Impacto de uma nova estratégia nanoterapêutica em células estaminais tumorais de cancro do pulmão

Abstract

O cancro do pulmão é a principal causa de morte a nível mundial, sendo o cancro do pulmão de não pequenas células o subtipo mais comum, representando cerca de 85 % do total de casos diagnosticados. Apesar dos progressos consideráveis em termos de diagnóstico e tratamento, não se verifica um aumento significativo de sobrevivência nestes doentes. As estratégias terapêuticas tradicionais (quimioterapia e radioterapia), assim como as terapias direcionadas, tais como as terapias anti-VEGF e anti-EGF, têm sido associadas ao desenvolvimento de resistência e, por isso, ao insucesso terapêutico das mesmas em doentes com cancro do pulmão de não pequenas células. Vários estudos suportam o conceito de que as células estaminais tumorais são uma população de células indiferenciadas, responsáveis pela iniciação, progressão e metastização tumoral. Adicionalmente, evidências suportam também o papel fundamental desta população celular no desenvolvimento de resistência às terapias em diferentes tipos de cancro, incluindo o cancro do pulmão. Assim, torna-se crucial o desenvolvimento de novas e mais eficazes estratégias terapêuticas, no sentido de ultrapassar os problemas encontrados atualmente na clínica. Neste contexto, as plataformas nanotecnológicas, nomeadamente os lipossomas, representam uma atrativa estratégia terapêutica para a entrega de fármacos com uma significativa redução dos efeitos colaterais associados à quimioterapia convencional, como a elevada cardiotoxicidade. Adicionalmente, a vetorização da superfície dos lipossomas com um ligando que seja direcionado para o microambiente tumoral, permite um tratamento específico, possibilitando a entrega de elevadas dosagens de fármaco diretamente no tumor. Desta forma, fomos avaliar o impacto de uma nova estratégia nanoterapêutica direcionada especificamente para a nucleolina, uma proteína sobre-expressa em diferentes populações do microambiente tumoral, contra células estaminais tumorais de cancro do pulmão de não pequenas células. Neste estudo, foi demonstrado que lipossomas PEGuilados, encapsulando doxorrubicina e direcionados com o peptídeo F3, foram internalizados por células estaminais tumorais (ALDH+/CD44+) e também por células cancerígenas não estaminais (ALDH-/CD44-) de forma específica. Este resultado justifica, assim, a elevada morte celular induzida pela nanopartícula, em ambas as populações celulares. Por contraste, os inibidores de tirosina cinase testados, vandetanib e erlotinib, demonstraram uma baixa eficácia citotóxica tanto na população de células estaminais tumorais, como não estaminais, quando comparado com os resultados obtidos com a nanopartícula. xiii Esta nova estratégia nanoterapêutica, sendo direcionada para a nucleolina, um recetor sobre-expresso à superfície de diferentes células tumorais, demonstrou potencial para aceder a vários componentes do microambiente tumoral de forma específica, incluindo as células estaminais tumorais (ALDH+/CD44+) e não estaminais (ALDH-/CD44-), permitindo assim atingir uma maior eficácia anti-tumoral. Desta forma, esta estratégia terapêutica poderá revelar um elevado potencial clinico, traduzido numa redução dos efeitos devastadores associados às terapias atualmente disponíveis e, potencialmente, bloqueando alguns mecanismos de resistência

Lung cancer is the most common cause of cancer death worldwide with non-small cell lung cancer accounting for about 85 % of all new cases diagnosed. Despite considerable progress in diagnosis and treatment, there is not a significant increase on lung cancer patient’s survival. Traditional therapeutic strategies (chemotherapy and radiotherapy) and also targeted therapies, as anti-VEGF and anti-EGF therapies, have been associated with development of resistance in non-small cell lung cancer patients, leading to its failure in clinic. Accumulating evidence supports the concept that cancer stem cells are a subpopulation of undifferentiated cells responsible for tumor initiation, progression and metastasis as well as resistance to therapy. Due to this, it is important to develop new and more effective approaches that can overcome the emergent problems associated with therapeutic options currently in clinic. In this context, nanotechnology-based systems, namely liposomes, represent an attractive therapeutic strategy for drug delivery, with a significant reduction in side effects compared to conventional chemotherapy, as cardiotoxicity. Additionally, the use of targeting ligands on the surface of liposomes that targeting the tumor microenvironment, allow a specific treatment with higher amounts of drug in the tumor site. Therefore, we evaluated the impact of a new nanotherapeutic strategy that specifically target nucleolin, a protein overexpressed in different populations of the tumor microenvironment, against non-small cell lung cancer stem cells. In this work, it was demonstrated that a PEGylated liposome encapsulating doxorubicin functionalized with a specific ligand, F3 peptide was specifically internalized by lung cancer stem cells (ALDH+/CD44+) and, also, non-cancer stem cells (ALDH-/CD44-). This result justifies the high cytotoxicity induced by nanoparticle in both populations. By contrast, the tyrosine kinase inhibitors tested, vandetanib and erlotinib, demonstrated a low efficacy in cytotoxicity assays in cancer stem cells and non-cancer stem cells, when compared to results obtained with the nanoparticle. This lipid-based strategy, by targeting nucleolin, a receptor overexpressed at the surface of distinct tumor cells, render the potential to access various components of tumor microenvironment including cancer stem and non-stem cells, providing an opportunity to accomplish improved therapeutic efficacy profiles in clinic, reducing the collateral effects and resistance of currently available therapies.