DEVELOPMENT OF MONOACYLGLYCEROL-ENCAPSULATED NANOPARTICLES (NPs) AGAINST CERVICAL CANCER CELL LINES

Abstract

At present, chemotherapy is still effective against cancer, but it is hindered by limitations in drug absorption, drug accumulation, drug loss in blood circulation, and drug targeting. Therefore, the normal rapid-proliferating cells are helplessly destroyed and eventually lead to the death of the patient. Drug delivery systems have the power to bring the effective anticancer agents towards cancerous tissues. Accordingly, this study aimed to develop polymeric nanoparticles (NPs) to encapsulate monomyristin (MM), a monoacylglycerol with antiproliferative activity against HeLa cervical cancer cells but poor water-solubility. The dextran structure was modified by phenoxy attachment to obtain different degrees of hydrophobically-modified dextran (dextran-phenoxy, DexP), i.e., DexP15.5, DexP21, and DexP26, which were used to synthesize the poly(lactic acid) (PLA)-based nanoparticle (PLA NP). The size distribution results showed that PLA NP grafted with DexP26 and demonstrated very low aggregation. Therefore, MM-encapsulated NPs were newly prepared with PLA and DexP26, with or without the conjugated transferrin (Tf) ligand for targeting. A cytotoxicity assay of MM solution showed that MM significantly inhibited HeLa cell growth in a dose-dependent manner, but had a low inhibitory effect against Vero and uterine epithelial cells. The study of HeLa cell death induced by MM showed the increments of apoptotic dead cells by activating intrinsic mitochondrial pathways. In comparison, MM solution at low dose (<15.63 µg/mL) had no effect in terms of cytotoxicity enhancement and were found in HeLa cells treated with MM in NP forms. Furthermore, Tf-conjugated MM-NP (Tf-MM-NP) had a higher cytotoxic effect than MM-loaded NP (MM-NP). These results indicated the improvement of the cytotoxic efficiency of MM against HeLa cells by MM encapsulation and Tf targeting. The overall results demonstrated that the newly developed MM-NPs and Tf-MM-NP could serve as promising carriers for MM delivery towards HeLa cervical cancer cells.

ปัจจุบันยาเคมีบำบัดยังคงมีประสิทธิภาพต่อต้านมะเร็ง แต่ก็ยังมีอุปสรรคจากข้อจำกัดในการดูดซึมยา การรวมตัวของยา การสูญเสียยาในระบบหมุนเวียนเลือด และการกำหนดเป้าหมายจำเพาะของยา ดังนั้น เซลล์ปกติที่แบ่งตัวอย่างรวดเร็วจึงถูกทำลายจำนวนมากซึ่งนำผู้ป่วยไปสู่ความตายในที่สุด ระบบนำส่งยามีศักยภาพในการนำสารต้านมะเร็งที่มีประสิทธิภาพไปยังเนื้อเยื่อมะเร็ง ดังนั้น การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาอนุภาคนาโนพอลิเมอร์เพื่อห่อหุ้มสาร monomyristin (MM) ซึ่งเป็นสารจำพวก monoacylglycerol ที่มีฤทธิ์ต่อต้านการเจริญของเซลล์มะเร็งปากมดลูก (HeLa) แต่มีการละลายน้ำได้ต่ำ โครงสร้างทางเคมีของเด็กซ์แทรน (dextran) ถูกดัดแปลงโดยการเติมหมู่ฟีน็อกซี (phenoxy group) ได้เป็นพอลิเมอร์เด็กซ์แทรน-ฟีน็อกซี (dextran-phenoxy, DexP) ที่มีความไม่ชอบน้ำในระดับที่แตกต่างกัน ได้แก่ DexP15.5, DexP21, และ DexP26 ซึ่งถูกนำมาใช้สังเคราะห์อนุภาคนาโนที่ประกอบด้วย polylactic acid (PLA) ผลจากการตรวจสอบคุณลักษณะพบว่า PLA NP ที่สังเคราะห์ด้วย DexP26 มีการเกาะกลุ่มในปริมาณที่ต่ำมาก ดังนั้น อนุภาคนาโนเพื่อห่อหุ้ม MM จึงถูกสังเคราะห์ขึ้นจาก PLA และ DexP26 โดยที่ไม่มี/มีลิแกนด์ทรานสเฟอริน (transferrin, Tf) เชื่อมต่อกับอนุภาคนาโนเพื่อกำหนดเป้าหมายที่จำเพาะ ในการศึกษาความเป็นพิษของสารพบว่า MM ยับยั้งการเจริญของเซลล์ HeLa ได้อย่างมีนัยสำคัญโดยขึ้นอยู่กับปริมาณของ MM แต่มีผลยับยั้งการเจริญของเซลล์ปกติ Vero และเซลล์เยื่อบุมดลูกต่ำ ในการศึกษาการตายของเซลล์ HeLa ที่ถูกชักนำด้วยสาร MM พบการเพิ่มมากขึ้นของเซลล์ที่เกิดการตายแบบอะพอพโทซิส (apoptosis) โดยถูกกระตุ้นผ่านทางไมโทคอนเดรีย (intrinsic mitochondrial pathway) ในการเปรียบเทียบความเป็นพิษต่อเซลล์พบว่า MM ที่ความเข้มข้นต่ำ (<15.63 µg/mL) ไม่มีผลเป็นพิษต่อเซลล์ ในขณะที่ MM ในรูปของอนุภาคนาโนมีผลให้เกิดการปรับปรุงความเป็นพิษของสาร MM ต่อเซลล์ HeLa ยิ่งไปกว่านั้น อนุภาคนาโนที่ห่อหุ้ม MM และติดลิแกนด์ Tf (Tf-MM-NP) มีผลให้เกิดความเป็นพิษของ MM ต่อเซลล์สูงกว่าอนุภาคนาโนที่ห่อหุ้ม MM แต่ปราศจากลิแกนด์ Tf (MM-NP) ผลเหล่านี้ชี้ให้เห็นถึงการปรับปรุงประสิทธิภาพของสาร MM ต่อเซลล์ HeLa โดยการห่อหุ้ม MM และการติดลิแกนด์ Tf นอกจากนี้ยังพบ % การเข้าเซลล์เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในเซลล์ที่ทดสอบกับ Tf-FITC-NP มากกว่า FITC-NP จากผลการศึกษาทั้งหมดแสดงให้เห็นว่า MM-NPs และ Tf-MM-NP ที่พัฒนาขึ้นมาใหม่นี้สามารถทำหน้าที่เป็นตัวนำส่ง MM ไปยังเซลล์มะเร็งปากมดลูก HeLa ได้เป็นอย่างดี