La inhibición de la poli (adp-ribosa) polimerasa-1 mediante nanopartículas poliméricas funcionalizadas con abt-888 potencia la citotoxicidad de temozolomida en líneas celulares de hepatocarcinoma

Resumen

Introducción El carcinoma hepatocelular (CHC), o hepatocarcinoma, es el tumor primario de hígado más frecuente (85-90%) y constituye un problema de salud mundial. Es el sexto cáncer más frecuente y la tercera causa de muerte relacionada con el cáncer, representando el 7% del cáncer global. En fases tempranas, la resección quirúrgica, el trasplante hepático y la ablación percutánea, pueden considerarse como tratamiento curativo; pero en fases avanzadas, existe un pobre pronóstico a largo plazo. Poli (ADP-ribosa) polimerasa 1 (PARP-1) es una proteína de detección de daños en el ADN y es capaz de unirse a roturas de cadena producidas por agentes genotóxicos, así como señalizar el daño en el ADN a los complejos de reparación. Se ha observado un incremento de expresión de PARP-1 en líneas celulares de hepatocarcinoma, y en tejido hepático tumoral, en comparación con tejido hepático sano peritumoral. El uso de inhibidores de PARP ha demostrado incrementar la sensibilidad celular frente a agentes citotóxicos, como es el caso de la Temozolomida (alquilantes). Por otro lado, la Nanoterapia ha surgido como una innovadora alternativa a la quimioterapia convencional, con el objetivo de vehiculizar el fármaco de forma selectiva hacia el tumor y evitar los fenómenos de resistencia a fármacos antitumorales. El empleo de NP magnéticas permite evadir estos mecanismos de resistencia antitumoral, permitiendo incrementar la concentración intracelular del fármaco, mejorando así su efecto citotóxico. Justificación El hepatocarcinoma (CHC) es un tumor con un pobre pronóstico cuando se diagnostica en estadios avanzados, siendo escaso el arsenal terapéutico, con bajas tasas de respuesta y elevados efectos adversos. Por otro lado, se ha estudiado la inhibición enzimática de la actividad de PARP-1 en un amplio rango de enfermedades, incluyendo el infarto, daño por isquemia-reperfusión, diabetes, shock y otras formas de inflamación, demostrando mejorar distintas formas de daño hepático. Además, se están utilizando varios inhibidores de PARP-1 en ensayos clínicos en el campo de fármacos antitumorales en diversos tipos de tumores, incluido el hepatocarcinoma. En este contexto, hemos decidido evaluar la nanotecnología como vehículos transportadores de fármacos, (inhibidor de PARP-1 conocido como ABT-888 y la Temozolomida como agente inductor de daños en el ADN), en el tratamiento del carcinoma hepatocelular. Pensamos que esta propuesta puede constituir una aproximación terapéutica efectiva del CHC. Hipótesis Con estos antecedentes, nos planteamos la siguiente hipótesis de trabajo: La vehiculización del inhibidor de PARP-1, ABT888, en combinación con Temozolomida en nanopartículas magnéticas poliméricas dirigidas hacia el hepatocarcinoma podría constituir una interesante estrategia terapéutica Objetivos 1. Vehiculización del agente alquilante Temozolomida y el inhibidor de PARP-1 ABT-888, de forma simultánea, usando el diseño de nanopartículas magnéticas. 2. Estudio de la caracterización de las nanopartículas. 3. Estudio de la estabilidad de las nanopartículas conjugadas con fármacos y liberación de los mismos. 4. Determinar la capacidad de los nanotransportadores para alcanzar el interior de las células tumorales. 5. Análisis de la liberación de ambos fármacos en el interior de las células y del efecto citotóxico inducido por éstos en comparación con el efecto que producirían si no fuesen vehiculizados. Material y Métodos Los núcleos de magnetita (Fe3O4) fueron encapsulados por una capa de sílice que facilitase la incorporación simultánea de ABT-888 y TMZ. Las pruebas in vitro fueron realizadas con líneas celulares hepáticas tumorales HepG2, Hep3B y PLC-PRF-5, y con una línea celular hepática no tumoral WRL-68. Resultados Las nanopartículas magnéticas fueron cargadas simultáneamente con ABT-888 y TMZ. Se alcanzó una alta estabilidad y una liberación prolongada en el medio de cultivo. Las imágenes por microscopía confocal mostraron que las nanopartículas cargadas con fármacos alcanzaron el citoplasma de las células tumorales hepáticas, desencadenando los siguientes efectos: detención del ciclo celular G2/M (P<0.05), acumulación de daño en el ADN (P<0.05), despolarización mitocondrial (P<0.01), reducción de la expresión de genes BCL-xL, FOS y JUND (P<0.05), fragmentanción de PARP-1, activación de Caspasa-3 y muerte celular apoptótica (P<0.05). Los fármacos vehiculizados mediante nanopartículas demostraron una mayor eficiencia que los fármacos libres (la muerte celular desencadenada por nanosistemas de liberación de fármacos fue de un 53.5% versus un 34.5% de los fármacos libres, P=0.01). Conclusiones Estas nanopartículas magnéticas son capaces de incorporar ambos fármacos de forma simultánea, penetrando en las células tumorales y permitiendo la liberación de los fármacos. NP/TMZ/ABT-888 disminuye la transcripción de genes clave involucrados en la supervivencia tumoral e induce la muerte celular apoptótica de una forma más efectiva que la alcanzada por los fármacos libres.