Estudos com células tronco (CT) têm despertado grande interesse devido ao seu promissor potencial terapêutico. Neste contexto, as CT mesenquimais (CTm) representam uma alternativa para o tratamento de diversas patologias em diferentes órgãos, inclusive o rim e as glomerulopatias que o acometem. As doenças glomerulares constituem uma freqüente causa de doença renal crônica e se caracterizam por apresentar proteinúria. Neste processo, os podócitos são células que apresentam um papel crucial, sendo que as podocitopatias se associam com o aparecimento de proteinúria e desenvolvimento de esclerose glomerular. A obtenção de um modelo de podocitopatia através da administração de aminonucleosídeo de puromicina (PAN), permite a melhor compreensão dessas células altamente diferenciadas que não possuem potencial de proliferação ou regeneração. O presente projeto teve como objetivo estabelecer o modelo experimental de nefropatia crônica induzida por PAN associado à nefrectomia unilateral (UniNx) para induzir lesões glomerulares mais exuberantes e, neste modelo experimental, avaliar o efeito da infusão de CTm derivadas da medula óssea. Ratos Wistar (n=52) foram divididos em três grupos: Controle (UniNx), PAN (PAN+UniNx) e PAN+CTm (PAN+UniNx+CTm). As CTm foram inoculadas na região subcapsular renal no dia 0 e os animais foram sacrificados após 30 e 60 dias. O efeito da infusão das CTm no tecido renal foi avaliado através de parâmetros clínicos e laboratoriais, além de análise histológica, imunohistoquímica, microscopia eletrônica e PCR em tempo real. Paralelamente, o projeto analisou a diferenciação in vitro de CTm em podócitos através do estímulo com colágeno tipo IV e através de cocultura de glomérulos isolados de ratos com CTm. A diferenciação celular das CTm foi analisada por citometria de fluxo, imunocitoquímica e PCR em tempo real para genes de proteínas podocitárias. No modelo in vivo foi possível observar a presença de CTm até 15 dias após a inoculação na região subcapsular renal. As CTm foram capazes de diminuir significativamente a proteinúria e a albuminúria com 30 e 60 dias, assim como a pressão arterial aos 60 dias. Não houve diferença nos valores de creatinina, uréia sérica, glomeruloesclerose e fibrose intersticial entre o grupo PAN e o grupo PAN+CTm. As CTm foram responsáveis pela diminuição significativa da fusão dos pedicelos à microscopia eletrônica, com melhora da expressão relativa de WT1 aos 60 dias e melhora parcial da expressão gênica de nefrina, podocina e sinaptopodina. A expressão proteica de WT1 também foi significativamente maior no grupo PAN+CTm em comparação ao grupo PAN. Além disso, houve melhora significante da expressão relativa de IL-4 e IL-10, e diminuição de IL-1? e TNF-? no grupo tratado. Ainda, as CTm promoveram aumento significativo da expressão gênica de VEGF aos 60 dias. Nos resultados in vitro não houve diferenciação das CTm em podócitos quando cultivadas com colágeno IV, assim como a cocultura com glomérulos não proporcionou alteração na expressão de marcadores de superfície das CTm. Concluímos que a terapia celular com CTm foi capaz de induzir proteção renal caracterizada por diminuição da proteinúria, da albuminúria e da pressão arterial, associado a menor fusão dos pedicelos, maior expressão gênica de proteínas podocitárias e de expressão celular de WT1. As citocinas inflamatórias IL-1?, TNF-?, IL-4 e IL-10, em conjunto com o VEGF, foram os possíveis mediadores responsáveis por estes resultados / Stem cells (SC) have emerged as a potential therapeutic approach for several diseases. In this context, the mesenchymal SC (mSC) are considered an alternative for the treatment of kidney diseases such as glomerulopathies. Glomerular diseases are an important cause of chronic kidney disease (CKD) and are characterized by proteinuria. In this process, the podocytes are cells that have a critical role, and the podocytopathies are associated with the onset of proteinuria and glomerular sclerosis. The achievement of a podocytopathy model through administration of puromycin (PAN) allows a better understanding of these highly differentiated cells which do not have the potential for proliferation or regeneration. The aim of the present study was to establish an experimental model of chronic nephropathy induced by PAN associated with unilateral nephrectomy (UniNx), to induce early and marked glomerular lesions and, in this experimental model, to evaluate the effect of bone marrow mSC infusion. Wistar rats (n=52) were randomly divided into three groups: Control (UniNx), PAN (PAN+UniNx) and PAN+mSC (PAN+UniNx+mSC). mSC were inoculated into the subcapsular renal region on day 0, and the animals were sacrificed after 30 and 60 days. The mSC infusion effects in renal tissue were evaluated by clinical and laboratory parameters, histology, immunohistochemistry, electron microscopy and real-time PCR. In parallel, we analyzed whether mSC could differentiate in vitro into podocytes through stimulation with collagen type IV or by means of co-culture of isolated rat glomeruli with mSC. The cell differentiation was analyzed by flow cytometry, immunocytochemistry and real-time PCR. In the in vivo model, mSC were detected until 15 days after inoculation in the renal subcapsular region. mSC were able to significantly reduce the proteinuria and albuminuria with 30 and 60 days, as well as blood pressure at 60 days. There was no difference in the values of creatinine, BUN, glomerulosclerosis and interstitial fibrosis between the groups PAN and PAN+mSC. The treated group showed lower effacement of foot process by electron microscopy, with significant improvement in the relative expression of WT1 in 60 days and partial improvement of nephrin, podocyn and synaptopodin. The WT1 protein expression was also significantly higher in the PAN+mSC group compared to the PAN group. In addition, mSC treatment significantly reduced gene expression of IL-1? and TNF-?, as well as increased the expression of IL-4 and IL-10. At 60 days mSC promoted significant increase of VEGF relative expression. In vitro results, mSC cultived with collagen type IV did not show differentiation to podocytes and the co-culture with glomeruli provided no change in expression of mSC surface markers. In conclusion, mSC therapy in the PAN model was able to induce renal protection characterized by the reduction of albuminuria, proteinuria and blood pressure, associated with a lower effacement of foot process, increased gene expression of podocytes proteins and cellular expression of WT1. Inflammatory cytokines IL-1?, TNF-?, IL-4 and IL-10 associated with VEGF were the probable mediators of these results, promoting podocyte protection

As células-tronco são definidas como células capazes de auto-renovação e diferenciação em células especializadas. Dentre as células-tronco adultas, as mesenquimais ocupam uma posição de destaque. São células multipotentes que podem originar células de origem mesodérmica, como osteoblastos, adipócitos e condrócitos. Além disso, vários estudos demonstraram que essas células também podem se diferenciar em células de origem extra-mesenquimal, como neurônios e hepatócitos, fenômeno este denominado plasticidade. Aspectos moleculares envolvidos com a plasticidade das células-tronco adultas, bem como durante o processo de comprometimento e diferenciação em células especializadas não estão completamente elucidados. Considera-se que as células-tronco expressam, embora em baixos níveis, uma gama diversa de genes relacionados aos diferentes destinos de diferenciação. Durante a diferenciação o repertório de genes expressos seria reduzido, acompanhado do aumento nos níveis de expressão de uma coleção menor de genes que orientariam a especialização celular. Para o presente estudo adotamos essa hipótese e elaboramos um sistema-modelo experimental no qual células-tronco mesenquimais de medula óssea humana foram induzidas in vitro à diferenciação em osteoblastos. As células-tronco mesenquimais foram obtidas de três doadores saudáveis de medula óssea e induzidas quimicamente à diferenciação em osteoblastos (meio -MEM acrescido de dexametasona, ácido ascórbico e - glicerofosfato) durante 24 h, 48 h, 7 dias e 21 dias. O RNA total foi extraído das culturas de células indiferenciadas (0h) e durante o processo de diferenciação (24 h, 48 h, 7 d e 21 d). Todo o processo de diferenciação foi monitorado com ensaios bioquímicos e por imunocitoquímica. Para avaliar a expressão gênica das célulastronco e durante o processo de diferenciação utilizamos a tecnologia dos cDNA microarrays. Os dados foram analisados com auxílio de programas de bioinformática especializados. Um banco público de dados de expressão gênica (GNF Symatlas) também foi consultado, o que nos auxiliou na interpretação dos dados. Sondas de cDNA fluorescentes (Cy3) oriundas das amostras de RNA foram hibridizadas com os cDNA microarrays (4.500 seqüências alvo). Um pool de cDNAs irrelevantes marcados com Cy5 foi usada como referência na hibridização. A expressão gênica diferencial durante a diferenciação foi analisada pelo método SAM (significance analysis of microarrays) (FDR < 5%). Os genes diferencialmente expressos foram classificados segundo sua representação tecidual de acordo com os valores de expressão obtidos do banco de dados GNF Symatlas. Além disso, foi avaliada por RT-PCR semiquantitativa, a expressão de genes relacionados à osteogênese (ALPL, osteocalcina, COL1A1, RUNX2 e osteopontina), e um marcador de adipócitos, PPARG. Observamos que as células-tronco mesenquimais no seu estado tronco expressam, em níveis similares, genes característicos das linhagens osteo e adipocítica. Entretanto, ao longo do comprometimento com a linhagem osteoblástica o número de genes modulados (reprimidos e induzidos) é crescente. Revelamos que nas fases iniciais da diferenciação osteoblástica in vitro os genes que representam células-tronco adultas foram reprimidos. Entretanto, com o avanço do comprometimento com a linhagem osteoblástica observamos que certos genes foram induzidos como, por exemplo, BMP1, SMAD7, IGFBP4, ITGA5, FN1, BGN, CDH8, GDF10 e SCARB2, todos relacionados à osteogênese. Nossos resultados são importantes para um melhor entendimento das bases genético-moleculares associadas ao potencial plástico e de diferenciação das células-tronco mesenquimais. / Stem cells (SC) are defined by their property of self-renewal and differentiation into specialized cells. The adult mesenchymal stem cells (MSC) correspond to a special type of them. MSC are multipotent and can differentiate into several cell types of mesodermal origin, including osteoblasts, adipocytes and condroblasts. Also, their capacity to differentiate into extra-mesenchymal cells, such as neurons and hepatocytes, was demonstrated and this phenomenon was termed plasticity. Nevertheless, the molecular basis of adult SC plasticity, as well during their commitment and differentiation into specialized cells isnt completely elucidated. It was hypothesized that SC express, although at low levels, many genes related to the differentiation cues that they could assume. According to this hypothesis, the repertory of genes is reduced during differentiation, at the same time that upregulating the expression of specialized genes, which characterize the future tissue. In this study, we adopted this hypothesis and to test it we used an in vitro osteogenic differentiation model-system. Mesenchymal stem cells were obtained from bone marrow of three healthy donors and induced to differentiate into osteoblasts in -MEM media supplemented with dexametasone, ascorbic acid and betaglycerol phosphate during 24 h, 48 h, 7 and 21 days. The differentiation process was monitored by biochemical and immunocytochemistry assays. The total RNA was obtained from undifferentiated (0 h) and differentiated cells. To evaluate gene expression during the differentiation, we used the cDNA microarray technology. Fluorescent Cy3 cDNA probes originated from SC RNA samples were hybridized with a cDNA microarray containing 4,500 target sequences. A pool of irrelevant cDNA was labeled with Cy5 and used as reference. The differential gene expression during differentiation was analyzed by SAM (Significance Analysis of Microarrays) method (FDR < 5%). The public gene expression database (GNF Symatlas) was used to annotate the tissue representation of the modulated genes. The expression of some specific genes related to osteogenesis (ALPL, osteocalcin, COL1A1, RUNX2 e osteopontin) and an adipocyte marker (PPARG) was evaluated by semiquantitative RT-PCR. It was observed that MSC in their stem state express, at similar levels, representative genes of the osteo and adipocyte lineages. However, during the osteoblastic differentiation process the number of modulated genes (repressed or induced) increased. It was observed that at early in vitro osteoblastic differentiation, adult SC characteristics genes were downregulated. Conversely, the osteoblastic commitment of these cells displayed upregulation of specific genes related to bone formation (BMP1, SMAD7, IGFBP4, ITGA5, FN1, BGN, CDH8, GDF10 and SCARB2). These results are important to provide a better understanding of the genetic and molecular basis of the plasticity and commitment phenomenon of adult MSC.

A osseointegração de implantes de titânio (Ti) é dependente da interação entre a superfície de Ti e células, a qual é modulada por diversas vias de sinalização intracelular. Sabe-se que as quinases reguladas por sinais extracelulares (ERKs), membros da família das proteínas quinases ativadas por mitógenos (MAPKs), atuam tanto na osteogênese, quanto na adipogênese e, portanto, podem estar envolvidas no processo de osseointegração de Ti. Nesse contexto, o objetivo do presente estudo foi avaliar se a interação entre células-tronco mesenquimais (CTMs) e superfícies de Ti usinada e com nanotopografia é modulada, ao menos em parte, por ERK1/2 e o consequente efeito da inibição dessas ERKs na diferenciação osteoblástica e adipocítica. Para isso, CTMs derivadas de medula óssea de ratos foram cultivadas sobre discos de Ti usinados e com nanotopografia em condições osteogênicas e adipogênicas, na presença ou não do inibidor de ERK1/2, PD98059, em concentração previamente determinada (25 &mu;M) e foram avaliados parâmetros relacionados à diferenciação osteoblástica e adipocítica. Os resultados mostraram que a expressão gênica dos marcadores osteoblásticos RUNX2, osterix (OSX), fosfatase alcalina (ALP) e osteocalcina (OC) foi aumentada pela inibição da via de sinalização de ERK1/2 nas células crescidas sobre Ti usinado e apenas ALP e OC, naquelas crescidas sobre Ti com nanotopografia. A expressão proteica de RUNX2 foi discretamente maior nas células crescidas sobre Ti usinado, mas não sobre Ti com nanotopografia, quando ERK1/2 foram inibidas e essa inibição não afetou a formação de matriz extracelular mineralizada, independentemente da superfície de Ti avaliada. Com relação à diferenciação adipocítica, a inibição da via de sinalização de ERK1/2 aumentou a expressão gênica dos marcadores adipocíticos PPAR&gamma;, adiponectina (ADIPOQ) e proteína ligadora de ácido graxo do adipócito ( AP2) nas células crescidas sobre ambas as superfícies de Ti, com efeito mais acentuado na superfície usinada, sem afetar a formação de acúmulo lípidico. Em conclusão, os resultados mostraram que a inibição de ERK1/2 favoreceu a diferenciação osteoblástica de CTMs crescidas sobre a superfície de Ti usinada, mas não sobre Ti com nanotopografia. Além disso, a inibição de ERK1/2 favoreceu a diferenciação adipocítica de CTMs crescidas sobre as superfícies de Ti com nanotopografia e usinada, sendo o efeito mais acentuado na usinada. Considerando aplicações terapêuticas, esses resultados são relevantes para direcionar o desenvolvimento de superfícies de biomateriais que atuem em vias de sinalização que sabidamente modulam o processo de osteogênese. / Osseointegration of titanium (Ti) implants depends on interaction between Ti surface and cells, which is modulated by several intracellular signaling pathways. Extracellular signal-regulated kinases (ERKs) are members of mitogen-activated protein kinases (MAPKs) family and act on both osteogenesis and adipogenesis and, therefore, may be involved in the process of Ti osseointegration. In this context, the aim of this study was to evaluate if the interaction between mesenchymal stem cells (MSCs) and Ti surfaces, either machined or with nanotopography, is modulated, at least in part, by ERK1/2 and the effect of ERK1/2 inhibition on osteoblast and adipocyte differentiation. Rat bone marrow MSCs were cultured on Ti discs either machined or with nanotopography under osteogenic and adipogenic conditions, in presence or not of the ERK1/2 inhibitor, PD98059, at a concentration previously determined (25 &mu;M) and it was evaluated parameters related to osteoblast and adipocyte differentiation. The results showed that gene expression of the bone markers RUNX2, osterix (OSX), alkaline phosphatase (ALP) and osteocalcin (OC) was increased by ERK1/2 signaling inhibition in cells grown on machined Ti and only ALP and OC in cells grown on Ti with nanotopography. RUNX2 protein expression was slightly higher in cells grown on machined Ti, but not on Ti with nanotopography, when ERK1/2 signaling was inhibited and such inhibition did not affect extracellular matrix mineralization, irrespective of the evaluated Ti surface. Regarding adipocyte differentiation, ERK1/2 signaling inhibition increased gene expression of the adipose tissue markers PPAR&gamma;, adiponectin (ADIPOQ) and adipocyte fatty acid-binding protein (AP2) in cells grown on both Ti surfaces, with more prominet effect on machined one, without affecting lipid accumulation. In conclusion, our results showed that ERK1/2 signaling inhibition favored osteoblast differentiation of MSCs grown on machined Ti, but not on Ti with nanotopography. In addition, ERK1/2 signaling inhibition favored adipocyte differentiation of MSCs grown on both Ti surfaces, being more noticeable on machined one. Considering therapeutical applications, these results are relevant to drive the development of biomaterial surfaces to act on signaling pathways that regulate the process of osteogenesis.

As Distrofias Musculares Progressivas constituem um grupo de doenças genéticas caracterizadas por uma degeneração progressiva e irreversível da musculatura esquelética. As diferentes abordagens terapêuticas propostas para esse grupo de doenças têm como enfoque restaurar a proteína muscular deficiente por meio da terapia celular ou terapia gênica, ou o tratamento dos sinais e sintomas patológicos do músculo pela administração de fármacos e/ou fatores de crescimento. A combinação de diferentes estratégias pode aumentar a eficiência do reparo muscular. Deste modo, este trabalho tem como objetivo principal avaliar o potencial terapêutico das célulastronco mesenquimais (MSCs) associadas ao fator de crescimento semelhante à insulina (IGF-1) para diferentes tipos de distrofias musculares. Inicialmente avaliamos o potencial miogênico de MSCs humanas de cordão umbilical in vitro. Nossos resultados demonstraram que os fatores solúveis liberados pelo músculo distrófico de camundongos mdx foram capazes de induzir a diferenciação miogênica terminal das células-tronco. Além disso, verificamos que o IGF-1, por si só, é capaz de promover a miogênese de MSCs, com mais eficiência que os protocolos de indução padrões. Ainda nos estudos in vitro, demonstramos que MSCs são capazes de interagir com células musculares de pacientes com Distrofia Muscular de Duchenne (DMD) e restaurar a expressão de distrofina, quando cultivadas em meios suplementados com IGF-1. Frente a estes resultados, prosseguimos com os estudos em modelos animais, in vivo, e demonstramos que as MSCs humanas de cordão umbilical e IGF-1, quando administrados conjuntamente por via sistêmica, são capazes de modular a inflamação, reduzir a fibrose, aumentar o reparo muscular e, consequentemente, promover uma melhora clínica significativa do músculo de camundongos LAMA2dy/2j - modelo murino de Distrofia Muscular Congênita. Cabe ressaltar que as células humanas não foram rejeitadas após administração sistêmica em modelos animais não imunossuprimidos. Esses resultados suportam o potencial uso combinado de MSCs de cordão umbilical humano e IGF-1 no tratamento de distrofias musculares. Contudo, a confirmação destes dados em um modelo animal de grande porte, como os modelos caninos de distrofia muscular, é de extrema importância visando o entendimento dos mecanismos envolvidos no reparo muscular e avaliação de eventuais efeitos adversos, o que pode representar um passo importante para o início dos testes clínicos em pacientes / Progressive muscular dystrophies are a clinically and genetically heterogeneous group of disorders caused by the deficiency or abnormal muscle proteins, resulting in progressive degeneration and loss of skeletal muscle function. Strategies for the development of a muscular dystrophy therapy have focused on the possibility of restoring the defective muscle protein by cell therapy or on delivery of growth factors to treat or ameliorate muscular pathology symptoms. Combining both strategies could be a very useful approach to enhance the efficiency of muscle repair. The aim of this study is to evaluate the therapeutic potential of human mesenchymal stem cells (MSCs) from umbilical cord tissue combined with IGF-1 for muscle regeneration. Firstly, we verified the myogenic potential of these cells in vitro. Our results demonstrated that the soluble factors released from mdx dystrophic muscle were able to promote the myogenic differentiation of MSCs. Moreover, we showed that IGF-1 is capable of enhancing considerably the myogenesis of human MSCs from UC in vitro. More interestingly, we showed that IGF-1 enhances the interaction of MSCs and DMD muscle cells in coculture and the restoration of dystrophin expression. Subsequently, our in vivo studies revealed that the association of IGF-1 and MSCs markedly reduced muscle inflammation and fibrosis, and significantly improved muscle strength in LAMA2dy/2j mice, a murine model for congenital muscular dystrophy. It is important to point out that human cells are not rejected even in xenotransplants without immunosuppression. In summary, our results suggest that a combinatorial strategy of both IGF-1 and MSCs could enhance the efficiency of muscle repair and, therefore, should be further tested as a potential therapeutic approach in muscular dystrophies. However it is important to repeat the experiments on canine dystrophic model (GRMD; Golden Retriever Muscular Dystrophy) - in order to enhance our knowledge about the mechanism involved in muscle repair and monitor any eventual long-term side effects, which could represent an important point to start the clinical trial in patients

Doctor of Philosophy / Department of Animal Sciences and Industry / Duane L. Davis / Intrauterine growth restriction (IUGR) affects all mammals. In the swine industry IUGR pigs result from intrauterine crowding. Prenatal programming in IUGR pigs has substantial effects on myogenesis and adipogenesis. Prenatal programming due to IUGR is also a problem in humans and long-term effects on adipogenesis are well established for small for gestational age (SGA) babies. Mesenchymal stem cells (MSCs) are the precursors for adipocytes. The umbilical cord contains a population of MSCs in Wharton’s jelly (WJ) and they can be harvested postnatally without ethical issues. Therefore, WJMSCs are proposed as models for studying prenatal programming of adipogenesis. We selected genes from studies of adipogenesis in humans and other species and examined their expression in pig WJ. We assigned pigs within litter as High, Medium, or Low birth weight and evaluated these categories for expression of Cox1, Cox2, EGR1, PPARɣ1, PPARɣ2, and Pref1. Differences due to size classification within litter were limited but there were correlations between weaning weight and delta cycle threshold (ΔCt) for EGR1 (r = 0.28; P < 0.009), PPARɣ1 (r = 0.29; P < 0.007), and PPARɣ2 (r = 0.30; P < 0.005). This may be consistent with the reports for SGA babies where EGR1 is upregulated by prenatal growth restriction. To gain insight into when during pregnancy IUGR affects WJ cells we collected umbilical cords at d 60 and d 95. In d 60 umbilical cords, small fetuses had increased (P = 0.06) Cox1 gene expression. We tested the ability of d 60 WJ cells to undergo adipogenic differentiation using standard protocols and a cycling protocol that exposed the cells to adipogenic differentiation conditions interposed with a rest phase with high insulin. It has been reported that the cycling protocol revealed increased glucose uptake in WJ cells from human SGA babies. We found that d 60 WJ cells did not show adipogenic differentiation in any of the protocols tested however glucose uptake correlated negatively with birth weight at Cycle 0 (P < 0.02; r = 0.61). In summary, pig WJ cells reveal some effects of IUGR but they appear to differ from the relationship demonstrated reported for human SGA babies. A new finding was that at midgestation pig WJ cells do not appear to be competent to complete adipogenesis. We also studied nursing managements to improve outcomes for IUGR pigs. Colostrum intake may be a problem, particularly for light weight pigs and those born later during farrowing. Split suckling is the removal of some pigs to allow others unrestricted nursing access. We temporarily removed the six heaviest pigs and this treatment increased gain and weight by d 7 of age. Colostrum intake was highest for the high birth weight pigs. When we temporarily removed the first half of the litter, colostrum intake was increased for the second half of litter born and the difference in immunocrit was reduced between the two litter halves.

The main function of mesenchymal stem cells in the body is to facilitate the restoration and regeneration of damaged tissues. They are known for the ability to differentiate into tissue originating from the mesoderm, which among others includes connective tissues. Due to this feature are MSCs being intensively examined. Different directions of differentiation can be induced by treatment of specific polypeptides, so called growth factors. In the field of tissue engineering are growth factors used to induce and accelerate the healing processes. They may be incorporated into the nanofiber carrier which is inserted into the site of injury. Cells in this area would thus be stimulated by surrounding 3D microenvironment. At the same time the scaffold provides a supply of growth factors which are able to affect metabolism, motility and differentiation of present cells. In order to induce osteogenic differentiation of human MSCs the following bioactive substances were used: TGF-β, bFGF, HGF, IGF-1, VEGF and the BMP-2 and the organic acid taurine. During 21 days lasting experiments, were these molecules added to the medium in various combinations and in the case of taurine also at two different concentrations. Cells were cultured on plastic. The best effect on cellular metabolism of MSCs, evaluated by MTS...

Cellulose nanowhiskers (CNWs) are high aspect ratio rod-like nanoparticles with diameters on the order of a few nanometers. For the very first time CNWs are demonstrated as a useful material for guided tissue engineering. Due to their nanoscale dimensions and high aspect ratio, highly oriented spin coated surfaces of CNWs are shown to direct the morphology and terminal differentiation of myoblasts, allowing the culture of skeletal muscle-like tissue with a more physiologically relevant structure.CNWs are prepared from cellulose extracted from the tunicate Ascidiella sp. using acid hydrolysis to prepare high aspect ratio particles with diameters of approximately 5 to 6 nm. A spin coating method is used to prepare sparsely adsorbed sub-monolayers of CNWs with a high degree of relative orientation. The surfaces have a mean feature height of only 5.5 nm and the degree of CNW adsorption and orientation is modulated by altering the preparation procedure. When C2C12 myoblasts are seeded to the surfaces, the cells adopt highly oriented morphologies induced by the CNWs via contact guidance. This is a demonstration of contact guidance on some of the smallest topographical features ever reported. Furthermore, the highly oriented CNWs promote fusion and terminal differentiation of the myoblasts to form multinucleated myotubes with a striking degree of parallel orientation.CNW surfaces are also shown to support the adhesion and spreading of human mesenchymal stem cells, inducing the adoption of highly oriented cell morphologies. The ability of hMSCs to undergo cell fusion with C2C12 myotubes highlights the great potential for tissue engineering human skeletal muscle, using CNWs to direct the structure of the tissue. The bioactivity and low cytotoxicity of CNWs, coupled with their low cost and simple production procedure, indicates that CNWs will be a useful material for tissue engineering and regenerative medicine.

As distrofias musculares progressivas (DMP) são um grupo de doenças genéticas hereditárias caracterizadas pela degeneração progressiva e irreversível da musculatura esquelética. A distrofia muscular de Duchenne (DMD) é a forma mais comum e mais grave de DMP, com prevalência de 1 a cada 3500 a 5000 meninos. Em geral, a perda da ambulação ocorre entre 9 a 12 anos e complicações respiratórias e cardíacas podem levar ao óbito a partir da segunda década. A pesquisa em terapia celular iniciou-se com o objetivo de reverter ou diminuir a progressão do processo distrófico através do repovoamento do músculo com células normais. Atualmente, acredita-se em um benefício terapêutico com base nas propriedades anti-inflamatórias, anti-fibróticas e imunomodulatórias das células tronco adultas (CTA). As CTAs mesenquimais são bastante heterogêneas quanto à sua composição celular o que ocasiona inconsistência de resultados. Por isso, a caracterização e separação de sub-populações através de marcadores específicos e o enriquecimento de culturas de CTA com um subtipo celular de interesse pode aumentar a robustez e o efeito das terapias. Uma dessas subpopulações é o pericito que, ao contrário das CTAs mesenquimais, foi bem descrito quanto à sua localização e função in vivo. Além disso, pericitos derivados de tecido adiposo humano aumentaram a sobrevida de camundongos duplo mutantes para distrofina e utrofina (dko). Dessa forma, este trabalho pretendeu comparar o potencial terapêutico de CTAs mesenquimais e pericitos de um mesmo tecido adiposo em camundongos dko. Conseguimos confirmar o resultado anterior, mostrando que os pericitos tendem a melhorar a sobrevida de animais tratados, sendo ainda melhores do que células mesenquimais, mas a melhora perdura somente durante o tratamento. A sobrevida é maior no começo do tratamento, sugerindo que o quanto antes o tratamento for iniciado, com animais mais jovens e sintomas mais leves, melhor poderá ser o resultado. Outras perguntas a serem pesquisadas na tentativa de melhorar o efeito terapêutico da terapia celular com pericitos são: número de injeções, quantidade de células a serem injetadas, tempo de tratamento e idade das células \"doadoras\" / Progressive muscular dystrophies (PMD) are inherited genetic diseases characterized by progressive muscle loss and weakness. Duchenne muscular dystrophy (DMD) is the most common and aggressive form of PMD, with incidence of 1 in every 3500-5000 boys. In general, patients with DMD are confined to wheelchairs around 9-12 years of age and death occurs due to respiratory and heart dysfunction after the second decade. Cell therapy research at first aimed to recover or slow down the dystrophic process by repopulating the patient\'s muscle with normal cells. However, nowadays it is believed also that therapeutic benefits occur by the anti-inflammatory, anti-fibrotic and immunomodulation properties of mesenchymal stem cells (MSC). MSC are constituted by an heterogeneous cell population and therefore, cell sorting of the subpopulation cell of interest is being done routinely. By doing this enrichment, the effect can be more robust and powerful. One of the cell populations of interest for research is pericyte, which are cells well defined regarding their in vivo function and location, as opposed to MSC. Besides that, pericytes derived from adipose tissue were successful in increasing survival of double knockout mice for dystrophin and utrophin (dko). The present work aimed to compare the therapeutic potential of MSC and pericytes derived from the same adipose tissue sample in the dko mouse model. We confirmed our previous results, showing that pericytes tend to improve the survival of treated mice, and are even better than MSC from the same source but the trend was statistically significant only during the treatment period. Additionally, we also observed that the survival was better in the beginning of treatment, suggesting that earlier treatment may lead to a better therapeutic effect. In an attempt to increase the therapeutic effect of these procedure other questions to be asked are: the number of injections and number of cells per injection, the duration of the treatment and the \"age\" of the donor cells

Células-tronco mesenquimais (CTM) apresentam tropismo a tumores, sendo importantes componentes do estroma tumoral. No cérebro, o nicho perivascular é uma importante fonte de CTM, as quais podem contribuir direta e/ou indiretamente para o desenvolvimento de tumores, embora os mecanismos envolvidos sejam pouco conhecidos. No presente trabalho, investigou-se a influência de CTM sobre a proliferação, capacidade invasiva e tumorigenicidade de células de Glioblastoma (GBM) humano. Sabe-se que CTM produzem TGFB1, uma citocina multifuncional envolvida em imunomodulação, proliferação, migração e transição epitelial-mesenquimal de células tumorais. Experimentos in vitro, realizados com meios condicionados de CTM de cordão umbilical humano com silenciamento permanente do gene TGFB1, demonstraram que o TGFB1 secretado por CTM é capaz de aumentar significativamente a proliferação e viabilidade de células de GBM humano da linhagem U87FP635. Esses resultados revelam uma importante ação parácrina dessa citocina regulatória, quando produzida por outros tipos celulares contidos no microambiente tumoral. Entretanto, sob condições experimentais que melhor mimetizam o microambiente tumoral, detectou-se que CTM também afetam o comportamento de células tumorais por um mecanismo alternativo, dependente de contato celular, mas independente dos níveis de TGFB1 secretados pelas CTM. Sob condições de cocultivo celular, envolvendo contato físico entre CTM e células de GBM U87FP635, detectou-se um aumento significativo na quantidade de células tumorais viáveis. Quando cultivadas na forma de esferoides tumorais, o contato com CTM aumentou a capacidade invasiva das células U87FP635. Finalmente, em modelo in vivo ectópico de GBM, células U87FP635 geraram tumores mais desenvolvidos quando coinjetadas com CTM. Esses efeitos pró-tumorigênicos foram observados tanto em contato com CTM controles, quanto com CTM contendo o gene TGFB1 permanentemente silenciado. Assim, esses achados indicam que CTM podem exercer efeitos pró-tumorigênicos por dois mecanismos alternativos e independentes: ação parácrina de TGFB1 secretado por CTM e ação mediada por contato célula-célula. Nas condições experimentais testadas, o mecanismo dependente de contato célula-célula demonstrou ser predominante. O estudo proteômico do secretoma dessas células identificou 126 proteínas diferencialmente expressas além de 10 proteínas exclusivamente detectadas em meios condicionados de cocultivos de CTM com células de GBM U87FP635. Cerca de 80% dessas proteínas exclusivamente secretadas pelo contato célula-célula são componentes de exossomos e estão envolvidas em proliferação celular e desenvolvimento tecidual. Esses resultados apontam uma interação dinâmica de comunicação entre CTM e células tumorais, e revelam algumas proteínas interessantes potencialmente envolvidas em uma ação pró-tumorigênica de CTM mediada por contato celular / Mesenchymal stem cells (MSC) display tropism to tumors, being recruited to its microenvironment where they comprise the tumor stroma. In brain, perivascular niche is a substantial source of MSC. Although mechanisms involved are poorly understood, MSC may directly and/or indirectly contribute to tumor development. Herein, the influence of MSC on the proliferation, invasiveness and tumorigenicity of human glioblastoma cells (GBM) was investigated. Moreover, since MSC releases TGFB1, a multifunctional cytokine with roles in immunomodulation, proliferation, migration and epithelial-mesenchymal transition of tumor cells, we analyzed if MSC-secreted TGFB1 affects GBM behavior. In vitro studies performed in the presence of conditioned media from human umbilical cord MSC with a stable TGFB1 gene expression knockdown showed that MSC-secreted TGFB1 is able to significantly increase the proliferation and viability of a GBM cell line (U87FP635). These results revealed an important paracrine effect of this regulatory cytokine when secreted by other cell types in tumor microenvironment. However, under experimental conditions that better mimic the tumor microenvironment, it was found that MSC also affect tumor cell behavior by an alternative mechanism dependent on cell-cell contact, but independent of TGFB1 levels secreted by MSC. The cell-cell contact between MSC and GBM U87FP635 significantly enhaced tumor viable cells. Additionally, the spheroid tumor cell culture with MSC cell contact increased the invasiveness of U87FP635 cells. Finally, in vivo ectopic implantation model showed more developed tumors when GBM U87FP635 cells were coinjected with MSC. These pro-tumorigenic effects were found both in cell-cell contact with control MSC, as with MSC containing TGFB1 gene expression knockdown. Thus, these findings indicate that MSC can exert pro-tumorigenic effects by two alternative and independent mechanisms: paracrine action of TGFB1 secreted by MSC and action mediated by cell-cell contact. In the present experimental conditions, the cell-cell contact-dependent mechanism was predominant. The secretome proteomic study of those cells identified 126 differentially expressed proteins as well as 10 proteins exclusively detected in conditioned media from GBM U87FP635 cell cocultures with MSC. About 80% of proteins uniquely secreted by cell-cell contact are exosomes components and are involved in cell proliferation and tissue development. These results indicate a dynamic interaction of communication between MSC and tumor cells and reveal some interesting proteins potentially involved in a MSC pro-tumorigenic action mediated by cell contact

A fissura lábio-palatina não-sindrômica (FLP NS) é uma doença multifatorial, determinada pela interação entre fatores genéticos e ambientais e sua incidência é estimada entre 0,34 e 2,29 a cada 1000 nascimentos. Trata-se de uma embriopatia causada por erros durante a morfogênese orofacial, a qual depende de uma fina regulação de mecanismos como proliferação celular, remodelagem de matriz extracelular, e transição epitélio-mesenquimal. Apesar de intensos esforços para se determinar fatores genéticos e ambientais de susceptibilidade, a etiologia desta malformação permanece pouco compreendida. Vários loci associados às FLP NS vêm sendo identificados por meio de estudos de mapeamento gênico convencionais, entretanto, a grande maioria dos resultados não se replica em diferentes estudos, e não há clareza acerca do efeito funcional das variantes detectadas. Neste contexto, uma abordagem interessante para investigar a etiologia da doença é a análise de expressão gênica, que pode ser utilizada para identificar alterações de vias biológicas que convergem na manifestação do quadro clínico. Em vista disso, neste trabalho nós utilizamos a análise do transcriptoma de células-tronco de polpa dental de pacientes portadores de FLP NS, com o intuito de identificar padrões de expressão relacionados a mecanismos biológicos relevantes para a embriopatogênese da doença. Obtivemos padrões de expressão que sugerem desregulação de mecanismos associados à remodelagem de matriz extracelular e à transição epitélio-mesenquimal. Além disso, ao utilizarmos diferentes condições de cultura celular, verificamos em uma nova amostra de pacientes a desregulação de vias biológicas relacionadas ao reparo de DNA e checkpoint do ciclo celular. Nossos dados revelam a aplicabilidade das células-tronco de polpa dental para este tipo de abordagem, e indicam que tais perfis de expressão podem levar ao acometimento da morfogênese lábio-palatina. Além disso, mostramos pela primeira vez uma conexão entre desregulação de expressão gênica e a documentada maior incidência de formas esporádicas de câncer em famílias segregando a FLP NS. Nossos resultados abrem novas possibilidades para a investigação da etiologia das FLP NS, e ajudarão na compreensão dos eventos embrionários que predispõem a essa malformação. / Non-syndromic cleft lip and palate (NSCL/P) is a multifactorial disease determined by the interplay between genetic and environmental factors, with a variable incidence of 0.34-2.29:1000 births. This malformation arises from errors during lip and palate morphogenesis, which requires tight regulation of biological mechanisms such as cellular proliferation, extracellular matrix remodelling, and epithelial-mesenchymal transition. Albeit much effort has been put into determining the genetic and environmental factors underlying disease susceptibility, the aetiology of NSCL/P remains obscure. Many candidate loci have been identified through conventional gene mapping strategies, however, there is a general lack of reproducibility across studies, and there is no consensus with regard to the functional implications of the identified genetic variants. In this context, an alternative approach resides in assessing differential expression patterns to identify alterations in biological networks that could lead to phenotype manifestation. Here, we analysed the transcriptome of dental pulp stem cells from NSCL/P patients in order to pinpoint dysregulated pathways involved in the embryopathogenesis of the disease. We encountered expression patterns related to dysregulation of extracellular matrix remodelling and epithelial mesenchymal transition. Moreover, by subjecting a novel NSCL/P sample to differential cell culture conditions, we observed abnormal transcription of genes partaking in DNA repair and cell cycle checkpoint pathways. Our results show the applicability of dental pulp stem cells to this strategy and suggest that the observed expression patterns could lead to impairment of lip and palate morphogenesis. Moreover, we described for the first time a connection between abnormal gene expression in these individuals and the elevated occurrence of sporadic cancer types in NSCL/P families. Our results open new possibilities to investigate the aetiology of NSCL/P and provide further insight into the ontogenetic events underlying disease predisposition.