New Drugs to Fight Osteosarcoma – A Complete Vibrational Microspectroscopy Study

Abstract

Worldwide, cancer still is the second cause of death-disease related being expected to rise up to 22 million cases per year within the next two decades. Osteosarcoma (OS) is the most common primary malignant bone cancer with a poor prognosis for patients with metastatic or recurrent disease. Some progress has been achieved regarding OS therapy and survival rates have increased from less than 20% to 65-70% with the multidrug regimen designated as MAP (methotrexate (MTX), doxorubicin (DOX), and cisplatin). However, the severe toxicity and deleterious side-effects associated with MAP are a limiting factor. In this context, the currently ongoing European and American Osteosarcoma Study (EURAMOS-1) phase III clinical trial seeks to improve survival rate of OS patients through MAP concentrations adjustments. The advantage of a combined therapy is to be able to deliver the same or enhanced cytotoxic effect relative to the one attained with each drug individually. Upon cells’ viability evaluation against osteosarcoma cell line, MG-63, Pd3Spd2Cl6 was considered the best drug to be tested against a healthy cell line, HOb.Vibrational microspectroscopy both FTIR with synchrotron radiation and Raman were used to assess the drugs’ bioavailability, biodistribution, metabolic impact as well as cellular response to treatment with either newly synthesized cisplatin-like compounds (Pd2SpmCl4 and Pd3Spd2Cl6) alone or in combination in the MAP regimen against both osteosarcoma (cancer cells) and osteoblasts (healthy cells) cell lines.The results thus gathered clearly evidenced a spectral discrimination between the control and the drug-treated cells with the IC50 values, obtained for osteosarcoma at 48 h for cisplatin (12 µM), Pd2SpmCl4 (14 µM), and Pd3Spd2Cl6 (12 µM), applied at both cell lines, MG-63 and HOb. As well as with drug combination, administered according to the EURAMOS-1 protocol in order to compare the protentional treatment drugs with cisplatin at 96 h of incubation time (4.8 µM of drug + 3 µM of DOX at 0h plus an additional dose of 4.8 µM of MTX at 72 h).

A nível mundial, o cancro ainda é a segunda causa de morte devido a doença, prevendo-se que aumente para 22 milhões de casos por ano nas próximas duas décadas. O osteossarcoma (OS) é o cancro ósseo primário mais comum, com um mau prognóstico para pacientes com doença metastática ou recorrente. A terapia do OS tem tido alguma evolução positiva tendo as taxas de sobrevivências aumentado de menos de 20% para 65-70% utilizando o regime multimedicamentoso designado como MAP (metotrexato (MTX), doxorrubicina (DOX) e cisplatina). No entanto, a elevada toxicidade e os efeitos colaterais associados ao MAP são um fator limitante. Neste contexto, o ensaio clínico de fase III do European and American Osteosarcoma Study (EURAMOS-1) em curso procura aumentar a taxa de sobrevivência de pacientes com OS através de variações nas concentrações dos fármacos presentes no MAP. A vantagem de uma terapia combinada é a possibilidade de obter o mesmo ou maior efeito citotóxico em relação ao obtido com cada um dos medicamentos individualmente. Após a avaliação da viabilidade celular na linha celular de osteossarcoma MG-63, o composto Pd3Spd2Cl6 foi considerado o melhor fármaco a ser testado numa linha celular saudável, HOb.A microespetroscopia vibracional, tanto de FTIR com radiação de sincrotrão como de Raman, foram utilizadas para avaliar a biodisponibilidade, biodistribuição e impacto metabólico dos medicamentos, bem como a resposta celular ao tratamento com os compostos semelhantes à cisplatina sintetizados (Pd2SpmCl4 e Pd3Spd2Cl6) tanto na sua forma isolada como em combinação de acordo com o regime MAP em linhas celulares de osteossarcoma (células cancerígenas) e osteoblastos (células saudáveis).Os resultados obtidos evidenciaram uma clara discriminação espectral entre o controlo e as células tratadas com o fármaco com os valores de IC50, obtidos para o osteossarcoma às 48 h para a cisplatina (12 µM), o Pd2SpmCl4 (14 µM) e o Pd3Spd2Cl6 (12 µM), administrados a ambas as linhas celulares, MG-63 e HOb. Assim como com a combinação, administrada de acordo com o protocolo EURAMOS-1 de modo a comparar o efeito potenciador dos novos fármacos com a cisplatina às 96 horas de tempo de incubação total (4,8 µM de fármaco + 3 µM de DOX às 0h mais uma dose adicional de 4,8 µM de MTX às 72 h).