Please use this identifier to cite or link to this item:
http://hdl.handle.net/11422/29304
| Type: | Tese |
| Title: | Study of the antitumoral mechanism of tarin, a lectin from taro (Colocasia esculenta L. Schott), in its free or nano-encapsulated forms, in pre-clinical trials in carcinoma models |
| Other Titles: | Estudo do mecanismo antitumoral da tarina, uma lectina do taro (Colocasia esculenta L. Schott), em suas formas livres ou nano-encapsuladas, em ensaios pré-clínicos em modelos de carcinoma. |
| Author(s)/Inventor(s): | Cardoso, Raiane Vieira |
| Advisor: | Paschoalin, Vânia Margaret Flosi |
| Co-advisor: | Conte Júnior, Carlos Adam |
| Co-advisor: | Pereira, Patrícia Ribeiro |
| Abstract: | Tarina é uma lectina purificada de inhame (Colocasia esculenta L. Schott), pertencente à família das lectinas relacionadas ao GNA (Galanthus nivalis agglutinin), que possui propriedades imunomoduladoras e antitumorais excepcionais. Quando nano-encapsulada em lipossomos peguilados, a tarina tem sua estabilidade e biodisponibilidade aumentadas, promovendo liberação controlada e sustentada, o que potencializa seus efeitos biológicos e reduz a citotoxicidade em células normais. O presente estudo avaliou os mecanismos moleculares envolvidos na atividade antitumoral da tarina nano-encapsulada em duas linhagens celulares tumorais humanas tratadas por 24 e 48 horas, o adenocarcinoma da mama (MDA-MB-231) e o glioblastoma (U-87 MG), dois modelos in vitro amplamente utilizados para estudar terapias contra tumores agressivos. As análises foram conduzidas por citometria de fluxo, microscopia eletrônica de transmissão (MET) e ensaio de migração celular (ensaio scratch) e protêomica. Além disso, o transporte de tarina nano-encapsulada através do modelo da barreira hematoencefálica (BBB) foi avaliado usando células endoteliais hCMEC/D3, demonstrando que a formulação é capaz de atravessar a BBB de forma eficiente, o que reforça seu potencial para o tratamento de tumores do sistema nervoso central. A exposição à tarina nano-encapsulada também resultou em inibição significativa da proliferação e migração celular, sem causar efeitos citotóxicos em fibroblastos humanos saudáveis. A tarina nano-encapsulada induz a morte celular por apoptose e mecanismos dependentes da autofagia. Células tumorais tratadas apresentaram aumento na formação de autofagossomos, ativação de caspases 3/7 e parada do ciclo celular nas fases G0/G1 para células MDA-MB-231, e G2/M para U-87 MG. A análise proteômica global por espectrometria de massa foi realizada para identificar mudanças na expressão proteica e esclarecer os mecanismos moleculares envolvidos na resposta celular à formulação antitumoral. O tratamento modulou proteínas-chave como PARK7, OPA1, CHEK1, LAMA4 e HLA-A, indicando efeitos na regulação do estresse oxidativo, dinâmica mitocondrial, controle do ciclo celular, remodelação da matriz extracelular e apresentação de antígenos. Essas alterações sugerem que a ação da tarina nano-encapsulada vai além da citotoxicidade direta, promovendo uma reprogramação funcional que desestabiliza a homeostase tumoral e favorece a ativação coordenada das vias de morte celular. Parece que a morte celular envolve vários processos que ocorrem de forma interdependente, onde o estresse inicial induzido pela exposição à tarina desencadeia respostas autofágicas, seguidas pela ativação de mecanismos apoptóticos e, consequentemente, pela inibição da proliferação e migração celular. Em conjunto, esses achados mostram que a tarina nano-encapsulada exerce um efeito antitumoral multifatorial, atuando em diferentes vias para controlar a sobrevivência celular, e reforçam seu potencial como candidato promissor para o desenvolvimento de terapias antitumorais inovadoras e seletivas, aplicáveis a diferentes tipos de carcinoma humano, incluindo câncer de mama e glioblastoma. |
| Abstract: | Tarin is a purified lectin from yam (Colocasia esculenta L. Schott), belonging to the family of lectins related to GNA (Galanthus nivalis agglutinin), which has outstanding immunomodulatory and antitumor properties. When nano-encapsulated in pegylated liposomes, tarin has its stability and bioavailability increased, promoting controlled and sustained release, which enhances its biological effects and reduces cytotoxicity on normal cells. The present study evaluated the molecular mechanisms involved in the antitumor activity of nano-encapsulated tarin in two human tumoral cell lines treated for 24 and 48 h, the breast adenocarcinoma (MDA-MB-231) and glioblastoma (U-87 MG), two in vitro models widely used to study therapies against aggressive tumors. The analyses were conducted by flow cytometry, transmission electron microscopy (TEM) and cell migration assay (scratch assay) and proteomics. In addition, the transport of nano-encapsulated tarin across the blood-brain barrier (BBB) model was evaluated using hCMEC/D3 endothelial cells, demonstrating that the formulation is able to cross BBB efficiently, which reinforces its potential for the treatment of tumors from the central nervous system. Exposure to nano-encapsulated tarin also resulted in significant inhibition of cell proliferation and migration, without causing cytotoxic effects on healthy human fibroblasts. Nano-encapsulated tarin induces cell tumoral death by apoptosis and autophagy-dependent mechanisms. Treated-tumoral cells showed increased autophagosome formation, activation of caspases 3/7 and cell cycle arrest in the G0/G1 phases forMDA-MB-231 cells, and G2/M for U-87 MG A global proteomic analysis using mass spectrometry was performed to identify changes in protein expression and to clarify the molecular mechanisms involved in the cellular response to the antitumor formulation. The treatment modulated key proteins such as PARK7, OPA1, CHEK1, LAMA4, and HLA-A, indicating effects on oxidative stress regulation, mitochondrial dynamics, cell-cycle control, extracellular matrix remodeling, and antigen presentation. These alterations suggest that the action of nano-encapsulated tarin goes beyond direct cytotoxicity, promoting a functional reprogramming that destabilizes tumor homeostasis and favors the coordinated activation of cell death pathways. It seems that the cell death involves several processes that occur in an interdependent way, where the initial stress induced by exposition to tarin triggers autophagic responses, followed by the activation of apoptotic mechanisms and, consequently, by the inhibition of cell proliferation and migration. Together, these findings show that nano-encapsulated tarin exerts a multifactorial antitumor effect, acting on different pathways to control cell survival, and reinforce its potential as a promising candidate for the development of innovative and selective antitumor therapies, applicable to different types of human carcinoma, including breast cancer and glioblastoma. |
| Keywords: | Lectina Nano-encapsulação Células de glioblastoma Células tumorais Proteômica Terapia antitumoral Llectin Nanoencapsulation Glioblastoma cells Proteomics Antitumor therapy |
| Subject CNPq: | CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS |
| Program: | Programa de Pós-Graduação em Ciência de Alimentos |
| Production unit: | Instituto de Química |
| Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Issue Date: | 2025 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | eng |
| Right access: | Acesso Embargado |
| Citation: | CARDOSO, Raiane Vieira. Study of the antitumoral mechanism of tarin, a lectin from taro (Colocasia esculenta L. Schott), in its free or nano-encapsulated forms, in pre-clinical trials in carcinoma models. 2025. 175 f. Tese (Doutorado) - Curso de Ciência de Alimentos, Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2025. |
| Appears in Collections: | Ciência de Alimentos |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| RVCardoso.pdf | 2.3 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.