Preclinical validation of a new hybrid molecule loaded in liposomes for melanoma management

Apesar dos progressos da medicina, o tratamento do melanoma maligno continua a ser um enorme desafio devido à inexistência de terapias eficazes, bem como o desenvolvimento de resistências aos tratamentos disponíveis. De forma a ultrapassar as limitações terapêuticas existentes, uma equipa de investigadores das Universidades de Lisboa, Coimbra e Utrecht publicaram, recentemente, um ensaio pré-clínico com resultados muito promissores no tratamento do melanoma. No âmbito desta investigação, foi sintetizada uma molécula híbrida resultante da conjugação de 2 farmacóforos: um análogo de enxofre da tirosina e um triazeno. O primeiro tira vantagem da sobreexpressão da enzima tirosinase pelas células de melanoma, onde atua como substrato promovendo a ativação específica e localizada do híbrido e limitando a ação alquilante do triazeno às células tumorais.

Para melhorar a performance terapêutica desta molécula híbrida de dupla ação, utilizaram-se lipossomas como nanosistema de veiculação. Os lipossomas representam um dos casos de maior sucesso em nanomedicina, com diversas aplicações em clínica (e.g.: cancro, infeções fúngicas e bacterianas, vacinação e analgesia) já aprovadas, encontrando-se actualmente muitas outras em ensaios clínicos e pré-clínicos. Esta ferramenta nanotecnológica de base lipídica, para além de proteger a molécula híbrida incorporada da degradação prematura, promove a sua acumulação preferencial nos tecidos tumorais.

Os estudos pré-clínicos foram realizados em modelo murino de melanoma, tanto em tumores subcutâneos como metastáticos. Comparando com os animais induzidos e não-tratados e os que receberam a molécula híbrida na forma livre, os grupos tratados com a formulação lipossomal da molécula híbrida demonstraram uma redução significativa da progressão tumoral e do número de metástases sem quaisquer efeitos adversos. Este efeito foi muito superior ao obtido para os animais tratados com dacarbazina ou temozolomida, fármacos em uso clínico para o tratamento do melanoma. De realçar que estudos de biodistribuição realizados com a formulação lipossomal da molécula híbrida comprovaram a acumulação preferencial no tumor, correlacionando deste modo a maior atividade antitumoral observada relativamente a todos os outros grupos experimentais (animais tratados com a molécula não incorporada, dacarbazina e temozolomida).

Em conclusão, estes estudos validaram a incorporação desta nova molécula híbrida em lipossomas como uma estratégia vantajosa, tanto a nível de eficácia como de segurança, contra o melanoma subcutâneo e metastático.

Autores e Afiliações:

Jacinta O Pinho¹, Mariana Matias¹, Vanda Marques¹, Carla Eleutério¹, Célia Fernandes², Lurdes Gano², Joana D Amaral¹, Eduarda Mendes¹, Maria Jesus Perry1, João Nuno Moreira³, Gert Storm⁴, Ana Paula Francisco¹, Cecília M P Rodrigues¹, M Manuela Gaspar⁵

¹Research Institute for Medicines, iMed.ULisboa, Faculty of Pharmacy, Universidade de Lisboa, Portugal.

²Centro de Ciências e Tecnologias Nucleares and Departamento de Engenharia e Ciências Nucleares, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Portugal.

³Center for Neurosciences and Cell Biology (CNC), Center for Innovative Biomedicine and Biotechnology (CIBB), University of Coimbra, Faculty of Medicine (Polo 1), Coimbra, Portugal; University of Coimbra (Univ Coimbra), CIBB, Faculty of Pharmacy, Pólo das Ciências da Saúde, Coimbra, Portugal.

⁴Department of Pharmaceutics, Utrecht Institute for Pharmaceutical Sciences, Utrecht University, Utrecht, the Netherlands; Department of Biomaterial Science and Technology, University of Twente, the Netherlands; Department of Surgery, Yong Loo Lin School of Medicine, National University of Singapore, Singapore.

⁵Research Institute for Medicines, iMed.ULisboa, Faculty of Pharmacy, Universidade de Lisboa.

Abstract:

The aggressiveness of melanoma and lack of effective therapies incite the discovery of novel strategies. Recently, a new dual acting hybrid molecule (HM), combining a triazene and a ʟ-tyrosine analogue, was synthesized. HM was designed to specifically be activated by tyrosinase, the enzyme involved in melanin biosynthesis and overexpressed in melanoma. HM displayed remarkable superior antiproliferative activity towards various cancer cell lines compared with temozolomide (TMZ), a triazene drug in clinical use, that acts through DNA alkylation. In B16-F10 cells, HM induced a cell cycle arrest at phase G0/G1 with a 2.8-fold decrease in cell proliferation index. Also, compared to control cells, HM led to a concentration-dependent reduction in tyrosinase activity and increase in caspase 3/7 activity. To maximize the therapeutic performance of HM in vivo, its incorporation in long blood circulating liposomes, containing poly(ethylene glycol) (PEG) at their surface, was performed for passively targeting tumour sites. HM liposomes (LIP HM) exhibited high stability in biological fluids. Preclinical studies demonstrated its safety for systemic administration and in a subcutaneous murine melanoma model, significantly reduced tumour progression. In a metastatic murine melanoma model, a superior antitumour effect was also observed for mice receiving LIP HM, with markedly reduction of lung metastases compared to positive control group (TMZ). Biodistribution studies using 111In-labelled LIP HM demonstrated its ability for passively targeting tumour sites, thus correlating with the high therapeutic effect observed in the two experimental murine melanoma models. Overall, our proposed nanotherapeutic strategy was validated as an effective and safe alternative against melanoma.

Revista: Biomedicine & Pharmacotherapy

Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S075333222201410X?via%3Dihub