Signal protein-functionalized gold nanoparticles for nuclear targeting into osteosarcoma cells for use in radiosensitization experiments

The standard therapy for malignant primary bone tumors such as osteosarcoma involves major surgeries. For tumors located in difficult regions such as the pelvis, surgical intervention could lead to serious side effects for example loss of a limb and/or function, loss of bowel, bladder and sexual function as well as problems with wound healing and surgical complications. Therefore, exploring other approaches that can improve or complement current surgical techniques is important. Hence, sensitizing primary bone tumors to radiation could offer an additional strategy that could complement surgery and significantly improve survival and quality of life. Gold nanoparticles (AuNPs) have been shown to enhance radiosensitivity by increasing the local dose of radiation inside tumors. Therefore, the referred procedure of preparation and functionalization of gold nanoparticles may be used for investigation whether DNA repair inhibition in the presence of AuNPs leads to an effective radiosensitizing strategy for primary bone tumor cells and explore the mechanism of how this may be happening. In our work, we prepared gold nanoparticles and verified the relation between the size of the AuNPs and their uptake in tumor 143B cells and also investigated whether the optimal size of the AuNPs should not be smaller than the size of nuclear envelope pores (20-50 nm). Hence, two different AuNPs systems were prepared: the first one with AuNPs core size of about 5 nm (BS) and the second one with AuNPs core size of about 50 nm (ZA). For cellular AuNPs uptake enhancement, we functionalized the AuNPs with signaling peptides. For this purpose we prepared PEG-coated AuNPs functionalized with signal peptides for targeted transport into the cytoplasm (CPP) and into the cell nucleus (CPP + NLS). The toxicity of the AuNPs systems was assessed by MTS assay. We prepared stable functionalized AuNPs systems of both sizes. With the functionalizing of the AuNPs using signal peptides (CPP, NLS), the AuNPs p
Standardní terapie pro zhoubné primární kostní nádory jako např. osteosarkom zahrnují závažné operace. Pro nádory nacházející se v obtížných oblastech, jako je pánev, operační intervence můžou vést k závažným vedlejším efektům, jako je například ztráta končetiny nebo její funkce, ztráta střeva, žaludku a sexuálních funkcí, jakožto i problémy s hojením ran a další operační komplikace. Proto výzkum dalších přístupů je důležitý pro vylepšení nebo doplnění současných operačních technik. Z tohoto důvodu může senzibilizace primárních kostních nádorů vůči radiaci nabídnout další strategický přístup, který může sloužit jako doplněk operaci a výrazně vylepšit přežití a kvalitu života pacientů. Zlaté nanočástice (Au NPs) vykazují zvýšenou radiosenzitivitu pomocí zvýšení lokální dávky radiace v nádoru. V naší práci jsme připravili zlaté nanočástice a ověřili spojitost mezi velikostí AuNPs a jejich absorpcí do buněk 143B a také jsme zkoumali, zda optimální velikost AuNPs nebude menší než velikost pórů obalu (20-50 nm). Proto byly připraveny dva systému AuNPs: první s velikostí jader AuNPs okolo 5 nm (BS) a druhý s velikostí jádra kolem 50 nm (ZA). Pro vylepšení buněčného příjmu AuNPs jsme funkcionalizovali částice signálními peptidy. Pro tento účel jsme připravili AuNPs obalené PEG, které jsme následně funcionalizovali pro cílený transport do cytoplasmy (CPP) a do jádra buňky (CPP + NLS). Toxicita onou systémů AuNPs byla posouzena MTS testem. Připravili jsme stabilní funkcionalizované AuNPs obou velikostí. Pomocí funcionalizace AuNPs pomocí signálních peptidů (CPP, NLS), částice úspěšně penetrovali do jádra buňky. Popsaná procedura přípravy a funkcionalizace zlatých nanočástic může bát použita pro výzkum inhibitorů opravy DNA za přítomnosti AuNPs a může vést k novému porozumění překonání radioodolnosti buněk v primárních kostních nádorech.