The effect of CaS/DMSO nanoparticle dispersion in the cytoskeleton and focal adhesion points of the human melanoma fibroblast adherent cell line Hs 895.T (ATCC CRL7637) and human normal skin fibroblasts adherent cell line CCD-1090Sk (ATCC CRL2106)

Abstract

The Skin Cancer Foundation highlights that melanoma is the most dangerous form of skin cancer and there are different treatments for each type. These treatments are invasive and not all patients can control the side effects. For this reason, a non-invasive treatment, with a dispersion of nanoparticles (NP) composed of Calcium and Sulfur dissolved in Dimethyl Sulfoxide (DMSO) (CaS/DMSO) is proposed. These NP has been the subject of research because they disassociate spontaneously in proton-rich environments to produce calcium ions and H2S. This work aims to study the changes caused by the NP in the cytoskeleton and the focal adhesion points (FAP) of the cells by studying two proteins: F-Actin and Vinculin. The hypothesis is that if NP can induce cellular death, a significant difference in FAP expression will be observed between cancerous and non-cancerous cells. Studies with FITC allowed tracking of stability of the FAP when NP were added. At 48 hr the normal cells cultured with the NP show an increase in Vinculin and F-Actin expression, but a decrease in DMSO. In contrast, the opposite occurred with melanoma cells. Measuring actin polymerization demonstrates the effect of NP treatments in the FAP. Damage to FAP, prevents proper attachment and cell spreading, leading to apoptosis. The results indicate that NP does not adversely affect cell cytoskeleton and focal adhesion point expression in normal cells, but it significantly reduces Vinculin expression in human melanoma adherent cells. Furthermore, as these effects are not observed in the benign cells, we are led to conclude that the difference in extracellular microenvironment pH between human skin benign and melanoma cancer cells results in the observed selectivity to affect the FAP.

La Fundación de cáncer de piel destaca que el melanoma es la forma más peligrosa de cáncer de piel y existen diferentes tratamientos para cada tipo. Estos tratamientos son invasivos y no todos los pacientes pueden controlar los efectos secundarios. Por estas razones, se propone un tratamiento no invasivo, compuesto de una dispersión de nanopartículas (NP) compuestas de Calcio y Azufre disueltos en Dimetilsulfóxido (DMSO) (CaS/DMSO). Estas NP han sido objeto de investigación porque pueden disociarse espontáneamente en ambientes protonados para producir iones de calcio y H2S. El objetivo de este trabajo es estudiar los cambios causados por la NP en el citoesqueleto y los puntos de adhesión focal (FAP) de las células, mediante el estudio de dos proteínas: F-Actina y Vinculina. La hipótesis es que, si la NP puede inducir muerte celular, se observará una diferencia significativa en la expresión de FAP en las células cancerosas comparado con las normales. Los estudios de FITC representan el efecto del tratamiento con la NP en la estabilidad de los FAP en la célula. A las 48 hr las células benignas cultivadas con NP muestran un aumento en la expresión de Vinculina y F-Actina, pero una disminución en DMSO; lo contrario ocurre con las células de melanoma. Midiendo la polimerización de actina, se puede demostrar el efecto del tratamiento en los FAP. El daño en los FAP impide la adhesión y el esparcimiento celular adecuados, lo cual induce apoptosis. Los resultados indican que la NP no afecta negativamente el citoesqueleto y la expresión en los FAP en células normales, pero reduce significativamente la expresión de Vinculina en las células de melanoma humano. Por lo tanto, como estos efectos no se observan en las células normales, nos lleva a concluir que la diferencia en el pH del microambiente extracelular entre las células normales de la piel humana y las células cancerosas de melanoma da como resultado la selectividad observada para afectar los FAP.