Avaliação da atividade de nanocompósito de ouro em linhagens de melanoma humano : testes in vitro e modelagem de redes biológicas

Abstract

Resumo: O melanoma é uma forma agressiva de câncer de pele, originada dos melanócitos, que se destaca pela elevada plasticidade, capacidade invasiva e resistência a tratamentos tradicionais. Sua progressão envolve complexas adaptações metabólicas e alterações no microambiente tumoral, bem como a ativação de vias de sinalização como PI3K/AKT, MAPK/ERK e Wnt/ß- catenina. Diante da necessidade de abordagens terapêuticas inovadoras, nanopartículas de ouro têm sido estudadas e têm demonstrado potencial promissor na terapia para melanoma. Nanobastões de ouro estabilizados com goma arábica (GA-AuNRs), demonstraram potencial para modular respostas celulares sem apresentar citotoxicidade em modelo de melanoma murino. Neste estudo, investigou-se o efeito de GA-AuNRs em concentrações não citotóxicas sobre três linhagens de melanoma humano com distintas mutações: SK-MEL-28 (BRAF), MEWO (NF1) e SK-MEL-147 (NRAS) e em fibroblastos humanos não tumorais (CCD- 1059Sk). Os experimentos foram conduzidos in vitro para avaliar viabilidade, densidade celular, produção de espécies reativas de oxigênio (ROS), formação de colônias e migração. Em paralelo, análises in silico, por meio de redes de interação proteína-proteína, buscaram identificar alvos moleculares potencialmente modulados pelos GA-AuNRs. Os ensaios de viabilidade e densidade celular demonstraram que os fibroblastos mantiveram viabilidade e densidade em todas as concentrações testadas, confirmando a biocompatibilidade dos GA-AuNRs em células normais. Para o ensaio clonogênico obtivemos comportamentos distintos entre as linhagens, onde: SK-MEL-28, a área clonal diminuiu na presença de GA-AuNR na concentração de 1,8 mg·L?¹, enquanto MEWO apresentou colônias maiores na concentração de 0,18 mg·L?¹ em comparação ao grupo controle (GA 0,4%). Já SK-MEL-147 não apresentou variação significativa na formação de colônias em nenhuma das concentrações testadas. Em ensaios de migração celular, observou-se inibição significativa em SK-MEL-28 na concentração de 0.18 mg L?¹de GA-AuNR, em MEWO 0,18 mg L?¹de GA-AuNR apresentou maior velocidade de migração quando comparado ao controle Ga 0,4%. SK-MEL-147 não apresentou diferenças significativas. Tais achados sugerem que a eficácia dos GA-AuNRs varia conforme o contexto molecular de cada linhagem, onde para SK-MEL-28 afetou parâmetros de malignidade tumoral e na linhagem MEWO quando comparado ao controle houve aumento no tamanho das colônias e na velocidade de migração. As análises computacionais de redes proteína-proteína corroboraram as observações experimentais, destacando nós críticos em RHOA e RAC1, associados ao remodelamento do citoesqueleto e à migração celular, regulados por sinalizações downstream das vias MAPK/ERK e PI3K/AKT. Também foi identificado CTNNB1 (ß- catenina) e TPT1 como reguladores da sobrevivência e proliferação celular. Esses elementos, que podem ter sido suscetíveis à modulação pelos GA-AuNRs, configuram-se como pontos-chave no controle da migração e proliferação tumoral. Em conjunto, os dados demonstram que GA-AuNRs oferecem ação antitumoral seletiva, influenciada tanto pela concentração quanto pelo contexto genético do melanoma

Abstract: Melanoma is an aggressive form of skin cancer originating from melanocytes, characterized by high plasticity, invasive capacity, and resistance to conventional treatments. Its progression involves complex metabolic adaptations and alterations in the tumor microenvironment, as well as the activation of signaling pathways such as PI3K/AKT, MAPK/ERK, and Wnt/ß-catenin. Given the need for innovative therapeutic approaches, gold nanoparticles have been studied and have shown promising potential in melanoma therapy. Gold nanorods stabilized with gum arabic (GA-AuNRs) have demonstrated the ability to modulate cellular responses without exhibiting cytotoxicity in a murine melanoma model.In this study, the effect of non-cytotoxic concentrations of GA-AuNRs was investigated on three human melanoma cell lines with distinct mutations: SK-MEL-28 (BRAF), MEWO (NF1), and SK-MEL-147 (NRAS), as well as on non-tumoral human fibroblasts (CCD-1059Sk). The experiments were conducted in vitro to assess cell viability, cell density, reactive oxygen species (ROS) production, colony formation, and migration. In parallel, in silico analyses using protein–protein interaction (PPI) networks aimed to identify potential molecular targets modulated by GA-AuNRs.Cell viability and density assays showed that fibroblasts maintained both viability and density across all tested concentrations, confirming the biocompatibility of GA-AuNRs in normal cells. The clonogenic assay revealed distinct behaviors among the melanoma cell lines: SK-MEL-28, clonal area decreased in the presence of GA-AuNR at 1.8 mg·L?¹, while MEWO presented larger colonies at 0.18 mg·L?¹ compared to the control group (GA 0.4%). SK-MEL-147 showed no significant variation in colony formation at any tested concentration.In cell migration assays, SK-MEL-28 showed significant inhibition at 0.18 mg·L?¹ GA-AuNR, whereas MEWO at the same concentration exhibited a higher migration rate compared to the GA 0.4% control. SK-MEL- 147 presented no significant differences. These findings suggest that GA-AuNR efficacy varies according to the molecular context of each cell line: in SK-MEL-28, they impacted tumor malignancy parameters, whereas in MEWO, compared to the control, they increased colony size and migration speed.Computational PPI network analyses supported the experimental observations, highlighting critical nodes in RHOA and RAC1, associated with cytoskeletal remodeling and cell migration, regulated downstream by MAPK/ERK and PI3K/AKT pathways. CTNNB1 (ß-catenin) and TPT1 were also identified as regulators of cell survival and proliferation. These elements, potentially susceptible to modulation by GA-AuNRs, emerge as key points in controlling tumor cell migration and proliferation.Taken together, the data demonstrate that GA-AuNRs exert selective antitumor activity, influenced by both concentration and the genetic context of melanoma