Combinatory Therapies to Tackle Pancreatic Duct Adenocarcinoma

Abstract

Cancer remains a leading cause of death, with rising incidence and mortality. Pancreatic Ductal Adenocarcinoma (PDAC) stands out as one of the most aggressive and therapy-resistant types. Despite advances in chemotherapy, issues like resistance and toxicity persist, highlighting the need for novel therapeutic strategies to overcome these limitations. In this study, the antiproliferative potential of novel complexes with copper, platinum, gold and manganese metal centers was evaluated in PANC-1 cell line. Complexes’ stability, solubility and anti-angiogenic potential were also assessed. In parallel, similar tests were performed with the standard-of-care FOLFIRINOX chemotherapeutic regimen. In particular, the 3D cytotoxicity tests showed the high efficacy of the complexes, with the IC50 of the Cu-Methoxy, Cu-Methoxy-Poly2D, Cu-Pyridine-Poly1D, Cu-terpy-4Py-Poly1D and Au-Methoxy complexes standing out. As the assays were performed, the best complexes were gradually chosen, ending up with the four copper complexes (Cu-Methoxy, Cu-Methoxy-Poly2D, Cu-Pyridine-Poly1D and Cu-terpy-4Py-Poly1D). After these characterizations, a combination therapy of the complexes + FOLFIRINOX was carried out to enhance the effects observed. After analysis, it was possible to verify synergistic effects for some complexes when carrying out this combination, especially the Cu-Pyridine-Poly1D and Cu-terpy-4Py-Poly1D. Beyond conventional drug combinations, an alternative approach involving the utilization of gold nanoparticle-mediated photothermal therapy to potentiate the therapeutic efficacy of chemotherapeutic agents has been tested. For this strategy, gold nanoparticles (AuNPs) were synthesized, functionalized with polyethylene glycol and characterized. Laser irradiation was combined with AuNPs to achieve mild photothermy, and its effects on 3D PANC-1 tumor spheroids were evaluated. Results suggested that AuNP-mediated photothermy affected spheroid structure, possibly by disturbing cell-to-cell junctions, as demonstrated by histological analysis. Finally, a triple combinatorial approach - complexes + AuNPs + Laser - was employed, to sensitize the cells and enhance the action of chemotherapeutic agents. The results showed clear effects, particularly at higher concentrations of AuNPs and complexes, confirming the potential to maximize cytotoxicity. In addition, some effects were also observed at lower concentrations, which is particularly relevant from a therapeutic point of view, as it may allow for reduced chemotherapy doses and, consequently, limiting the adverse effects, which is one of the main goals of these combined strategies.

O cancro continua a ser uma das principais causas de mortalidade mundial, com limitações nos tratamentos atuais, como resistência tumoral e toxicidade. O adenocarcinoma ductal pancreático (PDAC) destaca-se pela sua agressividade e resistência, tornando essencial o desenvolvimento de compostos mais eficazes e seletivos, bem como de estratégias terapêuticas combinadas que superem esses desafios e minimizem os efeitos adversos. Neste estudo, foi avaliado o potencial antiproliferativo de novos complexos contendo centros metálicos de cobre, platina, ouro e manganês na linha celular PANC-1, bem como a sua estabilidade, solubilidade e potencial antiangiogénico. Paralelamente, foram realizados ensaios com o regime quimioterapêutico FOLFIRINOX, atualmente utilizado na prática clínica. Os ensaios de citotoxicidade em modelos tridimensionais (3D) revelaram uma elevada eficácia de alguns dos complexos testados, destacando-se os valores de IC₅₀ particularmente baixos para Cu-Methoxy, Cu-Methoxy-Poly2D, Cu-Pyridine-Poly1D, Cu-terpy-4Py-Poly1D e Au-Methoxy. Posteriormente, foi investigada a eficácia de terapias combinadas entre os complexos selecionados e o FOLFIRINOX, com o objetivo de potenciar os efeitos observados. A análise dos resultados demonstrou a ocorrência de efeitos sinérgicos em algumas das combinações testadas, nomeadamente nos complexos Cu-Pyridine-Poly1D e Cu-terpy-4Py-Poly1D. Para além das combinações convencionais de fármacos, explorou-se uma abordagem alternativa baseada na terapia fototérmica mediada por nanopartículas de ouro (AuNPs), com o objetivo de potenciar a eficácia de agentes quimioterapêuticos. Para isso, as AuNPs foram sintetizadas, funcionalizadas com polietilenoglicol e caracterizadas. A irradiação laser foi combinada com AuNPs para induzir fototermia moderada, cujos efeitos nas células PANC-1 indicaram alterações na estrutura dos esferoides, possivelmente devido à perturbação das junções célula-célula, conforme evidenciado pela análise histológica. Com base nestes dados, foi utilizada uma abordagem combinatória tripla - complexos + AuNPs + Laser - de forma a sensibilizar as células e assim aumentar a ação dos agentes quimioterapêuticos. Os resultados mostraram efeitos significativos, particularmente em concentrações mais elevadas de AuNPs e complexos, confirmando o potencial para maximizar a citotoxicidade. Para além disso, foram também observados alguns efeitos a concentrações mais baixas, o que é particularmente relevante do ponto de vista terapêutico, uma vez que pode permitir reduzir as doses de quimioterapia e, consequentemente, limitar os efeitos adversos associados, sendo este um dos principais objetivos destas estratégias combinadas.