O câncer colorretal é o terceiro em mortalidade, e apesar das classificações moleculares, entre 30% e 40% dos pacientes apresentam recidiva após quimioterapia, o que aponta a necessidade de novas estratégias terapêuticas. É crescente o estudo de vetores virais para a terapia gênica do câncer, e dados do nosso laboratório mostraram que a entrega combinada dos genes Arf (supressor tumoral e parceiro funcional de p53) e interferon-beta (IFNbeta, citocina imunomodulatória), via vetores adenovirais sob o controle do promotor responsivo à p53 causou indução de morte celular massiva e um efeito imunomodulatório importante. Entretanto, esses resultados foram observados em modelos murinos. O presente trabalho avalia como a combinação da modulação das vias de p53 e IFNbeta impacta células de carcinoma colorretal humano em ensaios in vitro. Para isto, utilizamos nosso adenovírus para transferir p53 (p53) e IFN? como uma estratégia combinada para induzir a morte celular na presença de um modulador imunológico. As linhas celulares HCT116, HCT116p53-/- toleraram uma MOI (multiplicidade de infecção) de 25, enquanto uma MOI de 100 foi suportada por HT29 (mutante p53 R273H). O promotor PG, dependente de p53, como esperado, proporcionou níveis de expressão de GFP reduzidos em HCT116 p53 - / - e HT29, mas a expressão foi aumentada em todas as linhas celulares quando co-transduzida com o vetor codificando p53, mas não com IFNbeta. Em geral, HCT116 e HCT116p53-/- foram mais sensíveis à transferência de p53, enquanto o HT29 foi particularmente afetado pela combinação de p53 + IFNbeta. Esta tendência reflectiu-se na viabilidade celular (curva de crescimento, MTT), formação de colónias e acumulação de células hipodiplóides. Os níveis de morte celular correlacionaram-se com a atividade da caspase 3/7 e coloração com o Anexina V. Os marcadores de morte imunogênico ATP e calreticulina também foram aumentados, especialmente para o HT29 tratado com INFbeta sozinho ou em combinação com p53. Além disso, observamos aumento da expressão de TP63, TP73, bem como alvos transcricionais de p53, como p21 e NOXA, enquanto SESTRIN foi reduzido em ambas as linhagens HCT, mas aumentou em HT29. Adicionalmente, testamos a combinação p53 + IFNbeta em associação com quimioterápicos, revelando cooperação entre a transferência gênica e a doxorrubicina ou 5-FU, mesmo nas menores doses testadas. Ensaios em andamento incluem a avaliacao da ativacao de celulas dentriticas humanas expostas para as celulas tumorais tratadas com os vetores portadores de p53 e/ou IFNbeta. Com este projeto, nossa abordagem de transferência gênica revelará a resposta aos transgenes em modelo humano e também abrirá o caminho para estudar o envolvimento do sistema imune humano / Colorectal cancer is the third leading cause of cancer death and despite new molecular classifications, 30% to 40% of all patients will relapse after chemotherapy, pointing the need for new and innovative therapeutic strategies. The number of studies about viral vectors for gene therapy is growing, and previous data from our laboratory indicates that the combined delivery of Arf (a tumor suppressor gene and functional partner of p53) and interferon beta (IFNbeta, an immunomodulator cytokine), under a p53 responsive promoter, induced massive cell death and an important immunomodulatory effect. However, these results were only observed in murine models. Here we present an RGD-modified adenovirus whose transgene is under the control of a p53 responsive promoter (PG), used to transfer p53 (p53) and IFNbeta as a combined strategy to induce cell death in the presence of an immune modulator. Cell lines HCT116, HCT116 p53 -/- tolerated a MOI (multiplicity of infection) of 25, while a MOI of 100 was supported by HT29 (mutant p53 R273H). The p53-dependent PG promoter, as expected, provided reduced GFP expression levels in HCT116 p53 -/- and HT29, but the expression was increased in all cell lines when co-transduced with the p53 vector, but not with IFNbeta . In general, HCT116 and HCT116p53-/- were more sensitive to p53 gene transfer while HT29 was particularly affected by the combination of p53 + IFNtbeta. This trend was reflected in cell viability (growth curve, MTT), colony formation and accumulation of hypodiploid cells. Levels of cell death correlated with caspase 3/7 activity and staining with Annexin V. Immunogenic markers were also increased, especially for HT29 treated with INFbeta and p53/IFNbeta, as we detected exposure of calreticulin and release of ATP. Also, we observed increased expression of TP63, TP73 as well as p53 transcriptional targets, such as p21 and NOXA; SESTRIN was reduced in both HCTs but increased in HT29. Additionally, we tested the p53+IFNb combination in association with chemotherapeutics, revealing cooperation between gene transfer and doxorubicin or 5-FU even at the lowest doses tested. Ongoing studies include the evaluation of human dendritic cells exposed to tumor cells treated with the vectors for p53/IFNbeta. In conclusion, our combined gene transfer approach has potentiated the killing of colorectal cancer cell lines and may provide an immunomodulatory effect

O melanoma é um dos tipos de câncer de pele cuja frequência tem crescido nos últimos anos e apresentado elevada taxa de mortalidade, apesar de ter reduzida prevalência. Mesmo havendo um considerável avanço nas propostas terapêuticas nos últimos anos, ainda se vê necessário o desenvolvimento de novas abordagens, sendo a terapia gênica uma promissora possibilidade para tal. Utilizando vetores adenovirais com promotor responsivo à p53 (PGTx beta) para a transferência gênica de p19Arf (proteína supressora de tumor) e interferon-beta (citocina imunomodulatória) em células de melanoma murino com o gene Trp53 selvagem, o nosso grupo demonstrou previamente que a combinação dos dois genes, mas não o tratamento individual, promove efeito citotóxico sinérgico com a liberação de marcadores de morte imunogênica, in vitro; e significativa redução da progressão tumoral acompanhada de uma forte resposta imunológica de linfócitos T CD4+ e CD8+, células NK e neutrófilos contra desafios tumorais, in vivo. Porém, como a translação para modelos de melanomas humanos ainda estava em estágio inicial, ainda não haviam sido confirmamos se esses benefícios também seriam recapitulados. Observações inicias sugeriam que apenas a transferência gênica de interferon-beta seja suficiente para induzir morte celular em linhagens humanas portadoras de TP53 selvagem, sem ainda terem sido identificado o efeito da transferência de p14ARF e nem a necessidade de p53 endógeno para a resposta. Dessa forma, o presente projeto buscou avaliar os efeitos antitumorais provocados pela terapia gênica combinada de p14ARF e interferon-beta em modelos de melanoma humano utilizando linhagens com e sem a via da p53 integra. Para isso, foram utilizadas diferentes linhagens celulares com TP53 selvagem ou com distintas mutações e também foram construídos vetores adenovirais com o promotor constitutivo CMV, tornando assim possível a expressão dos transgenes de maneira independente do status do TP53 endógeno. O presente trabalho revelou que a transferência combinada do interferon-beta e p14ARF revelou vantagem quanto ao estímulo citotóxico e regulação negativa na dinâmica da população em ambas as linhagens UACC-62 e SK-Mel-29, independentemente do estado da via da p53. Na avaliação dos mecanismos de morte foi observado que ambas a linhagens apresentaram marcação positiva para marcadores da via da apoptose, porém com possível participação de outras modalidades de morte-celular, como a necrose, para a linhagem com o TP53 mutado (SK-Mel-29). Além disso, mostramos que os tratamentos potencialmente induzem vias de morte com caráter imunogênico pela secreção de ATP e exposição da calreticulina, sendo este último marcador mais significantemente observado mediante o tratamento combinado. Assim, recapitulamos o benefício observado em modelo murino para a transferência gênica do interferon-beta e p14ARF em modelo de melanoma humano, e investigamos marcadores importantes à translação da proposta terapêutica para o melanoma / Melanoma is one of the types of skin cancer whose frequency has grown in the last years and presents a high mortality rate, despite its low prevalence. Although there has been considerable progress in therapeutic proposals in recent years, it is still necessary to develop new approaches, being gene therapy a promising possibility for this. With the use of adenoviral vectors with a p53 responsive promoter (PGTx beta) for the gene transfer of p19Arf (tumor suppressor protein) and interferon-beta (immunomodulatory cytokine) in murine melanoma cells bearing wild-type Trp53 gene, our group previously demonstrated that the combination of the two genes, but not individual treatment, promotes a synergistic cytotoxic effect with the release of immunogenic death markers in vitro; and significant reduction of tumor progression with a strong immune response mediated by CD4+ and CD8+ T lymphocytes, NK cells and neutrophils in tumor challenges in vivo. However, as the translation for human melanoma models was still at an early stage, it still was not possible to confirm whether these benefits would also be recapitulated in a human model. Initial observations suggested that interferon-beta gene transfer is sufficient to induce cell death in wild-type TP53-bearing human melanoma cell lines, with the effect of p14ARF gene transfer and the role for endogenous p53 in this response yet to be investigated. Thus, the present work aimed to evaluate the antitumor effects induced upon the combined gene transfer of p14ARF and interferon-beta in human melanoma cell lines with and without a functional p53 pathway. For this, different cell lines bearing wild-type TP53 or with different mutations were used and adenoviral vectors with the constitutive CMV promoter were also constructed, making possible the expression of the transgenes independently of the endogenous TP53 status. The present work showed that the combined transfer of interferon-beta and p14ARF was advantageous in cytotoxic stimulation and negative regulation in population dynamics for both cell lines UACC-62 and SK-Mel-29, regardless of p53 pathway status. In the evaluation of the triggered cell death mechanisms it was observed that both cell lines presented positive markers of the apoptosis pathway, but with possible participation of other cell death mechanism, such as necrosis, for the mutated TP53 cell line SK-Mel-29. In addition, we showed that the treatments potentially induced cell death pathways with immunogenic features including the secretion of ATP and calreticulin exposure, being the latter marker more significantly presented after the combined treatment. Thus, we recapitulated the benefit observed in murine model for the gene transfer of interferon-beta and p14ARF in the model of human melanoma, and investigated important markers for the translation of the melanoma therapeutic proposal

O melanoma é uma forma de câncer com alto índice de morte devido, em parte, à sua tendência de formar metástases. Esse tipo tumoral apresenta deleção de CDKN2A e amplificação de HDM2 em aproximadamente 50 % dos casos, mas apenas 10 % apresentam mutação em p53. Aproveitando-se do fato de a maioria dos casos de melanoma retêm p53 selvagem, uma proteína supressora tumoral e fator de transcrição, utilizamos vetores adenovirais nos quais a expressão dos transgenes é controlada pelo p53 endógeno. Estes vetores foram aperfeiçoados com a inclusão de uma modificação na proteína fibra que permite a eficiente transdução de um amplo espectro de células. Utilizando estes vetores, nosso laboratório mostrou que o tratamento combinado, mas não individual, de vetores virais codificando p19Arf e IFNbeta (interferon-beta) induziu elevados níveis de morte em células de melanoma de camundongo, B16F10. Assim, iniciamos novos estudos que têm como alvo explorar os mecanismos de morte celular e identificar genes críticos cuja expressão é alterada frente o tratamento combinado e que agem como mediadores da resposta celular para a estratégia de transferência gênica. Com este projeto, transferimos a combinação gênica (p19Arf + IFNbeta) para células B16F10 e analisamos o tipo de morte celular induzido. Assim, detectamos o aumento da presença de marcadores de morte celular conhecidos, tais como de apoptose (atividade de caspases e exposição de fosfatidilserina) e de necroptose (expressão de RIPK3 e TNFR1), e a diminuição de um marcador de autofagia (expressão de LC3-II). Além disso, mostramos que a detecção dos três marcadores clássicos de morte imunogênica (ATP, calreticulina e HMGB1) foi possível somente quando as células B16F10 foram tratadas com a combinacao de p19Arf + IFNbeta. Por fim, a avaliação do perfil de expressão gênica através de microarray de cDNA das células B16F10 tratadas com p19Arf + IFNbeta revelou expressão diferenciada de 1054 genes em comparação com células que receberam apenas somente um ou outro transgene. Em seguida, a expressão dos genes Nr3c1, RanBP9, Sin3A, Wdr46, FoxO1, Phlda3 e tp73 foi validada por qPCR e estudos funcionais foram iniciados para revelar a participação destes na resposta celular. Dessa forma, desvendamos importantes aspectos da resposta de células B16F10 frente ao tratamento com p19Arf e IFNbeta / Melanoma is a form of cancer with a high death rate due, in part, to its tendency to generate metastasis. These tumors carry deletion of CDKN2A and amplification of HDM2 in nearly 50 % of cases, but only 10 % have mutations in p53. Taking advantage of the fact that most melanoma cases retain wild type p53, a transcription factor and tumor suppressor protein, we used adenoviral vectors in which transgene expression is controlled by endogenous p53. These vectors were improved with a modification of the fiber protein that allows efficient transduction of a broad spectrum of cells. Using these vectors, our laboratory showed that the combined treatment with viral vectors encoding p19Arf and IFNbeta (interferon-beta) induced high levels of B16F10 (mouse melanoma) cell death, but not when treated with these vectors individually. Thus, we initiated studies to explore the mechanisms of cell death and to identify critical genes involved in the response of B16F10 cells to treatment with p19Arf + IFNbeta. Here, we transferred p19Arf + IFNbeta genes to B16F10 cells and analyzed the type of cell death induced. In this regard, we detected an increase of cell death markers, such as apoptosis (caspase activity and exposure of phosphatidylserine) and necroptosis (RIPK3 and TNFR1 expression) and a decrease of an autophagy marker (LC3-II expression). Furthermore, we showed that the detection of three classic immunogenic cell death markers (ATP, calreticulin and HMGB1) was possible only when B16F10 cells were treated with p19Arf + IFNbeta combination. Lastly, assessment of gene expression profile using cDNA microarray analysis of B16F10 cells treated with p19Arf + IFNbeta revealed differential expression of 1054 genes compared to cells that received only one of the transgenes. Expression of Nr3c1, RanBP9, Sin3a, Wdr46, FoxO1, Phlda3 and TP73 genes was validated by qPCR and functional studies were started to reveal participation of these genes in the cellular response. Thus, we exposed important aspects of the B16F10 cellular response to treatment with p19Arf and IFNbeta

O melanoma é um dos tipos de câncer de pele cuja frequência tem crescido nos últimos anos e apresentado elevada taxa de mortalidade, apesar de ter reduzida prevalência. Mesmo havendo um considerável avanço nas propostas terapêuticas nos últimos anos, ainda se vê necessário o desenvolvimento de novas abordagens, sendo a terapia gênica uma promissora possibilidade para tal. Utilizando vetores adenovirais com promotor responsivo à p53 (PGTx beta) para a transferência gênica de p19Arf (proteína supressora de tumor) e interferon-beta (citocina imunomodulatória) em células de melanoma murino com o gene Trp53 selvagem, o nosso grupo demonstrou previamente que a combinação dos dois genes, mas não o tratamento individual, promove efeito citotóxico sinérgico com a liberação de marcadores de morte imunogênica, in vitro; e significativa redução da progressão tumoral acompanhada de uma forte resposta imunológica de linfócitos T CD4+ e CD8+, células NK e neutrófilos contra desafios tumorais, in vivo. Porém, como a translação para modelos de melanomas humanos ainda estava em estágio inicial, ainda não haviam sido confirmamos se esses benefícios também seriam recapitulados. Observações inicias sugeriam que apenas a transferência gênica de interferon-beta seja suficiente para induzir morte celular em linhagens humanas portadoras de TP53 selvagem, sem ainda terem sido identificado o efeito da transferência de p14ARF e nem a necessidade de p53 endógeno para a resposta. Dessa forma, o presente projeto buscou avaliar os efeitos antitumorais provocados pela terapia gênica combinada de p14ARF e interferon-beta em modelos de melanoma humano utilizando linhagens com e sem a via da p53 integra. Para isso, foram utilizadas diferentes linhagens celulares com TP53 selvagem ou com distintas mutações e também foram construídos vetores adenovirais com o promotor constitutivo CMV, tornando assim possível a expressão dos transgenes de maneira independente do status do TP53 endógeno. O presente trabalho revelou que a transferência combinada do interferon-beta e p14ARF revelou vantagem quanto ao estímulo citotóxico e regulação negativa na dinâmica da população em ambas as linhagens UACC-62 e SK-Mel-29, independentemente do estado da via da p53. Na avaliação dos mecanismos de morte foi observado que ambas a linhagens apresentaram marcação positiva para marcadores da via da apoptose, porém com possível participação de outras modalidades de morte-celular, como a necrose, para a linhagem com o TP53 mutado (SK-Mel-29). Além disso, mostramos que os tratamentos potencialmente induzem vias de morte com caráter imunogênico pela secreção de ATP e exposição da calreticulina, sendo este último marcador mais significantemente observado mediante o tratamento combinado. Assim, recapitulamos o benefício observado em modelo murino para a transferência gênica do interferon-beta e p14ARF em modelo de melanoma humano, e investigamos marcadores importantes à translação da proposta terapêutica para o melanoma / Melanoma is one of the types of skin cancer whose frequency has grown in the last years and presents a high mortality rate, despite its low prevalence. Although there has been considerable progress in therapeutic proposals in recent years, it is still necessary to develop new approaches, being gene therapy a promising possibility for this. With the use of adenoviral vectors with a p53 responsive promoter (PGTx beta) for the gene transfer of p19Arf (tumor suppressor protein) and interferon-beta (immunomodulatory cytokine) in murine melanoma cells bearing wild-type Trp53 gene, our group previously demonstrated that the combination of the two genes, but not individual treatment, promotes a synergistic cytotoxic effect with the release of immunogenic death markers in vitro; and significant reduction of tumor progression with a strong immune response mediated by CD4+ and CD8+ T lymphocytes, NK cells and neutrophils in tumor challenges in vivo. However, as the translation for human melanoma models was still at an early stage, it still was not possible to confirm whether these benefits would also be recapitulated in a human model. Initial observations suggested that interferon-beta gene transfer is sufficient to induce cell death in wild-type TP53-bearing human melanoma cell lines, with the effect of p14ARF gene transfer and the role for endogenous p53 in this response yet to be investigated. Thus, the present work aimed to evaluate the antitumor effects induced upon the combined gene transfer of p14ARF and interferon-beta in human melanoma cell lines with and without a functional p53 pathway. For this, different cell lines bearing wild-type TP53 or with different mutations were used and adenoviral vectors with the constitutive CMV promoter were also constructed, making possible the expression of the transgenes independently of the endogenous TP53 status. The present work showed that the combined transfer of interferon-beta and p14ARF was advantageous in cytotoxic stimulation and negative regulation in population dynamics for both cell lines UACC-62 and SK-Mel-29, regardless of p53 pathway status. In the evaluation of the triggered cell death mechanisms it was observed that both cell lines presented positive markers of the apoptosis pathway, but with possible participation of other cell death mechanism, such as necrosis, for the mutated TP53 cell line SK-Mel-29. In addition, we showed that the treatments potentially induced cell death pathways with immunogenic features including the secretion of ATP and calreticulin exposure, being the latter marker more significantly presented after the combined treatment. Thus, we recapitulated the benefit observed in murine model for the gene transfer of interferon-beta and p14ARF in the model of human melanoma, and investigated important markers for the translation of the melanoma therapeutic proposal

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karolinska institutet, 2007. / Härtill 4 uppsatser.

Thesis (Ph.D.)--University of Alabama at Birmingham, 2008. / Title from PDF title page (viewed on Sept. 17, 2009). Includes bibliographical references.

Orientador: Alexandre Leite Rodrigues de Oliveira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-12T20:59:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zanon_RenataGraciele_D.pdf: 7966608 bytes, checksum: 79a55fb4c6226868859fa3daefc0adb2 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O complexo de histocompatibilidade principal de classe I (MHC I) é uma molécula originalmente do Sistema Imunológico. A presença desses elementos no Sistema Nervoso Central (SNC) parece estar relacionada a diferentes funções, apresentando papel importante no refinamento sináptico durante o desenvolvimento do SNC e sendo fundamental no processo de eliminação sináptica após uma lesão nervosa no adulto. No intuito de investigarmos os processos de plasticidade sináptica e reatividade glial no microambiente da medula espinal foram utilizados dois imunomoduladores empregados no tratamento da Esclerose Múltipla, o interferon beta (IFN beta) e o acetato de glatirâmer (AG). O IFN beta, potencialmente capaz de influenciar a expressão de MHC I, foi utilizado in vivo, juntamente com axotomia periférica e in vitro, enquanto o AG foi utilizado para testes in vitro. Para tanto, camundongos C57BL/6J foram tratados com 10.000 UI de IFN beta durante 2 semanas, antes e depois da transecção unilateral do nervo isquiático. Os camundongos foram submetidos à eutanásia e suas medulas espinais lombares processadas para imunohistoquímica (anti-MHC I, sinaptofisina, GFAP - glial fibrillary acidc protein, ezrina e iba1), hibridação in situ (sondas para GFAP e microglobulina beta-2), Western blotting (GFAP e MHC I) e microscopia eletrônica de transmissão. Grupos axotomizados, placebo e não tratado foram utilizados como controles. Adicionalmente ao estudo in vivo, foram estabelecidas culturas purificadas de astrócitos para o tratamento com diferentes doses de IFN beta (0, 100, 500 ou 1000 UI/ml) ou AG (0, 1.2, 2.5 ou 5.0µg/ml) durante 5 dias. As culturas tratadas com IFN beta foram submetidas à imunohistoquímica para MHC I, ezrina, GFAP, enquanto nas culturas tratadas com AG foi realizado o estudo para verificar a reatividade e proliferação através da marcação anti-GFAP e DAPI (para identificação dos núcleos das células). In vivo, os resultados mostraram um aumento do RNAm e da expressão protéica para MHC I após axotomia, sendo que este incremento foi maior no grupo tratado com INF. Observou-se a intensificação da expressão das proteínas que expressam a reatividade astrocitária, GFAP e ezrina, concomitantemente à diminuição da imunomarcação para sinaptofisina, especialmente no grupo tratado. O tratamento realizado não influenciou a reatividade da microglia. A análise do material in vitro também mostrou, após o tratamento com IFN beta, um aumento da expressão de MHC I e GFAP, bem como de ezrina. As doses que mais estimularam a elevação da expressão dos marcadores estudados foram as de 500 e 1000 UI/ml. Dado que não ocorreu para o tratamento com o acetato de glatirâmer. Assim, o tratamento com AG não alterou o nível de reatividade astrocitária, apesar de estimular a proliferação celular. A ultraestrutura das sinapses mostrou uma intensa retração dos terminais pré-sinápticos em contato com os motoneurônios alfa, induzida pela axotomia mais o tratamento com IFN beta. Em conjunto, esses resultados reforçam a importância da expressão de moléculas de MHC I em resposta à lesão nervosa e seu papel como mecanismo de comunicação entre neurônio e glia, além de reafirmar que os astrócitos são elementos ativos no processo de plasticidade sináptica. / Abstract: The class I main histocompatibility complex (MHC I) is a molecule originally restricted to Immune System. The presence of such element in the Central Nervous System (CNS) may indicate other functions, including an important role in the synaptic refinement during the development of the CNS as well as in the synaptic elimination process after a peripheral nerve injury in the adult. To investigate the synaptic plasticity and glial reactivity in the spinal cord, two immunomodulators, widely used for treating Multiple Sclerosis, were applied, namely the Interferon beta (IFN beta) and the glatiramer acetate (GA). The IFN beta was used in order to upregulate the MHC I expression in vivo, after a peripheral axotomy, and also in vitro. GA treatment was only used for in vitro experiments. C57BL/6J mice were injected with 10,000 IU of IFN beta for 2 weeks, before and after the nerve transection. The animals were sacrificed and the lumbar spinal cords were processed for immunohistochemistry (MHC I, synapthophysin, GFAP, ezrin and Iba-1 antisera), in situ hybridization (beta 2 immunoglobulin, a component of the MHC I molecule, and GFAP), Western blotting (GFAP and MHC I) and transmission electron microscopy. Placebo and non-treated axotomized groups were used as controls. Additionally to the in vivo study, primary cultures of astrocytes were established and treated during five consecutive days with different doses of IFN beta (0, 100 IU, 500 IU and 1000 IU/ml). In this case, some cultures were treated with GA (0, 1.2, 2,5 and 5.0 µg/ml). INF treated cultures were processed for immunocitochemistry (MHC I, GFAP and ezrin antisera). GA treated cultures were evaluated with anti-GFAP antibody and cell proliferation was accessed with DAPI staining. In vivo, the results showed an upregulation of MHC I mRNA and protein expression after axotomy, that was stronger in the IFN treated group. We observed a greater GFAP and ezrin expression, coupled with a decrease of synapthophysin immunoreactivity. Such alterations were more evident in the IFN treated group. Interestingly, the IFN beta treatment did not interfere in the microglial reactivity. The in vitro analysis also showed a sharp upregulation of MHC I, GFAP and ezrin, mostly when the cultures were subjected to 500 and 1000 IU/ml of IFN beta. Regarding the GA treatment, the results showed that treatment did not change the level of astroglial reactivity despite stimulating cellular proliferation. The ultrastructural analysis of synapses showed a larger pruning of presynaptic terminals in contact with alpha motoneurons, induced by axotomy plus IFN beta treatment. Together, our results reinforce the importance of the MHC I expression as a response to nerve injury and its role as a communication mechanism between neurons and surrounding glial cells. Furthermore, the present data confirm that astrocytes are active elements during the synaptic plasticity process. / Doutorado / Anatomia / Biologia Celular e Estrutural

O melanoma é uma forma de câncer com alto índice de morte devido, em parte, à sua tendência de formar metástases. Esse tipo tumoral apresenta deleção de CDKN2A e amplificação de HDM2 em aproximadamente 50 % dos casos, mas apenas 10 % apresentam mutação em p53. Aproveitando-se do fato de a maioria dos casos de melanoma retêm p53 selvagem, uma proteína supressora tumoral e fator de transcrição, utilizamos vetores adenovirais nos quais a expressão dos transgenes é controlada pelo p53 endógeno. Estes vetores foram aperfeiçoados com a inclusão de uma modificação na proteína fibra que permite a eficiente transdução de um amplo espectro de células. Utilizando estes vetores, nosso laboratório mostrou que o tratamento combinado, mas não individual, de vetores virais codificando p19Arf e IFNbeta (interferon-beta) induziu elevados níveis de morte em células de melanoma de camundongo, B16F10. Assim, iniciamos novos estudos que têm como alvo explorar os mecanismos de morte celular e identificar genes críticos cuja expressão é alterada frente o tratamento combinado e que agem como mediadores da resposta celular para a estratégia de transferência gênica. Com este projeto, transferimos a combinação gênica (p19Arf + IFNbeta) para células B16F10 e analisamos o tipo de morte celular induzido. Assim, detectamos o aumento da presença de marcadores de morte celular conhecidos, tais como de apoptose (atividade de caspases e exposição de fosfatidilserina) e de necroptose (expressão de RIPK3 e TNFR1), e a diminuição de um marcador de autofagia (expressão de LC3-II). Além disso, mostramos que a detecção dos três marcadores clássicos de morte imunogênica (ATP, calreticulina e HMGB1) foi possível somente quando as células B16F10 foram tratadas com a combinacao de p19Arf + IFNbeta. Por fim, a avaliação do perfil de expressão gênica através de microarray de cDNA das células B16F10 tratadas com p19Arf + IFNbeta revelou expressão diferenciada de 1054 genes em comparação com células que receberam apenas somente um ou outro transgene. Em seguida, a expressão dos genes Nr3c1, RanBP9, Sin3A, Wdr46, FoxO1, Phlda3 e tp73 foi validada por qPCR e estudos funcionais foram iniciados para revelar a participação destes na resposta celular. Dessa forma, desvendamos importantes aspectos da resposta de células B16F10 frente ao tratamento com p19Arf e IFNbeta / Melanoma is a form of cancer with a high death rate due, in part, to its tendency to generate metastasis. These tumors carry deletion of CDKN2A and amplification of HDM2 in nearly 50 % of cases, but only 10 % have mutations in p53. Taking advantage of the fact that most melanoma cases retain wild type p53, a transcription factor and tumor suppressor protein, we used adenoviral vectors in which transgene expression is controlled by endogenous p53. These vectors were improved with a modification of the fiber protein that allows efficient transduction of a broad spectrum of cells. Using these vectors, our laboratory showed that the combined treatment with viral vectors encoding p19Arf and IFNbeta (interferon-beta) induced high levels of B16F10 (mouse melanoma) cell death, but not when treated with these vectors individually. Thus, we initiated studies to explore the mechanisms of cell death and to identify critical genes involved in the response of B16F10 cells to treatment with p19Arf + IFNbeta. Here, we transferred p19Arf + IFNbeta genes to B16F10 cells and analyzed the type of cell death induced. In this regard, we detected an increase of cell death markers, such as apoptosis (caspase activity and exposure of phosphatidylserine) and necroptosis (RIPK3 and TNFR1 expression) and a decrease of an autophagy marker (LC3-II expression). Furthermore, we showed that the detection of three classic immunogenic cell death markers (ATP, calreticulin and HMGB1) was possible only when B16F10 cells were treated with p19Arf + IFNbeta combination. Lastly, assessment of gene expression profile using cDNA microarray analysis of B16F10 cells treated with p19Arf + IFNbeta revealed differential expression of 1054 genes compared to cells that received only one of the transgenes. Expression of Nr3c1, RanBP9, Sin3a, Wdr46, FoxO1, Phlda3 and TP73 genes was validated by qPCR and functional studies were started to reveal participation of these genes in the cellular response. Thus, we exposed important aspects of the B16F10 cellular response to treatment with p19Arf and IFNbeta

Orientador: Alexandre Leite Rodrigues Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-18T14:50:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Inacio_RodrigoFabrizzio_M.pdf: 6359187 bytes, checksum: 67cbbe4ec81cf9bbd0b48c1dd3b13843 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Foi demonstrado que a regulação positiva do MHC I por tratamento exógeno com interferon beta (IFN beta) influencia no processo de eliminação das sinapses. Também, o aminoácido taurina mostrou ter influencia positiva na sobrevivência e plasticidade neuronal. No entanto, o estabelecimento de um modelo in vitro para estudo do processo de formação/eliminação sináptica e sua relação com a expressão de MHC I ainda não foi proposto. Portanto, o presente estudo tem como objetivo investigar os efeitos do tratamento com IFN e taurina, sozinhos ou diluídos em meio glial (derivado do glioma NG97), na expressão de MHC classe I e na formação de sinapses em células PC12. Células PC12 foram tratadas com NGF para indução do fenótipo semelhante a neurônio e as culturas estabelecidas foram submetidas ao tratamento com IFN beta (500 e 1000 IU) e taurina (0.025 and 0.050mg/mL) por 15 dias em meio normal e por 10 dias em meio condicionado. Finalizado o período de cultivo, as células foram fixadas e processadas para imunocitoquímica com anticorpos anti-MHC I (OX18) e anti-sinaptofisina. A imunomarcação foi mensurada com o software Image J. Nesse contexto, quatro campos representativos foram usados, a partir de cada poço de cultivo. Os resultados mostraram que o IFNbeta (500UI) e a taurina (0.025 mg) modulam a expressão de MHC em células PC12, especialmente após 10 dias de tratamento. IFN e taurina apresentaram efeitos opostos, sendo que o IFN induz o aumento do MHC I, enquanto a taurina causa sua diminuição. Em ambos os casos, o aumento das doses causa degeneração da cultura. Interessantemente, a regulação diferencial do MHC I ocorreu paralelamente a um aumento ou diminuição da plasticidade sináptica, respectivamente. O uso do meio condicionado de NG97, juntamente com IFNbeta ou taurina, leva a uma diminuição da estabilidade sináptica. De uma maneira geral, os presentes dados indicam que as células PC12 podem ser usadas como modelo in vitro para estudos de modulação de MHC I e plasticidade sináptica. Também, reforçam o papel do IFNbeta na eliminação sináptica e indicam que a taurina é capaz de aumentar a formação da rede sináptica / Abstract: It has been demonstrated that MHC I up regulation by exogenous treatment with interferon beta (IFN beta) influences the glial reaction and the synaptic elimination process. Also, the amino acid taurine has been shown to positively influence neuronal survival and plasticity. Nevertheless, the establishment of an in vitro model for studying the synaptic formation/elimination process and its relationship with MHC I expression has not yet been proposed. Therefore, the present study aimed to investigate the effects of the IFN beta and taurine treatments, alone or diluted in glial medium (derived from the NG97 gliome), on the expression of MHC I and synaptic formation in PC12 cells. Established cultures were subjected to the IFN beta (500 and 1000 IU) and taurine treatments (0.025 and 0.050mg/ml) for 5 and 10 days. Finally the cells were fixed and processed for immuno-cytochemistry with antisera against MHC I (OX18) and synaptophysin. The results were compared with control cultures only treated with basal or conditioned medium. The results showed that IFNbeta (500 IU) and taurine (0.025 mg) modulated the MHC I expression in PC12 cells, especially after 10 days of treatment. IFN and taurine displayed opposite effects, such that IFN induced MHC I up regulation, while taurine induced down regulation. In both cases, the highest doses caused culture degeneration. Interestingly, the differential regulation of MHC I was paralleled by enhancement or a decrease in synaptic plasticity, respectively. The use of the NG97 conditioned medium together with IFNbeta or taurine led to a decrease in synaptic stability. Altogether, the present data indicate that PC12 cells may be used as an in vitro model for studying MHC I modulation and synaptic plasticity. It also reinforced the role of IFNbeta on synaptic elimination and indicated that taurine was able to increase the synaptic network formation / Mestrado / Anatomia / Mestre em Biologia Celular e Estrutural

The signal transducer and activator of transcription 1 (STAT1) and 2 (STAT2) are primarily activated by interferons and play a central role in orchestrating responses to a variety of pathogens by activating the transcription of nuclear encoded genes that mediate antiviral, antigrowth and immune surveillance responses. In addition to their nuclear effects, we report that STAT1 and STAT2 inhibit the expression of mitochondrial encoded mRNAs by activating type I interferons (IFNβ) under basal conditions. STAT1-/- livers also exhibit elevated levels of nuclear encoded components of the electron transport chain (ETC). Treatment of wild-type mice with IFNβ inhibits both mitochondrial and nuclear transcription of the ETC components. The inhibition of mitochondrial encoded transcription by IFNβ is both STAT1 independent and dependent because it is also seen in STAT1-/- mice. This inhibitory action of IFNβ on mitochondrial transcription is mediated by a small pool of STAT1 and STAT2 residing within the mitochondria. This study would suggest a novel mechanism for STAT1 and STAT2, wherein they negatively regulate mitochondrial transcription and STAT1 coordinately regulates transcription of both mitochondrial and nuclear ETC components upon IFNβ stimulation. PGC1α has been described as the master regulator of mitochondrial biogenesis, and upon starvation its levels are elevated within the liver to increase mitochondrial biogenesis. The levels of PGC1α are increased in the STAT1-/- mice basally. However they are not increased further under starvation. Additionally, we report a novel phenotype of the STAT1-/- mice that suggests that they have a dysregulation of energy expenditure during starvation. We see that activation of hormone sensitive lipase which is the rate limiting step of lipolysis is attenuated in the adipose tissue of STAT1-/- mice and that there is less lipid accumulation in the livers of STAT1-/- compared to wild-type mice. The mechanism of STAT1’s role in energy regulation is not fully understood; however, this report would suggest that STAT1 does play a role within fasting homeostasis that is independent of IFNβ.