miR-23b-3p, miR-126-3p and GAS5 delivered by extracellular vesicles inhibit breast cancer xenografts in zebrafish

Extracellular vesicles (EVs) are a group of cell-derived membranous structures secreted by all cell types, which can commute biological cargoes for intercellular communication. They have notable roles in diverse physiological and pathological circumstances. Given their cargo, EVs can be used to transport nucleic acids, proteins, and metabolites to target recipient cells. EVs offer a range of advantages over traditional synthetic carriers, thus paving the way for innovative drug delivery approaches. Our study aims to test the efficacy of EVs as efficient nanovectors to modulate the expression levels of the selected ncRNAs in target cancer cells and to reduce the aggressive properties of breast cancer in vitro and in vivo. Thereby, we found that by treating breast cancer cells with a multikinase inhibitor, sorafenib, we found increased levels of miR-23b-3p, miR-126-3p, and GAS5 in their associated EVs. The ncRNAs - enriched EVs used as vehicles in breast cancer cells determined increased expression levels of the 3 ncRNAs and inhibited cellular proliferation. To further establish the role of the EVs as ncRNA carriers in vivo, we injected the breast cancer cells into zebrafish embryos, and we treated the xenografts with the enriched EVs. Following these experiments, we found a decrease of the xenograft tumor mass, a significant inhibition of angiogenesis, and a considerable reduction of the number of micrometastases in the tail of the fish. Our findings indicate a new way to enrich EVs with specific tumor-suppressor ncRNAs by treating the cells with an anti-cancer drug; the role of EVs as vehicles of ncRNAs; the combined effect of miR-23b-3p, miR-126-3p and GAS5 in limiting the aggressive properties of breast cancer in vitro and in vivo. Our results may be useful to develop new potential molecular therapeutic strategies against breast cancer.

Le vescicole extracellulari (EV) sono strutture membranose secrete dalle cellule, in grado di trasportare molecole biologiche per la comunicazione intercellulare. Svolgono ruoli importanti in diversi processi fisiologici e patologici. Dato il loro contenuto, le EV possono essere utilizzate per trasportare acidi nucleici, proteine e metaboliti verso cellule bersaglio. Le EV offrono una serie di vantaggi rispetto ai vettori tradizionali, aprendo così la strada a nuove strategie innovative per la somministrazione di farmaci. Lo scopo di questo studio è stato quello di valutare l'efficacia delle EV come nanovettori efficienti per modulare i livelli di espressione di determinati non-coding RNA (ncRNA) nelle cellule tumorali bersaglio e ridurre le proprietà aggressive del carcinoma mammario in vitro e in vivo. Abbiamo verificato che trattando line cellular umane di carcinoma mammario con un inibitore multichinasico, il sorafenib, si sono osservati livelli aumentati di miR-23b-3p, miR-126-3p e GAS5 nelle EV secrete. Le EV arricchite di ncRNA, utilizzate come veicoli nelle cellule tumorali, hanno determinato un aumento dei livelli di espressione dei 3 ncRNA e hanno causato un’inibizione della proliferazione cellulare. Per stabilire ulteriormente il ruolo delle EV come vettori di ncRNA in vivo, abbiamo iniettato le cellule umane di carcinoma mammario in embrioni di zebrafish e abbiamo trattato gli xenotrapianti con le EV arricchite. Quindi abbiamo osservato una diminuzione della massa tumorale negli xenotrapianti, una considerevole riduzione del numero di micrometastasi nella coda di zebrafish ed una significativa inibizione dell'angiogenesi. Pertanto i risultati ottenuti indicano una nuova modalità per arricchire le EV con specifici ncRNA oncosoppressori trattando le cellule con un farmaco antitumorale; il ruolo delle EV come veicoli di ncRNA; e l'effetto combinato di miR-23b-3p, miR-126-3p e GAS5 nel limitare le proprietà aggressive del carcinoma mammario in vitro e in vivo. Tali dati potrebbero essere di utilità per sviluppare nuove possibili strategie terapeutiche molecolari contro questo tipo di tumore.