Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/25004
Title: Development of liposomal formulations for drug delivery to breast cancer cells
Authors: Rebelo, Catarina Araujo Gomes 
Orientador: Faneca, Henrique
Lima, M. Conceição Pedroso de
Keywords: Cancro da mama; Distribuição de medicamentos; Lipossomas; Epirrubicina
Issue Date: 2012
Place of publication or event: Coimbra
Abstract: O cancro da mama é uma doença heterogénea e é a maior causa de morte por cancro entre as mulheres. A quimioterapia é um tipo de tratamento essencial à sobrevivência e à qualidade de vida dos pacientes com cancro da mama. Contudo, a quimioterapia pode estar associada a uma toxicidade em células não cancerígenas sendo, deste modo, limitada por efeitos secundários severos. Por outro lado, o seu efeito terapêutico pode ser temporário e, muitas vezes, os pacientes acabam por desenvolver resistência a muitos agentes de quimioterapia. Os sistemas de transporte e entrega de fármacos foram propostos como uma estratégia para combater estas limitações. Os nanosistemas, quando desenvolvidos com base em estratégias de direcionamento passivo e activo, têm o potencial de aumentar a concentração intracelular dos fármacos no tumor e evitar a toxicidade nos outros tecidos. Neste contexto, vários estudos têm sido realizados por forma a desenvolver formulações de lipossomas que possam ser utilizadas como sistemas de transporte e entrega de agentes de quimioterapia. O objectivo deste trabalho consistiu no desenvolvimento de uma nova formulação de lipossomas, para transporte e entrega de fármacos, que tivesse a capacidade de direcionar e libertar a epirrubicina especificamente nas células do cancro da mama, através da utilização de um Affibody® contra o EGFR. Desta forma, esta estratégia poderia aumentar substancialmente a eficiência dos tratamentos do cancro da mama disponíveis actualmente. Para isso, foram desenvolvidas novas formulações de lipossomas, a partir de lipossomas convencionais compostos por HSPC e colesterol, aos quais se acrescentou DSPG (lípido aniónico) e DSPE-PEG (lípido modificado com um polímero hidrofílico). Após a encapsulação do fármaco, realizou-se a caracterização das formulações tendo em conta a eficiência de encapsulação do fármaco, o tamanho e estabilidade dos lipossomas. Os resultados obtidos mostraram que a incorporação de DSPG nos lipossomas aumentou a eficiência de encapsulação da epirrubicina. Por sua vez, a inclusão de DSPE-PEG nos lipossomas resultou num aumento de libertação do fármaco durante o armazenamento. Contudo, este efeito foi anulado na presença de 10% de FBS. A formulação de lipossomas composta por HSPC:Chol:DSPG:DSPE-PEG (6:3:0,6:0,4 razão molar) combina a elevada capacidade de encapsulação de epirrubicina com características de superfície e tamanho (perto de 150nm) favoráveis ao seu direcionamento passivo e acumulação nos tumores sólidos. Os estudos de actividade antitumoral in vitro, realizados numa linha celular de cancro da mama do tipo triplo-negativa (células MDA-MB-231), mostraram que existiam apenas pequenas diferenças, em termos de morte celular, entre as diferentes formulações de lipossomas desenvolvidas. Verificou-se também que a epirrubicina livre apresentou uma citotoxicidade muito superior à epirrubicina encapsulada nas formulações de lipossomas. Este facto deve-se, muito provavelmente, à associação celular reduzida das formulações de lipossomas desenvolvidas. Neste sentido, uma estratégia de vectorização específica para o cancro da mama poderá ser solução para aumentar a internalização celular dos liposomas contendo epirrubicina e, consequentemente, a sua eficácia terapêutica. Por outro lado, o conteúdo do lipossoma pode ser libertado no microambiente tumoral em resposta a um estímulo específico, nomeadamente em resposta à degradação causada pela enzima sPLA2 (sobrexpressa no cancro da mama). Os resultados obtidos demostraram que a sPLA2 é capaz de induzir a libertação da epirrubicina contida nos lipossomas, sendo a sua actividade dependente da composição dos lipossomas. A incorporação de DSPG nos lipossomas resultou num aumento significativo da actividade da sPLA2. Os resultados obtidos sugerem que os lipossomas HSPC:Chol:DSPG:DSPE-PEG (6:3:0,6:0,4) apresentam um grande potencial para serem utilizados no desenvolvimento de um sistema de transporte e entrega de fármacos que tenha a capacidade de libertar a epirrubicina, nas células de cancro da mama, de forma específica e eficiente.
Breast Cancer is a heterogeneous disease and a leading cause of death in women. Chemotherapy is a crucial treatment to improve survival and quality of life of breast cancer patients. However, chemotherapy is limited by severe and harmful toxic effects to normal cells and its effect is not long lasting. Moreover, patients can develop resistance to many different types of chemotherapeutic agents. Regarding this, drug delivery systems have been attempted to overcome these problems. By using both passive and active targeting strategies, nanocarriers can enhance the intracellular concentration of chemotherapeutic agents in cancer cells while avoiding toxic effects on healthy tissues. Moreover, they have the potential to overcome drug resistance. In this context, liposome-based technology has been widely studied and evolved to overcome chemotherapeutic needs. The purpose of this work was to develop a novel liposomal-based drug delivery approach that had the ability to target and release epirubicin specifically to breast tumors, by using an anti-EGFR Affibody® as a targeting moiety, in order to improve the current breast cancer chemotherapeutic strategies. Regarding this goal, several liposomal formulations were developed. A conventional liposome formulation of HSPC and cholesterol was enriched with a steric stabilizer, DSPE-PEG, and an anionic lipid, DSPG. Formulations were characterized according to their size, entrapment efficiency and drug release. The obtained results showed that the incorporation of DSPG into liposomes improved the epirubicin entrapment efficiency. On the other hand, inclusion of DSPE-PEG in liposomes resulted in an increased release of epirubicin during storage. However, this effect was abolished in the presence of 10% FBS. The HSPC:Chol:DSPG:DSPE-PEG (6:3:0.6:0.4 molar ratio) liposome formulation combined high epirubicin encapsulation efficiencies with the surface characteristics and the size (near 150nm) favorable to passively target solid tumors. The in vitro antitumoral activity studies, performed in a triple-negative breast cancer cell line (MDA-MB-231 cells), showed only slight differences, in terms of cell death, between the developed formulations. It was also observed that free epirubicin presented a higher cytotoxicity than the developed liposomal-epirubicin formulations. This fact is most probably due to the reduced cell association registered with these formulations. Therefore, an active targeting strategy would be a promising approach to enhance cellular association and, consequently, the therapeutic efficacy of the epirubicin-containing liposomes. On the other hand, epirubicin could be released from liposomes specifically in the tumor microenvironment in response to a sPLA2 (an enzyme overexpressed in breast tumors) stimulus. The obtained results demonstrated that sPLA2 has the ability to induce the leakage of epirubicin, this sPLA2-mediated drug release being dependent on the liposomes composition. The incorporation of DSPG in the liposomes resulted in a significant increase in the sPLA2 activity. Overall, the obtained results suggest that HSPC:Chol:DSPG:DSPE-PEG (6:3:0.6:0.4 molar ratio) liposomes present a great potential to be used in the development of a drug delivery system that has the ability to specifically and efficiently release epirubicin in breast cancer cells.
Description: Dissertação de mestrado em Bioquimica apresentada ao Departamento Ciências da Vida da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
URI: http://hdl.handle.net/10316/25004
Rights: openAccess
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