Dissertação de Mestrado Bioquimica para a Saúde 2023 Faculdade de Ciências Médicas, Universidade NOVA de Lisboa

Breast cancer (BC) is a leading cause of cancer related death among women. Although progress has been made in BC treatment, chemotherapy resistance occurs frequently, hallmarked by altered drug metabolism. Extracellular vesicles (EVs) are involved in many biological processes, through cell-to-cell communication. This work aims to study the effect of BC-derived EVs on Phase I drug metabolizing enzymes expression in hepatic cells, the major site of drug metabolism, and their role in drug resistance (DR). For this purpose, doxorubicin (DOX), widely used in BC treatment, was applied as model drug. Spheroids of the hepatic model HepG2, and of the BC cell model MCF7 (either parental or resistant to DOX 45 nM), were established. HepG2 spheroids were incubated (24 hrs) with EVs, isolated from parental or resistant MCF7 spheroids. Expression of 92 genes of HepG2 cells, incubated with DOX (using DMSO as control) alone, or DOX in combination with the two types of MCF7 spheroids-derived EVs, was assessed by RT-qPCR. EV-titers from MCF7 resistant spheroids (EVR) were significantly higher, when compared with those of DOX-sensitive spheroids (EVS), suggesting their potential signalling role in chemoresistance. Genes involved in xenobiotic biotransformation, were upregulated by either type of EVs (e.g., CYP1B1, 2B6, 2E1 and 3A4), suggesting that BC cells may have mechanisms to induce augmented drug metabolism, independent of their DR status. When comparing EVS specific – PAM (with DOX), CYP19A1 (with DMSO); EVR specific – SQLE (with both DMSO and DOX), CYP1A1 (with DMSO). Interestingly, up-regulation of SQLE expression (involved in cholesterol metabolism) was exclusive for EVR. Genes found to be differentially expressed when comparing both types of EVs, are related to xenobiotic (some specific for DOX), fatty acid or cholesterol metabolism, previously implicated in tumour progression and/or chemoresistance. Overall, our data pinpoint to modulation of DR mediated by EVs in BC-liver axis.

O cancro da mama (CM) é uma das principais causas de morte por cancro, entre as mulheres, em todo o mundo. Embora tenha havido progresso no tratamento do CM, a resistência à quimioterapia ocorre frequentemente, em muitos casos associada com alterações no metabolismo dos fármacos. As vesículas extracelulares (EV) estão envolvidas em múltiplos processos biológicos, responsáveis pela comunicação entre células. Este estudo tem como objetivo avaliar o efeito de EV derivadas de CM, na expressão de enzimas de metabolismo de fase I, em células hepáticas (principal local de metabolismo de fármacos), bem como o seu papel na resistência a fármacos. Para esse efeito, doxorrubicina (DOX), amplamente utilizada no tratamento de CM, foi aplicada como fármaco modelo. Foram estabelecidos esferoides do modelo hepático HepG2 e do modelo de CM (MCF7 - parentais ou resistentes a DOX 45 nM). Esferoides de HepG2 foram incubados com EV derivadas de esferoides MCF7-parentais ou resistentes. A expressão de 92 genes de células hepáticas incubadas com DOX (controlo: dimetilsulfóxido, DMSO), ou DOX em combinação com os dois tipos de EV, foi avaliada por RT-qPCR. A produção de EV provenientes de esferoides MCF7 resistentes (EVR) foi significativamente maior, quando comparada com a de esferoides MCF7 sensíveis (EVS), sugerindo a sua implicação nos mecanismos de sinalização/comunicação no processo de quimiorresistência. Genes relacionados com o metabolismo de xenóbioticos foram regulados positivamente na presença de ambos os tipos de EV (por exemplo, CYP1B1, 2B6, 2E1 e 3A4), sugerindo a existência de um mecanismo de indução de biotransformação potencialmente mediado por EV, e independente do nível de resistência. Ao comparar as exposições EVS e EVR, alguns genes HepG2 foram expressos diferencialmente: por exemplo, EVS – PAM (DOX), CYP19A1 (DMSO); EVR – CYP1A1 (DMSO), SQLE (DMSO e DOX – gene envolvido no metabolismo de colesterol). Os genes encontrados expressos de modo diferencial (ao comparar a exposição aos dois tipos de EV), estão relacionados com o metabolismo de xenobióticos, ácidos gordos ou colesterol, previamente implicados na progressão tumoral e/ou desenvolvimento de quimiorresistência. Estes resultados, apontam para a modulação da quimiorresistência mediada por EV no eixo CM-fígado