Risposta delle cellule A549 all'esposizione al mezzo di differenziazione in colture 2D e 3D

Lung cancer is one of the most frequently diagnosed malignancies and continues to be the leading cause of cancer-related mortality worldwide, with non-small cell lung carcinoma (NSCLC) representing approximately 85% of all cases. NSCLC is characterized by its high aggressiveness, exhibiting pronounced chemoresistance, a propensity for metastasis, frequent relapse, and a poor prognosis, despite recent advancements in cancer therapies. The presence of cancer stem cells (CSCs) is thought to contribute to this aggressive phenotype. Differentiation therapy has emerged as a promising approach in an attempt to target CSCs, reduce cancer aggressiveness and enhance the effectiveness of therapies in both solid and non-solid tumors. In this study, adipogenic differentiation media with glucose addition (AMHG) and without glucose (AMLG) were used to induce differentiation in the A549 NSCLC cell line, in both two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) models, which were compared to a control condition cultured using standard medium (SM), representing an undifferentiated condition. In the 2D model, long-term treatment with both AM conditions resulted in significant phenotypic changes; however, no adipocyte-specific characteristics were observed. Time-course analyses revealed reduced proliferation in both 2D and 3D models, evidenced by decreased clonogenicity and slowing down in spheroids size increase, respectively alongside reduced stemness markers (Sox2, CD44) and increased the percentage of cell cycle arrested cells in contrast to SM condition. Additionally, AM treatment reduced cell migration, potentially linked to increased adhesion. In the AMHG condition, upregulation of E-cadherin and α-SMA, along with downregulation of Snail, were consistent in both 2D and 3D models, with no change in SPC marker expression. In contrast, under AMLG, E-cadherin and α-SMA were upregulated in the 3D model, while only α-SMA and SPC showed increased expression in 2D. Morphologically, no significant qualitative or quantitative differences were observed between AMHG and AMLG conditions. The results demonstrate a significant attenuation of aggressiveness in A549 cells in vitro, as evidenced by a marked reduction in proliferation rates and favorable alterations in phenotypes associated with epithelial-mesenchymal transition. This highlights the therapeutic potential of AM conditions, warranting further investigation in more complex models.

Il carcinoma polmonare è una delle neoplasie più frequentemente diagnosticate e continua a essere la principale causa di mortalità legata al cancro a livello mondiale, con il carcinoma polmonare non a piccole cellule (NSCLC) che rappresenta circa l'85% di tutti i casi. Il NSCLC è caratterizzato da un'elevata aggressività, una marcata chemioresistenza, una propensione alle metastasi, frequenti recidive e una prognosi sfavorevole, nonostante i recenti progressi nelle terapie oncologiche. Si ritiene che la presenza di cellule staminali tumorali (CSC) contribuisca a questo fenotipo aggressivo. La terapia di differenziazione è emersa come un approccio promettente per mirare alle CSC, ridurre l'aggressività del cancro e migliorare l'efficacia delle terapie sia nei tumori solidi che in quelli non solidi. In questo studio, sono stati utilizzati mezzi di differenziazione adipogenica con aggiunta di glucosio (AMHG) e senza glucosio (AMLG) per indurre la differenziazione nella linea cellulare A549 di carcinoma polmonare non a piccole cellule (NSCLC), sia in modelli bidimensionali (2D) che tridimensionali (3D), confrontati con una condizione di controllo coltivata in mezzo standard (SM), rappresentativa di una condizione non differenziata. Nel modello 2D, il trattamento a lungo termine con entrambe le condizioni AM ha portato a significativi cambiamenti fenotipici; tuttavia, non sono state osservate caratteristiche specifiche degli adipociti. Le analisi temporali hanno rivelato una riduzione della proliferazione sia nei modelli 2D che 3D, evidenziata da una diminuzione della clonogenicità e da un rallentamento della crescita degli sferoidi, rispettivamente, insieme a una riduzione dei marcatori di staminalità (Sox2, CD44) e a un aumento della percentuale di cellule in arresto del ciclo cellulare rispetto alla condizione SM. Inoltre, il trattamento AM ha ridotto la migrazione cellulare, potenzialmente legata a un aumento dell'adesione. Nella condizione AMHG, l'upregolazione di E-cadherin e α-SMA, insieme alla downregolazione di Snail, è stata coerente in entrambi i modelli 2D e 3D, senza variazioni nell'espressione del marcatore SPC. Al contrario, sotto AMLG, E-cadherin e α-SMA sono stati upregolati nel modello 3D, mentre solo α-SMA e SPC hanno mostrato un'espressione aumentata nel 2D. Morfologicamente, non sono state osservate differenze qualitative o quantitative significative tra le condizioni AMHG e AMLG. I risultati dimostrano una significativa attenuazione dell'aggressività nelle cellule A549 in vitro, come evidenziato da una marcata riduzione dei tassi di proliferazione e da alterazioni favorevoli nei fenotipi associati alla transizione epitelio-mesenchimale. Questi risultati evidenziano il potenziale terapeutico delle condizioni AM, giustificando ulteriori indagini in modelli più complessi.