Synergistic efficacy of sodium dichloroacetate and sorafenib co-treatment on human neuroblastoma

Abstract

Neuroblastoma is the most prevalent malignancy in infants younger than one-year-old. It isan extracranial tumor that nearly accounts for 15 percent of the cancer-related deaths inpediatric cases. Neuroblastoma cells favor glycolysis over oxidative phosphorylation evenwhen oxygen is present to meet high energy demands at a faster rate. Sodium dichloroacetate(DCA) is a pyruvate mimetic able to inhibit pyruvate dehydrogenase kinase enzyme andsubsequently glycolysis. Sorafenib (SOR) is a Food and Drug Administration (FDA)approved multikinase inhibitor and is capable of inhibiting angiogenesis. In this study, wefocused on evaluating the synergistic efficacy of DCA and SOR co-treatment on humanneuroblastoma cells through inhibiting glycolysis and angiogenesis. Firstly synergistic resultwas demonstrated through cell viability assay and CompuSyn software, which showed up to70 percent cell proliferation inhibition and a combination index value lower than onerespectively. Then Annexin V/PI staining unraveled 69 percent elevation for numbers oflate-apoptotic cells upon co-treatment. Immunoblotting analyses showed suppressedglycolysis declined expression of LDH-A levels and inhibited NADH dehydrogenase for cotreated samples compared with the control group. Mitochondrial staining displayeddecreases for both mitochondrial mass and inner membrane potential. Lastly, tube formationassay demolished angiogenesis. This study, in conclusion, can be a novel treatment optionfor deadly neuroblastoma, most importantly by DCA's ability to defeat cell resistanceagainst SOR thereby enhancing the overall efficacy

Nöroblastoma, bir yaşından küçük infantlarda en yaygın görülen malignitedir. Buekstrakraniyal tümör pediyatrik ölüm vakalarının neredeyse yüzde 15'ini oluşturmaktadır.Nöroblastoma hücreleri, yüksek enerji talebini daha hızlı karşılamak için oksijenmevcudiyetine rağmen oksijenli solunum yerine glikolizi tercih ederler. Sodyumdikloroasetat pirüvat dihodrojenaz kinazı ve sonucunda glikolizi inhibe edebilen, bir pirüvatmimetiğidir. Sorafenib, Amerikan Gıda ve İlaç Dairesi tarafından onaylı bir multikinazinhibitörüdür ve anjiyojenezin inhibisyonunda kullanılmaktadır. Bu çalışmada, DCA veSOR beraber muamelesinin insan nöroblastomu üzerinde glikolizi ve anjiyojeneziinhibisyon açısından sinerjistik etkisinin tayini amaçlanmıştır. Öncellikle CompuSynyazılımı ve hücre viyabilite testi sonucunda yüzde 70'e varan hücre proliferasyoninhibisyonu ile kombinosyunun endeksinin birin altında olması neticesinde sinerjistik etkitayin edilmiştir, ardından Annexin V/PI boyaması kullanılarak beraber muameleninardından geç apoptotik hücre sayısının yüzde 69 arttığı gözlemlenmiştir. Beraber muameleörnekleri kontrol örnekler ile karşılaştığında, immünblotlama LDH-A ekspresyonseviyelerinde ve oksidatif fosforilasyon Kompleksi 1de azalma göstermiştir. Mitokondriyalboyamalar hem mitokondriyal kütlede hem de membran potansiyelinde düşüş açığaçıkarmıştır. Son olarak, tüp oluşum testine göre anjiyojenitede tahrip gözlemlenmiştir.Sonuç olarak bu çalışma ölümcül nöroblastom için, özellikle DCA'nın hücrelerde SOR'akarşı oluşan rezistansı kıran ve böylelikle toplam etkiyi arttıracak orijinal bir tedavi opsiyonuolma kapasitesi taşımaktadır.