Antitumor and immunomodulatory activity of fucoidan from the brown alga Lessonia trabeculata (Lessoniaceae) on breast cancer spheroids / Actividad antitumoral e inmunomoduladora de fucoidan del alga parda Lessonia trabeculata (Lessoniaceae) en esferoides de cáncer de mama

Abstract Introduction: The therapeutic benefits of the brown algae fucoidan in the treatment of breast cancer have attracted considerable interest in recent years. However, research using spheroids which provide relevant results in trials for antitumor and immunomodulatory products because they adequately simulate the tumor microenvironment, is limited. Objective: To evaluate the antitumor and immunomodulatory activity of Lessonia trabeculata fucoidan (LtF), native to the Peruvian Sea, on two types of multicellular tumor spheroids. Methods: The study was conducted from January to December 2021. Two types of spheroides were elaborated: from 4T1 tumor cells (MTS), and from 4T1 tumor cells+mouse splenocytes (MTSs). The antitumor activity of LtF was evaluated in MTS by quantifying cell viability with MTT. Immunomodulatory activity was determined in MTSs using the IC50 for two types of treatment: simple, fucoidan alone (LtF) and combined, fucoidan+doxorubicin (LtF+Dox). Pro-inflammatory (TNF-α, IL-6) and anti-inflammatory (IL-10, TGF-β) cytokine production was quantified by sandwich ELISA 72 h after treatment. Dox was used as positive control in all assays. Results: LtF exerted antitumor activity as evidenced by increased necrotic zone and cell debris formation compared to the untreated control. Antitumor activity was concentration dependent between 100 and 6 000 μg/ml. In MTSs, simple treatment increased IL-6 and decreased IL-10 and TGF-β production. The combined treatment significantly reduced TGF-β production. In both treatments and Dox, there was an increase in IL-6 compared to the untreated control. The highest production of IL-10 and TGF-β was observed in the untreated control, compatible with a highly immunosuppressive tumor microenvironment. Conclusions: LtF is a good candidate for the treatment of breast cancer and can immunomodulate the tumor microenvironment alone or in combination with Dox.

Resumen Introduccción: Los beneficios terapéuticos del fucoidan de algas pardas en el tratamiento del cáncer de mama han despertado gran interés en los últimos años. Sin embargo, las investigaciones con esferoides son limitadas, éstos proporcionan resultados relevantes en ensayos de productos antitumorales e inmunomoduladores porque simulan adecuadamente el microambiente tumoral. Objetivo: Evaluar la actividad antitumoral e inmunomoduladora del fucoidan de Lessonia trabeculata (LtF), nativa del Mar Peruano, en dos tipos de esferoides tumorales multicelulares. Métodos: El estudio se realizó de enero a diciembre de 2021. Se elaboraron dos tipos de esferoides: con células tumorales 4T1 (MTS) y con células tumorales 4T1+esplenocitos de ratón (MTSs). La actividad antitumoral de LtF se evaluó en MTS cuantificando la viabilidad celular con MTT. La inmunomodulación se determinó en MTSs utilizando la IC50 para dos tipos de tratamiento: simple, fucoidan solo (LtF) y combinado, fucoidan+doxorubicina (LtF+Dox). La producción de citoquinas proinflamatorias (TNF-α, IL-6) y antiinflamatorias (IL-10, TGF-β) se cuantificó mediante ELISA sándwich 72 h post-tratamiento. En todos los ensayos se utilizó Dox como control positivo. Resultados: En los MTS, el LtF ejerció actividad antitumoral evidenciada por aumento de la zona necrótica y formación de restos celulares respecto al control no tratado. La actividad antitumoral fue concentración-dependiente entre 100 y 6 000 μg/ml. En los MTSs, con el tratamiento simple se incrementó IL-6 y disminuyeron IL-10 y TGF-β. El tratamiento combinado redujo significativamente la producción de TGF-β. Los dos tratamientos y Dox incrementaron IL-6 respecto al control no tratado. La mayor producción de IL-10 y TGF-β se observó en los no tratados, compatible con un microambiente tumoral altamente inmunosupresor. Conclusiones: El LtF es un buen candidato para tratar el cáncer de mama y puede inmunomodular el microambiente tumoral solo o en combinación con Dox.

3D spheroid cell cultures and their role in bone regeneration: a systematic review / Cultivos de esferoides 3D y su papel en la regeneración ósea: una revisión sistemática

Abstract Recently, the 3D spheroid cell culture application has been extensively used in the treatment of bone defects. A wide variety of methodologies have been used, which has made the comparison of results complex. Therefore, this systematic review has two aims: (i) to perform an analysis focused on the role of 3D spheroid cell culture in bone regeneration strategies; and (ii) address the main challenges in clinical application. A search of the following keywords "3D cell culture", "spheroid", and "bone regeneration" was carried out in the PubMed, Scopus, and ScienceDirect databases and limited to the years 2010-2020. Studies were included if their primary objective was the behavior of cell aggregates to formed spheroids structures by different 3D cell culture techniques focused on the regeneration of bone tissue. To address the risk of bias for in vitro studies, the United States national toxicology program tool was applied, and descriptive statistics of the data were performed, with the SPSS V.22 program. A total of 16 studies were included, which met the established criteria corresponding to in vitro and in vitro/in vivo studies; most of these studies used stem cells for the 3D cell spheroids. The most often methods used for the 3D formation were low adherence surface and rotational methods, moreover, mesenchymal stem cells were the cell line most frequently used because of their regenerative potential in the field of bone tissue engineering. Although the advances in research on the potential use of 3D spheroids in bone regeneration have made great strides, the constant innovation in cell spheroid formation methodologies means that clinical application remains in the future as strategy for 3D tissue bioprinting.

Resumen Recientemente, la aplicación del cultivo 3D de esferoides se ha utilizado ampliamente en el tratamiento de defectos óseos. La variedad de metodologías para lograr los cultivos 3D de esferoides ha hecho compleja la comparación de resultados. Por tanto, esta revisión sistemática tiene dos objetivos: (i) realizar un análisis centrado en el papel de los cultivos 3D de esferoides en las estrategias de regeneración ósea; y (ii) abordar los principales desafíos en la aplicación clínica. Se realizó una búsqueda de las siguientes palabras clave "cultivo celular 3D", "esferoide" y "regeneración ósea" en las bases de datos PubMed, Scopus y ScienceDirect y se limitó a los años 2010-2020. Se incluyeron los estudios si su principal objetivo era el comportamiento de agregados celulares para generar las estructuras esferoidales desarrollados por diferentes técnicas de cultivo celular 3D enfocadas a la regeneración del tejido óseo. Para abordar el riesgo de sesgo de los estudios in vitro, se aplicó la herramienta del programa nacional de toxicología de Estados Unidos y se realizaron estadísticas descriptivas de los datos, con el programa SPSS V.22. Se incluyeron un total de 16 estudios, que cumplieron con los criterios establecidos correspondientes a estudios in vitro e in vitro/in vivo; la mayoría de estos estudios utilizaron células troncales para generar los esferoides celulares 3D. Los métodos más utilizados para la formación de los esferoides 3D fueron la superficie de baja adherencia y los métodos de rotación, asimismo, la línea celular de células troncales mesenquimales fueron las más utilizadas debido a su gran potencial regenerativo en el campo de la ingeniería de tejidos óseos. Aunque los avances en la investigación sobre el uso potencial de los cultivos celulares de esferoides 3D en la regeneración ósea han logrado grandes avances, la constante innovación en las metodologías de la generación de esferoides 3D deja claro que la aplicación clínica de estos permanecerá en el futuro como estrategia en la bioimpresión tisular.

Aislamiento y caracterización de una bacteria marina degradadora de testosterona: Vibrio sp. N3 / Isolation and characterization of a marine testosterone-degrading bacterium: Vibrio sp. N3

Steroids, including testosterone, estrone, 17β-estradiol, estriol and 17β-ethinyl estradiol, are harmful not only to the population dynamics of aquatic life forms but also to public health. In this study, a marine testosterone-degrading bacterium (strain N3) was isolated from Nanao Island in the South China Sea. In addition, the strain could also use 17β-estradiol (E2), 17β-ethinyl estradiol (EE2), estriol (E3) or cholesterol as a sole carbon source. According to the 16S rRNA gene sequence analysis, strain N3 was identified as Vibrio sp. Further characterization showed that the strain is aerobic, gram-negative, and mobile and exhibits resistance to ampicillin, carbenicillin, penicillin and spectinomycin. For enhancing its capacity of testosterone degradation, the Plackett-Burman factorial design and the central composite design were used to optimize the culture condition. Under optimal conditions, 92% of testosterone was degraded by Vibrio sp. N3 in 48 h.

Los esferoides-que incluyen la testosterona, la estrona, el 17 β-estradiol, el estriol y el 17 p-etinilestradiol-son nocivos no solo para la población dinámica de las formas de vida acuática, sino también para la salud pública. En este estudio se aisló una bacteria marina degradadora de testosterona de la isla de Nanao, en el Mar del Sur de China, a la que se denominó cepa N3. Se determinó que esta cepa también podría usar 17 β-estradiol (E2), 17 p-etinilestradiol (EE2), estriol (E3) o colesterol como únicas fuentes de carbono. De acuerdo con el análisis de la secuencia del gen 16S rRNA, la cepa N3 se identificó como Vibrio sp. La caracterización adicional mostró que dicha bacteria es un organismo aerobio, gram negativo y móvil, y que presenta resistencia a ampicilina, carbenicilina, penicilina y espectinomicina. Para optimizar la condición de cultivo en relación con su capacidad de degradar la testosterona, se utilizaron el diseño factorial Plackett-Burman y el diseno compuesto central. En condiciones óptimas, el 92% de la testosterona fue degradada por Vibrio sp. N3 en 48 h.

A quantitative assessment of the morphological characteristics of BeWo cells as an in vitro model of human trophoblast cells / Una evaluación cuantitativa de las características morfológicas de las células BeWo como un modelo in vitro de las células de trofoblasto humano

In order to study the detailed morphology of trophoblast cells during human implantation, BeWo cells were cultured as spheroids in suspension culture. These cultures were then processed for light and electron microscopical examination. The present study showed that the BeWo spheroids consist of two cell types which are cytotrophoblast-like and syncytiotrophoblast-like. The cells with larger nuclear diameter made up only about 1 percent of the cell population and appear to be those of syncytiotrophoblast. Therefore the predominant cell type of the BeWo spheroids appeared to be relatively undifferentiated and cytotrophoblast-like. About 10 percent of the BeWo cells in the present study were mitotic, indicating a highly proliferative population. Total cell number increased about 12 times during the culture period from 107 +/- 9 on day 1 to 1211 +/- 145 on day 7 whereas the volume per cell increased about 2 times, from 1300 um3 on day 1 to 2400 um3 on day 7. Therefore overall growth of BeWo spheroids is due to both hyperplasia and hypertrophy. However, it appears that cell proliferation outstrips volumetric growth. These quantitative data show that BeWo cells grow mainly by hyperplasia and provide baseline values for further studies. In addition, the results show that BeWo cell morphology has marked similarities to that reported for human trophoblast, making it a useful model for subsequent in vitro studies.

En un cultivo de suspensión se estudió la morfología de las células durante la implantación del trofoblasto humano, células BeWo. Estos cultivos fueron procesados y examinados a través de microscopía de luz y electrónica. El estudio mostró que los esferoides BeWo constan de dos tipos de células, citotrofoblasto y sincitiotrofoblasto. Las células con mayor diámetro nuclear parecen ser los sincitiotrofoblasto que representaban sólo el 1 por ciento de la población celular. Por tanto, el tipo celular predominante de los esferoides BeWo parecían ser relativamente indiferenciados como citotrofoblasto. Alrededor del 10 por ciento de las células BeWo fueron mitóticas, lo que indica una población altamente proliferativa. El número de células totales aumentó alrededor de 12 veces durante el período de cultivo de 107 +/- 9 días en el día 1 a 1211 +/- 145 en el día 7, mientras que el volumen de la célula creció alrededor de 2 veces, desde 1300 mm3 el día 1 hasta 2400 mm3 el día 7. Por lo tanto, el crecimiento global de esferoides BeWo se debe tanto a la hiperplasia como a la hipertrofia. Sin embargo, parece que la proliferación celular supera al crecimiento volumétrico. Estos datos cuantitativos muestran que las células BeWo crecen principalmente por hiperplasia y proporcionan valores de referencia para estudios posteriores. Además, los resultados muestran que la morfología celular BeWo ha marcado similitudes con los reportado para el trofoblasto humano, por lo que es un modelo útil para posteriores estudios in vitro.