Klíčové biochemické procesy v živých organismech, jako jsou interakce receptorů s protilátkami a enzymy, funkce biomembrán, transportních systémů a kanálů, jsou zprostředkovány selektivními interakcemi sacharidů s proteiny umožňujícími vzájemné rozpoznávání na molekulární úrovni. Jsou-li sacharidové ligandy soustředěny na multivalentním nosiči, nemusí být síla výsledné vazby pouhým součtem příspěvků interakce jednotlivých sacharidových jednotek, ale může dojít k jejímu zesílení v důsledku tzv. multivalentního efektu.
Právě biomedicínským využitím takových multivalentních nosičů na bázi karbosilanových glykodendrimerů se zabývá studie výzkumné skupiny dr. Strašáka vzniklá ve spolupráci s Centro de Química da Madeira, Universidade da Madeira (Portugalsko), Přírodovědnou fakultou Univerzity J. E. Purkyně v Ústí nad Labem a Ústavem organické chemie a biochemie AV ČR v Praze, která byla nedávno publikována v časopise Biomacromolecules. Studie představuje robustní způsob přípravy dendritických struktur umožňujících multivalentní prezentaci cukerných ligandů a dalších biochemicky významných látek. Série glykodendrimerů periferně dekorovaných deriváty glukózy a galaktózy bez ohledu na sérii či generaci vynikaly svou biokompatibilitou s testovanými buněčnými liniemi, což odhalilo potenciál pro jejich využití jako nanonosičů pro cílený transport léčiv. Na základě těchto zjištění byly připraveny stabilní komplexy glykodendrimerů s doxorubicinem (glyko-DDM/DOX), vysoce toxickou látkou se silnou kancerostatickou účinností. In vitro testování cytotoxicity ukázalo nejen předpokládanou korelaci cytotoxicity se vzrůstající velikostí dendrimeru a koncentrací glyko-DDM/DOX komplexů, ale rovněž jejich obecnou selektivitu vůči testovaným nádorovým buňkám. Glyko-DDM/DOX komplexy navíc pronikaly do nenádorových buněk v mnohem menší míře v porovnání s nádorovými buněčnými liniemi. Vyšší hodnoty IC50 u většiny komplexů v porovnání s IC50 doxorubicinu odhalily, že periferní sacharidové jednotky podstatně snižují cytotoxicitu glyko-DDM/DOX komplexů. Uvolňování doxorubicinu z komplexů bylo 2-3krát rychlejší v kyselém prostředí (tedy v prostředí nádorových buněk) než za fyziologických podmínek. V důsledku toho tyto nanonosiče umožňují aplikaci vyššího množství doxorubicinu pro terapii, zatímco pomalejší uvolňování kancerostatika stabilizuje jeho koncentraci v okolí nádorových buněk.
- Müllerová, M.; Maciel, D.; Nunes, N.; Wrobel, D.; Stofik, M.; Červenková Šťastná, L.; Krupková, A.; Cuřínová, P.; Nováková, K.; Božík, M.; Malý, M.; Malý, J.; Rodrigues, J.; Strašák, T.: Carbosilane Glycodendrimers for Anticancer Drug Delivery: Synthetic Route, Characterization, and Biological Effect of Glycodendrimer–Doxorubicin Complexes. Biomacromolecules 2022, 23(1), 276-290. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.biomac.1c01264