Efecto de la hipertermia sobre la potencia del paclitaxel en un modelo tridimensional de cáncer de seno tipo esferoide
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2022
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Resumen
Para el año 2020, el cáncer de seno se posicionó como la patología tumoral más diagnosticada en mujeres, y mostró una de las tasas más altas de incidencia y mortalidad en Colombia y el mundo. Diferentes estrategias terapéuticas han sido empleadas para el manejo de esta enfermedad, sin embargo, el desarrollo de quimioresistencia y la aparición de metástasis han obligado a explorar nuevas alternativas terapéuticas. Experimentos in vitro, estudios en animales y ensayos clínicos han revelado que terapias multimodales basadas en hipertermia mejoran la eficacia de tratamientos antitumorales. Sin embargo, aún hay un porcentaje de pacientes que no responden a la terapia. Por otro lado, los modelos tridimensionales 3D de cáncer de seno tipo esferoide (mamoesferas), han demostrado ser más predictivos para adaptar terapias específicas para las pacientes con cáncer de seno. En este sentido, este trabajo busca establecer las condiciones experimentales para evaluar el efecto de la hipertermia sobre la potencia de paclitaxel en esferoides. El proyecto se ejecutó en 3 fases, en la primera se obtuvo el cultivo 3D, en la segunda se determinó el tiempo y temperatura de exposición a hipertermia, en paralelo se establecieron las concentraciones y tiempos de exposición al paclitaxel. Finalmente, en la tercera fase se evaluó el efecto de la combinación fármaco e hipertermia sobre la viabilidad celular, capacidad clonogénica y cambios en la dinámica de crecimiento del cultivo 3D. La viabilidad celular se evaluó mediante el ensayo de reducción de resazurina, el kit de fluorescencia Live/Dead y LDH; la capacidad para formar clones se evaluó mediante el ensayo clonogénico y las mediciones morfológicas se realizaron a través del software de libre acceso AnaSp. Finalmente, la combinación entre paclitaxel (0,160 µM y 0,190 µM) + hipertermia (45°C por 5 min) género los porcentajes de citotoxicidad más elevados siendo estos de 51,6% y 59,8% respectivamente, a comparación con la hipertermia sola (20,9%) y el paclitaxel solo 0,160 µM (22,6%) y 0,190 µM (37,0%). Estos resultados fueron verificables con los encontrados en el ensayo clonogénico, en donde los esferoides expuestos a paclitaxel (0,160 µM y 0,190 µM) + hipertermia (45°C por 5 min), presentaron la mayor disminución en la capacidad para proliferar y conformar colonias, teniendo fracciones de supervivencia de 8,0% y 5,0% respectivamente. Por otra parte, los esferoides expuestos a ambos tratamientos presentaron elevadas disminuciones en la compactibilidad, lo que en consecuencia género la desagregación del esferoide parcial o total, acompañado de disminuciones en la circularidad, esfericidad, convexidad y solidez. Con base en lo anterior la hipertermia potenció el efecto del paclitaxel por un sinergismo entre ambos tratamientos.
Descripción
Abstract
For the year 2020, breast cancer was positioned as the most diagnosed tumor pathology in women, ranging among the highest incidence and mortality rates in Colombia and the world. Different therapeutic strategies have been used to manage this disease; however, the development of chemoresistance and the appearance of metastases have forced the exploration of new therapeutic alternatives. In vitro experiments, animal studies and clinical trials have revealed that hyperthermia-based multimodal therapies improve the efficacy of antitumor treatments. However, there is still a percentage of patients who do not respond to therapy. On the other hand, three-dimensional 3D spheroid breast cancer models are more predictive for specific therapies for adapting breast cancer patients. In this sense, this work seeks to establish the experimental conditions to evaluate the effect of hyperthermia on the potency of paclitaxel in spheroids. The project was carried out in 3 phases, in the first one, the three-dimensional culture was obtained, in the second, adequate duration and temperature of exposure to hyperthermia were identified along with the concentrations and lengths of exposure to Paclitaxel. Finally, in the third phase, the effect of the drug and hyperthermia combined on cell viability, clonogenic capacity and changes in the growth dynamics of the 3D culture was evaluated. Cell viability was assessed using the Resazurin Reduction Assay, Live/Dead Fluorescence Kit, and LDH; the ability to form clones was evaluated using the clonogenic assay and morphological measurements were performed using the free access software AnaSp. Finally, the combination of paclitaxel (0.160 µM and 0.190 µM) + hyperthermia (45°C for 5 min) generated the highest percentages of cytotoxicity, these being 51.6% and 59.8%, respectively, compared to hyperthermia alone (20.9%) and paclitaxel alone 0.160 µM (22.6%) and 0.190 µM (37.0%). Similarly, these results were comparable to those found in the clonogenic assay, where the spheroids exposed to paclitaxel (0.160 µM and 0.190 µM) + hyperthermia (45°C for 5 min), showed the greatest decrease in the ability to proliferate and generate colonies, having survival fractions of 8.0% and 5.0%, respectively. On the other hand, the spheroids exposed to both treatments showed high decreases in compactness, which consequently was associated with partial/full disaggregation of spheroids, frequently preceded by alterations in circularity, sphericity, convexity, and solidity. Based on the above, hyperthermia potentiated the effect of Paclitaxel demonstrating a synergism with the effect of the drug.
Palabras clave
Hipertermia, Potencia Farmacológica, Capacidad clonogénica, Viabilidad Celular, Parámetros Morfológicos, Paclitaxel
Keywords
Mammospheres, Hyperthermia, Pharmacological Potency, Clonogenic Capacity, Cellular Viability, Paclitaxel