheva I.V., Panshina Yu.T. 1988. Chromosomal polymorphism of multidrug-resistant mammalian cells. Analysis of the karyotype of Chinese hamster cells resistant to ethidium bromide in the early passages of the first stages of selection. Tsitologiya. V. 30. № 3. P. 312.)

  4. Гринчук Т.М., Липская Л.А., Арцыбашева И.В., Сорокина Е.А., Паньшина Ю.Т., Игнатова Т.Н. 1996. Изменчивость кариотипа клеток китайского хомячка CHL V-79 RJK, характеризующихся множественной лекарственной устойчивостью, обусловленная амплификацией генов семейства mdr. Цитология. Т. 38. № 2. С. 161. (Grinchuk T.M., Lipskaya L.A., Artsybasheva I.V., Sorokina E.A., Panshina Yu.T., Ignatova T.N. 1996. The variability of the karyotype of Chinese hamster cells CHL V-79 RJK, characterized by multidrug resistance, due to the amplification of genes of the mdr family. Tsitologiya. V. 38. № 2. P. 161).

  5. Гринчук Т.М., Липская Л.А., Васюхин В.И., Сорокина Е.А., Арцыбашева И.В., Игнатова Т.Н. 1993. Амплификация и сверхэкспрессия генов mdr в клетках китайского хомячка CHL V-79 RJK, устойчивых к бромистому этидию, сочетается с наличием кариотипических маркеров амплификации. Цитология. Т. 35. № 6/7. С. 86. (Grinchuk T.M., Lipskaya L.A., Vasyukhin V.I., Sorokina E.A., Artsybasheva I.V., Ignatova T.N. 1993. Amplification and overexpression of mdr genes in CHL V-79 RJK Chinese hamster cells resistant to ethidium bromide is combined with the presence of karyotypic amplification markers. Tsitologiya. V. 35. № 6/7. P. 86.)

  6. Гринчук Т.М., Павленко М.А., Липская Л.А., Сорокина Е.А., Тарунина М.В., Березкина Е.В., Ковалева З.В., Игнатова Т.Н. 1998. Устойчивость к адриамицину клеток миелогенного лейкоза человека K562 коррелирует с направленной дестабилизацией генома – амплификация гена MDR 1 и неслучайными изменениями в структуре кариотипа. Цитология. Т. 40. № 7. С. 652. (Grinchuk T.M., Pavlenko M.A., Lipskaya L.A., Sorokina E.A., Tarunina M.V., Berezkina E.V., Kovaleva Z.V., Ignatova T.N. 1998. Adriamycin resistance of human myelogenous leukemia K562 cells correlates with targeted destabilization of the genome – amplification of the MDR 1 gene and nonrandom changes in the structure of the karyotype. Tsitologiya V.40. № 7. P. 652.)

  7. Гринчук Т.М., Сухих Т.Р., Сорокина Е.А., Арцыбашева И.В., Паншина Ю.Т., Розанов Ю.М., Кудрявцев Б.Н., Игнатова Т.Н. 1986. Микрофлуориметрическая оценка содержания ДНК в отдельных хромосомах подтверждает цитогенетически детектируемую амплификацию ДНК в структурных вариантах хромосомы 1 клеток китайского хомяка со стабильной устойчивостью к множественным лекарственным препаратам. ДАН СССР. Т. 286. № 3. С. 712. (Grinchuk T.M., Sukhikh T.R., Sorokina E.A., Artsybasheva I.V., Panshina Yu.T., Rozanov Yu.M., Kudryavtsev B.N., Ignatova T.N. 1986. Microfluorimetric assessment of DNA content in individual chromosomes confirms the cytogenetically detectable amplification of DNA in structural variants of chromosome 1 of Chinese hamster cells with stable resistance to multiple drugs. DAN USSR. V. 286. № 3. P. 712.)

  8. Гринчук Т.М., Ушал И.Е., Арцыбашева И.В., Павленко М.А., Кудрявцев Б.Н. 2007. Микрофлуориметрический анализ динамики изменений генома, сопровождающих амплификацию генов mdr в фибробластах китайского хомячка CHL V-79 RJK с множественной лекарственной устойчивостью. Цитология. Т. 49. № 12. С. 1011. (Grinchuk T.M., Ushal I.Ye., Artsybasheva I.V., Pavlenko M.A., Kudryavtsev B.N. 2007. Microfluorimetric analysis of the dynamics of genome changes accompanying amplification of mdr genes in Chinese hamster fibroblasts CHL V-79 RJK multidrug resistant. Tsitologiya V. 49. № 12. P. 1011.)

  9. Иванова В.П., Гринчук Т.М., Алексеенко Л.Л., Арцыбашева И.В., Гаврилова И.И. 2010. Влияние синтетического поликатиона полиаллиламина на адгезию и жизнеспособность фибробластов китайского хомячка CHL V-79 RJK с разной степенью устойчивости к нагреву. Цитология. Т. 52. № 9. С. 729. (Ivanova V.P., Grinchuk T.M., Alekseenko L.L., Artsybasheva I.V., Gavrilova I.I. 2010. The effect of the synthetic polycation polyallylamine on the adhesion and viability of fibroblasts of the Chinese hamster CHL V-79 RJK with varying degrees of resistance to heat. Tsitologiya. V. 52. № 9. P. 729.)

  10. Липская Л.Л., Ефимова Е.В.,Гринчук Т.М., Некрасова Т.П. Арцыбашева И.В., Ковалева З.В., Березкина Е.В., Васюхин В.И., Игнатова Т.Н. 1994. Амплификация генов семейства mdr в клетках грызунов, устойчивых к бромистому этидию. ДАН. Т. 338. № 4. С. 6541. (Lipskaya L.L., Efimova E.V., Grinchuk T.M., Nekrasova T.P. Artsybasheva I.V., Kovaleva Z.V., Berezkina E.V., Vasyukhin V.I., Ignatova T.N. 1994. Amplification of mdr family genes in rodent resistant ethidium bromide cells. RAS. V. 338. № 4. P. 6541.)

  11. Мелексетян М.Б., Березкина Е.В., Павленко М.А., Гринчук Т.М. 1999. Исследование механизмов лекарственной устойчивости двух клеточных линий хронического промиелолейкоза человека линии K562, резистентных к ингибиторам ДНК-топоизомеразы II адриомицину и этопозиду. Цитология. Т. 41. № 7. С. 615. (Meleksetyan M.B., Berezkina E.V., Pavlenko M.A., Grinchuk T.M. 1999. Investigation of the mechanisms of drug resistance of two cell lines of chronic human promyeloleukemia of the K562 line, resistant to DNA topoisomerase II inhibitors adriomycin and etoposide. Tsitologiya. V. 41. № 7. P. 615.)

  12. Boussif O., Delair T., Brua C., Veron L., Pavirani A., Kolbe H.V. 1999. Synthesis of polyallylamine derivatives and their use as gene transfer vectors in vitro. Bioconjug. Chem. V. 10. P. 877.

  13. Bradley G., Neik M., Ling V. 1989. P-glycoprotein expression in multidrug-resistant human ovarian carcinoma cell lines. Cancer Res. V. 49. P. 2790.

  14. Demidova N.S., Chernova O.V., Sianova E.Y., Goncharova A.S.,Kopnin B.P. 1991. Newly formd cromosoma-like structure in independent mouse P 388 sublines with developed in vitro mdr1 gene amplification. Somat. Cell Mol. Genet. V. 17. P. 581.

  15. Endicott J.F., Ling V. 1989. The biochemistry of P-glycoprotein-mediated multidrug resistance. Annu. Rev. Biochem. V. 58. P. 137.

  16. Insua I., Wilkinson A., Fernandez-Trillo F. 2016. Polyion complex (PIC) particles: Preparation and biomedical applications. Eur. Polymer. J. V. 81. P. 198.

  17. Juranka P.F., Zaslawny R.L. Ling V. 1989. P-glycoprotein: multidrug- resistance and a superfamily of membrane-associated transport proteins. FASEB J. V. 3. P. 2583.

  18. Kellems R.E. 1992. Gene amplification in mammalian cells. In: Gene amplification and cancer. Marcel Dekker, Inc. P. 371.

  19. Kopnin B.P., Massino J.S., Gudkov A.V. 1985. Regula pattern of karyotypic study of colchicines, adriablastin and methotrexate resistance. Chromosoma. V. 95. P. 25.

  20. Martinez J.S., Keller T.C.S., Schlenoff J.B. 2011. Cytotoxicity of free versus multilayered polyelectrolytes. Biomacromol. V. 12. P. 4063.

  21. Martinez J.S., Schlenoff J.B., Keller T.C.S. 2016. Collective epithelial cell sheet adhesion and migration on polyelectrolyte multilayers with uniform and gradients of compliance. Exp. Cell Res. V. 346. P. 17.

  22. Moby V., Kadi A., de Isla N., Stoltz J.F., Menu P. 2008. Polyelectrolyte multilayer films: effect of the initial anchoring layer on the cell growth. Biomed. Mater. Eng. V. 18. P. 199.

  23. Nair L.S., Laurencin C.T. 2006. Polymers as biomaterials for tissue engineering and controlled drug delivery. Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. V. 102. P. 47.

  24. Pathak A., Aggarwal A., Kurupati R.K., Patnaik S., Swami A., Singh Y., Kumar P., Vyas S.P., Gupta K.C. 2007. Engineered polyallylamine nanoparticles for efficient in vitro transfection. Pharm. Res. V. 24. P. 1427.

  25. Ray M., Mohandas T. 1975. Proposed banding nomenclature for the Chinese hamster chromosomes (Cricetulus gruseus). Cytogenet. Cell Genet. V. 16. P. 83.

  26. Sen S., Teeter L., D., Kuo T. 1987. Specific gene amplification associated with consistent chromosomal abnormality in independently established multidrug-resistant Chinese hamster ovary cells. Chromosoma. V. 5. P. 117.

  27. Shen D.W., Carderelli., Hwang J., Cornwell M., Richert N., Ishii S., Pastan I., Gottesnan M.M. 1986. Multiple drug-resistence human KB carcinoma cells independently selected for high-level resistance to colchicine, adriamycine or vinblastin show changes in expression of specific proteins. J. Biol. Chem. V. 261. P. 7762.

  28. Vergaro V., Scarlino F., Bellomo C., Rinaldi R., Vergaro D., Maffia M., Baldassarre F., Giannelli G., Zhang X., Lvov Y.M., Leporatti S. 2011. Drug-loaded polyelectrolyte microcapsules for sustained targeting of cancer cells. Adv. Drug Delivery Rev. V. 63. P. 847.

  29. Wang B., Zhang X., Mao Z., Gao C. 2012. Cellular uptake of covalent poly(allylamine hydrochloride) microcapsules and its influences on cell functions. Macromol. Biosci. V. 12. P. 1534.

Дополнительные материалы отсутствуют.