1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Российские нанотехнологии
  4. T. 19, № 2, 2024

Российские нанотехнологии, 2024, T. 19, № 2, стр. 169-177

3D-моделирование клеток дыхательной системы человека для исследования прооксидантных, проапоптотических и профиброгенных эффектов углеродных нанотрубок

Л. М. Фатхутдинова 1, *, Г. Ф. Габидинова 1, Г. А. Тимербулатова 1, Е. В. Валеева 1, И. В. Косыева 1, Е. В. Убейкина 1, А. А. Саягфарова 1

1 Казанский государственный медицинский университет
Казань, Россия

* E-mail: liliya.fatkhutdinova@kazangmu.ru

Поступила в редакцию 10.11.2023
После доработки 04.12.2023
Принята к публикации 07.12.2023

Аннотация

При оценке токсичности широкое распространение получила концепция “3Rs”, или концепция “меньше животных–меньше болезненных процедур–применение альтернативных методов”. Клеточные 3D-модели являются дальнейшим развитием традиционных двумерных моделей. Разработаны клеточные 3D-модели дыхательной системы человека, состоящие из клеток бронхиального эпителия BEAS-2B и фибробластов легких MRC5-SV40. Результаты исследования токсичности углеродных нанотрубок (УНТ) на разработанных 3D-моделях продемонстрировали отсутствие проапоптотических и профиброгенных эффектов на концентрациях, соответствующих референтному уровню воздействия. Однако начиная с концентрации УНТ 20 мкг/мл, значительно превышающей концентрации, соответствующие референтному уровню воздействия, в клеточных моделях обнаружены признаки окислительного стресса. 3D-сокультуры демонстрировали меньшую чувствительность к УНТ по сравнению с 3D-монокультурами. Клеточные 3D-модели могут быть рекомендованы в качестве более объективного скринингового метода для оценки токсичности УНТ при переходе от традиционных экспериментов in vitro к исследованиям in vivo.

Список литературы

  1. Eatemadi A., Daraee H., Karimkhanloo H. et al. // Nanoscale Res. Lett. 2014. V. 9. № 1. P. 393. https://doi.org/10.1186/1556-276X-9-393

  2. Nurazzi N.M., Asyraf M.R.M., Khalina A. et al. // Polymers (Basel). 2021. V. 13. № 7. P. 1047. https://doi.org/10.3390/polym13071047

  3. Liu Z., Tabakman S., Welsher K., Dai H. // Nano Res. 2009. V. 2. № 2. P. 85. https://doi.org/10.1007/s12274-009-9009-8

  4. NANoREG. Grant Agreement № 310584. Deliverable D 2.06. Validated protocols for test item preparation for key in vitro and ecotoxicity studies. Actual submission date: 24.03.2016.

  5. Chetyrkina M.R., Fedorov F.S., Nasibulin A.G. // RSC Adv. 2022. V. 12. № 25. P. 16235. https://doi.org/10.1039/d2ra02519a

  6. Макарова М.Н., Макаров В.Г. // Лабораторные животные для научных исследований. 2022. № 1. С. 52. https://doi.org/10.29296/2618723X-2022-01-07

  7. Rothen-Rutishauser B.M., Kiama S.G., Gehr P. // Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol. 2005. V. 32. № 4. P. 281. https://doi.org/10.1165/rcmb.2004-0187OC

  8. Rothen-Rutishauser B., Mueller L., Blank F. et al. // ALTEX. 2008. V. 25. № 3. P. 191. PMID: https://doi.org/10.14573/altex.2008.3.19118841315

  9. Lehmann A., Brandenberger C., Blank F. et al. Methods in bioengineering: Alternative technologies to animal testing. Artech House, 2010. P. 239.

  10. Suarez-Martinez E., Suazo-Sanchez I., Celis-Romero M. et al. // Cell Biosci. 2022. V. 12. P. 39. https://doi.org/10.1186/s13578-022-00775-w

  11. Daunys S., Janonienė A., Januškevičienė I. et al. // Adv. Exp. Med. Biol. 2021. V. 1295. P. 243. https://doi.org/10.1007/978-3-030-58174-9_11

  12. de Dios-Figueroa G.T., Aguilera-Marquez Jd.R., Camacho-Villegas T.A., Lugo-Fabres P.H. // Biomedicines. 2021. V. 9. № 6. P. 602. https://doi.org/10.3390/biomedicines9060602

  13. Kronemberger G.S., Carneiro F.A., Rezende D.F., Baptista L.S. // Artif Organs. 2021. V. 45. № 6. P. 548. https://doi.org/10.1111/aor.13880

  14. Movia D., Prina-Mello A., Bazou D. et al. // ACS Nano. 2011. V. 5. № 11. P. 9278. https://doi.org/10.1021/nn203659m

  15. Hindman B., Ma Q. // Arch Toxicol. 2018. V. 92. P. 11. P. 3291. https://doi.org/10.1007/s00204-018-2306-9

  16. Kabadi P.K., Rodd A.L., Simmons A.E. et al. // Part Fibre Toxicol. 2019. V. 16. № 1. P. 15. https://doi.org/10.1186/s12989-019-0298-0

  17. EpiAirway 3D in vitro Microtissues. MatTek Life Sciences. https: //www.mattek.com/mattekproduct/epiairway/

  18. MucilAir™ (MA): In vitro 3D human upper airway epithelium. https: //www.epithelix.com/products/mucilair

  19. Barosova H., Karakocak B.B., Septiadi D. et al. // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. № 15. P. 5335. https://doi.org/10.3390/ijms21155335

  20. Clift M.J., Endes C., Vanhecke D. et al. // Toxicol Sci. 2014. V. 137. № 1. P. 55. https://doi.org/10.1093/toxsci/kft216

  21. Chortarea S., Clift M.J.D., Vanhecke D. et al. // Nanotoxicology. 2015. V. 9. № 8. P. 983. https://doi.org/10.3109/17435390.2014.993344

  22. Pfuhler S., van Benthem J., Curren R. et al. // Mutat. Res. Genet. Toxicol. Environ. Mutagen. 2020. V. 850–851. P. 503135. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2020.503135

  23. Тимербулатова Г.А., Димиев А.М., Хамидуллин Т.Л. и др. // Российские нанотехнологии. 2020. Т.15. № 4. С. 461. https://doi.org/10.1134/S1992722320040160

  24. Тимербулатова Г.А., Дунаев П.Д., Димиев А.М. и др. // Казанский медицинский журнал. 2021. Т. 102. № 4. С. 501. https://doi.org/10.17816/KMJ2021-501

  25. Wilfinger W.W., Mackey K., Chomczynski P. // Biotechniques. 1997. V. 22. № 3. P. 474. https://doi.org/10.2144/97223st01

  26. Livak K.J., Schmittgen T.D. // Methods. 2001. V. 25. P. 402. https://doi.org/10.1006/meth.2001.1262

  27. The R Project for Statistical Computing. https: //www.R-project.org/

  28. NIOSH Current intelligence bulletin 65. Occupational exposure to carbon nanotubes and nanofibers. https: //www.cdc.gov/niosh/docs/2013-145/pdfs/2013-145.pdf?id=10.26616/NIOSHPUB2013145

  29. Фатхутдинова Л.М., Габидинова Г.Ф., Димиев А.М. и др. // Гигиена и санитария. 2023. Т. 102. № 11. С. 1216. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2023-102-11

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Российские нанотехнологии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал