Short chain fatty acids as potential modulators of a new ruthenium-based anticancer drug in colorectal cancer therapy

Abstract

O cancro colorretal (CCR) é um dos cancros com maior taxa de mortalidade em todo o mundo. A composição da microbiota intestinal é diretamente afetada por hábitos alimentares específicos, interferindo com a produção de ácidos gordos de cadeia curta (AGCC), nomeadamente, acetato, propionato e butirato. Estudos recentes mostraram que os AGCC têm um efeito anticancerígeno em células de CCR sendo altamente seletivos para estas células e exibindo um importante efeito antiproliferativo, anti-inflamatório e pró-apoptótico. Atualmente, existem poucas terapias para o CCR, em particular, CCR com mutações KRAS ou BRAF que revelaram ser resistentes às opções terapêuticas atuais. Os fármacos de ruténio (Ru) têm surgido como uma das classes mais promissoras de metalofármacos devido à sua seletividade para células cancerígenas. Recentemente, um novo metalofármaco à base de Ru, o PMC79, mostrou um efeito anticancerígeno promissor, sugerindo o seu potencial como uma "solução mágica" para CCR com mutações KRAS. O objetivo deste trabalho foi investigar o impacto biológicos dos AGCC na modulação do efeito anticancerígeno do PMC79, em células de CCR com perfis genéticos distintos, SW480 com mutação KRASG12V e RKO com mutação BRAFV600E . Os nossos resultados mostraram que, nas células SW480, os AGCC não interagiram sinergicamente com o PMC79, enquanto que nas células RKO, a combinação de AGCC e PMC79 revelou ser altamente ativa e apresentou um efeito sinérgico na viabilidade celular, diminuindo o crescimento celular de uma forma dependente da dose, reduzindo a capacidade clonogénica e inibindo a proliferação celular, com paragem do ciclo celular. O modelo 3D in vitro de esferóides de células RKO permitiu-nos validar o potencial terapêutico da combinação de AGCC com PMC79, uma vez que observámos a inibição da viabilidade associada à diminuição da proliferação, através da paragem de ciclo celular e aumento da morte celular. Aqui demostramos pela primeira vez que os AGCC podem modular o potencial anticancerígeno do PMC79 em células de CCR com mutações BRAF. Os nossos dados sugerem que a combinação de AGCC e PMC79 pode ser benéfica no tratamento de pacientes com CCR com mutações BRAF, sendo muito promissora para aplicação clínica.

Colorectal cancer (CRC) is one of the highest deadly cancers worldwide. The composition of the colon microbiota is directly affected by specific dietary habits, interfering with the production of short-chain fatty acids (SCFA), namely, acetate, propionate and butyrate. Recent studies demonstrated that SCFA have an anticancer effect in CRC cells being highly selective for these cells and exhibiting an important anti-proliferative, anti-inflammatory and pro-apoptotic effect. Currently, there are limited therapeutic drugs available for CRC therapy, particularly, CRCs with KRAS or BRAF mutations which have revealed to be resistant to current therapeutic options. Ruthenium (Ru) drugs have arisen as one of the most promising classes of metallodrugs due to their selectivity towards cancer cells. Recently, a new Ru-based metallodrug PMC79 showed promising anticancer effects in CRC cells, suggesting its potential as a “magic bullet” for CRC with KRAS mutations. The aim of this work was to investigate the biological impact of SCFA in the modulation of the PMC79 anticancer effect in CRC-derived cells harboring distinct genetic background, SW480 with a KRASG12V mutation and RKO with a BRAFV600E mutation. Our results showed that in the SW480 cells, SCFA did not interact synergistically with PMC79, while in RKO cells, the combination of SCFA and PMC79 revealed to be highly active and have a synergetic impact on cell viability, by decreasing cell growth in a dose-dependent manner, reducing clonogenic ability and inhibiting cell proliferation with cell cycle arrest. The 3D in vitro RKO spheroid model allowed us to validate the therapeutic potential of the combination of SCFA with PMC79 since we observed inhibition of cell viability associated with decrease in proliferation through of cell cycle arrest and increase in cell death. Here, we showed for the first time that SCFA might modulate the anticancer potential of PMC79 in CRC cells with BRAF mutations. Our data suggested that the combination of SCFA and PMC79 might be beneficial in the treatment of patients with CRC harboring BRAF mutations, holding a great promising for clinical translation.