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Novel hybrid compounds of sclareol and doxorubicin as potential anticancer nanotherapy for glioblastoma - 27/04/24

Doi : 10.1016/j.biopha.2024.116496 
Ana Stepanović a, Nataša Terzić Jovanović b, Aleksandra Korać c, Mario Zlatović d, Igor Nikolić e, f, Igor Opsenica d, Milica Pešić a,
a Institute for Biological Research "Siniša Stanković" - National Institute of the Republic of Serbia, University of Belgrade, Despota Stefana 142, Belgrade 11108, Serbia 
b University of Belgrade – Institute of Chemistry, Technology and Metallurgy – National Institute of the Republic of Serbia, Njegoševa 12, Belgrade 11000, Serbia 
c University of Belgrade – Faculty of Biology & Center for Electron Microscopy, Studentski trg 16, Belgrade 11158, Serbia 
d University of Belgrade – Faculty of Chemistry, Studentski trg 12-16, Belgrade 11158, Serbia 
e Clinic for Neurosurgery, Clinical Center of Serbia, Pasterova 2, Belgrade 11000, Serbia 
f School of Medicine, University of Belgrade, Doktora Subotića 8v, Belgrade 11000, Serbia 

Corresponding author.

Abstract

Two novel hybrid compounds, CON1 and CON2, have been developed by combining sclareol (SC) and doxorubicin (DOX) into a single molecular entity. These hybrid compounds have a 1:1 molar ratio of covalently linked SC and DOX. They have demonstrated promising anticancer properties, especially in glioblastoma cells, and have also shown potential in treating multidrug-resistant (MDR) cancer cells that express the P-glycoprotein (P-gp) membrane transporter. CON1 and CON2 form nanoparticles, as confirmed by Zetasizer, transmission electron microscopy (TEM), and chemical modeling. TEM also showed that CON1 and CON2 can be found in glioblastoma cells, specifically in the cytoplasm, different organelles, nucleus, and nucleolus. To examine the anticancer properties, the U87 glioblastoma cell line, and its corresponding multidrug-resistant U87-TxR cell line, as well as patient-derived astrocytoma grade 3 cells (ASC), were used, while normal human lung fibroblasts were used to determine the selectivity. CON1 and CON2 exhibited better resistance and selectivity profiles than DOX, showing less cytotoxicity, as evidenced by real-time cell analysis, DNA damage determination, cell death induction, mitochondrial respiration, and mitochondrial membrane depolarization studies. Cell cycle analysis and the β-galactosidase activity assay suggested that glioblastoma cells die by senescence following CON1 treatment. Overall, CON1 and CON2 showed great potential as they have better anticancer features than DOX. They are promising candidates for additional preclinical and clinical studies on glioblastoma.

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Graphical abstract




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Highlights

Sclareol displays collateral sensitivity in glioblastoma multidrug resistant cells.
Novel hybrid compounds (CON1 and CON2) of sclareol and doxorubicin were synthesized.
CON1 and CON2 showed favorable anticancer features compared to doxorubicin.
CON1 and CON2 spontaneously form nanoparticles that can enter the cell and nucleus.

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Abbreviations : ABC, ASC, AV, BBB, CI, CON1 and CON2, DHE, DHR, DMEM, DOX, DMSO, FBS, FDG, GFAP, LIG1 and LIG2, MAP2, MDR, MEM, MRI, MTT, NSCLC, OCR, OLIG2, P53, P-gp, PDI, PI, RNS, ROS, TEM, TMZ

Keywords : hybrid compounds, sclareol, doxorubicin, glioblastoma, cancer multidrug resistance, nanoparticles


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