Μελέτη ανάδειξης του ρόλου της υπερθερμίας στην επίδραση ενίσχυσης της στοχευμένης θεραπείας του καρκίνου του παχέος εντέρου σε in vitro ανθρώπινα κυτταρικά συστήματα

Abstract

Background/Aim: Colorectal cancer is one of the most common types of malignancies worldwide. Despite improvement in current therapies, the 5-year overall survival rate is still low especially for the metastatic form of the disease. On the other hand, hyperthermia has been utilized as a cancer treatment approach to improve overall therapeutic efficacy. In the present study, we have aimed to develop an optimized hyperthermic protocol against an in vitro model of human colon carcinoma, as a single and/or adjuvant treatment approach. Materials and Methods: We have utilized an in vitro model of human colorectal carcinoma consisting of colorectal carcinoma (HT29, CaCo2) and normal colon epithelial (CCD841CoN) cell lines. Cells were exposed to 45o C, over 120 min, in the presence or absence of chemotherapeutic (5-Fluorouracil, Capecitabine) and targeted drugs (Bevacizumab, Cetuximab). Cell viability levels were determined by the Alamar-blue assay while determination of cell death, reactive oxygen species (ROS) production, mitochondrial membrane depolarization levels and cell cycle progression were performed by flow cytometry. Results: CaCo2 and HT29 cells showed a differential response towards i) cell viability, ii) cell death, iii) ROS and ΔΨμ levels as well as iv) cell cycle distribution, in the presence of hyperthermia alone (monotherapy) or in combination with the above-mentioned drugs (adjuvant therapy). Finally, normal colon epithelial (CCD841CoN) cells remained minimally affected. Conclusion: We have developed an optimized experimental protocol of hyperthermic exposure as a promising monotherapy and/or adjuvant therapy approach for a more efficient clinical management of patients with colorectal carcinoma.

Σκοπός: Ο καρκίνος του παχέος εντέρου είναι ένας από τους συχνότερους τύπους κακοήθειας παγκοσμίως. Παρά τη βελτίωση των σημερινών θεραπειών, το ποσοστό 5ετούς συνολικής επιβίωσης εξακολουθεί να είναι χαμηλό, ιδίως για τη μεταστατική μορφή της νόσου. Από την άλλη πλευρά, η υπερθερμία έχει αξιοποιηθεί ως θεραπευτική προσέγγιση του καρκίνου για τη βελτίωση της συνολικής θεραπευτικής αποτελεσματικότητας. Στην παρούσα μελέτη, είχαμε ως στόχο να αναπτύξουμε ένα βελτιστοποιημένο πρωτόκολλο υπερθερμίας έναντι ενός in vitro μοντέλου ανθρώπινου καρκινώματος του παχέος εντέρου, ως μεμονωμένη ή και επικουρική θεραπευτική προσέγγιση. Υλικά και μέθοδοι: Χρησιμοποιήσαμε ένα in vitro μοντέλο ανθρώπινου καρκινώματος του παχέος εντέρου που αποτελείται από κυτταρικές σειρές καρκινώματος του παχέος εντέρου (HT29, CaCo2) και φυσιολογικού επιθηλίου του παχέος εντέρου (CCD841CoN). Τα κύτταρα εκτέθηκαν στους 45o C, επί 120 λεπτά, παρουσία ή απουσία χημειοθεραπευτικών (5-Fluorouracil, Capecitabine) και στοχευμένων φαρμάκων (Bevacizumab, Cetuximab). Τα επίπεδα βιωσιμότητας των κυττάρων προσδιορίστηκαν με τη δοκιμασία Alamar-blue, ενώ ο προσδιορισμός του κυτταρικού θανάτου, της παραγωγής δραστικών ειδών οξυγόνου (ROS), των επιπέδων εκπόλωσης της μιτοχονδριακής μεμβράνης και της εξέλιξης του κυτταρικού κύκλου πραγματοποιήθηκε με κυτταρομετρία ροής. Αποτελέσματα: Τα κύτταρα CaCo2 και HT29 παρουσίασαν διαφορετική απόκριση ως προς i) την κυτταρική βιωσιμότητα, ii) τον κυτταρικό θάνατο, iii) τα επίπεδα ROS καθώς και την κατανομή του κυτταρικού κύκλου, παρουσία υπερθερμίας μόνο (μονοθεραπεία) ή σε συνδυασμό με τα προαναφερθέντα φάρμακα (επικουρική θεραπεία). Τέλος, τα φυσιολογικά επιθηλιακά κύτταρα του παχέος εντέρου (CCD841CoN) παρέμειναν ελάχιστα επηρεασμένα. Συμπεράσματα: Αναπτύξαμε ένα βελτιστοποιημένο πειραματικό πρωτόκολλο υπερθερμικής έκθεσης ως μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση μονοθεραπείας ή και επικουρικής θεραπείας για μια αποτελεσματικότερη κλινική αντιμετώπιση ασθενών με καρκίνωμα του παχέος εντέρου.