Investigation of the antitumor activity and toxicity of tumor-derived exosomes fused with long-circulating and pH-sensitive liposomes containing doxorubicin

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Resumo

Exosome-liposome hybrid nanocarriers containing chemotherapeutic agents have been developed to enhance drug delivery, improve the efficacy of the treatment of metastatic cancer, and overcome chemoresistance in cancer therapy. Thus, the objectives of this study were to investigate the toxicological profiles of exosomes fused with long-circulating and pH-sensitive liposomes containing doxorubicin (ExoSpHL-DOX) in healthy mice and the antitumor activity of ExoSpHL-DOX in Balb/c female mice bearing 4T1 breast tumors. The acute toxicity was determined by evaluating the mortality and morbidity of the animals and conducting hematological, biochemical, and histopathological analyses after a single intravenous administration of ExoSpHL-DOX. The results of the study indicated that the ExoSpHL-DOX treatment is less toxic than the free doxorubicin (DOX) treatment. ExoSpHL-DOX showed no signs of nephrotoxicity, even at the highest dose of DOX, indicating that the hybrid nanosystem may alter the distribution of DOX and reduce the kidney damage. Regarding the antitumor activity, ExoSpHL-DOX showed an antitumor effect compared to the control group. Furthermore, the hybrid nanocarrier of tumor-derived exosomes fused with long-circulating and pH-sensitive liposomes reduced the number of metastatic foci in the lungs. These results indicate that ExoSpHL-DOX may be a promising nanocarrier for the treatment of breast cancer, reducing toxicity and inhibiting metastasis, mainly in the lungs.

Abstract

Nanocarreadores híbridos exossomo-lipossomo contendo agentes quimioterápicos foram desenvolvidos para melhorar a administração de fármacos, aumentar a eficácia do tratamento do câncer metastático e superar a quimiorresistência na terapia do câncer. Assim, os objetivos deste estudo foram investigar os perfis toxicológicos de exossomos fundidos com lipossomos de longa circulação e sensíveis ao pH contendo doxorrubicina (ExoSpHL-DOX) em camundongos saudáveis e a atividade antitumoral de ExoSpHL-DOX em camundongos fêmeas Balb/c portadores de tumores de mama 4T1. A toxicidade aguda foi determinada pela avaliação da mortalidade e morbidade dos animais e pela realização de análises hematológicas, bioquímicas e histopatológicas após uma única administração intravenosa de ExoSpHL-DOX. Os resultados do estudo indicaram que o tratamento com ExoSpHL-DOX é menos tóxico do que o tratamento com doxorrubicina livre (DOX). ExoSpHL-DOX não apresentou sinais de nefrotoxicidade, mesmo na dose mais alta de DOX, indicando que o nanossistema híbrido pode alterar a distribuição de DOX e reduzir os danos renais. Em relação à atividade antitumoral, ExoSpHL-DOX demonstrou efeito antitumoral em comparação ao grupo controle. Além disso, o nanocarreador híbrido de exossomos derivados de tumores, fundido com lipossomos de longa circulação e sensíveis ao pH, reduziu o número de focos metastáticos nos pulmões. Esses resultados indicam que ExoSpHL-DOX pode ser um nanocarreador promissor para o tratamento do câncer de mama, reduzindo a toxicidade e inibindo a metástase, principalmente nos pulmões.

Assunto

Neoplasias da mama, Metástase neoplásica, Exossomos, Lipossomos, Doxorrubicina, Toxicidade

Palavras-chave

Acute toxicity, Breast cancer, Metastasis, Exosomes, Liposomes, Doxorubicin

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https://www.mdpi.com/1999-4923/14/11

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