Gene therapy provides an opportunity to ameliorate several genetic disorders and treat numerous diseases by using nucleic acid-based materials to modulate gene activity. However, the greatest challenge for successful gene therapy applications remains delivery. Two general approaches are currently under investigation to improve gene delivery efficiencies. The first is by encapsulating therapeutic genes into modified viruses that are effective at transfecting cells but that have also caused serious side effects during clinical evaluations in 1999 and 2003. In contrast, non-viral gene therapy provides the safety of conventional pharmaceutical products, but possesses inadequate transfection efficiencies for clinical use. Successful non-viral gene delivery systems require evasion of the reticuloendothelial system (RES) while in circulation, a targeting ligand for efficient cellular uptake, and perhaps several additional components for efficient cellular disposition once the carrier has been internalized. Engineering sophisticated gene delivery systems requires modular designs that are well characterized and optimized to circumvent each limiting barrier associated with gene delivery. The following thesis is focused on developing stabilized DNA polyplexes for in vivo applications and coupling their administration with current physical methods of non-viral gene delivery. The aim behind this approach is to systematically prepare gene carriers and evaluate their ability to maintain DNA transfection competent in order to determine which bioconjugate is the most successful for ultimately creating gene carriers that do not require physical interventions for gene expression. The non-viral gene delivery systems presented in the thesis are based on PEGylated polyacridine peptides that bind to DNA predominantly by intercalation rather than by ionic interactions with DNA. The initial experimental chapters deal with the discovery of these novel DNA polyplexes, and the latter chapters focus on the optimization of their design for targeted in vivo gene delivery. The results demonstrate that PEGylated polyacridine DNA polyplexes possess improved compatibility for in vivo administration and that their flexible design is beneficial for preparing multi-component gene delivery systems.

Photodynamic therapy (PDT) is a promising approach used in the treatment of cancer, age related macular degeneration, psoriasis, and other diseases. Our research is focused on the discovery of new photonucleases for use in PDT. This study evaluates the photo-induced DNA cleaving abilities of a series of acridine and phenazine-based chromophores. The extended, aromatic ring systems of these compounds are expected to intercalate between adjoining base pairs in the DNA double-helix. Once irradiated, strand breakage, or nicking of plasmid DNA is achieved at micromolar concentrations of compound (pH 7.0 and 22 °C). Our scavenger experiments show that this process occurs as a result of direct electron transfer to oxygen and/or by means of energy transfer which results in the production of singlet oxygen. Three of the photonucleases being examined were designed to chelate metal. These exhibited increased levels of DNA photocleavage in the presence of copper(II).

Photosensitizing molecules and/or metal complexes that interact with DNA via intercalation and groove binding have potential applications as molecular structural probes, as footprinting reagents and in photodynamic therapeutics. To this regard, small molecules that bind to DNA and the energetics involved in these interactions, acridine-based therapeutics, photosensitization, photodynamic therapy, phenothiazine-mediated photosensitization, DNA photocleavage reaction mechanisms and photosensitizing metal complexes are introduced in Chapter I. Next, in Chapter II, the synthesis of a photonuclease consisting of a 3,6-acridinediamine chromophore attached to four metal-coordinating imidazole rings is described. The DNA photocleavage yields, emission quantum yields, and thermal denaturation studies by this acridine-imadazole conjugate in the presence of 16 metal salts are also reported. In Chapter III is the synthesis of a bisacridine covalently tethered to a copper(II)-binding pyridine linker. Additionally, DNA photocleavage studies as well as DNA binding affinity and binding mode(s) of this bisacridine incorporating the copper(II)-binding pyridine linker are examined. The syntheses, characterization, DNA photocleavage studies, DNA thermal denaturation, and viscometric measurements of three new phenothiazinium photosensitizers are described in Chapters IV and V. Collectively, markedly enhanced DNA photocleavage yields are observed in the presence of metals (Chapters II-III) or in comparison to a parent molecule, Chapters II and IV. DNA melting isotherms show higher levels of duplex stabilization with the acridines, specifically in the presence of several metals (Chapter II-III) as well as with the phenothiazine-based ligands (Chapters IV-V). Moreover, different DNA binding modes were observed depending on metal complexation (Chapter III) and nucleic acid structure (Chapter IV). Finally, Chapter VI describes a small project implemented as a National Science Foundation pedagogical laboratory exercise in which a non-invasive procedure for DNA isolation from human cheek cells was utilized with the polymerase chain reaction to amplify alleles encoding a single nucleotide polymorphism involved in normal human color vision.

Fluorescent labeling can improve the detection sensitivity in capillary electrophoretic (CE) separations down to attomolar concentrations. However, most fluorescent labels are not compatible with CE because their fluorescence properties and charge states are pH-dependent, they are often hydrophobic and they have a tendency to significantly change the properties of the analytes after labeling. A group of fluorescent labeling reagents have been prepared whose fluorophores have properties that are optimized for CE separations. These fluorophores have fluorescence properties and charge states that are independent of pH in the 2 < pH < 11 range. Their excitation maxima are also compatible with the 488 nm line of the Argon ion laser. A mono-cationic acridine-based fluorescent label was prepared and was found to not shift the pI of a labeled model protein in capillary isoelectric focusing separation (cIEF). Lower loading, due to increased sensitivity, led to better resolution of closely spaced isoform peaks having a pI = 0.05. A tri-anionic pyrene-based fluorescent labeling reagent was also synthesized and was used in the sodium dodecyl sulfate capillary gel electrophoresis (SDS-CGE) separation of proteins. The fluorophore led to an LOQ in the nM range, and did not alter the migration behavior of proteins in the sieving matrix. A third fluorescent labeling reagent was developed as a solid phase reagent (SPR) where the fluorophore was immobilized on a solid surface through a cleavable anchor. The fluorophore is di-anionic and is based on pyrene. The SPR was designed to allow the simultaneous capture and labeling of an analyte and the efficient release of the label-analyte conjugate under mild acidic conditions. The use of the SPR allowed the labeling of a diamine whose concentration was in the low nanomolar range. The SPR opens up the possibility for mono-labeling and proportional multiple labeling of proteins.

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-06-22T12:24:34Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-06-22T12:24:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

O Acridina Laranja é um corante catiônico da família de Acridinas. Além de ser utilizado como um agente fototóxico contra bactérias e parasitas, devido a sua alta afinidade por estruturas biológicas, ele pode ser usado como um marcador fluorescente de compartimentos biológicos. Esta sua propriedade é também útil para o desenvolvimento de novos elementos micro e nanoeletrônicos. Ao ser irradiado, o corante pode sofrer fototransformação, causando uma série de transtornos, devido à perda da atividade ou o aumento de sua toxicidade, por exemplo. Por outro lado, a interação com estruturas nanoorganizadas pode alterar os mecanismos e as velocidades das fotoreações do fotossensibilizador. Isto torna importante o estudo da fototransformação do Acridina Laranja na sua interação com estruturas biológicas ou seus modelos. Neste trabalho foi realizado um estudo da dinâmica de fototransformação do corante Acridina Laranja na sua interação com DNA e micelas de SDS sob a ação da luz visível. O objetivo principal do trabalho foi avaliar o processo de fototransformação do Acridina Laranja na sua interação com sistemas micro/nanoorganizados de grande interesse biológico e médico, tendo em vista a sua possível aplicação prática. Para este estudo, utilizamos espectroscopia de absorção ótica UV-visível, espectroscopia de fluorescência estática e resolvida no tempo e espalhamento de ressonância de luz. Nos experimentos de fotólise do corante em soluções aquosas, observa-se que o Acridina Laranja sofre fototransformação sob a ação da luz visível. Os estudos mostraram que o Acridina Laranja se transforma mais rapidamente quando sua concentração é menor. Este efeito foi associado à formação de agregados em altas concentrações do composto. Na sua interação com DNA e micelas de SDS o Acridina Laranja também sofre fototransformação, sendo a velocidade de fotodecomposição mais baixa se compararmos com as soluções aquosas. Os experimentos na presença e na ausência de oxigênio mostraram que as moléculas excitadas do Acridina Laranja transferem sua energia para oxigênio molecular formando o oxigênio singleto que, por sua vez, pode atacar as ligações duplas do sistema de conjugação da estrutura do corante, contribuindo assim na sua fototransformação. De forma geral, podemos dizer que tanto as micelas de SDS como o DNA podem dificultar o contato do Acridina Laranja e o oxigênio molecular, provavelmente, devido à alta viscosidade do ambiente onde o Acridina Laranja se encontra nesses sistemas ou devido à localização separada das moléculas de Acridina Laranja e do oxigênio dentro da estrutura de micelas e DNA. / Acridine Orange is a cationic dye of the Acridine family. Besides it being used as a phototoxic agent against bacteria and parasites it can be used as a fluorescent tag of biological compartments due to its high affinity for biological structures. This property appears also useful for the development of new micro and nano-electronic elements. Under visible light irradiation Acridine Orange is phototransformed, causing a lot of inconvenience due to the loss of activity or the increased toxicity, for example. On the other hand the interaction with nanoorganized structures can change the mechanisms and rates photoreactions of a photosensitizer. This makes important the study of phototransformation of Acridine Orange at its interaction with biological structures or their models. This work represents a study of the dynamics of Acridine Orange phototransformation at its interaction with DNA and SDS micelles under the action of visible light. The main objective of this study was to evaluate the process of Acridine Orange phototransformation at its interaction with micro/nanoorganized of great biological and medical interest in view of their possible practical application. In this study we used optical absorption UV-visible spectroscopy, static fluorescence and time resolved spectroscopies and resonance light scattering. In the experiments in aqueous solutions, it was observed that the Acridine Orange suffers phototransformation under the visible light. It was shown that Acridine Orange becomes faster when its concentration is lower. This effect was associated with the formation of aggregates at high concentrations of the compound. Acridine Orange at its interaction with DNA and SDS micelles, also is phototransformated, the phototransformation rate being lower as compared with aqueous solutions. Experiments in the presence and absence of oxygen showed that excited molecules of Acridine Orange transfer their energy to molecular oxygen, generating singlet oxygen, which can attack the double bonds of the dye conjugation system, thereby contributing in its phototransformation. In general, we can say that both the SDS micelles as DNA can block the contact of Acridine Orange and molecular oxygen, probably due to the high viscosity of the environment, where Acridine Orange appears in these systems, and/or due to the separate location of Acridine Orange and oxygen molecules within the structure of micelles and DNA.

Esse trabalho apresenta um estudo experimental de agregação da Acridina Laranja (AL) em solução aquosa homogênea e na sua interação com o surfactante Sodium Dodecyl Sulfate (SDS). Este estudo foi realizado com o objetivo de definir estruturas e características temporais de formação de agregados de compostos orgânicos com sistema desenvolvido de conjugação-, usados como fotossensibilizadores e marcadores de estruturas biológicas, em sua interação com nanoestruturas heterogêneas. A informação sobre as características de agregação de fotossensibilizadores é importante devido à influência deste processo na eficácia de suas aplicações práticas, em particular na biologia e medicina. A AL foi escolhida como modelo devido aos seguintes motivos: AL é um composto bem conhecido e várias de suas características já estão bem estabelecidas na literatura; Possui alto rendimento quântico de fluorescência, alta fotoatividade, alta afinidade com estruturas biológicas (membrana celular, DNA e RNA, em particular), por isso a AL é amplamente usada como marcador fluorescente e fotossensibilizador em fototerapia; AL possui a tendência de formar agregados em solução aquosa; A agregação da AL modifica seus espectros de absorção e de fluorescência, diminui o tempo de vida e o rendimento quântico de seus estados excitados. Isso a torna um modelo útil para o estudo do fenômeno da agregação. Foram analisados os espectros de absorção óptica, de fluorescência e de espalhamento ressonante da luz em regime estático e em função do tempo, como também o espalhamento dinâmico da luz para várias concentrações de AL e de SDS. Observamos que: em soluções aquosas a AL forma agregados tipo H; O aumento da concentração de AL em soluções homogêneas induz o aumento do número de agregação; A presença do sal estimula a agregação devido à diminuição da repulsão eletrostática entre as moléculas de AL; O SDS em concentrações acima de 60uM estimula a agregação da AL induzindo a formação de agregados mistos nAL+mSDS; A estrutura dos agregados nAL+mSDS é flexível e instável; Os agregados mistos possuem uma dinâmica de transformações caracterizada por quatro componentes, a primeira com tempo característico < 36 s e os outros três com tempos que variam de minutos até algumas horas; A agregação diminui a intensidade da fluorescência da AL e aumenta a intensidade do ERL; Em altas concentrações o SDS diminui o número de agregação da AL chegando finalmente à sua forma monomérica ligada com os agregados e/ou micelas de SDS; Se comparado com a AL em solução aquosa homogênea, a ligação de monômeros da AL com micelas de SDS aumenta a intensidade da sua fluorescência; O estudo demonstra que a agregação afeta a eficácia dos fotossensibilizadores em aplicações. Tal fato deve ser tomado em consideração, especialmente devido à sua dinâmica prolongada, pois as características dos fotossensibilizadores se modificam continuamente durante o seu uso. / In this work we present an experimental study of Acridine Orange (AO) aggregation in homogeneous aqueous solutions and its interaction with a surfactant Sodium Dodecyl Sulfate (SDS). The objective of this study was to define the structure and temporal characteristics of aggregates of organic compounds with developed-conjugated system, used as photosensitizers and probes of biological structures, in its interaction with heterogeneous nano-structures. The information on photosensitizer aggregation characteristics is important as this process would affect its efficiency in practical applications, in biology and medicine, in particular. AO was chosen as a model for the following reasons: AO is a known compound with various characteristics well described in literature; AO has a high fluorescence quantum yield, high photoactivity, high affinity to biological structures (cell membrane, DNA and RNA, in particular), therefore, AO is widely used as a fluorescent marker and a photosensitizer in phototherapy; AO possesses a tendency to aggregate in aqueous solution. The aggregation of AO modifies essentially its absorption and fluorescence spectra, decreases the lifetime and quantum yield of its excited states. This makes AO a suitable model for studying the aggregation phenomenon. We have analyzed optical absorption, fluorescence and resonant light scattering spectra in the static mode and as a function of time as well as the dynamic light scattering for various AL and SDS concentrations. It was found that: in aqueous solutions AO forms H aggregates; The increase in concentration of AO in homogeneous solutions induces an increase in its aggregation number; The presence of salt stimulates aggregation due to decrease of electrostatic repulsion between AO molecules; The SDS concentrations above 60 M stimulate AO aggregation inducing the formation of mixed nAL + mSDS aggregates; Mixed nAL + mSDS aggregates are characterized by flexibility and instability; Transformation dynamics of the mixed aggregates is characterized by four components, the first one with a characteristic time <36 and the other three with times ranging from minutes to several hours; AO aggregation in a solution decreases its fluorescence and increases the resonant light scattering intensities; SDS at high concentrations reduces AO aggregation number until its monomeric form bound with SDS aggregates and / or micelles; AO monomers bound with SDS micelles possess higher fluorescence intensity as compared with that in homogeneous aqueous solutions. Our research shows that aggregation modifies efficacy of photosensitizers at their application. This has always to be considered especially due to its prolonged dynamics as the photosensitizer characteristics are modifying continuously during its application.

Submitted by Haroudo Xavier Filho (haroudo.xavierfo@ufpe.br) on 2016-04-05T17:59:08Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE_SINARA MONICA VITALINO DE ALMEIDA_FINAL UNIFICADO BIBLIOTECA.pdf: 9803056 bytes, checksum: 68bd08234fdac2b45bf400b3ebd62957 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-05T17:59:08Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE_SINARA MONICA VITALINO DE ALMEIDA_FINAL UNIFICADO BIBLIOTECA.pdf: 9803056 bytes, checksum: 68bd08234fdac2b45bf400b3ebd62957 (MD5) Previous issue date: 2015-07-23 / CAPES, CNPq / O câncer é, sem sombra de dúvidas, a doença mais temida pela população, em razão da sua alta incidência e elevadas taxas de mortalidade para determinados tipos da doença. Nas últimas décadas, os pesquisadores têm obtido avanços significativos no entendimento da patogênese, nas características e nas terapias do câncer. A quimioterapia é frequentemente o tratamento escolhido para muitos tipos de câncer e por este motivo a pesquisa por novos agentes quimioterápicos constitui um dos alicerces na luta contra o câncer. Os intercaladores orgânicos são compostos poliaromáticos que podem se inserir entre pares de bases adjacentes da dupla fita de DNA e inibir a síntese de ácido nucléico in vivo, essa propriedade é comumente observada em drogas anticâncer usadas na terapia clínica. Por isto, a descoberta de novos intercaladores do DNA tem sido considerada uma abordagem prática e um número expressivo de moléculas tem sido avaliado quanto às suas propriedades intercaladoras. Neste trabalho foram sintetizados novos agentes anticâncer tendo como molécula de partida o anel acridina. Foram sintetizados e caracterizados oito novos derivados da série 2-acridin-9-il-metileno-N-fenil-hidrazina-carbotioamida (3a-3h) com diferentes substituintes na porção fenil (não substituídos ou com substituintes elétrondoadores ou elétron-retiradores) e dois novos derivados da série 3-(acridin-9-il)-n-benzilideno-2- cianoacrilohidrazidas (AMTAC-01 e AMTAC-02). Os compostos foram avaliados quanto às suas propriedades intercaladoras ao ctDNA in vitro e atividades antiproliferativas contra linhagens de células tumorais de mama (MCF-7), ovário resistente a múltiplas drogas (NCI-ADR/RES), pulmão (NCI-H460), próstata (PC-3), cólon (HT29), ovário (OVCAR-03), rim (786-0), leucemia (K562) e glioma (U251). Foram investigadas alterações morfológicas induzidas por tratamento de células MCF-7 com o composto mais ativo da série 2-acridin-9-il-metileno-N-fenil-hidrazinacarbotioamida (3a) através de microscopias eletrônicas de transmissão, varredura e da análise de exposição de fosfatidilserina e fragmentação de DNA. Além disso, a atividade de inibição da topoisomerase IIa dos derivados 3-(acridin-9-il)-n-benzilideno-2-cianoacrilohidrazidas foi verificada e a ligação com ctDNA foi estudada por meio de espectroscopia de absorção em fluorescência. Todos os derivados produzidos das duas séries apresentaram interação com o DNA. Após o contato com DNA foram verificados efeitos hipercrômicos e hipocrômicos, bem como mudanças para o vermelho ou azul nos espectros de absorbância. Essas modificações são preditivas de formação de complexo entre DNA e derivado. As constantes de ligação calculadas estão entre 1.74 x 104 e 1.0 x 106 M-1 para os derivados 3a-3h e entre 2.3-2.5 x 106 M-1 para os AMTAC’s. Estes valores indicam alta afinidade pelos pares de base do DNA. Da série 2-acridin- 9-il-metileno-N-fenil-hidrazina-carbotioamida o composto mais eficiente para ligação in vitro com o DNA foi o derivado cloro-substituído (3f), enquanto o composto mais ativo no teste antiproliferativo foi o derivado não substituído na porção tiossemicarbazona (3a). Os valores de concentração letal para 50 % do número inicial de células para o derivado 3a contra as linhagens NCI-H460, MCF-7, U251, NCI-ADR/RES, HT-29 e PC-3 foram 43.41, 60.26, 68.93, 70.2, 70.24 e 72.95 μM, respectivamente. As análises por microscopias eletrônicas de varredura e transmissão de células MCF-7 tratadas com 60 μM do derivado 3a demonstraram alterações ultramorfológicas indicativas de autofagia: vacúolos com dupla membrana. Além disso, os derivados AMTAC-01 e AMTAC-02 foram mais ativos contra as linhagens tumorais de próstata e melanoma, respectivamente. Ambos os derivados apresentaram atividade inibidora topoisomerase IIa na concentração de 50 μM. Os resultados indicam que uma ligação eficiente ao DNA é uma condição necessária para atividade antitumoral e que os novos derivados híbridos de acridina apresentaram promissoras atividades antiproliferativa, ligadora do DNA e inibição da topoisomerase. / People fear cancer more than any other serious illness which can be explained by the high incidence and mortality rates for some types of cancer. In the last decades, significant advances were obtained regarding cancer pathogenesis, features and therapies. Chemotherapy is often the treatment of choice for many types of cancer and the search for new chemotherapeutic agents still plays a major role in the fight against cancer. Organic intercalators are poliaromatic compounds that are able to insert into DNA double strands and inhibit in vivo acid nucleic synthesis. This characteristic is, in general, observed in anticancer drugs, hence the discovery and development of new DNA intercalators has been considered a practical approach and a number of intercalators have been recently reported. In this work, new anticancer agents were synthetized based on acridine nucleus for structural modification using substituted thiosemicarbazide moieties. It were synthetized eight new (Z)-2-(acridin-9- ylmethylene)-N-phenylhydrazinecarbothioamide derivatives (3a-3h) presenting different substituents on phenyl ring (non-substituted and electron-donating or -withdrawing) and two new 3-(acridin-9-yl)-N-benzylidene-2-cyanoacrilohydrazide derivatives (AMTAC-01 and AMTAC-02). In vitro ctDNA interaction was assayed and antiproliferative activity was evaluated against cancer cell lines of glioma (U251), breast (MCF-7), ovary expressing phenotype multiple drugs resistance (NCI-ADR/RES), kidney (786–0), lung (NCI-H460), prostate, (PC-3), ovary (OVCAR-03), colon adenocarcinoma (HT-29) and chronic myeloid leukemia (K-562). It was investigated ultramorphological changes induced by 3a treatment on MCF-7 cells by transmission and scanning electron microscopies, besides the evaluation of phosphatidylserine externalization and DNA fragmentation. Topoisomerase IIa inhibitory activity of AMTAC’s was evaluated. ctDNA binding properties were performed with calf thymus DNA (ctDNA) by electronic absorption and fluorescence spectroscopies. Both hyperchromic and hypochromic effects, as well as red or blue shifts were demonstrated by addition of ctDNA to the derivatives. These spectroscopic alterations indicated formation of derivative-DNA complex. The calculated binding constants ranged from 1.74 x 104 to 1.0 x 106 M-1 for 3a-3h derivatives and 2.3-2.5 x 106 M-1 for AMTAC’s compounds. These values mean that the new acridine derivatives have high affinity to ctDNA. From (Z)-2-(acridin-9- ylmethylene)-N-phenylhydrazinecarbothioamide serie, the most efficient compound in in vitro binding to ctDNA was 3f, while the most active compound in antiproliferative assay was 3a. Regarding lethal concentration (LC50), compound 3a was lethal to NCI-H460, MCF-7, U251, NCI-ADR/RES, HT-29 and PC-3 cells on the respective concentrations: 43.41, 60.26, 68.93, 70.2, 70.24 and 72.95 μM. Scanning and transmission electron microscopies revealed that treatment with 60 μM of 3a induces morphological changes in MCF-7 cells indicating autophagy, such as vacuole with double membrane. On the other hand, antiproliferative assay demonstrated that AMTAC-01 and AMTAC-02 were most active against prostate and melanoma tumor cell lines, respectively. Both derivatives displayed potent topoisomerase IIα inhibitory activity at 50 μM. Taking together, these results indicates that an efficient binding is a necessary condition for antiproliferative activity. The new acridine hybrid derivatives showed promising DNA binding, antiproliferative against cancer cells and inhibitory topoisomerase activity.

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-06-22T12:24:34Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-06-22T12:24:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O teste de frequência de micronúcleos (FMN) in vitro é uma das metodologias de escolha no desenvolvimento de testes de segurança toxicológica. Para o seu desenvolvimento no trabalho foram realizadas modificações da técnica convencional, relativas ao substrato de cultivo das células e à sua coloração. As culturas celulares foram desenvolvidas diretamente nas lâminas e a coloração foi realizada com laranja de acridina (AO) ao invés da coloração segundo Giemsa. Foram utilizados controles positivos com potenciais clastogênico (mitomicina C, benzo[a]pireno) e aneugênico (colchicina), recomendados pela OCDE (Organização para Cooperação e Desenvolvimento Econômico). Como moléculas-teste, foram utilizados compostos cuja associação a isótopos radioativos compõem radiofármacos produzidos pelo IPEN. DOTATATO e Ubiquicidina foram testados em diferentes concentrações proporcionais às concentrações máximas utilizadas em pacientes adultos. Para tanto, foram realizadas diluições correspondentes às concentrações 0,1X, 1X e 10X e culturas de células CHO-KI foram expostas a estas concentrações para ensaios de citotoxicidade e FMN. Nenhuma das concentrações induziu citotoxicidade significativa. Para análise de FMN, foram contabilizadas todas as células mononucleadas e multinucleadas até atingir a contagem de 1000 células binucleadas, com ou sem micronúcleos. Desta maneira foi possível analisar a frequência de micronúcleos e o índice de proliferação (CBPI). As concentrações dos fármacos em teste (0,1X, 1X e 10X) não induziram agressão às células. Nenhuma das concentrações revelou citotoxicidade ou genotoxicidade, ou ainda qualquer alteração no ciclo celular em comparação aos controles, comprovando sua segurança conforme os parâmetros exigidos pelas normas internacionais. Os resultados mostraram também uma boa concordância entre a comparação das leituras realizadas por analistas independentes, com pequenas discrepâncias discutíveis, e boa correlação com resultados obtidos com a coloração convencional. Desta maneira as modificações realizadas na técnica de FMN mostraram potencial para cumprir todos os quesitos como teste pré-clínico. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

A humanidade tem aumentado drasticamente o uso de antibióticos, antifúngicos, inseticidas, herbicidas e agentes quimioterápicos para tratar infecções, câncer e obter ganho econômico com a produção agrícola e industrial. O repetido uso destas substâncias leva freqüentemente à sua ineficiência devido à seleção de organismos resistentes ou tolerantes, com graves conseqüências econômicas e sociais. Os mecanismos envolvidos no processo de resistência à antifúngicos são pouco conhecidos. A compreensão destes mecanismos auxiliará no desenvolvimento de estratégias para a identificação de isolados clínicos resistentes, no tratamento de infecções fúngicas, na prevenção do surgimento de isolados resistentes, na definição de novas estratégias de utilização de antifúngicos, na revelação de novos alvos terapêuticos e portanto, no controle dos patógenos. Para o entendimento das bases moleculares da resistência à acriflavina e outros agentes inibidores em fungos nós clonamos, por transformação, um gene que confere esta resistência em Aspergillus nidulans e o caracterizamos molecularmente. Construímos uma biblioteca a partir de uma linhagem duplo-resistente e isolamos um clone que se mostrou capaz de transformar uma linhagem receptora sensível em resistente à acriflavina. A seqüência deste clone proveniente do mutante resistente, e de seu alelo selvagem revelou um gene de aproximadamente 2276 nucleotídeos traduzido em 697 aminoácidos, com alta similaridade com a trealose sintase/fosforilase (glicosiltransferase) de vários organismos. Esta seqüência foi depositada no “GenBanK” (AY102266). As enzimas trealose sintase e fosforilase participam da síntese da trealose que, além de ser fonte de carbono, está relacionada com a proteção das proteínas de membrana e das enzimas, e contra o estresse térmico e oxidativo em fungos filamentosos. As seqüências nucleotídicas dos alelos selvagem e mutante não apresentaram diferenças nas regiões estruturais ou promotoras. No entanto, a seqüência do cDNA da linhagem selvagem apresenta um íntron extra quando comparada com o cDNA da linhagem mutante. Portanto, o mRNA do gene da linhagem mutante não estaria sendo adequadamente processado, provavelmente por uma alteração no mecanismo envolvido neste processamento, inviabilizando a funcionalidade da trealose sintase / fosforilase produzida. O nocaute deste gene e a análise do fenótipo dos mutantes nulos na presença de acriflavina ou brometo de etídio confirmaram que ele não é essencial para o fungo. Através de genética clássica verificou-se que não há interação gênica ou sinergismo entre as mutações acrA1, que confere resistência à acriflavina e a outros inibidores, e tebA1, que confere resistência ao antimicótico terbinafina no fungo A. nidulans. / Mankind has drastically increased the use of antibiotics, antifungals, insecticides, herbicides and chemotherapeutic agents to treat infections and cancer and to obtain economic gains with agricultural and industrial production. The continuous use of these substances frequently leads to their inefficiency due to the selection of resistant or tolerant organisms, with serious economic and social consequences. The mechanisms involved in the process of antifungal resistance are little known. Understanding these mechanisms will help in the development of strategies for the identification of resistant clinical isolates, the treatment of fungal infections, the prevention of the occurrence of resistant isolates, the definition of new strategies for the use of antifungal agents, and the discovery of new therapeutic targets, and therefore the control of pathogens. To better understand the molecular basis of resistance to acriflavine and other inhibitory agents among fungi we cloned by transformation a gene that confers this resistance to Aspergillus nidulans and characterized it molecularly. We constructed a library from a double-resistant strain and isolated a clone that proved to be able to transform a receptor strain sensitive into an acriflavine-resistant strain. The sequence of this clone obtained from the resistant mutant and of its wild allele revealed a gene of approximately 2276 nucleotides translated into 697 amino acids, with high similarity to the trehalose synthase/phosphorylase (glycosyltransferase) of various organisms. This sequence was deposited in GenBanK (AY102266). The enzymes trehalose synthase and trehalose phosphorylase are related to the synthesis of trehalose, which in addition to being a carbon source is related to protection of the membrane proteins and of the enzymes against thermal and oxidative stress in filamentous fungi. The nucleotide sequences of the wild and mutant alleles did not show differences in the structural or promoter regions. However, the cDNA sequence of the wild strain presents an extra intron compared to the cDNA of the mutant strain. Thus, the mRNA of the gene of the mutant strain may not be adequately processed, probably due to an alteration in the mechanism involved in this processing, leading to inviability of the functionality of the trehalose synthase/phosphorylase produced. Knock out of this gene and analysis of the null mutant phenotypes in the presence of acriflavine or ethidium bromide confirmed that this gene is not essential for the fungus. Using classical Genetics, no gene interaction or synergism was observed between the acrA1 mutation, which confers resistance to acriflavine and to other inhibitors, and the tebA1 mutation, which confers resistance to the antimycotic agent terbinafine in the fungus A. nidulans.