safetyriskБезопасность и риск фармакотерапииSafety and Risk of Pharmacotherapy2312-78212619-1164Federal State Budgetary Institution ‘Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products’ of the Ministry of Health of the Russian Federation (FSBI ‘SCEEMP’)10.30895/2312-7821-2021-9-4-200-208safetyrisk-240Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESИзучение цитотоксических эффектов рекомбинантного человеческого интерферона лямбда-1 и его пегилированной формы в отношении клеток эпителия конъюнктивы человекаInvestigation of Cytotoxic Effects of Recombinant Human Interferon Lambda-1 and Its Pegylated Form on Human Conjunctival Epithelial Cellshttps://orcid.org/0000-0003-1446-7229КихтенкоН. А.KikhtenkoN. A.

Кихтенко Николай Андреевич

ул. Тимакова, д. 2, Новосибирск, 630060, Российская Федерация

Nikolai A. Kikhtenko

2 Timakova St., Novosibirsk 630060, Russian Federation

dr.kikhtenko@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-8443-656XБондаренкоН. А.BondarenkoN. A.

Бондаренко Наталья Анатольевна, канд. биол. наук

ул. Тимакова, д. 2, Новосибирск, 630060, Российская Федерация

Natalia A. Bondarenko, Cand. Sci. (Biol.)

2 Timakova St., Novosibirsk 630060, Russian Federation

bond802888@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4507-093XБгатоваН. П.BgatovaN. P.

Бгатова Наталия Петровна, д-р биол. наук, профессор

ул. Тимакова, д. 2, Новосибирск, 630060, Российская Федерация

Nataliya P. Bgatova, Dr. Sci. (Biol.), Professor

2 Timakova St., Novosibirsk 630060, Russian Federation

nataliya.bgatova@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0336-4227ОлейникЛ. А.OleynikL. A.

Олейник Лариса Алексеевна

ул. Тимакова, д. 2, Новосибирск, 630060, Российская Федерация

Larisa A. Oleynik

2 Timakova St., Novosibirsk 630060, Russian Federation

larysaoleynik81@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-9956-0056ПовещенкоО. В.PoveshchenkoO. V.

Повещенко Ольга Владимировна, д-р мед. наук

ул. Тимакова, д. 2, Новосибирск, 630060, Российская Федерация

Olga V. Poveshchenko, Dr. Sci. (Med.)

2 Timakova St., Novosibirsk 630060, Russian Federation

poveschenkoov@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6311-5452ФурсоваА. Ж.FursovaA. Zh.

Фурсова Анжелла Жановна, д-р мед. наук

ул. Тимакова, д. 2, Новосибирск, 630060, Российская Федерация

Anzhella Zh. Fursova, Dr. Sci. (Med.)

2 Timakova St., Novosibirsk 630060, Russian Federation

anzhellafursova@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1093-8938МадоновП. Г.MadonovP. G.

Мадонов Павел Геннадьевич, д-р мед. наук

ул. Тимакова, д. 2, Новосибирск, 630060, Российская Федерация

Pavel G. Madonov, Dr. Sci. (Med.)

2 Timakova St., Novosibirsk 630060, Russian Federation

pmadonov@yandex.ruНаучно-исследовательский институт клинической и экспериментальной лимфологии — филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук»РоссияResearch Institute of Clinical and Experimental Lymphology—Branch of the Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation20212110202194200208Copyright © Кихтенко Н.А., Бондаренко Н.А., Бгатова Н.П., Олейник Л.А., Повещенко О.В., Фурсова А.Ж., Мадонов П.Г., 20212021Кихтенко Н.А., Бондаренко Н.А., Бгатова Н.П., Олейник Л.А., Повещенко О.В., Фурсова А.Ж., Мадонов П.Г.Kikhtenko N.A., Bondarenko N.A., Bgatova N.P., Oleynik L.A., Poveshchenko O.V., Fursova A.Z., Madonov P.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.risksafety.ru/jour/article/view/240

В настоящее время отсутствуют эффективные универсальные противовирусные препараты для лечения вирусных заболеваний передней поверхности глаза. В свою очередь, интерфероны III типа показывают высокую активность на гистологических барьерах, к которым, в частности, относится конъюнктива. Модификация белковых молекул нативных препаратов позволяет значительно улучшить их фармакодинамические свойства. В связи с этим представляется логичным создание противовирусных препаратов на основе интерферона лямбда-1 (ИФН-λ1) и его пегилированной формы (ПЭГ ИФН-λ1).

Цель работы

Цель работы: оценить in vitro цитотоксическое действие рекомбинантного человеческого ИФН-λ1 и его пегилированной формы, рассматриваемой в качестве прототипа лекарственного препарата, на клетки конъюнктивы человека Chang conjunctiva clone 1-5c-4.

Материалы и методы

Материалы и методы: ПЭГ ИФН-λ1 был получен методом электронно-лучевой иммобилизации. Для культивирования использовали культуру клеток нормальной конъюнктивы человека Chang conjunctiva clone 1-5c-4. Для оценки цитотоксического действия применяли МТТ-тест. Пролиферативную активность клеток изучали посредством измерения импеданса на микроэлектродах. Ультраструктурные изменения оценивали методом электронной микроскопии. Статистическую обработку проводили с использованием пакета программ Statistica 10.0.

Результаты

Результаты: ИФН-λ1 (37 мкг/мл) и ПЭГ ИФН-λ1 (42 мкг/мл) не оказывали выраженного цитотоксического воздействия на культуру клеток конъюнктивы человека, а также на их пролиферативную способность. Анализ ультраструктурных изменений клеток конъюнктивы человека показал, что воздействие ИФН-λ1 приводило к активации обменных процессов в клетках, а ПЭГ ИФН-λ1 способствовало дифференцировке, кератинизации эпителиоцитов, а также модификации клеточной мембраны. Десятикратное увеличение концентрации ИФН-λ1 и ПЭГ ИФН-λ1 (до 370 и 420 мкг/мл соответственно) снижало жизнеспособность клеток на 15–20% и вызывало морфологические изменения относительно интактного контроля.

Выводы

Выводы: результаты проведенного исследования показали, что ИФН-λ1 и ПЭГ ИФН-λ1 могут быть использованы в качестве активных фармацевтических субстанций для разработки лекарственных препаратов для лечения вирусных поражений конъюнктивы.

Currently, there are no efficacious, all-purpose antiviral medicines for the treatment of ocular surface infections caused by viruses. At the same time, type III interferons demonstrate high potency for histological barriers, such as the conjunctiva. Modification of protein molecules in native products can significantly improve their pharmacodynamic properties. Thus, it seems reasonable to develop antiviral medicines based on interferon lambda (IFN-λ1) and its pegylated form (PEG IFN-λ1).

The aim of the study was to evaluate the in vitro cytotoxic effect of recombinant human IFN-λ1 and its pegylated form on Chang conjunctiva clone 1-5c-4 human conjunctival cells.

Materials and methods

Materials and methods: PEG IFN-λ1 was obtained by the electron beam immobilisation method. A normal human conjunctival cell line Chang conjunctiva clone 1-5c-4 was used for cell cultivation. The MTT test was used to assess the cytotoxic effect. Cell proliferative activity was studied by measuring microelectrode impedance. Ultrastructural changes were assessed by electron microscopy. Statistical processing was performed using the Statistica 10.0 software package.

Results

Results: IFN-λ1 (37 μg/mL) and PEG IFN-λ1 (42 μg/mL) had no significant cytotoxic effect on the human conjunctiva cell culture and the cell proliferative activity. The analysis of ultrastructural changes demonstrated that IFN-λ1 activated metabolic processes in the cells, and PEG IFN-λ1 promoted differentiation and keratinisation of epithelial cells and led to modification of the cell membrane. A ten-fold increase in IFN-λ1 and PEG IFN-λ1 concentration (to 370 μg/mL and 420 μg/mL, respectively) reduced the cell viability by 15–20% as compared to the intact control.

Conclusions

Conclusions: the study results demonstrated that IFN-λ1 and PEG IFN-λ1 could be used as active pharmaceutical ingredients in the development of medicines for the treatment of conjunctival viral infections.

интерферонинтерферон лямбдапегилированиеконъюнктива человекацитотоксичностькультура клеток нормальной конъюнктивы человекаinterferoninterferon lambdapegylationhuman conjunctivacytotoxicitynormal human conjunctiva cell lineРабота выполнена без спонсорской поддержки.The study was performed without external funding.ReferencesSoares S, Sousa J, Pais A, Vitorino C. Nanomedicine: principles, properties, and regulatory issues. Front Chem. 2018;6:360. https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00360Soares S, Sousa J, Pais A, Vitorino C. Nanomedicine: principles, properties, and regulatory issues. Front Chem. 2018;6:360. https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00360Мадонов ПГ, Кихтенко НА, Олейник ЛА, Удут ВВ. Интерферон лямбда — новый представитель фармакологически активных интерферонов. Экспериментальная и клиническая фармакология. 2020;83(6):30–7. https://doi.org/10.30906/0869-2092-2020-83-6-30-37Madonov PG, Kikhtenko NA, Oleynik LA, Udut VV. Interferon lambda — the new representative of pharmacologically active interferons. Eksperimental’naya i klinicheskaya farmakologiya = Experimental and Clinical Pharmacology. 2020;83(6):30–7 (In Russ.) https://doi.org/10.30906/0869-2092-2020-83-6-30-37Lazear HM, Nice TJ, Diamond MS. Interferon-λ: immune functions at barrier surfaces and beyond. Immunity. 2015;43(1):15–28. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2015.07.001Lazear HM, Nice TJ, Diamond MS. Interferon-λ: immune functions at barrier surfaces and beyond. Immunity. 2015;43(1):15–28. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2015.07.001Ye L, Schnepf D, Staeheli P. Interferon-λ orchestrates innate and adaptive mucosal immune responses. Nat Rev Immunol. 2019;19(10):614–25. https://doi.org/10.1038/s41577-019-0182-zYe L, Schnepf D, Staeheli P. Interferon-λ orchestrates innate and adaptive mucosal immune responses. Nat Rev Immunol. 2019;19(10):614–25. https://doi.org/10.1038/s41577-019-0182-zAntony F, Pundkar C, Sandey M, Jaiswal AK, Mishra A, Kumar A, et al. IFN-λ regulates neutrophil biology to suppress inflammation in herpes simplex virus-1-induced corneal immunopathology. J Immunol. 2021;206(8):1866–77. https://doi.org/10.4049/jimmunol.2000979Antony F, Pundkar C, Sandey M, Jaiswal AK, Mishra A, Kumar A, et al. IFN-λ regulates neutrophil biology to suppress inflammation in herpes simplex virus-1-induced corneal immunopathology. J Immunol. 2021;206(8):1866–77. https://doi.org/10.4049/jimmunol.2000979Feroze KB, Wang J. Interferon Induced Retinopathy. StatPearls; 2020. PMID: 28722892Feroze KB, Wang J. Interferon Induced Retinopathy. StatPearls; 2020. PMID: 28722892Rentiya ZS, Wells M, Bae J, Chen KJ, Chao AN, Turgeon N, et al. Interferon-α-induced retinopathy in chronic hepatitis C treatment: summary, considerations, and recommendations. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2019;257(3):447–52. https://doi.org/10.1007/s00417-018-04209-7Rentiya ZS, Wells M, Bae J, Chen KJ, Chao AN, Turgeon N, et al. Interferon-α-induced retinopathy in chronic hepatitis C treatment: summary, considerations, and recommendations. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2019;257(3):447–52. https://doi.org/10.1007/s00417-018-04209-7Medhat E, Esmat G, Hamza E, Abdel AA, Fouad FW, Darweesh SK, et al. Ophthalmological side effects of interferon therapy of chronic hepatitis C. Hepatobiliary Surg Nutr. 2016;5(3):209–16. https://doi.org/10.21037/hbsn.2015.12.14Medhat E, Esmat G, Hamza E, Abdel AA, Fouad FW, Darweesh SK, et al. Ophthalmological side effects of interferon therapy of chronic hepatitis C. Hepatobiliary Surg Nutr. 2016;5(3):209–16. https://doi.org/10.21037/hbsn.2015.12.14Бекарев АА, Артамонов АВ, Верещагин ЕИ. Способ иммобилизации биологически активного вещества (БАВ) на носитель (варианты) и конъюгат БАВ-носитель, полученный данными способами. Патент Российской Федерации № 24009669; 2008.Bekarev AA, Artamonov AV, Vereshchagin EI. Method for immobilizing a biologically active substance (BAS) on a carrier (variants) and a BAS-carrier conjugate obtained by these methods. Patent of the Russian Federation No. 24009669; 2008 (In Russ.)Wylie DC, Voloch M, Lee S, Liu YH, Cannon-Carlson S, Cutler C, Pramanik B. Carboxyalkylated histidine is a pH-dependent product of pegylation with SC-PEG. Pharm Res. 2001;18(9):1354–60. https://doi.org/10.1023/a:1013006515587Wylie DC, Voloch M, Lee S, Liu YH, Cannon-Carlson S, Cutler C, Pramanik B. Carboxyalkylated histidine is a pH-dependent product of pegylation with SC-PEG. Pharm Res. 2001;18(9):1354–60. https://doi.org/10.1023/a:1013006515587Bailon P, Palleroni A, Schaffer CA, Spence CL, Fung WJ, Porter JE, et al. Rational design of a potent, long-lasting form of interferon: a 40 kDa branched polyethylene glycol-conjugated interferon alpha-2a for the treatment of hepatitis C. Bioconjug Chem. 2001;12(2):195–202. https://doi.org/10.1021/bc000082gBailon P, Palleroni A, Schaffer CA, Spence CL, Fung WJ, Porter JE, et al. Rational design of a potent, long-lasting form of interferon: a 40 kDa branched polyethylene glycol-conjugated interferon alpha-2a for the treatment of hepatitis C. Bioconjug Chem. 2001;12(2):195–202. https://doi.org/10.1021/bc000082gМишенина СВ, Мадонов ПГ, Байкалов ГИ, Леонтьев СГ, Зотов СП. Пероральный тромболизис при венозных тромбозах (клиническое исследование). Тромбоз, гемостаз и реология. 2019;(4):54–67. https://doi.org/10.25555/THR.2019.4.0900Mishenina SV, Madonov PG, Baykalov GI, Leontyev SG, Zotov SP. The oral thrombolysis for venous thrombosis (clinical study). Tromboz, gemostaz i reologiya = Thrombosis, Hemostasis and Rheology. 2019;(4):54–67 (In Russ.) https://doi.org/10.25555/THR.2019.4.0900Артамонов АВ, Бекарев АА, Дыгай АМ, Жданов ВВ, Киншт ДН, Мадонов ПГ, Шерстобоев ЕЮ. Пегилированный интерферон лямбда, обладающий высокой биодоступностью при пероральном применении, и способ его получения. Патент Российской Федерации № 2678332 C1; 2017.Artamonov AV, Bekarev AA, Dygay AM, Zhdanov VV, Kinsht DN, Madonov PG, Sherstoboev EYu. Pegylated interferon lambda with high oral bioavailability and method for its production. Patent of the Russian Federation No. 2678332 C1; 2017 (In Russ.)Кихтенко НА, Ильичева ТН, Дурыманов АГ, Фурсова АЖ, Мадонов ПГ. Изучение противовирусной активности рекомбинантного человеческого интерферона лямбда 1 на культуре клеток конъюнктивы человека. Сибирский научный медицинский журнал. 2021;41(5):31–6. https://doi.org/10.18699/SSMJ20210504Kikhtenko NA, Ilyicheva TN, Durymanov AG, Fursova AZh, Madonov PG. Investigation of the antiviral activity of the recombinant human interferon lambda 1 in human conjunctiva cell culture. Sibirskiy nauchny meditsinskiy zhurnal = Siberian Scientific Medical Journal. 2021;41(5):31–6 (In Russ.) https://doi.org/10.18699/SSMJ20210504Tovey MG, Lallemand C. Safety, tolerability, and immunogenicity of interferons. Pharmaceuticals (Basel). 2010;3(4):1162–86. https://doi.org/10.3390/ph3041162Tovey MG, Lallemand C. Safety, tolerability, and immunogenicity of interferons. Pharmaceuticals (Basel). 2010;3(4):1162–86. https://doi.org/10.3390/ph3041162Нестерова ИВ. Препараты интерферона альфа в клинической практике. Российский аллергологический журнал. 2010;(2):43–52.Nesterova IV. Interferon alfa in clinical practice. Rossiyskiy allergologicheskiy zhurnal = Russian Journal of Allergy. 2010;(2):43–52 (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.