Interplay between solid lipid nanoparticles, TGF-B pathway and epithelial-mesenchymal transition in tumor and non-tumor cells from prostate epithelium

Orientador: Marcelo Bispo de JesusDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: O estudo da nanotecnologia, e mais especificamente de nanopartículas têm crescido, principalmente de suas propriedades e efeitos colaterais. Dentre as nanopartículas, se destacam as nanopartículas lipídicas sólidas (SLN), produzidas com componentes biocompatíveis e biodegradáveis. Muito se estuda sobre os efeitos benéficos de nanopartículas na entrega específica de fármacos e genes às células, porém pouco se sabe sobre os efeitos em vias de sinalização intracelular. Nesse trabalho estudamos os efeitos de SLN catiônica em células não tumorais e tumorais do epitélio de próstata humano, relacionadas à via do TGF-beta e transição epitélio-mesenquimal (EMT). A via do TGF-beta está relacionada com o aumento da invasão e migração celular no câncer, estimulando a metástase através da ativação da EMT. Nossos resultados mostram que as SLN aumentam a migração de células de câncer de próstata PC-3, efeito não observado em células não tumorais de próstata PNT1A ¿ um resultado inesperado e inédito. Observamos que o aumento da migração depende da nanopartícula e não dos seus componentes, e é um efeito concentração-dependente. Ainda, proteínas relacionadas à EMT, como Zeb1, mostraram-se aumentadas após tratamento com a SLN, demonstrando a importância dessa via no efeito biológico. Além disso, o papel biológico, i.e., a transfecção, mediado por SLN é significativamente reduzido quando inibimos os receptores do TGF-beta ou a Smad3. Concluímos que a SLN é capaz de interferir na motilidade de células PC-3 através de sua ativação da via do TGF-beta e a EMT. Tal efeito, ao extrapolar para a clínica, poderia agravar o quadro de um paciente caso esses resultados reproduzam em ensaios in vivo. A compreensão dos mecanismos moleculares disparado por nanomateriais, bem como suas consequências para o funcionamento celular, é importante para o desenvolvimento de novos nanomateriais e para delimitar seu uso seguro e eficazAbstract: The study of nanotechnology, and more specifically of nanoparticles, has grown, mainly due to its properties and side effects. Among the nanoparticles, we highlight the Solid Lipid Nanoparticles (SLN), produced with biocompatible and biodegradable components. Much has been researched about the beneficial effects of nanoparticles on the specific delivery of drugs and genes to cells, but little is known about the effects on intracellular signaling pathways. In this work we studied the effects of cationic SLN in non-tumor and tumor cells of the human prostate epithelium, related to the TGF-beta pathway and epithelial-mesenchymal transition (EMT). The TGF-beta pathway is related to increased cell invasion and migration in cancer, stimulating metastasis through activation of EMT. Our results show that SLNs increase the migration of PC-3 prostate cancer cells, an effect not seen in non-tumor prostate cells PNT1A - an unexpected and unprecedented result. We observed that the increase in migration depends on the nanoparticle and not on its components, and is a concentration-dependent effect. Also, EMT-related proteins, such as Zeb1, were shown to be increased after treatment with SLN, demonstrating the importance of this pathway in the biological effect. In addition, the biological effect, i.e., transfection, mediated by SLN is significantly reduced when we inhibit TGF-beta receptors or Smad3. We conclude that SLN is capable of interfering in the motility of PC-3 cells through its activation of the TGF-beta pathway and EMT. Such an effect, when extrapolating to the clinic, could worsen a patient's condition if these results reproduce in in vivo trials. Understanding the molecular mechanisms triggered by nanomaterials, as well as their consequences for cellular functioning, is important for the development of new nanomaterials and to delimit their safe and effective useMestradoBioquimicaMestra em Biologia Funcional e Molecular88882.329744/2010-01CAPE