Изучение экстракта картофеля в качестве многофункционального носителя лекарственных средств
Ключевые слова:
экстракт картофеля, сетевая фармакология, молекулярный докинг, лекарственный носитель, противоопухолевой механизмАннотация
Картофель, являющийся четвертой по величине продовольственной культурой в мире, содержит множество биологически активных компонентов, таких как полисахариды, флавоноиды и алкалоиды. Экстракт картофеля обладает естественной низкой токсичностью, биоразлагаемостью и возможностью модификации структуры, поэтому может служить эффективным лекарственным носителем. Современная химиотерапия рака сталкивается с проблемами множественной лекарственной устойчивости, плохой биосовместимостью синтетических носителей и недостаточной таргетностью. Разработка зеленой интеллектуальной системы доставки лекарств на основе экстракта картофеля позволяет преодолеть клинические ограничения и реализовать высокоценное использование сельскохозяйственной продукции, имея важное научное и практическое значение.
Методы исследования. В работе использован комплексный подход: сетевая фармакология, молекулярное докинг и прогнозирование ADME/T. Противоопухолевые мишени кверцетина, α-соланина и хлорогеновой кислоты отобраны с помощью баз данных, включая SwissTargetPrediction. Сеть «компонент-мишень-путь» построена в программе Cytoscape. Молекулярный докинг выполнен с использованием CB-Dock2 для подтверждения режимов связывания ключевых соединений с основными мишенями. Оценка лекарственности и токсичности проведена с помощью SwissADME для системного изучения многомишеневого механизма экстракта картофеля.
Результаты. Три ключевых компонента экстракта картофеля проявляют синергическое противоопухолевое действие через множество путей: кверцетин нацелен на PI3K, EGFR и другие белки для регуляции пролиферации и апоптоза опухолевых клеток; α-соланин воздействует на TOP2A и ACHE, вызывая повреждение ДНК и индуцируя апоптоз; хлорогеновая кислота нацелена на AKT1 и MAOA, преодолевая лекарственную устойчивость, оказывая противовоспалительное и нейропротекторное действие. Молекулярный докинг подтвердил стабильное связывание и высокое сродство ключевых комплексов. Прогнозирование ADME/T показало хорошую лекарственность соединений. Трехмерная сетевая структура носителя обеспечивает эффективную загрузку лекарств, контролируемое высвобождение и выраженную опухолевую таргетность.
Заключение. Экстракт картофеля может служить многофункциональным природным лекарственным носителем, который подавляет опухоли и преодолевает лекарственную устойчивость за счет синергического многомишеневого и многопутевого механизма. Система доставки лекарств на его основе обладает высокой биосовместимостью и таргетностью. Данное исследование предлагает универсальную аналитическую основу для разработки природных растительных систем доставки лекарств и теоретическую поддержку для высокоценного использования картофеля и создания зеленых противоопухолевых препаратов. Необходимы дальнейшие исследования in vitro и in vivo, а также оптимизация структуры α-соланина для снижения токсичности.
Библиографические ссылки
Zhao M. et al. (2023). Structural characterization and antitumor activity of a novel polysaccharide from solanum tuberosum. Carbohydrate polymers, 301, 120358.
Wang Y. et al. (2022). Potato-derived nanoparticles as biocompatible carriers for doxorubicin: A phresponsive drug delivery system. Journal of nanobiotechnology, 20(1), 1-15.
Saeed M. E. M. et al. (2021). P-glycoprotein inhibition by natural products: A novel approach to overcome multidrug resistance in cancer. Pharmacological research, 170, 105750.
Singh R. & Kaur l. (2021). Traditional uses and modern perspectives of potato in medicine: A review. Journal of ethnopharmacology, 275, 113932.
Daina A, Michielin O. & Zoete V. (2019). Swisstargetprediction: Updated data and new features for efficient prediction of protein targets of small molecules. Nucleic acids research, 47 (w1), w357 - w364.
Shannon, P., Markiel, A., Ozier, O, Baliga, N. S., Wang, J. T, Ramage, D. & Kitano, H. (2003). Cytoscape: A software environment for integrated models of biomolecular interaction networks. Genome research, 13(11), 2498-2504.
Szklarczyk D., Gable A. L., lyon D., Junge, A., Wyder,S., Huerta-cepas J. & Jensen l. J. (2019). String v11: Protein-protein association networks with increased coverage, supporting functional discovery in genome-wide experimental datasets. Nucleic acids research, 47 (d1), d607-d613.
Kitchen D. B., Decornez H., Furr J. R. & Bajorath, J. (2004). Docking and scoring in virtual screening for drug discovery: Methods and applications. Nature reviews drug discovery, 3 (11), 935 – 949.
Morley S. D. & Keiser M. J. (2018). Molecular docking: An overview of methods, applications and recent advances. British journal of pharmacology, 175 (18), 3562 – 3580.
Daina A., Michielin O. & Zoete V. (2017). Swissadme: A free web tool to evaluate pharmacokinetics, drug – likeness and medicinal chemistry friendliness of small molecules. Scientific reports, 7 (1), 42717.
Lipinski C. A., Lombardo F., Dominy B. W. & Feeney P. J. (1997). Experimental and computational approaches to estimate solubility and permeability in drug discovery and development settings. Advanced drug delivery reviews, 23 (1 - 3), 3 – 25.
Li, X. & Zhang Y. (2022). Inhibition of p – glycoprotein by phenolic compounds in potato extracts: A molecular docking and experimental study. Chinese journal of natural medicines, 20 (12), 981 – 990.
Wang X. & Li, Y. (2023). Overcoming multidrug resistance in cancer cells using potato - extract - based drug delivery systems: A preclinical study. Journal of hematology & oncology, 16 (1), 1 - 15.
Torchilin V. P. (2011). Tumor - targeting delivery of antitumor drugs using tumor - penetrating peptides. Proceedings of the national academy of sciences, 108 (27), 10982 - 10989.
Matsumura Y. & Maeda, H. (1986). A new concept for macromolecular therapeutics in cancer chemotherapy: Mechanism of tumoritropic accumulation of proteins and the antitumor agent smancs. Cancer research, 46 (12), 6387 - 6392.
Hanahan D. & Weinberg R. A. (2011). Hallmarks of cancer: The next generation. Cell, 144 (5), 646 - 674.
Schipper M. L. & De vries I. J. (2016). Mouse models of cancer for preclinical studies of targeted therapies. British journal of cancer, 114 (8), 835 – 843.
