Imageamento e análise de células U87 tratadas com cisplatina por µ-PIXE

Abstract

O estudo das propriedades e interações de drogas quimioterápicas possui um papel vital no desenvolvimento de novos tratamentos oncológicos e no aprimoramento dos que estão atualmente em uso. A cisplatina (Pt(NH3)2Cl2) e outras drogas a base de platina são medicamentos amplamente utilizados para tratar diversos tipos de câncer, incluindo testículo, ovário, pescoço, entre outros. O presente trabalho investigou a interação da cisplatina com células de glioblastoma humano da linhagem U87 a fim de descobrir se o uptake era distinto entre elas. Entender e estudar como se dá o uptake de um droga é de suma importância para a compreensão dos mecanismos de resistências associados a interação dela com as células cancerosas. As células foram tratadas com diferentes concentrações de cisplatina (10, 20 e 100 µM) por 24 horas. A análise foi realizada utilizando a técnica de µ-PIXE, com um feixe de prótons de 2,2 MeV e tamanho de aproximadamente 1,2 x 1,2 µm2 , que forneceu informação elementar da amostra e permitiu a criação de mapas elementares 2D com resolução espacial micrométrica. Medindo os sinais do Cloro e da Platina, foi possível identificar células individuais na amostra e observar quais delas possuíram um maior uptake de cisplatina, respectivamente. Além disso, foi notado que na amostra de 100 µM houve a presença de um alto sinal de Ferro correlacionando com o sinal da Platina, que não estava presente em concentraçõe menores de cisplatina. Tal resultado pode ser evidência de ferroptose, isto é, um tipo de morte de celular dependente de ferro, completamente independente da apoptose convencional. Estudos recentes já mostraram que a cisplatina pode induzir ferroptose caso a dose exceda um determinado limite. Todos os experimentos foram realizados no Laboratório de Implantação Iônica com um acelerador Tandem de 3MV. Esse trabalho também demonstrou a versatilidade e aplicabilidade da técnica de µ-PIXE e como ela pode ser utilizada para conduzir análises e experimentos multidisciplinares.

The study of chemotherapy drug’s properties plays a vital role in the development of new cancerrelated treatments and the improvement of those currently in use. Cisplatin (Pt(NH3)2Cl2) and other platinum-based drugs are widely used medications that treat several different cancers, including, but not limited to, ovarian, testicular, and neck. The present work investigated the interaction of cisplatin with human glioblastoma U87 cells in order to find out if the uptake was distinct between them. Cells were treated with cisplatin at a concentration of 10, 20, and 100 µM for 24 hours. The analysis was done using the µ-PIXE technique, with a 2.2 MeV proton beam of 1.2 x 1.2 µm2 spot size, which gave us elemental information about the sample and allowed us to create 2D maps with micrometric spacial resolution. By measuring the chlorine and platinum signals, we were able to identify individual cells in the sample and detect which ones had a greater cisplatin uptake, respectively. Understanding the drug’s uptake is crucial for unraveling the mechanisms of resistance that are involved in its interaction with cancer cells. Moreover, we noticed that the 100 µM sample had a high iron signal correlating with the platinum signal, which was not present at lower treatment concentrations. This result could be a piece of evidence for ferroptosis, i.e. a type of iron-dependant cell death completely independent from regular apoptosis. Recent studies have already shown that cisplatin can induce ferroptosis in high treatment concentrations. All experiments were conducted at the Ion Implantation Laboratory with a 3MV Tandem accelerator. This work also highlighted the versatility and applicability of the µ-PIXE technique and how it can be used to perform interdisciplinary analysis.