Exploring the anticancer effect of new ruthenium-biotinylated conjugates in colorectal cancer

Abstract

Colorectal cancer (CRC) is one of the most commonly diagnosed cancers and a leading cause of cancer death worldwide. The current chemotherapeutic agents available for CRC treatment are limited, accompanied by severe side effects and resistance acquisition. Ruthenium (Ru) compounds have been explored because they encompass several anticancer properties that make them promising therapeutic agents. Considering this, two new ruthenium-biotinylated conjugates (LCR134 and LCR220) were recently synthesized, in an attempt to bring more efficiency and selectivity to target cancer cells. LCR134 comprises a Ru cytotoxic fragment, with the addition of two molecules of biotin to the organometallic center (active targeting), while LCR220 has a polymeric chain, with two biotin molecules at the end (passive and active targeting). The aim of this work was to determine whether these Ru-biotinylated conjugates are promising candidates for CRC therapy. In this work, the effects of the newly Ru agents were assessed in CRC cells (SW480 and RKO) and in a “normal” colon-derived cell line (NCM460). In order to achieve our aim, we studied the effect of Ru compounds on cell viability, cell death, F-actin cytoskeleton structure, as well as in β-actin and glucose transporters 1 (GLUT1) expression levels. The results showed that the compounds were more cytotoxic for CRC cell lines in comparison with the normal colon cells. Moreover, all the half-maximum inhibitory concentration (IC50) values with the exception of LCR134 for SW480 cells, were lower than the values of the classical chemotherapeutic agent cisplatin, suggesting a higher efficacy of our ruthenium-biotinylated conjugates towards CRC cells. Ru compounds also interfere with the clonogenic ability of both CRC cell lines, without inducing cell death in a significant manner, suggesting that their mechanism of action affects proliferation. Additionally, these agents induced structural changes in the cytoskeleton, namely in F-actin filaments. We could not observe alterations on the expression levels of β-actin and GLUT1. Our results highlight the promising anticancer activities of these agents towards CRC cells.

O cancro colorectal (CCR) é um dos cancros mais frequentemente diagnosticados e uma das principais causas de morte em todo o mundo. Os actuais agentes quimioterapêuticos disponíveis para o tratamento do CCR são limitados, acompanhados por graves efeitos secundários e aquisição de resistência. Os compostos de ruténio (Ru) têm sido explorados por abrangerem várias propriedades anticangerígenas que os tornam agentes terapêuticos promissores. Tendo isto em consideração, dois novos conjugados de ruténio-biotinilados (LCR134 e LCR220) foram sintetizados recentemente, numa tentativa de alcançar mais eficiência e selectividade para as células cancerígenas. O LCR134 é constituído por um fragmento citotóxico de Ru, com a adição de duas moléculas de biotina ao centro organometálico (alvo ativo), enquanto que o LCR220 têm uma cadeia polimérica, com duas moléculas de biotina no final (alvo passivo e ativo). O objetivo deste trabalho foi determinar se estes conjugados de Ru-biotinilados são candidatos promissores para a terapia do CCR. Neste trabalho, os efeitos dos novos agentes de Ru foram avaliados em células CCR (SW480 e RKO) e numa linha celular “normal” derivada do cólon (NCM460). Com esse propósito, estudámos os efeitos dos compostos de Ru na viabilidade celular, morte celular, na estrutura do citoesqueleto de F-actina, bem como nos níveis de expressão de β-actina e transportadores de glucose 1 (GLUT1). Os resultados mostraram que os compostos foram mais citotóxicos para as linhas celulares de CCR em comparação com a linha de células normais do cólon. Além disso, todos os valores de IC50, com a excepção do LCR134 para as células SW480 foram inferiores aos valores do agente quimioterapêutico clássico cisplatina, sugerindo uma maior eficácia dos nossos conjugados de ruténio-biotinilados, nas células de CCR. Os compostos de Ru também interferem com a capacidade clonogénica das linhas celulares de CCR, sem induzir a morte celular de maneira significativa, sugerindo um mecanismo de ação que interfere com a proliferação. Adicionalmente, os agentes induziram mudanças estruturais no citoesqueleto, mais precisamente nos filamentos de F-actina. Não observámos alterações nos níveis de expressão de β-actina e GLUT1. Estes resultados destacam actividades anticancerígenas promissoras destes agentes para as células de CCR.