Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2017-06-23T12:20:40Z No. of bitstreams: 1 dissertação mestrado ien 2015 Fagner Santos do Carmo.pdf: 2634463 bytes, checksum: 492adfb185de630bd9eb4395153ea9a5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-23T12:20:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertação mestrado ien 2015 Fagner Santos do Carmo.pdf: 2634463 bytes, checksum: 492adfb185de630bd9eb4395153ea9a5 (MD5) Previous issue date: 2015-06 / O câncer de próstata é o segundo tipo mais prevalente em homens no mundo inteiro, originando milhares de mortes todos os anos e apresentando elevadas taxas de incidência futura de novos acometimentos. Comparada as técnicas diagnósticas disponíveis, a conjugação de aptâmeros a radionuclídeos, mostra-se eficaz na entrega de drogas a processos tumorais, onde há a capacidade de rastreamento da rota fisiológica percorrida pelo radiomarcado e da mensuração do concentrado em regiões anatômicas específicas através da PET/CT. A afinidade e a especificidade dos aptâmeros promovem o direcionamento seletivo do radioisótopo a tecidos e órgãos MUC1positivos. Dessa forma, este trabalho objetivou a radiomarcação do anti-MUC1 aos radioisótopos 68Ga e 22Na como agente de imagiologia molecular in vivo para o diagnóstico precoce e preciso do processo carcinogênico em próstata. A radiomarcação do aptâmero anti-MUC1 com o 68Ga e o 22Na foi avaliada com a incubação do oligonucleotídeo diretamente a soluções individuais dos radioisótopos em diferentes tempos e temperatura. Apresentando-se eficiente em todos os processos independentemente das variações aplicadas. Corridas cromatográficas em CCD foram aplicadas obtendo marcação de um composto com pureza radioquímica média de 89,07% (89,07±7,79) para o 68Ga e 90,37% (90,37±13,61) para o 22Na, valores superiores ao fator de aceitação para a implementação clínica. Para confrontar os resultados da CCD, a solução radiomarcada também foi sujeita a análises em CLAE, onde foi confirmada a radiomarcação do aptâmero anti-MUC1 com o 68Ga no tempo de retenção médio de 4,842 minutos (4,842±0,03) e 3,679 (3,679±0,51) para o 22Na. No intuito de avaliar o comportamento do oligonucleotídeo radiomarcado in vivo, o anti-MUC1 foi conjugado ao 99mTc e administrado a ratos Wistar sadios, revelando rápido clareamento sanguíneo (0,10±0,06), alta captação do material radioativo no rins (esquerdo 0,94±011 e direito 1,01±0,32) devido a excreção preferencial ser renal. A baixa captação em fígado (0,19±0,09) evidenciou a estabilidade do composto radiomarcado e insignificativas captações de órgãos abdominais mostraram a tendência da minimização dos efeitos da radiação de fundo. Não foi possível detectar a captação cerebral, portanto o complexo não atravessa a barreira hematoencefálica e todos os outros órgãos obtiveram captação em faixa muito baixa ou não detectável. Os resultados de marcação e biodistribuição descritos neste estudo determinaram o potencial do aptâmero anti-MUC1 radiomarcado aos radioisótopos emissores de prósiton 68Ga e 22Na a atuar como agente de imagiologia molecular na área da medicina nuclear.

Vários estudos têm apontado a sinalização e os receptores purinérgicos, representados em mamíferos pelos receptores ionotrópicos (P2X1 P2X7) e metabotrópicos (P2Y1,2,4,6, 11,12,14), como um sistema primitivo, envolvido não somente na sinalização neuronal, mas também em muitos outros processos vitais incluindo resposta imune, inflamação, dor, agregação plaquetária e nos processos de diferenciação, proliferação e morte celular, que ocorrem no desenvolvimento e na regeneração tecidual. Condizente com as descrições da literatura, dados do nosso laboratório, baseados na farmacologia dos receptores purinérgicos, sugeriram o envolvimento do subtipo P2Y2 na proliferação e na neurogênese in vitro de células de carcinoma embrionário P19. Tendo em vista a ausência de agonistas e antagonistas específicos para a maioria dos subtipos de receptores purinérgicos, o que vem dificultando a elucidação das funções exatas desses receptores em processos fisiológicos e patológicos, optamos para o screening de uma biblioteca combinatória de oligonucleotídeos para a identificação de ligantes de alta afinidade e especificidade para o receptor P2Y2 (procedimento de SELEX, Evolução Sistemática de Ligantes por Enriquecimento Exponencial). Essa abordagem envolve passos reiterativos de seleção in vitro de moléculas de RNA, estabilizadas por substituição do grupo 2´OH das pirimidinas por um átomo de flúor, que possuem afinidade pelo receptor, até que a mistura de RNAs, originalmente de 1013 diferentes seqüências que adotam uma gama de estruturas secundárias e terciárias, esteja purificada para uma população homogênea de ligantes de alta afinidade pelo receptor P2Y2. O processo envolve a transcrição in vitro da biblioteca de DNA para RNA, a apresentação desta ao alvo, a eluição dos ligantes específicos, denominados aptâmeros, e a regeneração da biblioteca de DNA por RT-PCR, a qual, após uma reação de transcrição in vitro, gera a mistura de RNAs para o próximo ciclo de seleção. Neste trabalho, nós utilizamos como alvo o receptor P2Y2 recombinante humano expresso na linhagem de células de astroglioma humano 1321N1. Ao final de nove ciclos de SELEX, nós isolamos 46 sequências que foram agrupadas em três classes estruturais, de acordo com a presença de regiões consensos. A mistura destas moléculas se ligou ao receptor P2Y2 humano com uma constante de dissociação de 164 nM. Um dos clones isolados, o aptâmero B7, se ligou preferencialmente ao receptor P2Y2 (Kd 184 nM), em relação aos receptores P2Y1 e P2Y4 recombinantes expressos em células 1321N1. A interação deste aptâmero não foi dependente da espécie, uma vez que ele foi capaz de se ligar tanto ao receptor P2Y2 de origem humana como murina. A atividade biológica do aptâmero foi avaliada em células P19 (sabidamente expressando receptores P2Y2 endógenos), na qual a proteção do ATP contra a apoptose, provavelmente interagindo com o receptor P2Y2, foi anulada na presença deste aptâmero em uma concentração mil vezes menor do que a do ATP. Além de confirmar a viabilidade da técnica SELEX para identificar ligantes subtipos-específicos dos receptores purinérgicos, o aptâmero anti-P2Y2 serve como ferramenta fundamental para definir demais funções fisiológicas deste receptor. Passos de otimização das suas propriedades como ligante e biodisponibilidade tornarão este aptâmero um composto de alta relevância farmacêutica. / Many published studies have focused on purinergic signaling and receptors, represented by ionotropic (P2X1 P2X7) and metabotropic (P2Y1,2,4,6,11,12,14) subtypes as a universal system which is not only involved in neuronal signaling, but also in various other vital processes including immune response, inflammation, platelet aggregation as well as differentiation, proliferation and cell death occurring during development and tissue regeneration. In agreement with other published reports, results of our laboratory based on overlapping purinergic receptor pharmacology suggest the participation of the P2Y2 subtype in proliferation and in vitro neurogenesis of P19 embryonal carcinoma cells. In view of the lack of availability of specific agonists and antagonists for most purinergic receptors making the elucidation of exact functions of these receptors in their cellular context almost impossible, we used a combinatorial oligonucleotide library approach, denominated SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) for the development of high-affinity and specificity ligands for the P2Y2 receptor. This approach is based on re-iterative steps of in vitro selection of 2´-fluoro-pyrimidine-modified RNA molecules for receptor-binding affinity from an RNA pool containing 1013 different sequences and secondary and tertiary structures until this pool is purified to a homogeneous population of ligands with high affinity to the P2Y2 receptor. The combinatorial DNA library is in vitro transcribed into RNA followed by target presentation of the RNA library and elution of the target-binders, denominated aptamers, and RT-PCR amplification in order to restore the DNA library used for in vitro transcription for next SELEX cycle. Following nine SELEX cycles using 1321N1 human astroglial cells expressing recombinant human P2Y2 receptors as target, we isolated 46 aptamer sequences which, based on consensus sequence motifs, were grouped in three structural groups. The mixture of the isolated sequences bound themselves to human P2Y2 receptors with a dissociation constant (Kd) of 164 nM. One of the isolated clones, the aptamer denominated B7, bound itself to P2Y2 receptors in preference to P2Y1 and P2Y4 recombinant receptors expressed in 1321N1 cells. The binding activity of the aptamer was not limited to P2Y2 receptors of human origin, as the aptamer also interacted with mouse P2Y2 receptors. The capability of the aptamer of affecting the biological activity of P2Y2 receptors was verified in P19 cells in which ATP-induced protection against apoptosis, mediated by P2Y2 receptors, was abolished in the presence of the aptamer. In addition to providing a proof of principle for the feasibility of developing purinergic subtype-specific ligands by using the SELEX technique, the anti-P2Y aptamer provides a fundamental tool for gaining insights of physiological functions of this receptor in various cellular contexts. Moreover, steps of optimization of receptor binding properties and aptamer half-life in vivo will turn this aptamer into a compound of high pharmaceutical relevance.

Vários estudos têm apontado a sinalização e os receptores purinérgicos, representados em mamíferos pelos receptores ionotrópicos (P2X1 P2X7) e metabotrópicos (P2Y1,2,4,6, 11,12,14), como um sistema primitivo, envolvido não somente na sinalização neuronal, mas também em muitos outros processos vitais incluindo resposta imune, inflamação, dor, agregação plaquetária e nos processos de diferenciação, proliferação e morte celular, que ocorrem no desenvolvimento e na regeneração tecidual. Condizente com as descrições da literatura, dados do nosso laboratório, baseados na farmacologia dos receptores purinérgicos, sugeriram o envolvimento do subtipo P2Y2 na proliferação e na neurogênese in vitro de células de carcinoma embrionário P19. Tendo em vista a ausência de agonistas e antagonistas específicos para a maioria dos subtipos de receptores purinérgicos, o que vem dificultando a elucidação das funções exatas desses receptores em processos fisiológicos e patológicos, optamos para o screening de uma biblioteca combinatória de oligonucleotídeos para a identificação de ligantes de alta afinidade e especificidade para o receptor P2Y2 (procedimento de SELEX, Evolução Sistemática de Ligantes por Enriquecimento Exponencial). Essa abordagem envolve passos reiterativos de seleção in vitro de moléculas de RNA, estabilizadas por substituição do grupo 2´OH das pirimidinas por um átomo de flúor, que possuem afinidade pelo receptor, até que a mistura de RNAs, originalmente de 1013 diferentes seqüências que adotam uma gama de estruturas secundárias e terciárias, esteja purificada para uma população homogênea de ligantes de alta afinidade pelo receptor P2Y2. O processo envolve a transcrição in vitro da biblioteca de DNA para RNA, a apresentação desta ao alvo, a eluição dos ligantes específicos, denominados aptâmeros, e a regeneração da biblioteca de DNA por RT-PCR, a qual, após uma reação de transcrição in vitro, gera a mistura de RNAs para o próximo ciclo de seleção. Neste trabalho, nós utilizamos como alvo o receptor P2Y2 recombinante humano expresso na linhagem de células de astroglioma humano 1321N1. Ao final de nove ciclos de SELEX, nós isolamos 46 sequências que foram agrupadas em três classes estruturais, de acordo com a presença de regiões consensos. A mistura destas moléculas se ligou ao receptor P2Y2 humano com uma constante de dissociação de 164 nM. Um dos clones isolados, o aptâmero B7, se ligou preferencialmente ao receptor P2Y2 (Kd 184 nM), em relação aos receptores P2Y1 e P2Y4 recombinantes expressos em células 1321N1. A interação deste aptâmero não foi dependente da espécie, uma vez que ele foi capaz de se ligar tanto ao receptor P2Y2 de origem humana como murina. A atividade biológica do aptâmero foi avaliada em células P19 (sabidamente expressando receptores P2Y2 endógenos), na qual a proteção do ATP contra a apoptose, provavelmente interagindo com o receptor P2Y2, foi anulada na presença deste aptâmero em uma concentração mil vezes menor do que a do ATP. Além de confirmar a viabilidade da técnica SELEX para identificar ligantes subtipos-específicos dos receptores purinérgicos, o aptâmero anti-P2Y2 serve como ferramenta fundamental para definir demais funções fisiológicas deste receptor. Passos de otimização das suas propriedades como ligante e biodisponibilidade tornarão este aptâmero um composto de alta relevância farmacêutica. / Many published studies have focused on purinergic signaling and receptors, represented by ionotropic (P2X1 P2X7) and metabotropic (P2Y1,2,4,6,11,12,14) subtypes as a universal system which is not only involved in neuronal signaling, but also in various other vital processes including immune response, inflammation, platelet aggregation as well as differentiation, proliferation and cell death occurring during development and tissue regeneration. In agreement with other published reports, results of our laboratory based on overlapping purinergic receptor pharmacology suggest the participation of the P2Y2 subtype in proliferation and in vitro neurogenesis of P19 embryonal carcinoma cells. In view of the lack of availability of specific agonists and antagonists for most purinergic receptors making the elucidation of exact functions of these receptors in their cellular context almost impossible, we used a combinatorial oligonucleotide library approach, denominated SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) for the development of high-affinity and specificity ligands for the P2Y2 receptor. This approach is based on re-iterative steps of in vitro selection of 2´-fluoro-pyrimidine-modified RNA molecules for receptor-binding affinity from an RNA pool containing 1013 different sequences and secondary and tertiary structures until this pool is purified to a homogeneous population of ligands with high affinity to the P2Y2 receptor. The combinatorial DNA library is in vitro transcribed into RNA followed by target presentation of the RNA library and elution of the target-binders, denominated aptamers, and RT-PCR amplification in order to restore the DNA library used for in vitro transcription for next SELEX cycle. Following nine SELEX cycles using 1321N1 human astroglial cells expressing recombinant human P2Y2 receptors as target, we isolated 46 aptamer sequences which, based on consensus sequence motifs, were grouped in three structural groups. The mixture of the isolated sequences bound themselves to human P2Y2 receptors with a dissociation constant (Kd) of 164 nM. One of the isolated clones, the aptamer denominated B7, bound itself to P2Y2 receptors in preference to P2Y1 and P2Y4 recombinant receptors expressed in 1321N1 cells. The binding activity of the aptamer was not limited to P2Y2 receptors of human origin, as the aptamer also interacted with mouse P2Y2 receptors. The capability of the aptamer of affecting the biological activity of P2Y2 receptors was verified in P19 cells in which ATP-induced protection against apoptosis, mediated by P2Y2 receptors, was abolished in the presence of the aptamer. In addition to providing a proof of principle for the feasibility of developing purinergic subtype-specific ligands by using the SELEX technique, the anti-P2Y aptamer provides a fundamental tool for gaining insights of physiological functions of this receptor in various cellular contexts. Moreover, steps of optimization of receptor binding properties and aptamer half-life in vivo will turn this aptamer into a compound of high pharmaceutical relevance.

Submitted by Franciele Moreira (francielemoreyra@gmail.com) on 2017-09-13T16:28:44Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Evellyn Gonçalves de Souza - 2017.pdf: 2198173 bytes, checksum: 0e490bd8b1f7554afb334a3e27faf8ef (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-09-19T13:57:54Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Evellyn Gonçalves de Souza - 2017.pdf: 2198173 bytes, checksum: 0e490bd8b1f7554afb334a3e27faf8ef (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-19T13:57:54Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Evellyn Gonçalves de Souza - 2017.pdf: 2198173 bytes, checksum: 0e490bd8b1f7554afb334a3e27faf8ef (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-08-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Dengue is an endemic disease that causes wide concern both the health systems and to the patients. Thus, it is important that studies aiming at diagnoses faster and with possibility of field application can be developed for the medical intervention happens early, avoiding the worsening of the cases. Therefore, the aim of this work was to develop an electrochemical biosensor based on the use of aptamer as a bioelement for recognition on the surface of the boron doped diamond electrode (BDD) for the detection of each of the four serotypes of the dengue virus. Previously to the development of the biosensor, the dot-blot and apta-PCR techniques were used as validation methods for the interaction between aptamer B07 and target, the 5'UTR region present in the viral genome. The cyclic voltammetry technique was used in the analysis of redox reactions on the surface of the BDD electrode with and without modification of its surface with chitosan film. Ferrocene was used as the redox mediator and electroactive indicator of hybridization of the DNA strands formed in the sensor. The peaks of current indicated that the electrode with chitosan film modification on its surface presented greater stability. The redox compound had higher affinity for the double chains hybridized on the surface of the electrode, showing current values for DENV 1, 2, 3 and 4 of were 0.73; 0.69; 0.79 and 1.03 μA, respectively. These values were higher than the current found for the single-stranded aptamer (ssDNA), which was 0.62 μA, as well as for the current obtained from the aptamer hybridized with its complementary strand (dsDNA) whose value was 0.91 μA. Analyzes with time variations were performed showing a reduction in current values as a function of time, probably due to the reduction of the interaction of the electroactive material in the sensor. The aptasensor developed here showed good detection distinction between nucleic acid sequences, presenting potential for application in the detection of dengue virus. / A dengue é uma doença endêmica que causa grande preocupação tanto aos sistemas de saúde quanto aos pacientes. Dessa forma, é importante que estudos visando diagnósticos mais rápidos e com possibilidade de aplicação a campo possam ser desenvolvidos para que a intervenção médica possa ser precoce, evitando-se o agravamento dos casos. Neste sentido, buscou-se no presente trabalho desenvolver um biossensor eletroquímico baseado no uso de aptâmero como bioelemento reconhecedor na superfície do eletrodo de diamante dopado com boro (DDB) para a detecção de cada um dos quatro sorotipos do vírus da dengue. Previamente ao desenvolvimento do biossensor, as técnicas de dot-blot e apta-PCR foram utilizadas como métodos de validação da interação entre o aptâmero B07 e alvo, a região 5’UTR presente no genoma viral. A técnica de voltametria cíclica foi utilizada nas análises de reações redox na superfície do eletrodo DDB com e sem modificação de sua superfície com filme de quitosana. O composto ferroceno foi utilizado como mediador redox e indicador eletroativo de hibridização das cadeias de DNA formadas no sensor. Os picos de corrente indicaram que o eletrodo com modificação de filme de quitosana em sua superfície apresentou maior estabilidade, onde o composto redox teve maior afinidade pelas duplas cadeias hibridizadas na superfície do eletrodo, apresentando valores de correntes para DENV 1, 2, 3 e 4 de foram 0,73; 0,69; 0,79 e 1,03 μA, respectivamente. Esses valores foram superiores a corrente encontrada para o aptâmero em fita simples (ssDNA) que foi de 0,62 μA, assim como observada para corrente obtida do aptâmero hibridizado com sua fita complementar (dsDNA) cujo valor obtido foi de 0,91 μA. Análises com variações de tempo foram realizadas apresentando redução nos valores de correntes em função do tempo, provavelmente devido à redução da interação do material eletroativo no sensor. O aptasensor aqui desenvolvido apresentou boa detecção distinção entre sequências de ácidos nucleicos, apresentando potencial para aplicação na detecção do vírus da dengue.

Introdução: O diagnóstico precoce de câncer de próstata (CaP) é essencial para aumentar a sobrevida dos pacientes, mas os marcadores e métodos atuais não possuem sensibilidade e especificidade suficientes, tornando o diagnóstico ainda muito impreciso. Recentemente, as células tumorais circulantes (CTCs) têm surgido não como método de rastreio do CaP, mas sim como marcadores de prognóstico utilizando um arsenal de diversos alvos para a captura dessas células. Contudo, a busca por um método ou marcadores comuns para o rastreio, diagnóstico, prognóstico e monitoramento da doença ainda se apresenta com um dos principais objetivos técnico-científicos a ser alcançado. Objetivo: apresentar um novo marcador, o aptâmero A4 selecionado previamente por 3DCell SELEX na linhagem PC3, e avaliar sua capacidade de detectar CTCs por citometria de fluxo no sangue de pacientes com CaP virgens de tratamento e sob diferentes regimes terapêuticos. Material e métodos: o estudo avaliou 34 homens com CaP e 16 homens sem alterações prostáticas. Foi coletado o sangue em tubo com EDTA, e após proceder a lise de hemácias, as células nucleadas de cada paciente foram incubadas com o aptâmero A4 conjugado à biotina, e em seguida lavadas e incubadas com estreptoavidina-FITC para posterior análise em citometria de fluxo. Os percentuais de CTCs foram comparados entre os dois grupos de pacientes e correlacionados com idade, níveis de PSA, estadiamento e procedimentos terapêuticos adotados (bloqueio hormonal, radioterapia e cirurgia). O limite de detecção acima de 1% de CTCs foi considerado positivo, utilizando como base o percentual observado em todos os 16 controles negativos. Resultados: todos os pacientes foram diagnosticados como positivos independentemente do tempo de terapia ou do estadiamento, exceto um paciente sob bloqueio hormonal que não apresentou CTCs. O percentual de CTCs apresentou alta correlação com idade (R=0,75) e com os níveis de PSA (R=0,80) de forma exponencial, embora seis pacientes com altos índices de células circulantes apresentaram PSA<0,02ng/mL, considerados como falha bioquímica. Conclusão: nossos resultados preliminares indicam uma acurácia elevada de 98% e demonstra um grande potencial de aplicação dessa nova tecnologia diagnóstica tanto no rastreamento, quanto no monitoramento do tratamento do CaP, o qual deverá ser melhor investigado em população de risco. / Introduction: prostate cancer (PCa) early diagnosis is essential to boost patients’ life expectance. Although, current biomarkers and diagnosis methods do not present reliable sensibility and specificity, making the diagnosis rather imprecise. Recent methodologies have been using circulating tumor cells (CTCs), not for screening of PCa, but as prognosis indicators, employing a vast array of techniques to capture those cells. However, the search for a new biomarkers or diagnosis methods able to screen, diagnosis, assist in prognosis and in the disease monitoring still one of the major technical and scientific objectives to be achieved. Objective: To present a new biomarker for PCa, the aptamer A4, previous screened in the prostate cancer cell line PC3, using 3DCell SELEX. And to able to detect, by flow cytometry, CTCs in blood samples of PCa patients undergoing various treatment regimen. Material and methods: the study evaluated 34 PCa patients and 16 health controls. Blood samples were collected in EDTA tubes, and after erythrocytes lysis, nucleated cells were incubated with A4 aptamer conjugated with biotin, them the cells were washed and incubated with streptavidin-FITC for later flow cytometer analysis. Percentage of CTCs were compared between patient’s groups and correlated against age, PSA levels, staging and treatment regimen (hormonal blockade, radiotherapy and surgery). Detection limit above 1% of CTCs was considered positive, based on the percentage observed on all of the 16 negative controls. Results: all patients were positively diagnosed independently of therapy time or staging, except for one patient undergoing hormonal blockade therapy, which does not present detectable CTCs. CTCs percentage presented high correlation against age (R=0.75) and with PSA levels (R=0.80) with exponential behavior, although, six patients with high CTCs count presented PSA levels <0.02 ng/mL, and were considered was biochemical errors. Conclusion: Our preliminary results indicated high accuracy (98%) and demonstrate a potential application of this technology for diagnosis and screening, as well as in the monitoring of PCa evolution, which should be better investigated in the risk population. / Dissertação (Mestrado)