Chemical modification of human cell surface for biohybrids production

Abstract

Аннотация Инновационные химические и биологические технологии получения биогибридных структур медицинского назначения разрабатываются на основе клеток человека. Для этой цели живые клетки гибридизуются с биологически активными молекулами. В данном исследовании были решены следующие задачи: разработаны оптимальные условия получения биогибридов с помощью реакции азид-алкинового циклоприсоединения, промотируемого напряжением (SPAAC), между N-азидоацетилманнозамином, введенного в состав поверхностного пептидогликана клеток, и дибензоциклооктиновым производным флуоресцентного красителя Cy5; синтезирован конъюгат анти-VEGF пептида c дибензоциклооктином для последующего получения биогибридов, способных селективно связывать белок VEGF; синтезирован конъюгат фолиевой кислоты с дибензоциклооктином для последующего получения биогибридов, способных селективно распознавать опухолевые клетки, проявляющие повышенную экспрессию рецепторов к фолиевой кислоте (FOLR1). В результате исследования были найдены оптимальные условия реакции хемоселективного лигирования поверхности живых клеток человека (суспензия Т-лимфоцитов Jurkat и адгезионные клетки карциномы предстательной железы PC3) для создания биогибридов. Был получен биогибрид, состоящий из клеток T-лимфоцитов Jurkat, лигированных анти-VEGF пептидом, селективно связывающим фактор роста эндотелия VEGF. Полученные биогибриды обладают биологической активностью, которая проявлялась в частичном подавлении пролиферации пигментных эпителиальных клеток сетчатки глаза человека (ARPE-19). Также был получен биогибрид, состоящий из клеток T-лимфоцитов Jurkat, лигированных с фолиевой кислотой. Биологическая активность полученного биогибрида нуждаются в дальнейших исследованиях. Разработанные химические и биологические технологии для создания биогибридных платформ могут стать основой новых подходов персонализированной терапии широкого спектра заболеваний.

Abstract Innovative chemical and biological technologies for the preparation of the biohybrid structures on the base of human cells are developed for further implementation in medicine. To this aim the living cells are hybridized with biologically active molecules. In this study the following tasks were solved: development of optimal conditions for creation of biohybrids in the strain-promoted azide-alkine cycloaddition reaction between N-azidoacetylmannosamine, incorporated in surface peptidoglycan of cells, and dibenzocyclooctyne derivative of fluorescent dye Cy5; synthesis of an anti-VEGF peptide and dibenzocyclooctin conjugate for subsequent creation of biohybrids capable of selectively binding a VEGF protein; synthesis of folic acid and dibenzocyclooctyne conjugate for subsequent creation of biohybrids capable of selectively recognizing tumor cells overexpressing folate receptor (FOLR1). The optimal conditions for chemoselective ligation of the surface of living human cells (suspension T-lymphocyte Jurkat and adherent prostate carcinoma PC3 cells) were found. The developed approaches are of great importance for creation of biohybrids. The biohybrid composed of T-lymphocyte Jurkat cells ligated with anti-VEGF peptide was produced. The obtained biohybrid possess a biological activity which was confirmed by partial suppressing of proliferation of human retinal pigmented epithelial cells (ARPE-19). The biohybrid composed of T-lymphocyte Jurkat cells ligated with folic acid was created. The cancer cells targeting activity of obtained biohybrid needs to be further evaluated. The developed chemical and biological technologies for the construction of biohybrid platforms might be the basis of new approaches to personalized therapy of a wide range of diseases.