Integrating non psychoactive phytocannabinoids and their cyclodextrin inclusion complexes into the treatment of neuroblastoma

کانابیدیول غیر روان‌گردان (CBD)، که از گیاه Cannabis sativa به دست می‌آید، دارای خواص ضد سرطانی، آنتی‌اکسیدانی و ژنوپروتکتیو است، که همراه با ایمنی آن، آن را به رویکردی امیدوارکننده در درمان سرطان تبدیل می‌کند. حلالیت کم CBD مانع از استفاده درمانی کامل آن می‌شود. سیکلودکسترین‌ها (CDs) اولیگوساکاریدهای حلقوی هستند که در صنایع دارویی برای جای دادن مولکول‌های غیر قطبی در حفره آب‌گریز خود استفاده می‌شوند و باعث افزایش پایداری، حلالیت در آب و دسترسی زیستی آن‌ها می‌شوند. کمپلکس‌های شمول CBD با CDs یک راهبرد داروسازی نانویی مناسب برای بهبود ویژگی‌های CBD هستند. تحقیق حاضر با هدف بررسی اثر سمی احتمالی CBD و کمپلکس‌های CBD-CDs شامل CBD-RMβCD (β-سیکلودکسترین با متیلاسیون تصادفی) و CBD-HPβCD (β-سیکلودکسترین هیدروکسی‌پروپیل) بر روی سلول‌های نوروبلاستوما انجام می‌شود.CBD در 10٪ DMSO رقیق شده و محلول‌های CBD/CDs با مخلوط کردن CBD جامد، CDs جامد و dH2O تهیه می‌شوند. مطالعات حلالیت فازی برای تعیین بهبود حلالیت CBD از طریق افزودن CDs انجام می‌شوند. برای آزمایش‌های زیستی، سلول‌های نوروبلاستوم SH-SY5Y و BE(2)-M17 در محدوده غلظت‌های 0.03125-4 mg/ml از CBD، CBD-RMβCD، CBD-HPβCD، RMβCD و HPβCD به مدت 24، 48 و 72 ساعت انکوبه می‌شوند. تحلیل بقای سلول‌ها با آزمون بقای Alamar Blue انجام می‌شود. حلالیت CBD در حضور هر دو CD افزایش می‌یابد. CBD و تمام ترکیب‌های CBD/CDs سمیت سلولی قابل توجهی به صورت وابسته به دوز و زمان اعمال می‌کنند؛ با افزایش غلظت و زمان مواجهه، بقای سلول کاهش می‌یابد. اثر سیتوتوکسیک در سلول‌هایی که در معرض CBD-HPβCD هستند در تمام غلظت‌ها و زمان‌ها بارزتر است.RMβCD و HPβCD در بالاترین غلظت ۴ میلی‌گرم در میلی‌لیتر به طور مستقل اثر ضدتوموری دارند. مقادیر IC50 به ترتیب ۰.۲۹، ۰.۲۱، ۰.۰۶ میلی‌گرم در میلی‌لیتر برای CBD، ۰.۰۴۶، ۰.۰۳۵، ۰.۰۳ میلی‌گرم در میلی‌لیتر برای CBD-RMβCD و ۰.۰۲۹، ۰.۰۲۳، ۰.۰۲۱ میلی‌گرم در میلی‌لیتر برای CBD-HPβCD در ۲۴، ۴۸ و ۷۲ ساعت برای سلول‌های SHSY5Y محاسبه شده‌اند. برای سلول‌های BE(2)-M17، مقادیر IC50 به ترتیب ۰.۳، ۰.۲۷، ۰.۱۹ میلی‌گرم در میلی‌لیتر برای CBD، ۰.۱۶۵۵، ۰.۱۶۴۴، ۰.۱۵۳۴ میلی‌گرم در میلی‌لیتر برای CBD-RMβCD و ۰.۱۰۸۶، ۰.۱۰۲۰، ۰.۰۷۱ میلی‌گرم در میلی‌لیتر برای CBD-HPβCD در ۲۴، ۴۸ و ۷۲ ساعت به ترتیب گزارش شده‌اند.

نتایج مطالعه ما می‌تواند پایه‌ای برای تحقیقات در زمینه استفاده از محصولات طبیعی و کمپلکس‌های آن‌ها به عنوان عوامل ضدسرطان فراهم کرده و به سمت درمان هدفمند با کارایی بالاتر و سمیت محدود هدایت شود.

The non-psychotropic cannabidiol (CBD), deriving from Cannabis sativa is endowed with anticancer, antioxidant and genoprotective properties, which along with its safe profile suggest it as a promising approach in cancer therapy. The low solubility of CBD hampers its therapeutic potential.

Cyclodextrins (CDs) are cyclic oligosaccharides used in pharmaceutical industry to incorporate apolar molecules inside their hydrophobic cavity, increasing their stability, water solubility and bioavailability.

CBD-inclusion complexes with CDs are a good nanomedicine-based formulation strategy to improve CBD’s properties. The current research aims to study the potential cytotoxic effect of CBD and CBD-CDs complexes CBD-RMβCD (randomly methylated β-cyclodextrin) and CBD-HPβCD (hydroxypropyl-b-CD) on neuroblastoma cells.

CBD is diluted in 10% DMSO and CBD/CDs solutions are prepared by mixing solid CBD, solid CDs and dH2O. Phase solubility studies are conducted to determine improvement in CBD’s solubility from CDs’ addition of. For the biological assays SH-SY5Y and BE(2)-M17 neuroblastoma cells are incubated at a range of concentrations (0,03125-4 mg/ml) of CBD, CBD-RMβCD, CBD-HPβCD, RMβCD and HPβCD for 24, 48 and 72 hours. Analysis of cell viability is performed with Alamar Blue viability assay.

CBD’s solubility is enhanced in the presence of both CDs. CBD and all CBD/CDs exert significant cytotoxicity in a dose and time-dependent manner; as their concentration and time of exposure increase, cell viability is reduced. The cytotoxic effect is more pronounced in cells exposed to CBD-HPβCD for all concentrations and time-points. RMβCD and HPβCD at the highest concentration of 4 mg/ml exert antitumor action per se. IC50 values are calculated as 0.29, 0.21, 0.06 mg/ml for CBD, 0.046, 0.035, 0.03 mg/ml for CBD-RMβCD, and 0.029, 0.023, 0.021 mg/ml for CBD-HPβCD at 24, 48, and 72 hours, respectively for SHSY5Y cells. For BE(2)-M17 cells IC50 values are 0.3, 0.27, 0.19 mg/ml for CBD, 0.1655, 0.1644, 0.1534 mg/ml for CBD-RMβCD, and 0.1086, 0.1020, 0.071 for CBD-HPβCD at 24, 48, and 72 hours, respectively.

The results of our study could afford the basis of research regarding the use of natural products and their inclusion complexes as anticancer agents and the shift to targeted therapy with higher efficacy and limited toxicity.