Ortho-coumaric acid derivatives with therapeutic potential in a three-dimensional culture of the immortalised U-138 MG glioblastoma multiforme cell line

Abstract

Abstract Introduction: The treatment of such primary brain tumours such as glioblastoma multiforme(GBM) presents numerous difficulties, considerably impacting patient survival rates. The searchfor new compounds with therapeutic potential focuses on the identification of molecules thatcan be produced through chemical and enzymatic processes and that present anticancer effectsin different types of tumours. Methods: Given the need for new treatments for GBM, we conducted a study to synthesiseortho-coumaric acid alkyl esters (OCAAE) and to evaluate them in an appropriate study model, athree-dimensional (3D) culture using the Matrigel extracellular matrix. We tested cytotoxicitywith the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) technique and bydetermining phosphatidylserine externalisation with annexin V and active caspase-3 expressionas markers of apoptosis, and the subsequent degradation of DNA as a marker of cell death Results: Medium-chain OCAAEs, such as butyl-o-coumarate (BOC) and its isomer, showed thegreatest effect on most of the parameters evaluated in 3D cultures of GBM, followed by methyl-,propyl-, and ethyl-o-coumarate (MOC, POC and EOC); these compounds showed effects both inreducing cell viability and in increasing the expression of active caspase-3 and annexin V and thedegradation of DNA, in comparison with the first-line treatment for GBM, temozolomide. Conclusion: These results, together with those of previous researchers, show that the differentOCAAEs have a potential therapeutic effect on GBM, and that 3D culture of GBM cells is anappropriate model for the study of new antitumour molecules.

Resumen Introducción: Los tumores cerebrales primarios como el Glioblastoma multiforme (GBM)presentan muchas dificultades para su tratamiento, lo que repercute considerablemente en la tasa de supervivencia del paciente. La búsqueda de nuevos compuestos con potencialterapéutico se enfoca en la identificación de moléculas, mismas que pueden ser producidasquímica y enzimáticamente; y que muestren efectos anticancerígenos en distintos tipos detumores. Metodología: La necesidad de nuevos tratamientos para el GBM, nos lleva a sintetizar alquil-ésteres del ácido orto-cumárico (ae-AOC) y a evaluarlos en un modelo de estudio apropiado como es el cultivo en tercera dimensión (3D) empleando la matriz extracelular, Matrigel™,mediante pruebas de citotoxicidad celular como el Bromuro de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difenil tetrazolio (MTT), externalización de la fosfatidilserina, con Anexina V y la expresión decaspasa-3 activa como marcadores de apoptosis y la subsecuente degradación de ácidodesoxirribonucleico (ADN) como marcador de muerte celular. Resultados: Los ae-AOC de cadena mediana, como el butil-o-cumarato (BOC) y su isómero, presentaron un efecto significativo mayor en la mayoría de los parámetros evaluados en los cultivos en 3D de GBM, siguiendo de forma significativa el metil, el propil y el etil-o-cumarato(MOC, POC y EOC), presentaron efectos tanto en la reducción de la viabilidad celular como en elincremento en la expresión de caspasa-3 activa, Anexina V y la degradación del ADN, en comparación con el tratamiento de primera línea para los GBM, temozolomida (TMZ). Conclusión: Estos resultados, aunados a investigaciones previas, muestran que los diferentes ae-AOC poseen un potencial efecto terapéutico, en los GBM, y que el cultivo de células de GBM en3D es un modelo apropiado para el estudio de nuevas moléculas antitumorales