Use of the three-dimensional cell model of lung cancer adenocarcinoma in the screening of organocalcogen compounds
| Autor: | Batista, Jéssica Eduarda dos Santos |
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| Přispěvatelé: | Soares, Félix Alexandre Antunes, Nogueira, Cristina Wayne, Rohden, Francieli |
| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2019 |
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| Zdroj: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) instacron:UFSM |
| Popis: | Pulmonary adenocarcinoma is one of the leading causes of death in the world associated with cancer, but eradication or control of this disease is not possible yet. Treatment with chemotherapeutic drugs such as cisplatin has been successful, leading to increased survival of some patients. Its mode of action occurs through direct binding to DNA preventing replication, leading to cell death. However, the development of cisplatin resistance represents a serious clinical problem. Studies focusing on new molecules that are more effective in treating cancer have gained notoriety, such as the antitumor properties of organocalcogen compounds that are used in organic syntheses. The identification of compounds with therapeutic potential is usually initiated in in vitro studies, as it allows the study of human cells in a larger number of combinations, with different parameters. Nevertheless, monolayer (2D) cell culture does not reproduce the spatial complexity of neoplastic cells, thus does not allow the same interactions between cellular and extracellular environments, for example. Thus, there is great interest in cellular models that reproduce more accurate pathophysiological in vitro characteristics found in vivo, such as three-dimensional cultivation. Three-dimensional cultures (spheroids) allow cells to perform cell-cell or cell-matrix interactions. These interactions lead to increased cell differentiation, activate cell signaling due to extracellular matrix components, modify the gene expression pattern previously observed in 2D culture, and alter the expression of molecules involved in matrix and cell-cell adhesion. In three-dimensional culture the cells are arranged in several layers giving a biological barrier to drug diffusion, which will have to diffuse between these layers, similar to what happens in vivo. In cancer, this culture has been widely used, for example, in research that tests drug efficiency. Thus, the general objective of this work was to develop a three-dimensional cellular model using a lung adenocarcinoma lineage and to use this model to screen for molecules with antitumor potential. Protocols were first tested using either matrigel or agarose gel for spheroid formation. After establishment, the morphometric parameters were evaluated by image analysis and the quantified area. In addition, spheroids were treated with nine organocalcogen compounds and compared with cisplatin chemotherapy, cytotoxicity was evaluated by the mtt assay, all compounds and cisplatin were diluted in DMSO. In this study, we made spheroid formation reliable using an A549 human adenocarcinoma cell line only in the tested agarose gel protocol. All compounds and cisplatin significantly decreased cell viability when compared with the control group after 48 hours. Compound 3 had the lowest IC50 value among all compounds tested after 48h exposure. Considering the data presented here, we demonstrate that a three-dimensional adenocarcinoma model is suitable for screening for possible antitumor agents. O adenocarcinoma pulmonar é uma das principais causas de morte no mundo associadas ao câncer, mas a erradicação ou controle dessa doença está longe de ser realidade. O tratamento com quimioterápicos como a cisplatina vem apresentando sucesso, levando ao aumento da sobrevida de alguns pacientes. Seu modo de ação ocorre através da ligação direta ao DNA impedindo a replicação, levando a morte celular. Porém, o desenvolvimento de resistência à cisplatina representa um sério problema clínico. Estudos com foco em novas moléculas mais efetivas no tratamento do câncer vêm ganhando notoriedade, como as propriedades antitumorais dos compostos organocalcogênios que são utilizados em sínteses orgânicas. A identificação de compostos com potencial terapêutico normalmente é iniciada no cultivo celular, pois permite o estudo de células humanas em um número maior de combinações, com diferentes parâmetros. Apesar disso, a cultura de células em monocamada (2D) não reproduz a complexidade espacial das células neoplásicas, assim, não permite as mesmas interações entre os ambientes celular e extracelular, por exemplo. Assim, há um grande interesse em modelos celulares que reproduzam características in vitro fisiopatológicas mais acuradas encontradas in vivo, como, o cultivo tridimensional. Culturas tridimensionais (esferoides) permitem que as células realizem interações célula-célula ou célula-matriz. Essas interações levam ao aumento da diferenciação celular, ativam a sinalização celular devido a componentes da matriz extracelular, modificam o padrão de expressão gênica previamente observado em cultura 2D e alteram a expressão de moléculas envolvidas na adesão de matriz e célula-célula. Na cultura tridimensional as células estão dispostas em várias camadas conferindo uma barreira biológica à difusão de fármacos, que terão que se difundir entre essas camadas, semelhante ao que ocorre in vivo. No câncer, essa cultura tem sido amplamente utilizada, por exemplo, em pesquisas que testam a eficiência de medicamentos. Dessa maneira o objetivo geral deste trabalho foi a padronização do modelo de cultivo celular tridimensional, na linhagem de adenocarcinoma de pulmão A549, e utilizar esse modelo no rastreio de moléculas com potencial antitumoral. Primeiramente foram testados protocolos que utilizaram ou matrigel ou gel de agarose para a formação dos esferoides. Após a padronização, os parâmetros morfométricos foram avaliados por análise de imagem e a área quantificada. Adicionalmente, os esferoides foram tratados com nove compostos organocalcogênios e comparados com o quimioterápico cisplatina, a citotoxicidade foi avaliada pelo ensaio de mtt, todos os compostos e a cisplatina foram diluídos em DMSO. Neste estudo, tornamos confiável a formação dos esferoides usando uma linhagem celular de adenocarcinoma humano A549 somente no protocolo de gel de agarose testado.Todos os compostos e a cisplatina diminuíram significativamente a viabilidade celular quando comparados com o grupo controle após 48 horas. O composto 3 apresentou o menor valor de IC50 entre todos os compostos testados após 48h de exposição. Considerando os dados aqui apresentados, demonstramos que um modelo tridimensional de adenocarcinoma é adequado para o rastreio de possíveis agentes antitumorais. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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