Evaluación preclínica del potencial antineoplásico de la quercetina en un modelo de oncogénesis viral y su optimización con un nanosistema magnético

Abstract

El sarcoma de Kaposi (SK) es un tumor angioproliferativo asociado a la infección por el herpesvirus humano tipo 8 (HHV-8), también denominado herpesvirus asociado al SK (KSHV). Dentro del genoma viral, el receptor acoplado a proteína G (vGPCR) desempeña un papel clave en la transformación oncogénica y en la formación de las lesiones angiogénicas características de la enfermedad, siendo su expresión persistente y actividad esenciales para el mantenimiento tumoral. La quercetina (QUE) es un flavonoide natural con reconocidas propiedades anticancerígenas, aunque su hidrofobicidad y baja biodisponibilidad limitan su eficacia terapéutica. En esta tesis doctoral se investigó el efecto antitumoral de la QUE en modelos in vitro e in vivo de SK, desarrollados mediante la transformación de células endoteliales con el vGPCR del KSHV. Asimismo, se evaluó la actividad biológica de un nanosistema magnético basado en nanopartículas de óxido de hierro recubiertas de polietilenglicol (MAG@PEG) como transportador de QUE, con el fin de mejorar su biodisponibilidad y potencial terapéutico. Los resultados demostraron que la QUE ejerce efectos antitumorales sobre células vGPCR, con una CI50 de 30 μM. En particular, disminuyó la viabilidad celular, indujo arresto en la fase S del ciclo celular, inhibió la expresión de factores angiogénicos, activó las vías de señalización MAPKs (ERK1/2, p38 y JNK) sin modificar PI3K/AKT, y promovió un aumento en el estrés oxidativo y daño en el ADN, conduciendo a la apoptosis. Por otro lado, la formación de esferoides multicelulares no fue inhibida por la QUE, y estos resultaron más resistentes que los cultivos bidimensionales. En el modelo in vivo, la QUE retrasó el crecimiento tumoral sin producir alteraciones hepáticas, renales, de peso, ni de comportamiento en los animales. Por otro lado, el nanosistema MAG@PEG mostró propiedades adecuadas para aplicaciones biológicas, ya que no alteró la proliferación, viabilidad, morfología, ni progresión del ciclo celular en células vGPCR. Sin embargo, a concentraciones elevadas incrementó los niveles de oxidantes intracelulares. Las nanopartículas se acumularon en vesículas intracelulares y pudieron ser direccionadas al sitio de interés mediante un campo magnético externo. Finalmente, la carga eficiente de QUE en las MAG@PEG (MAG@PEG@QUE) permitió reproducir sus efectos antitumorales, reduciendo la proliferación y la viabilidad celular. En conjunto, este trabajo aporta al conocimiento del mecanismo de acción de la QUE en un modelo de oncogénesis viral y valida a las MAG@PEG como un nanosistema seguro, biocompatible y direccionable. La capacidad de vehiculizar QUE respalda a las MAG@PEG@QUE como una estrategia teranóstica prometedora para el tratamiento del sarcoma de Kaposi.

Kaposi’s sarcoma (KS) is an angioproliferative tumor associated with the infection by human herpesvirus type 8 (HHV-8), also known as Kaposi’s sarcoma-associated herpesvirus (KSHV). Within the viral genome, the G protein-coupled receptor (vGPCR) plays a key role in oncogenic transformation and in the formation of the angiogenic lesions characteristic of the disease, with its persistent expression and activity being essential for tumor maintenance. Quercetin (QUE) is a natural flavonoid with well-recognized anticancer properties; however, its hydrophobicity and low bioavailability limit its therapeutic efficacy. In this doctoral thesis, the antitumor effect of QUE was investigated in in vitro and in vivo models of KS, developed through the transformation of endothelial cells with the KSHV vGPCR. In addition, the biological activity of a magnetic nanosystem based on polyethylene glycol-coated iron oxide nanoparticles (MAG@PEG) was evaluated as a carrier of QUE, with the aim of improving its bioavailability and therapeutic potential. The results demonstrated that QUE exerts antitumor effects on vGPCR cells, with an IC50 of 30 μM. Specifically, QUE reduced cell viability, induced S-phase cell cycle arrest, inhibited the expression of angiogenic factors, activated MAPK signaling pathways (ERK1/2, p38, and JNK) without affecting PI3K/AKT, and promoted oxidative stress and DNA damage, ultimately leading to apoptosis. In contrast, multicellular spheroid formation was not inhibited by QUE, and spheroids proved to be more resistant than monolayer cultures. In the in vivo model, QUE delayed tumor growth without inducing hepatic or renal damage, weight loss, or behavioral alterations in animals. The MAG@PEG nanosystem exhibited suitable properties for biological applications, as it did not affect proliferation, viability, morphology, or cell cycle progression in vGPCR cells, although high concentrations increased intracellular oxidant levels. Nanoparticles accumulated in intracellular vesicles and could be magnetically directed to the tumor site. Finally, the efficient loading of QUE into MAG@PEG (MAG@PEG@QUE) reproduced its antitumor effects, reducing cell proliferation and viability. Altogether, this work contributes to the understanding of the antitumor mechanism of QUE in a viral oncogenesis model and validates MAG@PEG as a safe, biocompatible, and magnetically targetable nanosystem. The ability to deliver QUE supports MAG@PEG@QUE as a promising theranostic strategy for the treatment of Kaposi’s sarcoma.