Ученые Сеченовского университета нашли новый способ определять цитотоксичность препаратов

Жесткость клеток меняется при цитотоксическом воздействии, выяснили специалисты Сеченовского университета. Эти данные позволят разработать более простые подходы к выявлению цитотоксичности различных веществ и лекарственных средств для человека, в том числе при исследованиях безопасности противоопухолевых препаратов. Исследование было опубликовано в журнале Biochimica et Biophysica Acta.

Как показали более ранние исследования, при гибели клеток их биомеханические свойства меняются. Цитоскелет (клеточный каркас) становится более мягким или, наоборот, более жестким, в зависимости от причины гибели — некроза под воздействием опасных для клеток веществ или апоптоза, естественного «самоуничтожения» клетки. Однако подобные изменения были изучены лишь для узкого спектра веществ, способных вызвать гибель клеток.

Ученые Сеченовского университета обработали клетки восемью различными цитотоксичными веществами: акриламидом, перекисью водорода, йодом, азидом натрия, гипохлоритом натрия, антимицином А и поверхностно активными средствами додецилсульфатом натрия и Triton X-100. Как оказалось, воздействие всех этих веществ приводило к размягчению цитоскелета, которое можно было надежно выявить с помощью атомно-силовой микроскопии.

«Хотя механизм воздействия на клетки у этих веществ разный, результат во всех случаях был схож — цитоскелет клетки становился мягче. Интересно, что ни один из использованных агентов, за исключением акриламида, прямого воздействия на цитоскелет не оказывал — все изменения происходили в результате каскада реакций, запущенных в процессе клеточной гибели. Наше исследование подтверждает, что клетки реагируют на воздействие токсичных веществ размягчением цитоскелета», — рассказал заведующий отделом современных биоматериалов Института регенеративной медицины Сеченовского университета  Юрий Ефремов.

Эти данные могут лечь в основу нового — более простого, чем существующие — анализа на цитотоксичность, основанного на физических изменениях клеток. Большинство современных тестов на цитотоксичность требуют использования тех или иных реагентов, затратны по времени, а проводить их может только персонал с соответствующей квалификацией.

«Основанный на биомеханике подход позволяет упростить и ускорить анализ, сократить количество манипуляций. Для существующих методик необходимо вводить дополнительные вещества, например красители, и использовать специализированное оборудование. Для биомеханического анализа понадобится оборудование для измерения клеточной механики, но в сами клетки добавлять уже ничего не придется», — пояснил Юрий Ефремов.

Такие анализы необходимы, в частности, для того, чтобы понять, насколько будут опасны для клеток противоопухолевые препараты. Большинство из них разрушают как опухолевые клетки, так и здоровые, поэтому важно знать, как потенциальный вред препарата соотносится с пользой. Биомеханический анализ будет актуален и для многих других групп лекарств.

Исследование выполнено при поддержке гранта РНФ № 21-15-00349.