DPPA და DPPC ლიპოსომების ლიგანდებთან ერთად სტრუქტურული ორგანიზაცია და ოქროს ნანონაწილაკების შეღწევის შესაძლებლობა უჯრედში

ავტორი: თამაზ მძინარაშვილი
თანაავტორები: მარიამ ხვედელიძე, ეკა შეყილაძე, ნინო შენგელია, მარკ შნეიდერი, დანიელ მოერსდორფი, ინგოლფ ბერნარტი
საკვანძო სიტყვები: ოქროს ნანონაწილაკები, ლიპსომები, DPPC, DPPA, Caco-2 უჯრედები; DSC, ფლოროციტომეტრი
ანოტაცია:

DPPA და DPPC ლიპოსომების ლიგანდებთან ერთად სტრუქტურული ორგანიზაცია და ოქროს ნანონაწილაკების შეღწევის შესაძლებლობა უჯრედში ავტორი: თამაზ მძინარაშვილი თანამომხსენებლები: მარიამ ხვედელიძე, ეკა შეყილაძე, ნინო შენგელია,მარკ შნეიდერი, დანიელ მოერსდორფი, ინგოლფ ბერნარტი ზუსტ და საბუნებისმეტყველო მეცნიერებათა ფაკულტეტის სამედიცინო და გამოყენებითი ბიოფიზიკის ინსტიტუტი შესწავლილია DPPC და DPPA ლიპიდებისაგან დამზადებული ლიპოსომების სტრუქტურული ორგანიზაციის თერმოდინამიკური თვისებები. ნაჩვენებია თუ რა საერთო და განმასხვავებელი თვისებებით ხასიათდებიან სხვადასხვა შემადგენლობის ლიპიდებისაგან დამზადებული ლიპოსომების სტრუქტურა. მიუხედავად იმისა, რომ მათი სტრუქტურული ორგანიზაცია მსგავსია, არსებობს მნიშვნელოვანი განსხვავებაც. მსგავსება იმაში მდგომარეობს, რომ ორივე სახის ლიპიდები წარმოქმნიან სტანდარტული ბიშრიან ლიპოსომას, რომლის შექმნაშიც მონაწილეობას იღებენ როგორც ლიპიდის კუდებს შორის მძლავრი ჰიდროფობული ბუნების (ვანდერ-ვაალსისი) ძალები, ასევე ლიპიდის ჰიდროფილურ თავაკებს შორის (სავარაუდოდ წყალბადური, ელექტროსტატიკური) ჰომოგენური ტიპის კავშირები. ნაჩვენებია, რომ ლიპოსომების 1500C გაცხელების შემთხვევაში არ ხდება ლიპიდის კუდებს შორის არსებული ჰიდროფობული კავშირების დარღვევა, ანუ ლიპოსომის სტრუქტურა მაღალ ტემპერატურაზე (მინიმუმ 1500C) არ ირღვევა. ორივე სახის ლიპოსომაში არსებული ლიპიდის თავაკებს შორის არსებულ კავშირები ერთი ბუნებისაა, თუმცა ეს კავშირები უფრო სუსტია, ვიდრე ლიპიდის კუდებს შორის არსებული ჰიდროფობული კავშირები, რის გამოც ეს კავშირები ტემპერატურის ზემოქმედებით კოოპერატულად ირღვევიან დაბალ ტემპერატურაზე. DPPC ლიპიდებიისთვის ექსპერიმენტებში დაიმზირება კოოპერატული (ვიწრო და მაღალი) სითბოსშთანთქმის პიკი Tm=410C ტემპერატული მაქსიმუმით, ხოლო DPPA ლიპოსომებისთვის სითბოსშთანთქმის კოოპერატული პიკი მიიღება Tm=660C გრადუსზე. აღმოჩნდა, რომ DPPC ლიპოსომების კალორიმეტრულ მრუდი უფრო რთულია, ვიდრე DPPA ლიპოსომების შემთხვევაში, რაც იმაში გამოიხატა რომ DPPC ლიპოსომის ძირითად სითბოშთანთქმის პიკის ჩაწერამდე, დაიმზირება მცირე ზომის ორი, არა კოოპერატული პიკები, ე.წ. პრე-დენატურაციის პიკები, რაც DPPA ლიპოსომების კალორიმეტრულ ჩანაწერზე არ არსებობს. მიღებული შედეგი განპირობებული უნდა იყოს DPPC ლიპოსომების სტრუქტურის უფრო რთული ხასიათით, რაც ჩვენი აზრით მულტილამინარულ სტრუქტურით უნდა აიხსნას, მაშინ როცა DPPA ლიპოსომების სტრუქტურა უფრო მარტივი უნდა იყოს და მისი სტრუქტურა უნდა მიეკუთვნებოდეს უნილამინარულს. ჩატარებული ექსპერიმენტები მიანიშნებს იმაზე, რომ აღნიშნული ფოსფოლიპიდებისგან დამზადებულ ლიპოსომების გამოყენებისას უნდა ვიყოთ ფრთხილად, ვინაიდან წამალი, რომელიც ან ჰიდროფობული, ან ჰიდროფილური (ან ორივე) ბუნებისაა და შესაბამისად ისინი ლიპოსომების სტრუქტურაში ძალიან ადვილად წარმოქმნის კომპლექსს, რომელიც უნდა დაიშალოს უჯრედში მოხვედრისას. ჩვენს მიერ დამზადებული და შესწავლილი იყო სხვადასხვა ბუნების ლიგანდებთან, დაწყებული ჰიდროფობული ქოლესტერინიდან, ჰიდროფილური ფლოუროსცეინიდან და ოქროს ნანონაწილაკებით დამთავრებული, DPPC ლიპოსომები, რომლებიც თითეულ მათგანთან წარმოქმნის კომპლექსს. კალორიმეტრული და სპექტროფოტომეტრული ექსპერიმენტების საფუძველზე ნაჩვენები იყო, რომ ეს ლიგანდები ჩართულნი არიან ლიპოსომების სტრუქტურაში და არ არინ მოთავსებული ლიპოსომების შიგნით თავისუფალ მოცულობაში. მიღებული სითბოსშთანთქმის პიკების ფორმა, ისევე როგორც თერმოდინამიკური პარამეტრების ცვლილება, ცალსახად ადასტურებს ამ მოსაზრებებს. ჩატარდა კვლევები, რომლის მიზანიც იყო დაგვედგინა შეაღწევდა თუ არა ლიპოსომები უჯრედში, რომლის სტრუქტურაში ინკორპირებული იყო სხვადასხვა პრეპარატები, ჩატარებული იქნა ფლუროციტომეტრული ექსპერიმენტები. ექსპერიმენტებმა აჩვენეს, რომ DPPC ლიპოსომები, რომელშიც იყო ქოლესტერინის, ფლოურიოსცეინის მოლეკულები და ოქროს მცირე დიამეტრის ნანონაწილაკები შესწევთ უნარი შეაღწიონ სიმსივნის Caco-2 უჯრედებში, მაშინ როცა იგივე სტრუქტურის ნანონაწილაკებმა ვერ შეძლეს სისხლის წითელ უჯრედებში შეღწევა.

მიმაგრებული ფაილები:

Structural organization of DPPA and DPPC liposomes with ligands and permeability of incorporated Gold nanoparticles into cells [en]