Avaliação do potencial antiproliferativo de compostos metálicos de Cobre, Ouro, Ruténio e Platina e suas combinatórias terapêuticas em modelos 2D e 3D de células tumorais

Abstract

O cancro é uma das principais causas de morte, e com um número de novos casos a aumentar. Apesar da eficácia dos atuais agentes quimioterapêuticos, estes enfrentam desafios como resistência e toxicidade, sendo necessário encontrar novos compostos e tratamentos combinados para contornar a resistência e reduzir os efeitos adversos sistémicos. Assim, neste trabalho, foi avaliado o potencial antiproliferativo de novos compostos com centro metálicos de cobre, platina, ouro e ruténio, seguido pelo estudo do mecanismo de ação dos compostos mais promissores e, posteriormente, a análise do efeito antiproliferativo destes, quando combinados à oxaliplatina, 5-fluorouracilo e à cisplatina. Para tal, foram realizados ensaios de citotoxicidade em culturas 2D nas linhas tumorais HCT116, HCT116-DoxR, A2780, e A2780cis, e em fibroblastos humanos. Estes ensaios demonstraram um enorme potencial citotóxico dos compostos Au-Methoxy e Cu-Poly1D em carcinoma colorretal resistente (HCT116-DoxR) e do AR-5 e 3A (compostos de ruténio) em carcinoma de ovário (A2780), sendo os seus valores de IC50 de 0,32, 0,44, 4,8 e 1,3 μM, respetivamente, e, uma elevada seletividade para as células tumorais quando comparado com fibroblastos (SI de 156,3, 113,6, 10,4 e 20,6, respetivamente). A maior citotoxicidade nas células tumorais correlaciona-se com a sua capacidade de internalização nestas células, em que uma maior internalização (Au-Methoxy em HCT116-DoxR e 3A nas A2780) está associada a um valor de IC50 mais baixo. Verificou-se que o Au-Methoxy e o Cu-Poly1D induzem a produção de espécies reativas de oxigénio (ROS), promovendo assim, a morte das células tumorais por apoptose e autofagia. Devido às limitações dos modelos 2D, o potencial antiproliferativo destes quatro compostos foi estudado em modelos 3D de esferoides tumorais. De entre os quatro compostos estudados, o Au-Methoxy revelou-se o mais citotóxico, sendo que as combinações do Au-Methoxy ou do Cu-Poly1D com oxaliplatina ou com cisplatina potenciavam significativamente a eficácia na indução de morte celular. Nos ensaios in vivo, com embriões de galinha, apenas os com-postos Au-Methoxy, oxaliplatina e a combinatória Cu-Poly1D + oxaliplatina demonstraram algum potencial antiangiogénico.

Cancer is one of the leading causes of death, with the number of new cases increasing. Despite the effectiveness of current chemotherapeutic agents, they face challenges such as resistance and toxicity, highlighting the need for new compounds and combination treatments to overcome resistance and reduce systemic side effects. Hence, in this work, the antiproliferative potential of new compounds containing copper, platinum, gold, and ruthenium metal centers was evaluated, followed by the study of the mechanism of action of the most promising compounds, and subsequently, the analysis of their antiproliferative effect when combined with oxaliplatin, 5-fluorouracil, and cisplatin. Cytotoxicity assays were conducted in 2D cultures of the tumor cell lines HCT116, HCT116-DoxR, A2780, and A2780cis tumor cell lines, as well as on human fibroblasts. These assays revealed a strong cytotoxic potential for the Au-Methoxy and Cu-Poly1D compounds in resistant colorectal cancer (HCT116-DoxR) and for the AR-5 and 3A (ruthenium compounds) in ovarian carcinoma (A2780), with IC50 values of 0.32, 0.44, 4.8, and 1.3 μM, respectively, and a high selectivity for cancer cells when compared to fibroblasts (SI of 156.3, 113.6, 10.4 and 20.6, respectively). The higher cytotoxicity in tumor cells correlates with the ability of internalization in these cells, where a higher internalization (Au-Methoxy in HCT116-DoxR and 3A in A2780) is associated with a lower IC50 value. It was found that Au-Methoxy and Cu-Poly1D induce the production of reactive oxygen species (ROS), thus promoting tumor cell death through apoptosis and autophagy. Due to the limitations of 2D models, the antiproliferative potential of these four compounds was tested in 3D tumor spheroids models. Among the four compounds studied, Au-Methoxy proved to be the most cytotoxic, with combinations of Au-Methoxy or Cu-Poly1D with oxaliplatin or cisplatin significantly enhancing the efficacy in inducing cell death. In in vivo assays with chicken embryos, only Au-Methoxy, oxaliplatin, and the combination of Cu-Poly1D + oxaliplatin demonstrated some anti-angiogenic potential.