Photoactivated Rose Bengal Triggers Phospholipid Hydroperoxidation and Late Apoptosis in Colorectal Cancer Cells

Autor(es)

Ferreira, Andre Satoshi ; de Almeida Junior, Alexandre Mendes ; Kobal, Mirella Boaro ; Moreira, Lucas Gontijo ; Camacho, Sabrina Alessio ; de Toledo, Karina Alves ; Oliveira Jr, Osvaldo N. ; Dewolf, Christine E. ; Aoki, Pedro Henrique Benites

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Langmuir; v. 41, n. 10, p. 12-pg., 2025-03-06.

Resumo

Rose Bengal (RB) is a promising photosensitizer (PS) for photodynamic therapy (PDT), but its application to colorectal carcinoma remains largely unexplored. Herein, we employ in vitro assays to demonstrate that incorporation of RB has substantial phototoxicity against Caco-2 cells, with more than 80% reduction in cell viability for 24 h incubation with 5 x 10-6 mol/L RB followed by irradiation. In contrast, RB had minimal toxicity without irradiation. The mechanisms of RB action were further elucidated using confocal fluorescence microscopy, Langmuir monolayers as cell membrane models, and flow cytometry to determine the cell death pathways. Flow cytometry revealed that the primary mode of cell death was late apoptosis. RB incorporation affected Caco-2 plasma membrane morphology under light irradiation, and membrane interactions were confirmed using Langmuir monolayers of Caco-2 lipid extracts. Incorporation of RB into the monolayers shifted the pressure-area isotherms toward larger molecular areas, especially at low surface pressures and increasing RB concentrations (1, 10, and 25 x 10-6 mol/L). RB adsorption also caused a decrease in the in-plane elasticity (Cs1-) of the Caco-2 monolayers, with a large increase in monolayer flexibility as RB concentration increased. According to polarization-modulated infrared reflection absorption spectroscopy (PM-IRRAS), the anionic RB interacted electrostatically with positively charged phospholipid groups. Moreover, the changes in surface area observed in the monolayers upon RB incorporation and irradiation could be attributed to hydroperoxidation reactions triggered by the generation of singlet oxygen (1O2). These findings indicate that RB may be used as a PS in the PDT of colorectal cancer, providing detailed insights into its mechanism of action and phototoxicity. (AU)

• Processo FAPESP: 23/01999-3 - Modificações fotoinduzidas desencadeadas pelo rosa de bengala em sistemas bioinpirados e in vitro
• Beneficiário: André Satoshi Ferreira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Mestrado
• Processo FAPESP: 21/14500-1 - Em direção a convergência das terapias fotodinâmica (TFD) e fototérmica (TFT) em cultivo in vitro de células derivadas de melanoma
• Beneficiário: Mirella Boaro Kobal
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 22/02189-2 - Nanoestruturas plasmônicas para sinergia das terapias fotodinâmica (TFD) e fototérmica (TFT) em células tumorais
• Beneficiário: Pedro Henrique Benites Aoki
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Projeto Inicial
• Processo FAPESP: 14/11408-3 - EMU concedido no processo 2013/14262-7: microscópio confocal
• Beneficiário: Osvaldo Novais de Oliveira Junior
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 23/17867-9 - Abordagem multifuncional de nanoestruturas de ouro recobertas com sílica: combinando o diagnóstico de células cancerosas circulantes com a fototerapia tumoral
• Beneficiário: Sabrina Aléssio Camacho
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Processo FAPESP: 24/15686-0 - Abordagem multifuncional de nanoestruturas de ouro recobertas com sílica: combinando o diagnóstico de células cancerosas circulantes com a fototerapia tumoral
• Beneficiário: Sabrina Aléssio Camacho
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Jovens Pesquisadores
• Processo FAPESP: 21/14020-0 - Fotossensibilização de sistemas modelos de carcinoma colorretal mediada pelo xantênico Rosa de Bengala
• Beneficiário: André Satoshi Ferreira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Processo FAPESP: 20/15854-9 - Modulando reações fotoquímicas em monocamadas lipídicas de Escherichia coli com mecanismos de inserção dos fotossensibilizadores eosina decil éster e azul de toluidina-O
• Beneficiário: Lucas Gontijo Moreira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Processo FAPESP: 23/07375-1 - EMU concedido no processo 2022/02189-2: citômetro de fluxo
• Beneficiário: Pedro Henrique Benites Aoki
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 24/11383-2 - Nanoestrelas de ouro funcionalizadas para terapia fototérmica específica de câncer colorretal: estudos em modelos de membrana e culturas celulares
• Beneficiário: André Satoshi Ferreira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 18/22214-6 - Rumo à convergência de tecnologias: de sensores e biossensores à visualização de informação e aprendizado de máquina para análise de dados em diagnóstico clínico
• Beneficiário: Osvaldo Novais de Oliveira Junior
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático