Caracterização físico-química e biológica da nanopartículas para o tratamento de leucemias

Abstract

O cancro é uma das causas mais comuns de mortalidade no mundo. Parte da grande mortalidade associada ao cancro reside no facto de que a eficácia dos tratamentos correntes na prática clínica, como a quimioterapia, radioterapia, cirurgia, terapia hormonal e imunoterapia, ou a sua combinação, são ainda limitados e estão associados a elevadas taxas de resistência. Para além disso, estes tratamentos induzem uma elevada taxa de efeitos colaterais significativos devido à sua ação em células saudáveis. Como tal, de forma a ultrapassar tais problemas, esforços atuais têm sido focados no desenvolvimento de novas plataformas de entrega de fármacos, como é o caso de terapias direcionadas, que permitem aumentar o efeito do fármaco nas células cancerígenas, poupando os tecidos saudáveis. Estas novas terapias dirigidas a um alvo, como os nanossistemas, permitem um tratamento mais específico no sítio alvo enquanto permitem transportar, simultaneamente, dosagens mais elevadas do agente anti-cancerígeno, com redução significativa dos efeitos secundários comparativamente ao tratamento convencional. Para além disso, partículas lipídicas, nomeadamente os lipossomas, são suficientemente biocompatíveis e estáveis no sangue, tornando-os num sistema de entrega altamente atrativo. Neste contexto, nanopartículas PEGuiladas de base lipídica com um ligando específico (peptídeo F3) incorporado à superfície foram desenvolvidas com o propósito de encapsular e promover a entrega da doxorrubicina - um agente citostático que atua como fármaco de primeira linha no tratamento de muitos cancros - em linhas celulares de leucemia representando diferentes linhagens: leucemia linfoblástica aguda (CCRF-CEM), leucemia mielóide crónica (K562) e células de leucemia mieloblástica (monocítica) aguda (THP-1). Desta forma, com o intuito de se compreender os mecanismos inerentes à formulação desenvolvida, analisaram-se as características da nanopartícula, incluindo o tamanho da partícula lipídica e a sua homogeneidade, bem como a eficiência de encapsulação do fármaco. Foram ainda realizados estudos quanto à especificidade do ligando F3 para o recetor nucleolina que se encontra sobreexpresso nas células do cancro, à internalização da nanopartícula, entrega celular e atividade citotóxica. A expressão do recetor nucleolina foi confirmada por imunocitoquímica, indicando o potencial clínico desta abordagem terapêutica. x Verificou-se que a internalização da nanopartícula aumentou com a presença do ligando F3 nalgumas das linhas utilizadas nos estudos. Contudo, apesar da internalização do lipossoma ter aumentado, a taxa de morte celular induzida pela doxorrubicina contida na partícula funcionalizada foi semelhante à taxa de morte causada pelas partículas lipossómicas sem ligando à superfície ou com um ligando inespecífico. Em suma, conclui-se que o desenvolvimento destas partículas vetorizadas não representa uma eficácia superior quando incubadas em células tumorais desta natureza, comparativamente às partículas usadas como controlo, embora possam, contudo, reduzir efeitos secundários inerentes aos tratamentos convencionais.

Cancer is one of the most common causes of death worldwide. Part of the high mortality associated with cancer resides in the fact that the effectiveness of current treatments such as chemotherapy, radiation, surgery, hormone therapy and immunotherapy, or their combination, is still limited and is associated with a high rate of resistance. Moreover, these treatments induce high rates of significant side effects due to their action on healthy cells. Therefore, to overcome these problems, current efforts focus on the development of novel drug delivery platforms, such as targeted therapies, than can increase the effect of the drug on cancer cells, while sparing healthy tissue. These novel targeted therapies include nanosystems, which allow a more specific in situ treatment while simultaneously carrying higher dosages of anticancer drugs, with a significant reduction in side effects, compared to conventional treatment. In addition, lipidic particles, including liposomes, are sufficiently biocompatible and stable in the blood to be an attractive delivery system. In this context, lipid-based PEGylated nanoparticles functionalized with a specific ligand (F3 peptide) on the surface have been developed for the encapsulation and delivery of doxorubicin - a cytostatic agent used as the first line treatment of many cancers - to leukemia cell lines representing different lineages: acute lymphoblastic leukemia (CCRFCEM), chronic myeloid leukemia (K562) and acute myeloblastic (monocytic) leukemia (THP- 1). Thus, in order to understand the mechanisms inherent to the developed formulation, we analysed the characteristics of the developed formulation, including the size of the lipidic particle and its homogeneity, as well as the drug encapsulation efficiency. We studied the specificity of the F3 ligand for the nucleolin receptor that is overexpressed on cancer cells, the internalization of the nanoparticle, its cell delivery and its cytotoxic activity. The expression of the nucleolin receptor in the different cell lines was confirmed by immunocytochemistry, indicating the potential clinical advantage of this therapeutic approach. We found that the internalization of this nanoparticle was increased by the presence of the F3 ligand in some of the studied cell lines. However, although the internalization of the liposome was increased, the rate of cell death induced by doxorubicin contained in these 2 specific particles was similar to the death rate caused by liposomal particles without a surface ligand or with a non-specific ligand. In summary, it is concluded that the development of these particles does not have a higher efficacy when administered in this kind of cancer cells, compared with the particles used as control. However, they may reduce side effects inherent to the conventional treatments.