Orientadores: Laura Sterian Ward, Luiz Ricardo Goulart Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-23T19:36:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Reis_CarolinaFernandes_D.pdf: 11022078 bytes, checksum: 4506c2c2816405721c293e78c8fc5c46 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A incidência do câncer de tireóide vem aumentando nas últimas décadas no Brasil, assim como em quase todos os países do mundo. Novos marcadores para uso no diagnóstico e prognóstico são essenciais para diminuir o número de cirurgias desnecessárias e melhorar a qualidade do tratamento dos pacientes, sendo que as técnicas utilizadas ainda não conseguiram obter marcadores de ampla utilidade. Os objetivos principais foram validar o peptídeo CaT12, um ligante de carcinoma papilífero de tireóide (CP) selecionado por Phage Display e avaliar em nódulos tireoidianos os possíveis alvos deste peptídeo. O CaT12 foi tumor específico quando testado em imunohistoquímica, foram usados um total de 775 tecidos de lesões não neoplásicas e neoplásicas (benignas e malignas), sendo 232 nódulos tireoidianos (15 sem neoplasia, 53 bócios, 54 adenomas, 69 carcinomas papilíferos e 41 carcinomas foliculares). O peptídeo CaT12 foi eficiente para identificar carcinomas papilíferos com 91,2% de sensibilidade e 85,1% de especificidade; este peptídeo também ajuda caracterizar lesões foliculares distinguindo carcinomas papilíferos de variante folicular (CPVF) de adenomas com 91,9% de acurácia. Tecidos benignos (nevos atípicos e nevos comuns) e não neoplásicos (vários tecidos sem neoplasia tais como mama, próstata, rim, cérebro, tireóide e outros) apresentaram apenas 13,74% de positividade, enquanto os carcinomas de mama, próstata e rim apresentaram 53,96%, 70,18% e 74,29% de positividade para o CaT12 respectivamente. Após verificar a eficiência do marcador CaT12 investigamos os possíveis ligantes que foram identificados como sendo queratinas (KRT), a expressão gênica de algumas dessas queratinas foram analisadas em tecidos micro dissecados de 114 nódulos tireoidianos, sendo 12 tecidos sem neoplasia, 38 com doença benigna (24 bócios e 14 adenomas) e 64 com carcinomas papilíferos (32 de variante folicular e 32 de variante clássica). As queratinas KRT5 (P=0,0002) e KRT14 (P<0,0001) estão mais expressas em pacientes com doença maligna, enquanto as queratinas KRT2 (P<0,0001), KRT6A (P=0,0014) e KRT10 (P<0,0001) foram expressas preferencialmente nos pacientes com doenças benignas. Ensaios de citotoxicidade e indução de inflamação avaliaram o possível uso não só como marcador, mas como carreador de drogas para uso terapêutico. O CaT12 não foi citotóxico para as células NPA e TPC1 (linhagens celulares de carcinoma papilífero de tireoide) e não demonstrou resposta imunológica quando testado em leucócitos de camundongos isogênicos. Visando futura aplicação deste peptídeo como carreador de drogas testamos a prostaglandina 15-dPGJ2 que foi tóxica para as células TPC1 (IC50=9,3 uM) e poderá ser utilizada conjugada ao CaT12 para entregar a droga apenas para as células cancerígenas. Outros peptídeos foram selecionados (CaT19, CaT42 e CaT66) para reconhecimento da superfície celular e poderão ser utilizados como marcadores auxiliares no diagnóstico durante a biópsia por agulha fina. Concluímos que o peptídeo CaT12 foi eficiente para distinguir malignidade em lesões tireoidianas, podendo ser usado para identificar carcinomas diferenciando as lesões malignas das benignas. O CaT12 também reconheceu malignidade em tumores de próstata, mama e rim. Além disso, foi demonstrado que a expressão gênica das queratinas são importantes na tumorigênese tireoidiana / Abstract: Incidence of thyroid cancer has increased in Brazil, as well as in almost countries of the world. New diagnostic and prognostic markers are essential to reduce numbers of unnecessary surgeries and improve the quality of patient's care. Unfortunately, recent markers used are not prove broad utility. Aim was validate CaT12 peptide selected by Phage Display as a marker to separate benign from malignant follicular lesions and evaluate in thyroid nodules possible targets for CaT12. The antibody-like peptide CaT12 was tumor-specific, which was further tested by immunohistochemistry against tissue comprised of 775 human benign and malignant tissues, including 232 thyroid nodular lesions: 15 normal thyroid tissues, 53 nodular goiters, 54 follicular adenomas; 69 papillary thyroid carcinomas (PTC); and 41 follicular carcinomas. CaT12 was able to identify PTC among thyroid nodular lesions with 91.2% sensitivity and 85.1% specificity; this peptide helped characterize follicular lesions distinguishing the follicular variant of PTC (FVPTC) from FA with 91.9% accuracy. Benign tissues (nevus atypical and nevus communes) and non neoplastic tissues (differents human non neoplastic tissues) showed only 13.74% positivity, while breast, prostate and kidney carcinomas showed respectively, 53.96%, 70.18% e 74.29% CaT12 positivity. After verifying the efficiency of marker CaT12 we investigated the possible ligands that have been identified as keratins (KRT), the mRNA expression these keratins were analyzed in microdissected tissues of 114 thyroid nodules: 12 tissues without cancer, 38 with benign disease (24 goiters and 14 adenomas) and 64 with papillary carcinomas (32 follicular variant and 32classic variant). The KRT5 (P = 0.0002) and KRT14 (P <0.0001) were most expressed in patients with malignant disease, while KRT2 (P <0.0001), KRT6A (P = 0.0014) and KRT10 (P <0.0001) were preferentially expressed in patients with benign diseases. Cytotoxicity and induction of inflammation assays evaluated the possible use as a biomarker and therapeutic by drug delivery. We showed CaT12 was not cytotoxic to NPA and TPC1 cells (papillary thyroid carcinoma cell lines) and no immune response demonstrated when tested in leukocytes of inbred mice. To future application of this peptide as a carrier of drugs we tested prostaglandin 15-dPGJ2 in TPC1 cells and was toxic to the cells (IC50 = 9.3 uM), this drug may be used conjugate with CaT12 for 15-dPGJ2 to be delivered only to cancer cells. Other peptides were selected (CaT19, CaT42 and CaT66) for recognition of cell surface and can be used as markers auxiliary to fine needle biopsy or drug deliveries. In conclusion, our CaT12 peptide was highly effective and resulted in a useful antibody-like biomarker that recognizes malignancy among thyroid nodules and may help distinguish follicular patterned lesions. CaT12 also recognized malignancy in prostate, breast and kidney tumors. Furthermore, it was demonstrated that the gene expression of keratins are important in thyroid tumorigenesis / Doutorado / Clinica Medica / Doutora em Clínica Médica

Pacientes com doença reumática cardíaca (DRC) desenvolvem lesões valvares mediadas por linfócitos T CD4+, capazes de reconhecer cruzadamente proteínas cardíacas e estreptocócicas pelo mecanismo de mimetismo molecular. Neste trabalho empregamos uma biblioteca peptídica de Phage Display para identificar auto-antígenos cardíacos capazes de serem reconhecidos por duas linhagens intralesionais de linfócitos T e um clone derivado de uma das linhagens isolados de pacientes com DRC. A análise dos peptídeos dos fagos em banco de dados de proteínas revelou novos epitopos da miosina cardíaca, laminina, vimentina e outras proteínas coiled-coil, provavelmente involvidos no processo auto-imune da DRC. Outras moléculas inflamatórias como citocinas, integrinas e fatores de crescimento também foram identificadas / Rheumatic heart disease (RHD) patients develop valvar lesions with CD4+ T lymphocytes infiltrating the heart. Molecular mimicry between streptococcal and cardiac proteins recognized by these T cells may explain these auto-aggressive lesions. In the present work we used a Phage Display peptide library to identify cardiac antigens which could be recognized by two heart infiltrate T cell lines and by a T cell clone derived from one of the lines which were isolated from RHD patients. Using the protein data bank to analyse the phage peptides, we observed that many sequences showed homology with cardiac myosin, laminin, vimentin and other coiled-coil proteins, suggesting the involvement of these proteins in the autoimmune process of RHD. Other inflammatory molecules such as cytokines and integrins were also identified

Pacientes com doença reumática cardíaca (DRC) desenvolvem lesões valvares mediadas por linfócitos T CD4+, capazes de reconhecer cruzadamente proteínas cardíacas e estreptocócicas pelo mecanismo de mimetismo molecular. Neste trabalho empregamos uma biblioteca peptídica de Phage Display para identificar auto-antígenos cardíacos capazes de serem reconhecidos por duas linhagens intralesionais de linfócitos T e um clone derivado de uma das linhagens isolados de pacientes com DRC. A análise dos peptídeos dos fagos em banco de dados de proteínas revelou novos epitopos da miosina cardíaca, laminina, vimentina e outras proteínas coiled-coil, provavelmente involvidos no processo auto-imune da DRC. Outras moléculas inflamatórias como citocinas, integrinas e fatores de crescimento também foram identificadas / Rheumatic heart disease (RHD) patients develop valvar lesions with CD4+ T lymphocytes infiltrating the heart. Molecular mimicry between streptococcal and cardiac proteins recognized by these T cells may explain these auto-aggressive lesions. In the present work we used a Phage Display peptide library to identify cardiac antigens which could be recognized by two heart infiltrate T cell lines and by a T cell clone derived from one of the lines which were isolated from RHD patients. Using the protein data bank to analyse the phage peptides, we observed that many sequences showed homology with cardiac myosin, laminin, vimentin and other coiled-coil proteins, suggesting the involvement of these proteins in the autoimmune process of RHD. Other inflammatory molecules such as cytokines and integrins were also identified

O vínculo entre papilomavírus humano de alto risco e câncer cervical está bem estabelecido. Apesar da existência de vacinas profiláticas contra infecções pelos tipos mais comuns de HPV, para infecções e tumores causados por esses vírus as alternativas terapêuticas são restritas. Encontramos alguns motivos com homologias para proteínas do HPV de alto risco durante o imunoscreening de uma biblioteca de phage display com soros de participantes HPV-16-soropositivos da coorte Ludwig-McGill. Após enriquecimento das sequências, os bacteriófagos recombinantes foram purificados e amplificados para uso como imunógenos.Usando uma abordagem profilática, nós vacinamos experimentalmente camundongos imunocompetentes com um dos nossos bacteriófagos recombinantes, usando o bacteriófago sem inserto como controle. Estes camundongos foram então desafiados com células tumorais TC-1 (HPV-16 positivas), tendo-se avaliado as respostas imunes disparadas durante a progressão tumoral. Também usamos uma abordagem terapêutica, aonde os camundongos foram primeiro injetados com as células tumorais e imunizados com o bacteriófago após o estabelecimento do tumor. O crescimento tumoral foi monitorado e os tumores, baço e linfonodos foram avaliados quanto à quantidade e qualidade da resposta imunológica. Os testes de ELISA revelaram que todos os camundongos vacinados responderam à imunização com os diferentes bacteriófagos. O crescimento tumoral foi significativamente reduzido nas imunizações profiláticas e terapêuticas, embora a redução do tumor fosse mínima quando os camundongos foram tratados 9 dias após o enxerto. A redução no crescimento tumoral também se traduziu em uma sobrevivência significativamente maior para os camundongos imunizados. Estudos de infiltração celular não revelaram alterações em diversas sub-populações imunes, mas uma tendência de aumento de linfócitos T citotóxicos foi observada nos camundongos imunizados com PEP1 (bacteriófago contendo inserto). A importância deste aumento de CD8 na redução observada do crescimento tumoral foi confirmada utilizando camundongos CD8-knockout, onde a redução do crescimento tumoral previamente observada foi anulada. Foi observado um aumento de taxa CD8:CD4 nos camundongos imunizados e isto é uma indicação de ambiente tumoral citotóxico. Os ensaios de proliferação celular para testar a especificidade do antígeno dos linfócitos dos camundongos imunizados foram, no entanto, inconclusivos; da mesma forma, não pudemos alterar o padrão observado com o uso de adjuvante CpG. A utilidade da técnica de phage display também foi observada neste trabalho experimental. Trabalhos adicionais para entender o mecanismo de ação desses fagos recombinantes no controle do crescimento de tumores causados por HPV e seu potencial imuno-estimulador são necessários / The link between high-risk human papillomavirus and cervical cancer is well established. Despite the existence of prophylactic vaccines against infections by the most common types of HPV, therapeutic alternatives are limited for infections and tumors caused by these viruses. We found some homology motifs for high-risk HPV proteins during the immune-panning of a phage display library with sera from HPV-16- seropositive participants of the Ludwig-McGill cohort. After enrichment of the sequences, the recombinant bacteriophages were purified and amplified for use as immunogens. Using a prophylactic approach, we vaccinated experimentally immunocompetent mice with one of our recombinant bacteriophages using the insertless bacteriophage as a control. These mice were then challenged with TC-1 tumor cells (HPV-16 positive), and the immune responses triggered during tumor progression were evaluated. We also used a therapeutic approach where mice were first injected with tumor cells and immunized with the bacteriophage after tumor establishment. Tumor growth was monitored and tumors, spleen and lymph nodes were evaluated for the quantity and quality of the immune response. ELISA tests revealed that all vaccinated mice responded to immunization with the different bacteriophages. Tumor growth was significantly reduced in prophylactic and therapeutic immunizations, although tumor reduction was minimal when mice were treated 9 days after TC-1 cells grafting. The reduction in tumor growth also translated into a significantly greater survival for the immunized mice. Cell infiltration studies did not reveal changes in several immune subpopulations, but an upward trend in cytotoxic T lymphocytes was observed in mice immunized with PEP1 (insert-containing bacteriophage). The importance of this increase in CD8 in the observed reduction of tumor growth was confirmed using CD8-knockout mice, where the previously observed reduction of tumor growth was abolished. An increase in CD8:CD4 rate was observed in the immunized mice and this is an indication of a cytotoxic tumor environment. Cell proliferation assays to test the antigen specificity of lymphocytes from immunized mice were, however, inconclusive; likewise, we could not change the pattern observed with the use of CpG adjuvant. The usefulness of the phage display technique was also observed in this experimental work. Additional studies to understand the mechanism of action of these recombinant phages in the control of HPV tumor growth and its immunostimulatory potential are warranted

O vínculo entre papilomavírus humano de alto risco e câncer cervical está bem estabelecido. Apesar da existência de vacinas profiláticas contra infecções pelos tipos mais comuns de HPV, para infecções e tumores causados por esses vírus as alternativas terapêuticas são restritas. Encontramos alguns motivos com homologias para proteínas do HPV de alto risco durante o imunoscreening de uma biblioteca de phage display com soros de participantes HPV-16-soropositivos da coorte Ludwig-McGill. Após enriquecimento das sequências, os bacteriófagos recombinantes foram purificados e amplificados para uso como imunógenos.Usando uma abordagem profilática, nós vacinamos experimentalmente camundongos imunocompetentes com um dos nossos bacteriófagos recombinantes, usando o bacteriófago sem inserto como controle. Estes camundongos foram então desafiados com células tumorais TC-1 (HPV-16 positivas), tendo-se avaliado as respostas imunes disparadas durante a progressão tumoral. Também usamos uma abordagem terapêutica, aonde os camundongos foram primeiro injetados com as células tumorais e imunizados com o bacteriófago após o estabelecimento do tumor. O crescimento tumoral foi monitorado e os tumores, baço e linfonodos foram avaliados quanto à quantidade e qualidade da resposta imunológica. Os testes de ELISA revelaram que todos os camundongos vacinados responderam à imunização com os diferentes bacteriófagos. O crescimento tumoral foi significativamente reduzido nas imunizações profiláticas e terapêuticas, embora a redução do tumor fosse mínima quando os camundongos foram tratados 9 dias após o enxerto. A redução no crescimento tumoral também se traduziu em uma sobrevivência significativamente maior para os camundongos imunizados. Estudos de infiltração celular não revelaram alterações em diversas sub-populações imunes, mas uma tendência de aumento de linfócitos T citotóxicos foi observada nos camundongos imunizados com PEP1 (bacteriófago contendo inserto). A importância deste aumento de CD8 na redução observada do crescimento tumoral foi confirmada utilizando camundongos CD8-knockout, onde a redução do crescimento tumoral previamente observada foi anulada. Foi observado um aumento de taxa CD8:CD4 nos camundongos imunizados e isto é uma indicação de ambiente tumoral citotóxico. Os ensaios de proliferação celular para testar a especificidade do antígeno dos linfócitos dos camundongos imunizados foram, no entanto, inconclusivos; da mesma forma, não pudemos alterar o padrão observado com o uso de adjuvante CpG. A utilidade da técnica de phage display também foi observada neste trabalho experimental. Trabalhos adicionais para entender o mecanismo de ação desses fagos recombinantes no controle do crescimento de tumores causados por HPV e seu potencial imuno-estimulador são necessários / The link between high-risk human papillomavirus and cervical cancer is well established. Despite the existence of prophylactic vaccines against infections by the most common types of HPV, therapeutic alternatives are limited for infections and tumors caused by these viruses. We found some homology motifs for high-risk HPV proteins during the immune-panning of a phage display library with sera from HPV-16- seropositive participants of the Ludwig-McGill cohort. After enrichment of the sequences, the recombinant bacteriophages were purified and amplified for use as immunogens. Using a prophylactic approach, we vaccinated experimentally immunocompetent mice with one of our recombinant bacteriophages using the insertless bacteriophage as a control. These mice were then challenged with TC-1 tumor cells (HPV-16 positive), and the immune responses triggered during tumor progression were evaluated. We also used a therapeutic approach where mice were first injected with tumor cells and immunized with the bacteriophage after tumor establishment. Tumor growth was monitored and tumors, spleen and lymph nodes were evaluated for the quantity and quality of the immune response. ELISA tests revealed that all vaccinated mice responded to immunization with the different bacteriophages. Tumor growth was significantly reduced in prophylactic and therapeutic immunizations, although tumor reduction was minimal when mice were treated 9 days after TC-1 cells grafting. The reduction in tumor growth also translated into a significantly greater survival for the immunized mice. Cell infiltration studies did not reveal changes in several immune subpopulations, but an upward trend in cytotoxic T lymphocytes was observed in mice immunized with PEP1 (insert-containing bacteriophage). The importance of this increase in CD8 in the observed reduction of tumor growth was confirmed using CD8-knockout mice, where the previously observed reduction of tumor growth was abolished. An increase in CD8:CD4 rate was observed in the immunized mice and this is an indication of a cytotoxic tumor environment. Cell proliferation assays to test the antigen specificity of lymphocytes from immunized mice were, however, inconclusive; likewise, we could not change the pattern observed with the use of CpG adjuvant. The usefulness of the phage display technique was also observed in this experimental work. Additional studies to understand the mechanism of action of these recombinant phages in the control of HPV tumor growth and its immunostimulatory potential are warranted

Há dados na literatura indicando que as células que saem do timo com o fenótipo CD4+CD25+ são desenvolvidas continuamente como uma linhagem independente e possuem um papel importante no processo de regulação da resposta imune. Essas células são chamadas células T reguladoras naturais. Várias questões sobre estas células permanecem em aberto, como por exemplo, como elas são geradas, o que é determinante na sua atividade reguladora e que marcadores específicos podem ser usados para identificá-las? Dentro deste contexto, o nosso objetivo neste trabalho foi identificar no timo e em timócitos CD4+/CD25+ humanos, novas moléculas potencialmente importantes no desenvolvimento e/ou na atividade supressora das células T reguladoras naturais. Para este objetivo, utilizamos a abordagem de phage display, com uma biblioteca de fagos de peptídeos, e timos humanos obtidos de pacientes portadores de cardiopatias congênitas, submetidos a cirurgias cardíacas realizadas no InCor. A busca dessas moléculas foi feita, separadamente, em 3 tipos de material biológico: timócitos totais, fragmento do tecido tímico e timócitos CD4+/CD25+. Antes da incubação da biblioteca de fagos com os timócitos totais e timócitos CD4+/CD25+ (separação em FACS), foi realizada uma etapa de preclearing, incubando-se a biblioteca de fagos com um pool de células mononucleares de sangue periférico (PBMC) ou timócitos CD4+/CD25-, respectivamente. Os fagos não ligantes, recuperados desta etapa, foram então incubados com as células de interesse. Para o tecido tímico não foi feita etapa de pre-clearing. Os fagos obtidos com os diferentes materiais biológicos foram recuperados em cultura de bactérias e usados em ciclos posteriores de seleção. Após três ciclos de seleção, os fagos foram seqüenciados e identificados quanto à expressão de peptídeos ligantes para timócitos totais, timo e timócitos CD4+/CD25+, e analisados em bancos de dados no BLAST. Os fagos selecionados para validação um ligante de tecido tímico: M2C e um ligante de timócitos CD4+/CD25+: R2A fazem similaridade a duas proteínas associadas ao metabolismo da Vitamina D3, molécula envolvida em imunorregulação e indução de tolerância, em diversos modelos experimentais. Porém, não há dados na literatura a respeito do seu papel em células T reg naturais. Na validação molecular desses fagos, apesar de certa variabilidade entre os diferentes ensaios, verificamos, por ELISA, que os fagos se ligam preferencialmente a 1,25 diidroxivitamina D3, forma ativa da Vitamina D3. Entretanto, nos ensaios de validação funcional, a influência da vitamina D na diferenciação dessas células não foi confirmada de forma consistente, uma vez que só tivemos aumento no número de células CD4+/CD25+, em cultura com Vitamina D, em poucos experimentos. As moléculas identificadas no presente estudo podem ter implicações relevantes no processo de diferenciação e na atividade de células T CD4+CD25+ reguladoras e serão mais investigadas na continuidade deste trabalho. / There are consistent data in literature indicating that thymic CD4+CD25+ cells play an important role in immune regulation and are continuously developed as an independent lineage in the thymus. These cells are known as natural regulatory T cells. Several questions about these cells remain unanswered, such as how they are generated, what is determinant in their regulatory function and which specific molecular markers can be used to identify them. Taking this into consideration, our aim was to identify new potentially important molecules in the development and/or supressive function of natural regulatory T cells, both in the thymus and in CD4+CD25+ thymocytes. For this, the phage display technique was employed, with a peptide phage library and thymic specimens obtained from children who underwent corrective cardiac surgery at the Heart Institute (InCor), in São Paulo. The search for these molecules was separately performed in 3 types of biological material: thymic tissue, thymocytes and CD4+CD25+ thymic cells. In the first stage, the phage peptide-library was incubated with a pool of PBMC (peripheral blood mononuclear cells). After the incubation, phages bound to PBMC were discarded (pre-clearing). In the second stage, unbound phages were incubated with either total thymocytes or CD4+CD25+ thymic cells. The pre-clearing stage was not perfomed in the thymic tissue. The phages obtained with after incubation with the different biological materials were recovered in E. coli culture and used in additional cycles of selection. After three rounds of selection, the recovered phages from the total thymocytes, from thymic tissue and thymocytes CD4+CD25+ were sequenced and their ligands identified. Among the phages selected for validation one ligand of thymic tissue: M2C and one ligand of CD4+CD25+ thymocytes: R2A present similarity to two proteins associated to the metabolism of Vitamin D3, a molecule involved in imunoregulation and toelrance induction in several experimental models. However, there are no data in the literature concerning the possible role of this moelcule in natural regulatory T cells. In the molecular validation of theses phages, although some variability between the diffeterent assays we have verified by ELISA, that the phages present preferential binding to the 1,25 dhydroxyvitamin D3, the active form of Vitamin D3. However, in the functional validation assays, the influence of the Vitamin D3 in the differentiation of these cells could not be consistently confirmed since we could observe an increase in the number of CD4+CD25+ cells cultured with vitamin D in only a few experiments. The ligand-receptor molecules we have defined in this study may have relevant implications in the development of CD4+CD25+ regulatory T cells in the thymus

Há dados na literatura indicando que as células que saem do timo com o fenótipo CD4+CD25+ são desenvolvidas continuamente como uma linhagem independente e possuem um papel importante no processo de regulação da resposta imune. Essas células são chamadas células T reguladoras naturais. Várias questões sobre estas células permanecem em aberto, como por exemplo, como elas são geradas, o que é determinante na sua atividade reguladora e que marcadores específicos podem ser usados para identificá-las? Dentro deste contexto, o nosso objetivo neste trabalho foi identificar no timo e em timócitos CD4+/CD25+ humanos, novas moléculas potencialmente importantes no desenvolvimento e/ou na atividade supressora das células T reguladoras naturais. Para este objetivo, utilizamos a abordagem de phage display, com uma biblioteca de fagos de peptídeos, e timos humanos obtidos de pacientes portadores de cardiopatias congênitas, submetidos a cirurgias cardíacas realizadas no InCor. A busca dessas moléculas foi feita, separadamente, em 3 tipos de material biológico: timócitos totais, fragmento do tecido tímico e timócitos CD4+/CD25+. Antes da incubação da biblioteca de fagos com os timócitos totais e timócitos CD4+/CD25+ (separação em FACS), foi realizada uma etapa de preclearing, incubando-se a biblioteca de fagos com um pool de células mononucleares de sangue periférico (PBMC) ou timócitos CD4+/CD25-, respectivamente. Os fagos não ligantes, recuperados desta etapa, foram então incubados com as células de interesse. Para o tecido tímico não foi feita etapa de pre-clearing. Os fagos obtidos com os diferentes materiais biológicos foram recuperados em cultura de bactérias e usados em ciclos posteriores de seleção. Após três ciclos de seleção, os fagos foram seqüenciados e identificados quanto à expressão de peptídeos ligantes para timócitos totais, timo e timócitos CD4+/CD25+, e analisados em bancos de dados no BLAST. Os fagos selecionados para validação um ligante de tecido tímico: M2C e um ligante de timócitos CD4+/CD25+: R2A fazem similaridade a duas proteínas associadas ao metabolismo da Vitamina D3, molécula envolvida em imunorregulação e indução de tolerância, em diversos modelos experimentais. Porém, não há dados na literatura a respeito do seu papel em células T reg naturais. Na validação molecular desses fagos, apesar de certa variabilidade entre os diferentes ensaios, verificamos, por ELISA, que os fagos se ligam preferencialmente a 1,25 diidroxivitamina D3, forma ativa da Vitamina D3. Entretanto, nos ensaios de validação funcional, a influência da vitamina D na diferenciação dessas células não foi confirmada de forma consistente, uma vez que só tivemos aumento no número de células CD4+/CD25+, em cultura com Vitamina D, em poucos experimentos. As moléculas identificadas no presente estudo podem ter implicações relevantes no processo de diferenciação e na atividade de células T CD4+CD25+ reguladoras e serão mais investigadas na continuidade deste trabalho. / There are consistent data in literature indicating that thymic CD4+CD25+ cells play an important role in immune regulation and are continuously developed as an independent lineage in the thymus. These cells are known as natural regulatory T cells. Several questions about these cells remain unanswered, such as how they are generated, what is determinant in their regulatory function and which specific molecular markers can be used to identify them. Taking this into consideration, our aim was to identify new potentially important molecules in the development and/or supressive function of natural regulatory T cells, both in the thymus and in CD4+CD25+ thymocytes. For this, the phage display technique was employed, with a peptide phage library and thymic specimens obtained from children who underwent corrective cardiac surgery at the Heart Institute (InCor), in São Paulo. The search for these molecules was separately performed in 3 types of biological material: thymic tissue, thymocytes and CD4+CD25+ thymic cells. In the first stage, the phage peptide-library was incubated with a pool of PBMC (peripheral blood mononuclear cells). After the incubation, phages bound to PBMC were discarded (pre-clearing). In the second stage, unbound phages were incubated with either total thymocytes or CD4+CD25+ thymic cells. The pre-clearing stage was not perfomed in the thymic tissue. The phages obtained with after incubation with the different biological materials were recovered in E. coli culture and used in additional cycles of selection. After three rounds of selection, the recovered phages from the total thymocytes, from thymic tissue and thymocytes CD4+CD25+ were sequenced and their ligands identified. Among the phages selected for validation one ligand of thymic tissue: M2C and one ligand of CD4+CD25+ thymocytes: R2A present similarity to two proteins associated to the metabolism of Vitamin D3, a molecule involved in imunoregulation and toelrance induction in several experimental models. However, there are no data in the literature concerning the possible role of this moelcule in natural regulatory T cells. In the molecular validation of theses phages, although some variability between the diffeterent assays we have verified by ELISA, that the phages present preferential binding to the 1,25 dhydroxyvitamin D3, the active form of Vitamin D3. However, in the functional validation assays, the influence of the Vitamin D3 in the differentiation of these cells could not be consistently confirmed since we could observe an increase in the number of CD4+CD25+ cells cultured with vitamin D in only a few experiments. The ligand-receptor molecules we have defined in this study may have relevant implications in the development of CD4+CD25+ regulatory T cells in the thymus

Orientador: Tomomasa Yano / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-23T11:52:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bernedo-Navarro_RobertAlvin_D.pdf: 2646572 bytes, checksum: 02b50bc28d5be6cddb78abfe621a047c (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Escherichia coli produtora de toxina de Shiga (STEC) é um grupo de importantes patógenos para humanos. Essas bactérias são relacionadas a várias doenças, como por exemplo, Síndrome Urêmica Hemolítica e produzem potentes toxinas denominadas toxinas de Shiga. Essas toxinas, tanto Stx1 quanto Stx2, compartilham um receptor celular comum, a globotriaosilceramida (Gb3) e exibem a mesma atividade biológica intracelular. O desenvolvimento de novos agentes neutralizantes dos danos induzidos por Stx pode representar uma estratégia promissora para o tratamento das doenças causadas por STEC em humanos. No presente estudo, nós desenvolvemos peptídeos sintéticos que exibem atividade neutralizante contra a citotoxicidade induzida por Stx tanto in vitro quanto in vivo e, além disso, que se ligam eficientemente ao receptor Gb3. O peptídeo P12-26 compete eficientemente com Stx2 para a ligação ao Gb3 in vitro. Além disso, os peptídeos PC7-12, P12-26 e PC7-30 inibiram a citotoxicidade de Stx1 e Stx2 em células Vero. Nós observamos que o peptídeo PC7-30 em forma de loop e o peptídeo P12-26 que é linear produziram as maiores porcentagens de inibição de Stx1 e Stx2 em células Vero, respectivamente. No entanto, o peptídeo P12-26 não inibiu a letalidade em camundongos, enquanto que o peptídeo PC7-30 inibiu a letalidade causada pela toxina Stx1. Nossos resultados indicam que os peptídeos P12-26 e PC7-30 são candidatos promissores para o desenvolvimento de agentes terapêuticos contra as doenças em seres humanos causadas por STEC / Abstract: Shiga toxin-producing Escherichia coli strains are important pathogens for humans. These bacteria are linked with severe diseases such as hemolytic uremic syndrome and produce potent known as Shiga toxins. These toxins, Stx1 and Stx2, share a common cellular receptor called globotriaosylceramide (Gb3) and exhibit the same intracellular biological activity. The development of new neutralizing agents for Stx-induced damage may represent a promising strategy for the treatment of diseases caused by STEC infections. In this study, we developed synthetic peptides that exhibit neutralizing activity against Stxinduced cytotoxicity both in vitro and in vivo and that bind efficiently to the Gb3 receptor. The peptide P12-26 competed efficiently with Stx2 for binding to Gb3 in vitro. Moreover, the peptides PC7-12, P12-26 and PC7-30 inhibited the cytotoxicity of Stx1 and Stx2 in Vero cells. We observed that the loop-constrained peptide PC7-30 and linear peptide P12-26 produced higher percentages of inhibition of Stx1 and Stx2 in Vero cells, respectively. However, the peptide P12-26 did not inhibit lethality in mice, whereas the loopconstrained peptide PC7-30 inhibited the lethality caused by Stx1. Our results indicate that the peptides P12-26 and PC7-30 are promising candidates for the development of therapeutic agents against diseases caused by STEC in humans / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Introdução: Sepse é uma síndrome complexa definida por resposta inflamatória sistêmica, de origem infecciosa e caracterizada por manifestações múltiplas que podem determinar disfunção ou falência de um ou mais órgãos ou sistemas. É a principal causa de morte em unidades de terapia intensiva em pacientes críticos e tem representado uma fonte constante de preocupação para os sistemas de saúde em todo o mundo, devido, principalmente, às taxas elevadas de morbimortalidade. O tratamento da sepse é um desafio e continua a ser uma tarefa difícil devido a inúmeros fatores interferentes. Um estudo do nosso grupo demonstrou que a Escherichia coli (E. coli) é capaz de se ligar CD16 de um modo independente de opsonina, levando a um aumento na resposta inflamatória e a inibição da sua própria fagocitose, por conseguinte, procurou-se identificar os peptídeos no proteoma da E. coli envolvidos neste cenário. Metodologia: Utilizando a metodologia de Phage Display, que consiste numa técnica de clonagem, que permite a expressão de diversas sequências de peptídeos na superfície de bacteriófagos, nós identificamos 2 peptídeos que obtiveram interação com CD16. Após a seleção dos peptídeos identificamos uma proteína de membrana de E.coli que possui alta similaridade com um de nossos peptídeos selecionados. Nós acreditamos que esta proteína de membrana possa estar envolvida no processo de evasão imune desenvolvida pela E.coli e parece ser um forte candidato como uma nova opção terapêutica para controlar infecções por E. coli. Conclusão: A identificação de proteínas capazes de induzir inibição de fagocitose, através do receptor CD16, pode ser usada como uma nova forma de tratamento da sepse, assim como explorada no tratamento de doenças autoimunes / Introduction: Sepsis is a complex syndrome defined by a systemic inflammatory response of infectious origin and characterized by multiple manifestations that can determine dysfunction/failure of one or more organs and systems. It is the leading cause of death in intensive care units and represents a major health problem around the world, mainly due to its high mortality and morbidity rates. The treatment of sepsis is challenging and remains a difficult task due to numerous interfering factors. A study from our group demonstrated that Escherichia coli (E. coli) is able to bind CD16 in an opsoninindependent manner, leading to an increase in the inflammatory response and inhibition of its own phagocytosis, therefore we sought to identify the peptides in the E. coli proteome involved in this scenario. Methods and Results: Using the Phage Display technique, which is a cloning technique that allows the expression of various peptide sequences on the surface of bacteriophages (phages) and selecting these on the basis of affinity for a target molecule, we identified two peptides that interact with CD16. Next, using bioinformatic tools, we found an E. coli membrane protein that has high similarity with one of our selected peptides. We believe this membrane protein is involved in the process of immune evasion developed by E. coli and it is a strong candidate as a new therapeutic option to control E. coli infections. Conclusion: The identification of proteins capable of inducing inhibition of phagocytosis through the CD16 receptor, can be used as a new treatment of sepsis, as well as exploited in the treatment of autoimmune diseases

Introdução: Sepse é uma síndrome complexa definida por resposta inflamatória sistêmica, de origem infecciosa e caracterizada por manifestações múltiplas que podem determinar disfunção ou falência de um ou mais órgãos ou sistemas. É a principal causa de morte em unidades de terapia intensiva em pacientes críticos e tem representado uma fonte constante de preocupação para os sistemas de saúde em todo o mundo, devido, principalmente, às taxas elevadas de morbimortalidade. O tratamento da sepse é um desafio e continua a ser uma tarefa difícil devido a inúmeros fatores interferentes. Um estudo do nosso grupo demonstrou que a Escherichia coli (E. coli) é capaz de se ligar CD16 de um modo independente de opsonina, levando a um aumento na resposta inflamatória e a inibição da sua própria fagocitose, por conseguinte, procurou-se identificar os peptídeos no proteoma da E. coli envolvidos neste cenário. Metodologia: Utilizando a metodologia de Phage Display, que consiste numa técnica de clonagem, que permite a expressão de diversas sequências de peptídeos na superfície de bacteriófagos, nós identificamos 2 peptídeos que obtiveram interação com CD16. Após a seleção dos peptídeos identificamos uma proteína de membrana de E.coli que possui alta similaridade com um de nossos peptídeos selecionados. Nós acreditamos que esta proteína de membrana possa estar envolvida no processo de evasão imune desenvolvida pela E.coli e parece ser um forte candidato como uma nova opção terapêutica para controlar infecções por E. coli. Conclusão: A identificação de proteínas capazes de induzir inibição de fagocitose, através do receptor CD16, pode ser usada como uma nova forma de tratamento da sepse, assim como explorada no tratamento de doenças autoimunes / Introduction: Sepsis is a complex syndrome defined by a systemic inflammatory response of infectious origin and characterized by multiple manifestations that can determine dysfunction/failure of one or more organs and systems. It is the leading cause of death in intensive care units and represents a major health problem around the world, mainly due to its high mortality and morbidity rates. The treatment of sepsis is challenging and remains a difficult task due to numerous interfering factors. A study from our group demonstrated that Escherichia coli (E. coli) is able to bind CD16 in an opsoninindependent manner, leading to an increase in the inflammatory response and inhibition of its own phagocytosis, therefore we sought to identify the peptides in the E. coli proteome involved in this scenario. Methods and Results: Using the Phage Display technique, which is a cloning technique that allows the expression of various peptide sequences on the surface of bacteriophages (phages) and selecting these on the basis of affinity for a target molecule, we identified two peptides that interact with CD16. Next, using bioinformatic tools, we found an E. coli membrane protein that has high similarity with one of our selected peptides. We believe this membrane protein is involved in the process of immune evasion developed by E. coli and it is a strong candidate as a new therapeutic option to control E. coli infections. Conclusion: The identification of proteins capable of inducing inhibition of phagocytosis through the CD16 receptor, can be used as a new treatment of sepsis, as well as exploited in the treatment of autoimmune diseases