Perpustakaan Digital ITB

Perangkap endosomal tetap menjadi tantangan utama dalam pengiriman intraseluler nanopartikel terapeutik, yang menyebabkan degradasi lisosom dan berkurangnya efikasi terapi. Setelah endositosis, banyak nanopartikel tetap terjebak dalam endosom dan kemudian diangkut ke jalur degradasi lisosom, mencegah pelepasan obat ke dalam sitoplasma. Berbagai mekanisme pelepasan endosomal, termasuk fusi membran, pembentukan pori, dan gangguan membran, telah dieksplorasi untuk meningkatkan pengiriman nanopartikel. Studi ini bertujuan untuk mengembangkan dua strategi pelepasan endosomal baru: natrium oleat (NaOL) sebagai agen fusi membran berbasis lipid dan peptida H3L5E6D10H12 yang dirancang secara rasional untuk pembentukan pori endosomal yang terkontrol. Dengan memanfaatkan mekanisme ini, penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan efisiensi pengiriman intraseluler nanopartikel terapeutik ke sel kanker payudara triple-negatif (TNBC). Pendekatan pertama menggunakan pemodelan in silico dan simulasi dinamika molekul (MD) untuk mengidentifikasi dan mengevaluasi agen fusi endosomal kandidat, dengan fokus pada interaksi lipid-membran dan dampaknya terhadap struktur membran. Validasi eksperimental dilakukan dengan memodifikasi liposom bermuatan simvastatin menggunakan natrium oleat melalui metode hidrasi film tipis, diikuti dengan karakterisasi komprehensif terhadap ukuran partikel, indeks polidispersitas (PDI), potensi zeta, dan efisiensi enkapsulasi obat. Selain itu, evaluasi in vitro dilakukan untuk menilai efek antikanker dari liposom yang dimodifikasi pada sel TNBC 4T1, termasuk analisis kolokalisasi subseluler, studi penyerapan seluler, produksi spesies oksigen reaktif (ROS), kuantifikasi kerusakan DNA, dan induksi apoptosis. Peptida H3L5E6D10H12 dirancang secara rasional menggunakan pendekatan in silico yang terinspirasi oleh peptida antimikroba untuk mencapai pembentukan pori endosomal yang terkontrol dengan distribusi muatan dan interaksi membran yang dioptimalkan. Simulasi MD mengungkapkan bahwa NaOL mengalami protonasi dalam lingkungan endosomal yang asam (pH ?5), meningkatkan interaksi hidrofobik dengan membran dan menyebabkan gangguan struktural yang memfasilitasi pelepasan muatan liposomal ke dalam sitoplasma. NaOL mendorong fusi membran endosomal dengan meningkatkan kemiringan lipid, mengurangi ketebalan membran, dan menginduksi kelengkungan membran negatif—faktor utama dalam destabilisasi vesikel dan peristiwa fusi. Analisis Dynamic Light Scattering (DLS) menunjukkan bahwa liposom yang tidak dimodifikasi memiliki diameter rata-rata 115,2 ± 7,9 nm, sedangkan liposom yang dimodifikasi dengan natrium oleat (Sim- NaOL-Lipo) menunjukkan peningkatan ukuran menjadi 119 ± 9,37 nm dengan indeks polidispersitas (PDI) yang stabil sebesar 0,206 ± 0,011, yang mengindikasikan populasi monodispers. Pengukuran potensi zeta menunjukkan pergeseran dari -9,67 ± 3,01 mV pada liposom yang tidak dimodifikasi menjadi - 31,05 ± 2,38 mV setelah modifikasi NaOL, mencerminkan perubahan muatan permukaan yang meningkatkan stabilitas koloid. Studi in vitro pada sel TNBC 4T1 menunjukkan bahwa liposom yang dimodifikasi dengan natrium oleat memfasilitasi pelepasan endosomal yang efisien, seperti yang dibuktikan oleh berkurangnya kolokalisasi lisosom yang diamati dalam analisis mikroskopi konfokal. Sim-NaOL-Lipo mendorong fusi membran dan pelepasan terapeutik simvastatin, yang menyebabkan peningkatan produksi ROS secara signifikan, sebagaimana dikonfirmasi oleh peningkatan intensitas fluoresensi DCF. Secara khusus, Sim-NaOL-Lipo menyebabkan peningkatan kadar ROS yang signifikan (p < 0,001) dibandingkan dengan Sim-Lipo yang tidak dimodifikasi. Sim-Lipo yang tidak dimodifikasi gagal memicu aktivitas ROS yang signifikan di luar tingkat dasar (p = 0,475), menegaskan peran kritis modifikasi permukaan dalam meningkatkan stres oksidatif intraseluler. Peningkatan kadar ROS yang diinduksi oleh Sim-NaOL- Lipo berkorelasi dengan peningkatan kerusakan DNA (p < 0,001) dan apoptosis, menghasilkan efikasi sitotoksik yang unggul. Uji sitotoksisitas menunjukkan pengurangan signifikan dalam nilai IC50 untuk Sim-NaOL-Lipo (9,1 ± 4,58 µg/mL) dibandingkan dengan Sim-Lipo (26,9 ± 8,05 µg/mL), yang mewakili peningkatan 2,9 kali lipat. Temuan ini menyoroti kemampuan modifikasi natrium oleat untuk meningkatkan pengiriman intraseluler dan hasil terapeutik dengan memfasilitasi pelepasan endosomal dan meningkatkan stres oksidatif. Peptida H3L5E6D10H12 dirancang secara rasional dengan inspirasi dari peptida antimikroba untuk memfasilitasi pembentukan pori endosomal yang terkontrol. Simulasi dinamika molekuler menunjukkan rata-rata 6,21 ± 2,98 ikatan hidrogen dengan gugus kepala fosfolipid, yang disertai dengan pengurangan ketebalan membran dari 39,23 ± 0,43 Å menjadi 39,08 ± 0,55 Å, yang mengindikasikan interaksi peptida-membran yang kuat. Evaluasi eksperimental terhadap liposom yang dikonjugasikan dengan peptida mengonfirmasi peningkatan pelepasan endosomal melalui berkurangnya kolokalisasi lisosom, yang memvalidasi prediksi komputasional. Temuan ini menunjukkan bahwa natrium oleat dan peptida H3L5E6D10H12 berfungsi sebagai agen pelepasan endosomal yang saling melengkapi. Natrium oleat memfasilitasi fusi membran untuk meningkatkan pelepasan simvastatin, sementara strategi berbasis peptida memicu pembentukan pori yang dikendalikan pH. Studi ini menawarkan wawasan baru dalam desain sistem pengiriman obat berbasis nanopartikel untuk terapi kanker dan penyakit lainnya. Penelitian lebih lanjut akan berfokus pada validasi in vivo dan pengembangan formulasi klinis guna memaksimalkan efektivitas terapeutik.