Combined antitumor strategies mediated by hybrid polymeric and lipid-based nanosystems to hepatocellular carcinoma

Abstract

O carcinoma hepatocelular (HCC) é uma doença maligna do fígado que apresenta taxas elevadas de morbidade e mortalidade, sendo atualmente a segunda causa de mortalidade no mundo associada ao cancro. O HCC é frequentemente diagnosticado em estadios avançados do seu desenvolvimento, devido à falta de sintomas e de estratégias de rastreio eficazes, sendo que nesses estadios é muito difícil obter um tratamento eficaz. Atualmente, existem algumas opções de tratamento disponíveis para o HCC. Contudo, essas opções não são suficientemente eficazes quando os estádios de desenvolvimento do HCC estão numa fase avançada, portanto, apenas uma pequena percentagem de indivíduos que sofrem desta doença pode, de facto, receber um tratamento eficaz. Em decorrência dessa limitação, a quimioterapia sistémica com agentes citotóxicos é frequentemente aplicada aos pacientes, apresentando apenas uma ligeira melhoria. Neste contexto, é urgente desenvolver novas abordagens antitumorais que apresentem maior especificidade para HCC e maior eficácia. Durante a hepatocarcinogénese várias vias de sinalização moleculares estão desreguladas, dando origem a processos celulares favoráveis ao desenvolvimento do HCC. O seu estudo poderá permitir o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas contra o carcinoma hepatocelular. Fármacos como afatinib, BMS-777607 e XAV-939 têm a capacidade de inibir alguns desses alvos moleculares sobreexpressos ou sobreativos no HCC (EGFR, c-MET e Wnt/βcatenina, respetivamente) e, consequentemente, podem atenuar a progressão do HCC e aumentar o efeito antitumoral. Contudo, a utilização desses fármacos sem um sistema de entrega irá resultar, possivelmente, num efeito terapêutico limitado e efeitos secundários negativos, uma vez que a sua entrega não será especifica, isto é, direcionada para as células de HCC.Recentemente, o nosso grupo desenvolveu uma formulação de nanossistema híbrido que tem a capacidade de entregar fármacos de forma eficiente e específica às células de HCC. A sua especificidade deve-se à presença do ligando GalNAc que se liga especificamente aos recetores de ASGP (asialoglicoproteína) que estão sobreexpressos na superfície das células de HCC. Neste contexto, os principais objetivos deste projeto foram desenvolver uma estratégia antitumoral eficaz para HCC, através da combinação dos fármacos afatinib, BMS-777607 e XAV-939, e diminuir possíveis efeitos secundários, reduzindo a citotoxicidade para as células não tumorais, através da encapsulação dos fármacos em nanossistemas específicos para células de HCC. De uma forma geral, alguns dos resultados obtidos nesta dissertação mostraram ser promissores, mas em alguns casos, estudos adicionais deverão ser realizados a fim de se obter respostas finais às hipóteses propostas. A combinação dos fármacos livres Afatinib, BMS-777607 e XAV-939, resultou num excelente efeito sinérgico no que toca a indução de morte celular das células de HCC, resultados ainda mais significativos foram obtidos quando os três fármacos foram combinados, embora as combinações dos mesmos dois a dois também resultou numa baixa percentagem de viabilidade celular. Quando os fármacos ou as suas combinações foram encapsulados em nanossistemas, nanossistemas híbridos, nanopartículas de PLGA e lipossomas, em alguns casos foi possível notar que as percentagens de viabilidade celular de HCC desceram, aumentando assim a esperança quanto ao efeito terapêutico dos nanossistemas produzidos. O efeito anti tumoral dos fármacos nas células de HCC e o efeito sinergístico das suas combinações juntamente com as formulações de nanossistemas podem ser uma ferramenta promissora para o tratamento do carcinoma hepatocelular, melhorando a qualidade de vida dos pacientes que sofrem desta doença.

Hepatocellular carcinoma (HCC) is a liver malignancy that has high rates of morbidity and mortality, being the leading cause of mortality in the world associated to cancer. HCC is often diagnosed in late stages of its development, due to the lack of symptoms and effective screening strategies, stages in which an effective treatment is hard to achieve. Currently there are some available treatment options to HCC. Sadly, these options are not effective enough when the HCC stages of development are advanced, therefore, only a small percentage of individuals who suffer from this disease can, in fact, receive an effective treatment. As a result of this limitation, systemic chemotherapy with cytotoxic agents is often applied to the patients, showing only a slight improvement. Given this, it is an urgent matter to develop new antitumor approaches with high rates of HCC targeting and treatment effectiveness. During hepatocarcinogenesis various molecular signaling pathways are dysregulated, giving rise to favourable cellular processes in HCC development. Their study might provide novel therapeutic strategies against hepatocellular carcinoma. Drugs like afatinib (BIBW2992), BMS-777607 (BMS 817378) and XAV-939 (NVP-XAV939) have the ability to inhibit some of these overexpressed or overactivated molecular targets (EGFR, c-MET and Wnt/βcatenin respectively) and, consequently, could attenuate the HCC progression and have an effective antitumor effect. Unfortunately, using these drugs without a delivery system, most likely, will result in a limited therapeutic effect and will cause negative side effects, since its delivery will not be a specific one, not targeted to the HCC cells. Recently, our group developed a hybrid nanosystem formulation that have the ability to efficiently and specifically deliver drugs to the HCC cells. Its specificity is due to the presence of the GalNAc ligand that specifically binds to the ASGP (asialoglycoprotein) receptors that are overexpressed in the HCC cells surface. In this context, the main goals of this project were to develop an effective antitumor strategy to HCC, through afatinib, BMS-777607 and XAV-939 drug combinations, and decrease possible side effects, reducing cytotoxicity to non-tumor cells, through drug encapsulation in specific nanosystems to HCC cells.Overall, the obtained results in this dissertation were promising, but further studies need to take place in order to achieve final answers to the proposed hypotheses. The combination of the free drugs Afatinib, BMS-777607 and XAV-939, resulted in an outstanding synergistic effect in inducing cellular death to HCC cells, even greater results were obtained when the three drugs were combined, although the two-by-two combinations also resulted in low cell viability percentages. When the drug or its combinations were encapsulated in nanosystems, hybrid nanosystems, PLGA nanoparticles and liposomes, in some cases it was possible to note that HCC cell viability percentages dropped, raising hope as to the therapeutic effect of the produced nanosystems. The antitumoral effect of the drugs to the HCC cells and the synergistic effect of their combination alongside with the nanosystem formulations could be a promising tool to treat hepatocellular carcinoma, improving the quality of life of the patients that suffer from this disease.