Antitumor and immunomodulatory activity of fucoidan from the brown alga Lessonia trabeculata (Lessoniaceae) on breast cancer spheroids / Actividad antitumoral e inmunomoduladora de fucoidan del alga parda Lessonia trabeculata (Lessoniaceae) en esferoides de cáncer de mama

ABSTRACT

Abstract Introduction: The therapeutic benefits of the brown algae fucoidan in the treatment of breast cancer have attracted considerable interest in recent years. However, research using spheroids which provide relevant results in trials for antitumor and immunomodulatory products because they adequately simulate the tumor microenvironment, is limited. Objective: To evaluate the antitumor and immunomodulatory activity of Lessonia trabeculata fucoidan (LtF), native to the Peruvian Sea, on two types of multicellular tumor spheroids. Methods: The study was conducted from January to December 2021. Two types of spheroides were elaborated from 4T1 tumor cells (MTS), and from 4T1 tumor cells+mouse splenocytes (MTSs). The antitumor activity of LtF was evaluated in MTS by quantifying cell viability with MTT. Immunomodulatory activity was determined in MTSs using the IC50 for two types of treatment simple, fucoidan alone (LtF) and combined, fucoidan+doxorubicin (LtF+Dox). Pro-inflammatory (TNF-α, IL-6) and anti-inflammatory (IL-10, TGF-β) cytokine production was quantified by sandwich ELISA 72 h after treatment. Dox was used as positive control in all assays. Results: LtF exerted antitumor activity as evidenced by increased necrotic zone and cell debris formation compared to the untreated control. Antitumor activity was concentration dependent between 100 and 6 000 μg/ml. In MTSs, simple treatment increased IL-6 and decreased IL-10 and TGF-β production. The combined treatment significantly reduced TGF-β production. In both treatments and Dox, there was an increase in IL-6 compared to the untreated control. The highest production of IL-10 and TGF-β was observed in the untreated control, compatible with a highly immunosuppressive tumor microenvironment. Conclusions: LtF is a good candidate for the treatment of breast cancer and can immunomodulate the tumor microenvironment alone or in combination with Dox.

RESUMEN

Resumen Introduccción Los beneficios terapéuticos del fucoidan de algas pardas en el tratamiento del cáncer de mama han despertado gran interés en los últimos años. Sin embargo, las investigaciones con esferoides son limitadas, éstos proporcionan resultados relevantes en ensayos de productos antitumorales e inmunomoduladores porque simulan adecuadamente el microambiente tumoral. Objetivo: Evaluar la actividad antitumoral e inmunomoduladora del fucoidan de Lessonia trabeculata (LtF), nativa del Mar Peruano, en dos tipos de esferoides tumorales multicelulares. Métodos: El estudio se realizó de enero a diciembre de 2021. Se elaboraron dos tipos de esferoides con células tumorales 4T1 (MTS) y con células tumorales 4T1+esplenocitos de ratón (MTSs). La actividad antitumoral de LtF se evaluó en MTS cuantificando la viabilidad celular con MTT. La inmunomodulación se determinó en MTSs utilizando la IC50 para dos tipos de tratamiento simple, fucoidan solo (LtF) y combinado, fucoidan+doxorubicina (LtF+Dox). La producción de citoquinas proinflamatorias (TNF-α, IL-6) y antiinflamatorias (IL-10, TGF-β) se cuantificó mediante ELISA sándwich 72 h post-tratamiento. En todos los ensayos se utilizó Dox como control positivo. Resultados: En los MTS, el LtF ejerció actividad antitumoral evidenciada por aumento de la zona necrótica y formación de restos celulares respecto al control no tratado. La actividad antitumoral fue concentración-dependiente entre 100 y 6 000 μg/ml. En los MTSs, con el tratamiento simple se incrementó IL-6 y disminuyeron IL-10 y TGF-β. El tratamiento combinado redujo significativamente la producción de TGF-β. Los dos tratamientos y Dox incrementaron IL-6 respecto al control no tratado. La mayor producción de IL-10 y TGF-β se observó en los no tratados, compatible con un microambiente tumoral altamente inmunosupresor. Conclusiones: El LtF es un buen candidato para tratar el cáncer de mama y puede inmunomodular el microambiente tumoral solo o en combinación con Dox.