Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Anti-tumor effect of the inhibitor of cholesterol synthesis pathway – lovastatin and photodynamic therapy in colorectal cancer in vitro

Osiecka B. J., Olbromski M., Wojdat E., Kwiatkowski S., Borska S.

Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna

|

2017

|

Vol. 23, nr 1

37--48

EN

Photodynamic therapy (PDT) is a promising treatment method for non-oncological and oncological diseases. PDT requires the use of photosensitizer, light, and cell oxygen. A selective, cytotoxic effects can be achieved in cancer cells, thanks to formation of radical oxygen species (ROS). Recent data indicate, that PDT with aminolevulinic acid (ALA) is successful in treatment of colorectal cancer. However, anti-cancer effects PDT in vivo, can vary in PDT in vitro, due to low level of oxygenation of tumor cells. Experimental research confirms the role of cholesterol in oncogenesis and indicates, that in colorectal cancer the cholesterol synthesis is disrupted; among others lovastatin belong to inhibitors 3-hydroxy-3-methyl-glutharyl-coenzyme A (HMG-CoA) enzyme of cholesterol synthesis pathway. Anti-tumor potential of statins: antiproliferative and pro-apoptotic, were demonstrated in various tumors in vitro and in vivo. Colorectal cancer, which often has genes mutations that are related to programmed death cells, shows resistance to chemotherapy. The objective of the research was to investigate the effect of antiproliferative and cytotoxic lovastatin and ALA-PDT (in low dose) working separately and in combination method (lovastatin and PDT) − for apoptosis induction, in metastatic colon cell line SW620. Our finding showed, that lovastatin inhibits the growth of cancer cells, depending on the dose and incubation time. ALA-PDT in low dose works on cell cytotoxic, yet do not initiate apoptosis. Whereas, preincubation of cells with lovastatin (IC50) increases the cytotoxic effect after PDT and induces apoptosis in cancer cells SW620, as demonstrated using an assay of Annexin V for flow cytometry. Our research demonstrates for the first time, the effectiveness of ALA-PDT connection with an inhibitor of cholesterol synthesis pathway – lovastatin, in increasing the cytotoxicity and induction of apoptosis in colon cancer cells, that are resistant to chemotherapy.

PL

Terapia fotodynamiczna (ang. photodynamic therapy, PDT) jest obiecującą metodą w leczeniu nowotworowych i nienowotworowych schorzeń. Działanie PDT wymaga użycia fotouczulacza, światła i tlenu komórkowego, dla uzyskania wybiórczego cytotoksycznego efektu w komórkach patologicznych. Efekt ten jest wynikiem powstania wolnych rodników (ROS). Badania pokazują, że PDT z kwasem aminolewulinowym (ALA) jest skuteczna w leczeniu raka jelita grubego. Jednak efekty PDT in vivo, ze względu na niski poziom oksygenacji guza, mogą odbiegać od działania PDT in vitro. Dane eksperymentalne potwierdzają rolę cholesterolu w procesie onkogenezy i wskazują na zaburzony szlak syntezy cholesterolu, m.in. w raku jelita grubego. Statyny, np. lowastatyna, należą do inhibitorów 3-hydroksy-3-metylo-glutarylo-koenzymu A (HMG-CoA) − enzymu szlaku syntezy cholesterolu. Potencjał antynowotworowy statyn, antyproliferacyjny i proapoptotyczny, wykazano w nowotworach in vitro i in vivo. Rak jelita grubego, cechujący się mutacjami genów związanych z apoptozą, wykazuje oporność na standardowe chemioterapeutyki. Celem pracy było zbadanie efektu antyproliferacyjnego i cytotoksycznego lowastatyny i ALA-PDT (w niskiej dawce) działających osobno, oraz w metodzie połączonej (lowastatyna i PDT) – na indukcję apoptozy w przerzutowej linii raka jelita grubego SW620. Wyniki pokazały, że lowastatyna hamuje wzrost komórek w związku zależnym od dawki i czasu inkubacji. ALA-PDT w niskiej dawce działa cytotoksycznie, ale nie inicjuje apoptozy. Natomiast preinkubacja komórek raka z lowastatyną (IC50) zwiększa efekt cytotoksyczny po PDT i indukuje apoptozę w komórkach, co wykazano w teście z aneksyną V na cytometrze przepływowym. Nasze wyniki po raz pierwszy demonstrują skuteczność metody łączonej: ALA-PDT i inhibitora syntezy szlaku cholesterolu – lowastatyny, w zwiększeniu cytotoksyczności i indukcji apoptozy w komórkach raka jelita grubego, opornego na chemioterapię.

2

Wymuszanie zmian formy morfologicznej grzybni Aspergillus terreus poprzez dodatek nieorganicznych mikrocząstek

Gonciarz J., Pawlak M., Bizukojć M.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2012

|

Nr 4

123-124

PL

Grzyby nitkowe są producentem wielu cennych substancji. Forma morfologiczna grzybów ma wpływ na jego produktywność. Badania nad sterowanie morfologią grzybów nitkowych mają na celu intensyfikację produkcji ich metabolitów oraz kontrole nad wielkością peletek w hodowlach wgłębnych, Niniejsza praca ma na celu zbadanie wpływu dodatku nieorganicznych mikrocząstek talku (Mg3(OH)2Si4010) oraz tlenku glinu (Al203 na rozmiar peletek Aspergillus terreus ATCC 20542 i biosyntezę lowastatyny.

EN

Filamentous fungi produce many valuable substances. A morphological form of fungi has an impact on his productivity. Studies on controlling the fungal morphology are directed towards the intensification of metabolites excretion and control over the size of pellets in submerged cultures. This paper aims at the investigation of influence of talcum (Mg)3(OH)2Si4O)10) and aluminum trioxide (Al203) addition on the size of Aspergillus terreus ATCC 20542 pellets and lovastatin production.

3

Intensyfikacja biosyntezy lowastatyny przy użyciu laktozy i glicerolu jako źródeł węgla w procesach okresowych oraz discontinuous fed-batch i continuous fed-batch

Pawlak M., Bizukojć M.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2012

|

Nr 4

164-166

PL

W pracy została przedstawiona strategia maksymalizacji biosyntezy lowastatyny przez Aspergillus terreus ATCC 20542 przy jednoczesnym użyciu laktozy i glicerolu jako źródeł węgla w procesach okresowych jak i półciągłych. Zarówno w bioreaktorze jak i w hodowlach wstrząsanych lepsze wyniki uzyskiwano w procesach fed-batch. W bioreaktorze niezbędna była controla pH i p02 oraz zmienna szybkość zasilania substratem węglowym, która intensyfikowała wydzielanie lowastatyny.

EN

The strategy of maximization of lovastatin biosynthesis by Aspergilus terrreus ATCC 20542 with the simultaneous use of lactose and glycerol as carbon sources in a batch and fed-batch culture is presented in the paper. Both in shake flasks and in a bioreactor better results were obtained in the fed-batch culture. In the bioreactor it was also necessary to control pH and p02 and to vary feeding rate of carbon substrate. All of them intensified lovastatin secretion.

4

Kinetic modelling of lovastatin biosynthesis by aspergillus terreus cultivated on lactose and glycerol as carbon sources

Pawlak M., Bizukojć M.

Chemical and Process Engineering

|

2012

|

Vol. 33, nr 4

651--665

EN

A kinetic model to describe lovastatin biosynthesis by Aspergillus terreus ATCC 20542 in a batch culture with the simultaneous use of lactose and glycerol as carbon sources was developed. In order to do this the kinetics of the process was first studied. Then, the model consisting of five ordinary differential equations to balance lactose, glycerol, organic nitrogen, lovastatin and biomass was proposed. A set of batch experiments with a varying lactose to glycerol ratio was used to finally establish the form of this model and find its parameters. The parameters were either directly determined from the experimental data (maximum biomass specific growth rate, yield coefficients) or identified with the use of the optimisation software. In the next step the model was verified with the use of the independent sets of data obtained from the bioreactor cultivations. In the end the parameters of the model were thoroughly discussed with regard to their biological sense. The fit of the model to the experimental data proved to be satisfactory and gave a new insight to develop various strategies of cultivation of A. terreus with the use of two substrates.

5

Impact of bioreactor scale on lovastatin biosynthesis by Aspergillus terreus ATCC 20542 in a batch culture

Pawlak M., Bizukojć M., Ledakowicz S.

Chemical and Process Engineering

|

2012

|

Vol. 33, nr 1

71-84

EN

Biosynthesis of lovastatin (a polyketide metabolite of Aspergillus terreus) in bioreactors of different working volume was studied to indicate how the change of scale of the process influences the formation of this metabolite. The experiments conducted in shake flasks of 150 ml working volume allowed to obtain lovastatin titres at the level of 87.5 mg LOV l-1, when two carbon sources, namely lactose and glycerol were used. The application of the same components in a large stirred-tank bioreactor of 5.3-litre working volume caused a decrease of lovastatin production by 87% compared to the shake flask culture. The deficiency of nitrogen in this bioreactor did not favour the formation of lovastatin, in contrast to the small bioreactor of 1.95-litre working volume, in which lovastatin titres comparable to those in the shake flasks could be achieved, when organic nitrogen concentration was two-fold decreased. When the control of pH and/or pO2 was used simultaneously, an increase in lovastatin production was observed in the bioreactors. However, these results were still slightly lower than lovastatin titres obtained in the shake flasks.

6

Biosynteza związków poliketydowych przez Aspergillus Terreus

Bizukojć M.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2009

|

Z. 377

8-154

PL

Aspergillus terreus jest grzybem nitkowym należącym do gromady Ascomycota. Posiada on szczególną zdolność do biosyntezy poliketydowego metabolitu, będącego inhibitorem reduktazy (S)-3-hydroksy-3-metyloglutarylo-CoA, zwanego kwasem mewinolinowym. Związek ten w postaci laktonu, nazwanego oficjalnie lowastatyną, jest wykorzystywany w medycynie jako lek obniżający poziom endogennego cholesterolu w organizmie człowieka. Niniejsze opracowanie ma formę krótkiej monografii mającej na celu przybliżenie czytelnikowi zagadnień biochemicznych, fizjologicznych, morfologicznych i kinetycznych biosyntezy niektórych metabolitów wtórnych produkowanych przez A. terreus ze szczególnym uwzględnieniem najważniejszego metabolitu, czyli lowastatyny, oraz często jej towarzyszącej (+)-geodyny. W pracy omówione zostały w pierwszej kolejności mechanizmy biochemiczne rządzące biosyntezą lowastatyny oraz (+)-geodyny. Opisany został klaster genów odpowiedzialnych za syntezę enzymów niezbędnych do biosyntezy lowastatyny oraz przedstawione zostały zasady działania syntaz poliketydowych. Szczegółowo pokazano szlak biosyntezy lowastatyny oraz takich oktaketydowych metabolitów, jak sulochryna, (+)-geodyna i kwas astrowy. Podana została także pierwszorzędowa struktura enzymów odpowiedzialnych za biosyntezę lowastatyny. Zagadnienia biochemiczne biosyntezy metabolitów wtórnych A. terreus zostały opracowane w większości na podstawie danych literaturowych. Uzupełniono jednakże niektóre brakujące dane poprzez odtworzenie mechanizmu działania syntazy oktaketydowej antronu emodyny na podstawie ogólnej wiedzy na temat syntaz poliketydowych. Dodatkowo została przeprowadzona na podstawie anotacji częściowo zsekwencjonowanego genomu własna rekonstrukcja sieci metabolicznej dla pierwotnego metabolizmu A. terreus. Skorelowana ona została z danymi fizjologicznymi pochodzącymi z własnych eksperymentów i znalezionymi w literaturze przedmiotu, związanymi na przykład z asymilacją substratów i produkcją metabolitów pierwotnych, jak etanol. Przeprowadzona krótka analiza porównawcza sieci metabolicznej z danymi eksperymentalnymi pozwoliła także na sformułowanie propozycji uzupełnienia „dziur" (holes), czyli brakujących enzymów bądź reakcji w anotacji sieci metabolicznej, szczególnie tych związanych z metabolizmem laktozy. W dalszej części pracy skupiono się na aspektach fizjologicznych procesu biosyntezy metabolitów wtórnych i przedstawiono wpływ składu podłoża oraz warunków procesowych na biosyntezę lowastatyny i (+)-geodyny przez A. terreus. Dzięki wynikom badań eksperymentalnych określony został wpływ źródła węgla i azotu na jednoczesną biosyntezę lowastatyny i (+)-geodyny, co w dalszym etapie badań pozwoliło na sformułowanie modelu kinetycznego procesu biosyntezy lowastatyny przez A. terreus. Dodatkowo przebadany został wpływ takich śladowych substancji odżywczych, jak witaminy, na biosyntezę metabolitów A. terreus. Na podstawie własnych danych eksperymentalnych udowodniono, że niektóre witaminy z grupy B wpływają pozytywnie na biosyntezę lowastatyny. Opracowana została także strategia prowadzenia procesu biosyntezy lowastatyny w bioreaktorze. Udana okazała się próba zminimalizowania produkcji (+)-geodyny poprzez stosowanie odpowiedniej kontroli pH oraz suplementację podłóż witaminami. Kolejnym aspektem omawianym w pracy jest znaczenie morfologii i różnicowania się strzępek grzybni w biosyntezie lowastatyny i (+)-geodyny. Przedstawione zostały czynniki wpływające na morfologię grzybni, wielkość, kształt i formę peletek A. terreus. Przedstawiono także wyniki badań dotyczących wewnętrznej struktury peletek grzybni A. terreus, a różnicowanie się strzępek grzybni zostało skorelowane z biosyntezą lowastatyny i (+)-geodyny. Wreszcie przedstawiono dwa modele biosyntezy lowastatyny przez A. terreus, które można znaleźć w literaturze przedmiotu. Są to model morfologicznie strukturalny oraz sformułowany przez autora niestrukturalny model kinetyczny. Ten drugi model powstał na podstawie wyników badań z hodowli wstrząsanej i został pozytywnie zweryfikowany w procesach bioreaktorowych.

EN

Aspergillus terreus is a filamentous fungus that belongs to the phylum Ascomycota. It is able to biosynthesise a polyketide metabolite, which inhibits (S)-3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase and is called mevinolinic acid. The lactone form of this compound, which was internationally named lovastatin, is used in medicine to decrease the level of the endogenous cholesterol in human organisms. This work is a short monograph, whose aim is to present the biochemical, physiological, morphological and kinetic issues of biosynthesis of selected secondary metabolites produced by A. terreus. The special attention is paid to the most important metabolite, i.e. the aforementioned lovastatin and to (+)-geodin, which frequently accompanies lovastatin in the cultivation processes. In this work the biochemical mechanisms governing lovastatin and (+)-geodin biosynthesis were first presented. The gene cluster, which is responsible for the expression of the enzymes required for lovastatin biosynthesis, was described. Also the action of polyketide synthases was presented. Metabolic pathways of lovastatin biosynthesis and of such octaketide metabolites as sulochrin, (+)-geodin, and asterric acid were described in detail. The biochemical issues of secondary metabolites biosynthesis by A. terreus were mostly elaborated upon the literature data. However, few lacking data were supplemented. The hypothetical action of emodin anthrone octaketide synthase was described on the basis of the general knowledge concerning polyketide synthases. Additionally, the reconstruction of the metabolic network to mainly describe the primary metabolism of A. terreus was made upon the annotation the partially sequenced genome. The results of this reconstruction were correlated with the physiological data originated from own experiments and selected literature data. They concerned the assimilation of substrates and primary metabolites formation, e.g. ethanol. The comparative analysis of the reconstructed metabolic network and the experimental data allowed for the proposal to fill the holes, i.e. lacking enzymes or reactions, in the annotated network, especially those connected with lactose metabolism. In the second part of the work the physiological issues of the biosynthesis of secondary metabolites were discussed. The influence of the medium composition and process conditions on lovastatin and (+)-geodin biosynthesis by A. terreus was presented. Owing to the experimental results the influence of carbon and nitrogen source on the simultaneous lovastatin and (+)-geodin biosynthesis was described. Next, it allowed for the formulation of the kinetic model of lovastatin biosynthesis by A. terreus. Additionally, the influence of such trace nutrients as vitamins on lovastatin and (+)-geodin biosynthesis by A. terreus was studied. On the basis of own experimental data, it was proved that some B-group vitamins positively influence lovastatin biosynthesis. Also the strategy of lovastatin biosynthesis in bioreactor was elaborated. The minimisation of (+)-geodin production was successfully achieved by means of the valid pH control procedure and media supplementation with B-group vitamins. Another issue discussed was the influence of morphology and hyphal differentiation on lovastatin and (+)-geodin biosynthesis. The factors influencing the hyphal morphology, i.e. the size and shape of A. terreus pellets were discussed. Also the experimental results concerning the infrastructure of the pellets were presented and hyphal differentiation was correlated with lovastatin and (+)-geodin biosynthesis. Finally, two kinetic models to describe lovastatin biosynthesis were shown. These are a morphologically structured and an unstructured kinetic models. The latter was formulated by the author of this work upon the experimental results from a shake flask cultures and successfully verified in the bioreactor cultivations.

7

Biosynteza metabolitów wtórnych przez Aspergillus terreus

Bizukojć M., Ledakowicz S.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2009

|

Nr 3

23-25

PL

W pracy przedstawiono biosyntezę metabolitów wtórnych Aspergillus terreus na przykładzie lowastatyny i (+)-geodyny, w ujęciu biochemiczno-bioinformatycznym, fizjologicznym, kinetycznym i morfologicznym.

EN

Biosynthesis of Aspergillus terreus secondary metabolites lovastatin and (+)-geodin as the examples was presented. Biochemical and bioin-formatics, physiological, kinetic and morphological aspects of this process were discussed.

8

Comparative validation of densitometric and videodensitometric determination of lovastatin and simvastatin in pharmaceuticals

Komsta Ł., Skibiński R., Hopkała H., Winiarczyk-Serwacka M.

Chemia Analityczna

|

2007

|

Vol. 52, No. 5

771-779

EN

Densitometric and videodensitometric methods for determination of lovastatin and simva-statin in commercially available pharmaceutical have been described. Analysis was performed using HPTLC Si F254 plates and hexane-methylethylketone (55:45 v/v) mobile phase. Densitometric detection was performed at 230 nm, and videoscanning at 254 nm. Calibration plots were constructed in the range 4-16 &mi; g per spot for both drugs. Calibration data were subjected to statistical analysis using AIC criterion. Quadratic regression was finally chosen. Active substances were extracted from tablets with methanol. Densitometric method was much more precise than videodensitometric one. However, no significant differences in the accuracy between both procedures were observed. The proposed methods can be used in routine drug analysis due to their precision, accuracy, and relatively low consumption of materials and reagents.

PL

W pracy opisano densytometryczną i wideodcnsylometryczną metodę oznaczania lowasta-tyny i simwastatyny w dostępnych na rynku polskim preparatach farmaceutycznych. Analizę przeprowadzono na płytkach HPTLC pokrytych żelem krzemionkowym z użyciem fazy ruchomej o składzie heksan-metyletylketon (55:45 v/v). Detekcję densytometryczną przeprowadzono przy długości fali 230 nm, a wideoskanowanie przy 254 nm. Krzywe kalibracyjne skonstruowano w zakresie stężeń 4-16 &mi; g na plamkę. Dane kalibracyjne zostały poddane analizie statystycznej i na podstawie kryterium AIC wybrano regresję kwadratową. Ekstrakcję z tabletek przeprowadzono metanolem. Pomiędzy obiema metodami nie stwierdzono różnic w dokładności, natomiast densy tometria odznaczała się wyraźnie lepszą precyzją. Proponowana metoda jest dokładna i precyzyjna, może być użyta w rutynowej analizie produktów leczniczych.

9

Wpływ składu podłoża na biosyntezę lowastatyny przez Aspergillus terreus

Bizukojć M., Ledakowicz S.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2005

|

Nr 4s

9-10