CERIUM AND IRON-CERIUM OXIDE NANOPARTICLES EXERT ANTITUMOR IN VITRO ACTIVITY AGAINST BREAST CANCER CELLS

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Details
  • Presentation type: DR - Doctoral Student
  • Track: 8. Drugs and/or Natural Products Therapy
  • Keywords: cerium oxide nanoparticles; iron-cerium oxide nanoparticles; Breast cancer; Triple Negative Breast Cancer;
  • 1 Instituto Militar de Engenharia
  • 2 Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
  • 3 INSTITUTO NACIONAL DE CÂNCER (INCA)
  • 4 INCA
  • 5 Instituto Nacional de Câncer

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Abstract

INTRODUCTION AND OBJECTIVES: Breast cancer has the highest rate of cancer mortality among women worldwide. Triple negative breast cancer exhibits greater resistance to chemotherapy and poor clinical outcomes. To obtain better results for this subgroup, it is necessary to optimize the cytotoxic effects of chemotherapeutics bypassing mechanisms of chemoresistance. In this context, cerium oxide (CeO2-x) and iron-cerium oxide (FexCe1-xO2-β) nanoparticles have been investigated for their cytotoxic and antitumor activity. It is known that CeO2-x nanoparticles have multi-enzyme mimetic activities - such as SOD – and, in cancer, CeO2-x can induce oxidative stress and dephosphorylation of substrates, which can induce autophagy or apoptosis. By adding iron to the structure, FexCe1-xO2-β should obtain an advantage over CeO2-x due to the increase in structural defects, increasing its ability to act on intracellular oxidative stress. However, little is known on their antineoplastic effects on breast cancer cells. The objective of this study is to synthesize the nanoparticles through a novel type of synthesis, colloidal stability, and evaluate them as direct agents for inducing cytotoxicity in triple negative breast cancer cells. MATERIAL AND METHODS: CeO2-x and FexCe1-xO2-β were synthesized by colloidal stability chemical synthesis and characterized via dynamic light scattering (DLS), scanning electron microscopy (SEM) and UV-Visible spectrometry (UV-Vis). MTT and clonogenic assays for MDA-MB-231 triple-negative cell line were used to assess nanoparticle-induced cytotoxicity. The nanoparticle concentrations ranged between 25-500 µg.mL-1. RESULTS AND CONCLUSION: Our results from UV-Vis, SEM and DLS revealed the synthesis of particles with nanometric size and spherical shape. For CeO2-x, the MTT assay showed more than 80% decrease in cell viability in MDA-MB-231 cells for the concentration of 500 µg.mL-1. On the other hand, CeO2-x concentrations ranging from 25-200 µg.mL-1 induced no changes in cell viability. Interestingly, FexCe1-xO2-β showed a dose-dependent decrease in cell viability at concentrations between 25-200 µg.mL-1. However, at the concentration of 500 µg.mL-1, there was a prominent 60% inhibition of cell viability. For the clonogenic assay, treatment with CeO2-x showed an increase in colony formation at lower concentrations but a decrease of around 80% at the concentration of 500 µg.mL-1. FexCe1-xO2-β also showed an increase in colony formation at lower concentrations, but less prominent than CeO2-x. Notably, 500 µg.mL-1 FexCe1-xO2-β supressed more than 85% of clonogenicity. These data might suggest that both CeO2-x and FexCe1-xO2-β confer greater cytotoxic activity in high concentrations for this cell model. Ongoing experiments will assess cytotoxicity in lymphocytes (non-neoplastic cells) at the same range of concentrations and further explore potential combinations between CeO2-x and FexCe1-xO2-β nanoparticles and chemotherapeutic agents.

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Mariane Brandão da Silva Assis

Boa tarde Eliane, muito obrigada pela pergunta!
Ainda não avaliamos os efeitos de ambas as nanopartículas em outras linhagens tumorais. Como obtivemos resultados expressivos com essa linhagem resistente, estamos aprofundando os estudos nela. Após a finalização dos ensaios com linfócitos pretendementos verificar a combinação das nanopartículas com fámacos já utilizados no tratamento das linhagens triplo-negativas, como a Doxorrubicina. Iremos verificar se haveria algum efeito sinérgico da combinação de ambos. 
Mas seria muito interessante verificar a sua proposta de analisar os efeitos das nanopartículas em outras linhages tumorais para descartar o efeito de linhagem específico. Como as nanopartículas apresentam o efeito redox inerente a elas, atuando a princípio no ROS intracelular, acredito que elas poderiam apresentar resultados interessantes para outras linhagens tumorais. E um comparativo excelente da especificidade das nanopartículas em linhagens tumorais seria o teste com as células saudáveis de mama (ou do tecido referente ao tumor utilizado). 
Muito obrigada pela contribuição ao meu trabalho. E espero ter tirado todas as dúvidas. 

Eliane Gouvêa de Oliveira-Barros

Perfeito Mariane!

Eu realmente acredito que o trabalho será bastante enriquecido com a inclusão de linhagens tumorais obtidas de diferentes sítios (mesmo que apenas para experimentos pontuais), e, especialmente, com a inclusão de células do tecido normal (como controle). 

Boa sorte!

Abraços,

Eliane

Author

Mariane Brandão da Silva Assis

Sim, vamos seguir com essas sugestões pois irá enriquecer bastante o trabalho.
Obrigada pela contribuição! Abraços! 

Author

Mariane Brandão da Silva Assis

Boa tarde Maria Gabriela, muito obrigada pelas perguntas! 
Ainda não avaliamos os efeitos de ambas as nanopartículas em outras linhagens de cancer de mama. Como obtivemos resultados expressivos com essa linhagem resistente, estamos aprofundando os estudos nela. 
Os ensaios relacionados ao linfócitos têm como objetivo verificar a toxicidade das nanopartículas em células saudáveis utilizando todas as subpopulações. Nossa objetivo é verificar se as nanopartículas são tóxicas para as células saudáveis e/ou menos tóxicas que os fármacos já utilizados no tratamento das linhagens triplo-negativas, como a Doxorrubicina. 
O próximo ensaio que pretendemos fazer é verificar a combinação das nanopartículas com fámacos já utilizados no tratamento das linhagens triplo-negativas e verificar se haveria algum efeito sinérgico da combinação de ambos. 
Como disse acima, ainda não fizemos ensaios com outras linhagens tumorais mas a ideia é interessante a afim de verificar o efeito linhagem específico e obter informações da ação das nanopartículas em diferentes linhagens. Inclusive em cultura 3D. Como as nanopartículas apresentam o efeito redox inerente a elas, atuando a princípio no ROS intracelular, acredito que elas poderiam apresentar resultados interessantes para outras linhagens tumorais. 

Muito obrigada pela contribuição ao meu trabalho. E espero ter tirado todas as dúvidas.