O Câncer nas últimas décadas tem se tornado um evidente problema de saúde pública mundial. Os números de novos casos que surgem a cada ano e as altas taxas de mortalidade levam os pesquisadores a procurar formas de conter o avanço dessa doença. A principal forma de tratamento e que possui a maior incidência de cura é o uso de quimioterápicos, que são substâncias químicas utilizadas isoladas ou em combinação, com o objetivo de tratar as neoplasias malignas. Entretanto eles atuam sem especificidade, não destruindo seletivamente e exclusivamente as células tumorais o que causa graves efeitos colaterais aos pacientes. Com o intuito de aumentar a seletividade do tratamento, diminuir a toxicidade e aumentar o poder de cura o presente trabalho utiliza duas abordagens para o combate do câncer, a nanotecnologia (uso de sistemas de liberação de fármacos) e a hipertermia. Foram preparadas, caracterizadas e avaliadas quanto à atividade antitumoral in vitro nanocápsulas contendo o agente quimioterápico selol (composto semi-sintético provindo do óleo de girassol e que possui selênio na sua estrutura) e fluído magnético iônico (composto por nanopartículas magnéticas de maghemita, ?-Fe2O3. Ao total foram preparadas quatro diferentes formulações pelo método de nanoprecipitação descrito por Fessi com algumas modificações. As nanocápsulas apresentaram um tamanho de partícula máximo de 230,5 nm (± 4,5), com índice de polidispersividade < 0,267 (± 0,05) e potencial zeta que variou de -54,4 mV (± 3,4) a -28,6 mV (± 4,3). Foram realizadas análises da morfologia das nanocápsulas através de microscopia eletrônica de transmissão que confirmaram o tamanho nanométrico do sistema preparado. Todas as formulações demonstraram ser estáveis durante o tempo 3 meses quando armazenadas a temperatura de 4oC. Nos estudos celulares foram utilizadas as linhagens B16- F10 (melanoma murino) e OSCC (carcinoma epidermóide de boca humano), sendo que as mesmas mostraram diferentes comportamentos quando incubadas com as formulações em diferentes concentrações. Na linhagem B16-F10 foi observado um maior efeito de morte causado pelo selol (a viabilidade celular chegou a 52,5 % ± 8,4), já quando o campo magnético foi utilizado não foi possível observar um aumento da morte celular. No estudos com a linhagem OSCC, a mesma demonstrou resistência quando foi tratada com selol e na ausência de campo magnético, já quando o campo magnético foi utilizado a viabilidade celular chegou a 33,3% (± 0,3), indicando um forte efeito hipertêmico nesta linhagem. Mais estudos devem ser realizados para entendermos o efeito do sistema preparado perante diferentes linhagens celulares, no entanto podemos confirmar o sucesso no preparo do mesmo e a capacidade de causar morte de diferentes células neoplásicas, o que indica uma importante arma para atuar futuramente no combate do câncer. / In the latest decades, cancer has become a clear public health problem worldwide. The neoplastic diseases increase each year and high mortality rates lead researchers to develop new approaches able to contain the progress of this disease. The main treatment type which has the highest incidence of cure is based on chemotherapeutic agents used alone or in combination. However, they act without specificity and selectively destroying both tumor and normal cells causing serious side effects to patients. In order to enhance the selectivity of the treatment decreasing toxicity and increase the healing power, the present study employs two approaches to treat the cancer, nanotechnology (the use of drug delivery systems) and hyperthermia (magnetic fluid). Nanocapsules containing the chemotherapeutic agent selol (semi-synthetic compound coming from sunflower oil and that has selenium in its structure) and maghemite magnetic nanoparticles (?-Fe2O3) were prepared, characterized, and evaluated in respect with their in vitro antitumor activity. Four different formulations were prepared by the nanoprecipitation method described by Fessi et al. with some modifications. The nanocapsules presented a particle size up to 230.5 nm (±4.5) with polydispersity index of 0.267 (±0.05), and zeta potential ranged from - 54.4 mV (±3.4) to - 28.6 mV (±4.3). The transmission electron microscopy analysis of nanocapsules confirmed the nanometric size system prepared. All formulations proved to be stable during 3 months as stored at 4°C. The cell lines studied were B16-F10 (murine melanoma) and OSCC (oral squamous cell carcinoma). These cell lines showed different behavior after incubation at different formulation concentrations. For cytotoxicty study on B16-F10 cells, it was observed a strong effect caused by Selol (cell viability reached 52.5% ±8.4). On the other hand, there was no cytotoxic effect on B16-F10 cells (p > 0.05) under magnetic field application. OSCC cell line showed a resistance to treatment with selol and in the absence of AC magnetic field. However, after magnetic field activation the cell viability reached 33.3% (±0.3) indicating a strong hyperthermic effect on OSCC cells. Therefore, it has been confirmed nanocapsules containing selol and magnetic fluid are able to destroy B16-F10 or OSCC neoplastic cells indicating an important weapon for future work in the treatment against cancer.

O Câncer nas últimas décadas tem se tornado um evidente problema de saúde pública mundial. Os números de novos casos que surgem a cada ano e as altas taxas de mortalidade levam os pesquisadores a procurar formas de conter o avanço dessa doença. A principal forma de tratamento e que possui a maior incidência de cura é o uso de quimioterápicos, que são substâncias químicas utilizadas isoladas ou em combinação, com o objetivo de tratar as neoplasias malignas. Entretanto eles atuam sem especificidade, não destruindo seletivamente e exclusivamente as células tumorais o que causa graves efeitos colaterais aos pacientes. Com o intuito de aumentar a seletividade do tratamento, diminuir a toxicidade e aumentar o poder de cura o presente trabalho utiliza duas abordagens para o combate do câncer, a nanotecnologia (uso de sistemas de liberação de fármacos) e a hipertermia. Foram preparadas, caracterizadas e avaliadas quanto à atividade antitumoral in vitro nanocápsulas contendo o agente quimioterápico selol (composto semi-sintético provindo do óleo de girassol e que possui selênio na sua estrutura) e fluído magnético iônico (composto por nanopartículas magnéticas de maghemita, ?-Fe2O3. Ao total foram preparadas quatro diferentes formulações pelo método de nanoprecipitação descrito por Fessi com algumas modificações. As nanocápsulas apresentaram um tamanho de partícula máximo de 230,5 nm (± 4,5), com índice de polidispersividade < 0,267 (± 0,05) e potencial zeta que variou de -54,4 mV (± 3,4) a -28,6 mV (± 4,3). Foram realizadas análises da morfologia das nanocápsulas através de microscopia eletrônica de transmissão que confirmaram o tamanho nanométrico do sistema preparado. Todas as formulações demonstraram ser estáveis durante o tempo 3 meses quando armazenadas a temperatura de 4oC. Nos estudos celulares foram utilizadas as linhagens B16- F10 (melanoma murino) e OSCC (carcinoma epidermóide de boca humano), sendo que as mesmas mostraram diferentes comportamentos quando incubadas com as formulações em diferentes concentrações. Na linhagem B16-F10 foi observado um maior efeito de morte causado pelo selol (a viabilidade celular chegou a 52,5 % ± 8,4), já quando o campo magnético foi utilizado não foi possível observar um aumento da morte celular. No estudos com a linhagem OSCC, a mesma demonstrou resistência quando foi tratada com selol e na ausência de campo magnético, já quando o campo magnético foi utilizado a viabilidade celular chegou a 33,3% (± 0,3), indicando um forte efeito hipertêmico nesta linhagem. Mais estudos devem ser realizados para entendermos o efeito do sistema preparado perante diferentes linhagens celulares, no entanto podemos confirmar o sucesso no preparo do mesmo e a capacidade de causar morte de diferentes células neoplásicas, o que indica uma importante arma para atuar futuramente no combate do câncer. / In the latest decades, cancer has become a clear public health problem worldwide. The neoplastic diseases increase each year and high mortality rates lead researchers to develop new approaches able to contain the progress of this disease. The main treatment type which has the highest incidence of cure is based on chemotherapeutic agents used alone or in combination. However, they act without specificity and selectively destroying both tumor and normal cells causing serious side effects to patients. In order to enhance the selectivity of the treatment decreasing toxicity and increase the healing power, the present study employs two approaches to treat the cancer, nanotechnology (the use of drug delivery systems) and hyperthermia (magnetic fluid). Nanocapsules containing the chemotherapeutic agent selol (semi-synthetic compound coming from sunflower oil and that has selenium in its structure) and maghemite magnetic nanoparticles (?-Fe2O3) were prepared, characterized, and evaluated in respect with their in vitro antitumor activity. Four different formulations were prepared by the nanoprecipitation method described by Fessi et al. with some modifications. The nanocapsules presented a particle size up to 230.5 nm (±4.5) with polydispersity index of 0.267 (±0.05), and zeta potential ranged from - 54.4 mV (±3.4) to - 28.6 mV (±4.3). The transmission electron microscopy analysis of nanocapsules confirmed the nanometric size system prepared. All formulations proved to be stable during 3 months as stored at 4°C. The cell lines studied were B16-F10 (murine melanoma) and OSCC (oral squamous cell carcinoma). These cell lines showed different behavior after incubation at different formulation concentrations. For cytotoxicty study on B16-F10 cells, it was observed a strong effect caused by Selol (cell viability reached 52.5% ±8.4). On the other hand, there was no cytotoxic effect on B16-F10 cells (p > 0.05) under magnetic field application. OSCC cell line showed a resistance to treatment with selol and in the absence of AC magnetic field. However, after magnetic field activation the cell viability reached 33.3% (±0.3) indicating a strong hyperthermic effect on OSCC cells. Therefore, it has been confirmed nanocapsules containing selol and magnetic fluid are able to destroy B16-F10 or OSCC neoplastic cells indicating an important weapon for future work in the treatment against cancer.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Animal, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-03-28T20:26:57Z No. of bitstreams: 1 2016_RayaneGanassin.pdf: 5116718 bytes, checksum: 6bf106395a30603681f312e0e0583e9c (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-03-30T10:52:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_RayaneGanassin.pdf: 5116718 bytes, checksum: 6bf106395a30603681f312e0e0583e9c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-30T10:52:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_RayaneGanassin.pdf: 5116718 bytes, checksum: 6bf106395a30603681f312e0e0583e9c (MD5) / A doxorrubicina (DOX) tem se mostrado eficaz no tratamento de cânceres sólidos e hematológicos, mas a sua potencial cardiotoxicidade irreversível, limita o sucesso do tratamento, levando a um baixo índice terapêutico. O selol, mistura de selenitotriacilglicerídeos, mostrou atividade citostática em ensaios in vitro e demonstrou habilidade em reduzir a viabilidade de células resistentes à DOX. Os objetivos gerais do presente trabalho foram: 1) desenvolver uma nanocápsula contendo selol e doxorrubicina com diâmetro próximo a 200 nm, 2) avaliar sua atividade anticâncer in vitro e in vivo, e 3) verificar o seu potencial cardiotóxico. A formulação obtida consistiu de nanocápsulas com núcleo de selol e com invólucro de poli(metil vinil-éter co-anidrido maléico) conjugado à doxorrubicina. As nanocápsulas apresentaram-se estáveis e monodispersas. Para os testes in vitro, foram utilizadas as células de adenocarcinoma mamário murino (4T1) e células de fibroblasto murino como célula não tumoral (NIH-3T3). Os tratamentos DOX (doxorrubicina), NCS-DOX (nanocápsulas de selol contendo doxorrubicina) e Pol-DOX (produto da reação entre PVM/MA e doxorrubicina) provocaram significativa redução na viabilidade de células 4T1. Ensaios de interiorização mostraram que NCS-DOX e Pol-DOX são mais interiorizadas do que DOX livre em células 4T1. NCS-DOX manteve o potencial da DOX em expor a fosfatidilserina na face externa da membrana em células 4T1, sendo este evento um dos que indica a ocorrência de apoptose. NCS-DOX apresentou maior capacidade de provocar fragmentação de DNA, além de provocar maior alteração na polarização mitocondrial do que DOX. NCS-DOX também foi capaz de gerar maior produção de EROs em tempos de 3 e 24 horas de exposição do que DOX. NCS-DOX e Pol-DOX alteraram a distribuição intracelular da DOX quando comparados com a exposição à DOX livre, do núcleo para a mitocôndria. Em estudos in vivo a NCS-DOX apresentou mesma habilidade da DOX em reduzir o crescimento do tumor de células 4T1, além de apresentar a mesma biodistribuição em camundongos BALB/c. A NCS-DOX não elevou os níveis de CK-MB quando comparado ao controle, o mesmo efeito não foi observado para DOX livre. Portanto, conclui-se que a NCS-DOX é eficaz contra células cancerosas 4T1 in vitro e in vivo, e menos cardiotóxica que a DOX in vivo. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Doxorubicin (DOX) has shown to be effective in the treatment of solid and haematological cancers, but its potential irreversible cardiotoxicity limits the success of the treatment, lowering its therapeutic index. The selol, selenitotriacylglicerides mixture, has shown cytostatic activity in in vitro tests and ability to reduce the viability of doxorubicin-resistant cells. The general goals of this study were: 1) to develop nanocapsules containing selol and doxorubicin with diameter close to 200 nm, 2) to evaluate its in vitro and in vivo anticancer activity, and 3) to check its cardiotoxicity. The formulation consisted of nanocapsules with a core of selol and a shell of poly (methyl vinyl ether-co-maleic anhydride) conjugated to doxorubicin. The nanocapsules were stable and monodisperse. For in vitro tests, murine mammary adenocarcinoma cells (4T1) and fibroblast murine as non-tumor cell (NIH-3T3) were used. The treatments DOX (doxorubicin), NCS-DOX (nanocapsules of selol containing doxorubicin) and Pol-DOX (product of the reaction between PVM/MA and doxorubicin) caused a significant reduction in the viability of 4T1 cells. Internalization assays showed that NCS-DOX and Pol-DOX are more internalized than free DOX by 4T1 cells. NCS-DOX, similarly to free DOX, expose phosphatidylserine on the outside face membrane in 4T1 cells, this is an event that indicate apoptosis. NCS-DOX showed an increased ability to cause DNA fragmentation and to disturb the mitochondrial membrane polarization in comparison to free DOX. NCS-DOX was also able to induce higher production of ROS, at 3 and 24 hours of exposure. NCS-DOX and Pol-DOX altered intracellular distribution of doxorubicin when compared to free DOX alone, from the nuclei to the mitochondria. In in vivo studies, NCS-DOX and free DOX showed the same ability to reduce 4T1 tumor growth, and presented the same biodistribution in BALB/c mice. The NCS-DOX did not increase CK-MB levels when compared to the control. Free DOX significantly increased CK-MB activity. Therefore, it is concluded that the NCS-DOX is effective against 4T1 cancer cells in vitro and in vivo, and less cardiotoxic than free DOX in vivo.

Le Sélénium (Se) est un oligo-élément essentiel qui est incorporé dans une famille indispensable de protéines, les sélénoprotéines, sous la forme d’un résidu acide aminé rare, la sélénocystéine. Dans les études épidémiologiques, il apparait clairement que des faibles niveaux de sélénium dans les fluides biologiques sont associés avec (i) une augmentation du risque de cancers (colon, prostate, poumon) et de maladies cardiovasculaires, (ii) une altération de la fonction immunitaire et (iii) finalement une réduction de l’espérance de vie. Dans le génome humain, vingt-cinq gènes de sélénoprotéine ont été identifiés. Ces gènes expriment, de par la complexité de la régulation du génome, de nombreuses isoformes de chacun des 25 gènes pour constituer le sélénoprotéome. Quand la fonction est connue, ces protéines participent à des processus essentiels de défense antioxydante, d’homéostasie redox et de signalisation redox. Ces enzymes sont finement régulées par l’apport en sélénium et d’autres stimuli cellulaires. Pour comprendre la fonction et la régulation du sélénoprotéome humain, qui est exprimé à un niveau trace, il s’avère critique de développer une stratégie innovante basée sur une approche multidisciplinaire de détection et quantification du sélénium par différents outils de spectrométrie de masse élémentaire (ICP MS) et moléculaire (ESI-MS/MS). Tout d’abord, le sélénium possède un profil isotopique bien particulier avec six isotopes stables (74Se, 76Se, 77Se, 78Se, 80Se and 82Se) qui sert de signature dans nos analyses en ICP-MS ou en ESI-MS/MS. En parallèle, l’utilisation de sélénium isotopiquement enrichi permet également des marquages cellulaires en multiplexing. Ainsi, en couplant des méthodes de séparation en phase liquide (HPLC) ou en gel d’électrophorèse (IEF ou SDS-PAGE échantilloné par ablation laser) avec l’ICP MS, nous avons mis au point plusieurs méthodes permettant la détection de plusieurs sélénoprotéines de manière simultanée dans différentes lignées cellulaires. De plus, un médicament sélénié sous forme de triglycéride obtenu via un mélange d’huile de tournesol et de sélénite a été testé comme source de sélénium non toxique pouvant stimuler la production de sélénoprotéines. Plusieurs lignées cellulaires humaines cancéreuses et non-cancéreuses ont été expérimentées avec succès permettant de valider cette nouvelle source de sélénium dans la synthèse des sélénoprotéines. / Selenium (Se) is an essential trace element, which is incorporated as a rare aminoacid, selenocysteine, in twenty five selenoproteins, to constitute the selenoproteome. Selenoprotein family is one of the most important bioactive form of selenium in human health. Initially demonstrated in Kashin Beck and Keshan diseases, selenium deficiency is associated with several pathological conditions, including cancer, neurodegenerative diseases, immune and muscular disorders. Chronic selenium deficiency is hypothesized to decrease antioxidant defenses and redox regulatory pathways through a dysregulation of selenoprotein expression. We are interested in understanding the synthesis and regulation of human selenoproteins, which is critically dependent on the availability of adequate analytical methodology. To understand the function and regulation of human selenoproteome, which is expressed at a trace levels, it appears critical to develop innovative strategies based on a multidisciplinary approach to detect and quantify selenium by various elemental and molecular mass spectrometer tools. First, selenium has a particular isotopic profile with six stable isotope (74Se, 76Se, 77Se, 78Se, 80Se and 82Se) used as a signature in our analysis with ICP-MS or ESI-MS/MS. In parallel, the use of isotopically enriched selenium also allows cellular labelling and tracing of selenoproteins and other seleno-coupounds. By coupling liquid phase separation methods (HPLC) with specific mass spectrometry analytical tools, we have developed several methods for detecting several selenoproteins simultaneously in various human cell lines.