MicroRNAs carreados por nanopartículas híbridas na modulação gênica do câncer de próstata metastático

Abstract

O câncer de próstata em estágio metastático ósseo é um grande problema de incidência global, para o qual não há cura. O avanço tumoral, além de outros fatores, é relacionado com a desregulação da expressão de microRNAs (miRNA), pequenas moléculas de RNA não codificantes que atuam como reguladores pós-transcricionais da expressão gênica. A aplicação terapêutica de miRNA, para repressão ou recuperação de moléculas cuja expressão esteja alterada, exige o uso de carreadores, como nanopartículas, para evitar a degradação do ácido nucleico. O objetivo deste trabalho foi encontrar miRNA para uso na terapia de modulação gênica através da entrega por nanopartículas híbridas de fosfato de cálcio (NP de CaP) neste contexto. Na primeira parte do estudo, por análise de microarranjo, foi identificado o miR-205-5p como regulado negativamente em células PC-3 e a preparação de NP de CaP com molécula mimética do miRNA resultou em estruturas homogêneas esféricas de 50 nm, estáveis por até 90 dias. As NP de CaP foram eficientes na entrega e restauração do miR-205-5p nas células, levando à diminuição da viabilidade celular, e inibição dos genes alvos RA, BAMBI, SMAD1/5/9, VEGFA, e ZEB1, sem causar citotoxicidade. Na segunda parte do estudo, foi demonstrado por imagens de microscopia confocal a internalização das NP de CaP em células C4-2B cultivadas de maneira bidimensional (2D) e tridimensional em formato de microtumores (3D). Posteriormente, foi confirmada a regulação negativa do miR-224-5p nas células identificado após análise de sequenciamento massivo paralelo, bem como o efeito que a baixa expressão do ácido nucleico, evidenciada por NP de CaP carregadas com molécula inibitória do miRNA, resulta ao promover microtumores migratórios, hipótese está verificada pela tendência ao aumento da expressão de ß-catenina. Somados, estes resultados indicam os miR-205-5p e miR-224-5p como supressores tumorais no CP metastático ósseo e destacam a aplicação das NP de CaP como veículo ideal para ensaios avançados de terapia baseada em ácidos nucleicos.

Abstract: Prostate cancer (PCa) in the bone metastatic stage is a global health concern for there is no cure. Tumor advancement, in addition to other factors, is related to the deregulation of the expression of microRNAs (miRNA), small non-coding RNA molecules that act as post-transcriptional regulators of gene expression. The therapeutic application of miRNA, for repression or recovery of molecules whose expression is altered, requires the use of carriers, such as nanoparticles, to prevent degradation of the nucleic acid. The objective of this work was to find miRNA for use in gene modulation therapy through delivery by hybrid calcium phosphate nanoparticles (CaP NP) in this context. In the first part of the study, the miR-205-5p was identified by microarray analysis as downregulated in PC-3 cells, and the preparation of CaP NP with a miRNA mimic resulted in homogemous 50 nm spherical structures, stable for up to 90 days. CaP NP were efficient in delivering and restoring miR-205-5p into cells, leading to reduced cell viability, and inhibition of target genes AR, BAMBI, SMAD1/5/9, VEGFA, and ZEB1, without causing cytotoxicity. In the second part of the study, confocal microscopy images demonstrated the internalization of CaP NP in C4-2B cells cultured in two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) microtumor formats. Subsequently, the negative regulation of miR-224-5p was confirmed in cells identified after massively parallel sequencing analysis, as well as the effect that low expression of the nucleic acid, evidenced by CaP NP with inhibitory miRNA molecule, results in promoting more migratory microtumors due to an tendency of increased ß-catenin expression. Taken together, these results indicate miR-205-5p and miR-224-5p as tumor suppressors in bone metastatic PCa and highlight the application of CaP NP as an ideal vehicle for advanced trials of nucleic acid-based therapy.