Orientador: Helio Amante Miot / Resumo: FUNDAMENTOS: Melasma é hipermelanose crônica, focal, adquirida decorrente de patogênese não totalmente compreendida, resultado da alteração funcional e arquitetural dos melanócitos. A predisposição genética, aspectos hormonais e exposição à radiação solar são os elementos mais associados ao desenvolvimento da doença e essenciais para entendimento da fisiopatologia. É bem estabelecida a relação entre a exposição à radiação solar e a piora do quadro, entretanto, o efeito independente do UVB, UVA, assim como a atuação da luz visível (LV) são pouco estudados. OBJETIVOS: Padronização de um modelo de cultura organoide cutâneo primário para estudo da melanogênese da pele com melasma e pele normal adjacente, à irradiação com diferentes comprimentos de onda (UVB, UVA, LV). MÉTODOS: Etapa 1: Amostras de pele da região retroauricular (punch 3mm), de 10 voluntários foram seccionados longitudinalmente, e cultivados em meio DMEM segundo protocolo estabelecido por Ayres, para padronização de viabilidade e dosimetria das radiações induzindo melanogênese. Um dos fragmentos foi irradiado e o outro mantido ao abrigo da luz por 72h. Foram avaliados aspectos morfológicos e arquiteturais da histologia (H&E e Fontana-Masson) e por rt-PCR para comparação da expressão quantitativa de gene constitucional (GAPDH) entre as peles recém-coletadas e as cultivadas. Foram padronizadas as doses de radiação e tempo de cultura que promovessem viabilidade da amostra e aumento de 10% na intensidade de pigmentação... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: FUNDAMENTALS: Melasma is chronic hypermelanosis, focal, acquired due to pathogenesis not fully understood, resulting from the functional and architectural alteration of melanocytes. Genetic predisposition, hormonal aspects and exposure to solar radiation are the elements most associated with the development of the disease and essential for understanding the pathophysiology. The relationship between exposure to solar radiation and worsening of the condition is well established, however, the independent effect of UVB, UVA, as well as the action of visible light (VL) are poorly studied. OBJECTIVES: Standardization of a primary cutaneous organoid culture model to study melanogenesis of skin with melasma and adjacent normal skin to irradiation with different wavelengths (UVB, UVA, VL). METHODS: Step 1: Skin samples from the retroauricular region (punch 3mm) from 10 volunteers were longitudinally sectioned and cultured in DMEM medium according to the protocol established by Ayres, for viability standardization and radiation dosimetry inducing melanogenesis. One of the fragments was irradiated and the other kept in the dark for 72h. Morphological and architectural aspects of histology (H&E and Fontana-Masson) and rt-PCR were evaluated for comparison of quantitative constitutional gene expression (GAPDH) between newly collected and cultured skins. Radiation doses and culture time that promoted sample viability and a 10% increase in basal layer pigmentation intensity were standardized... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Atualmente, a única alternativa viável para pacientes que possuem um quadro de doença hepática em estágio final é o transplante total ou parcial de fígado. Devido à crescente defasagem entre doadores disponíveis e pacientes em fila de espera, o desenvolvimento de abordagens de engenharia tecidual hepática (ETH) se tornou uma necessidade crescente. As células pluripotentes induzidas (iPS) são uma atraente alternativa para servirem como fonte celular para aplicações de engenharia tecidual por serem capazes de produzir todos os fenótipos celulares. Dentre as principais abordagens de EHT podemos citar as técnicas de bioimpressão 3D, organóides hepáticos e descelularização/recelularização. Este trabalho buscou avaliar a utilização de células iPS no desenvolvimento das três tecnologias descritas. Visando avaliar como imprimir um tecido hepático funcional com células iPS, testamos a impressão com hepatócitos dispersos em células únicas em comparação com a impressão de esferóiedes hepáticos. Os esferóides hepáticos mostraram maior viabilidade e funcionalidade hepática por preservarem o fenótipo epitelial ao longo do tempo. A composição de células não parenquimáticas derivadas de iPS ou células primárias para a formação de organóides hepáticos foi testada neste trabalho. Os resultados indicam que, utilizando células mesenquimais primárias e endoteliais derivadas de iPS, obtém-se uma maturação hepatica mais eficiênte devido a inibição das vias de sinalização TGF-β? e modulação da via Wnt. A recelularização do tecido aórtico descelularizado de ratos com células derivadas de iPS mostrou ser capaz de prover função hepática em cultura assistida por biorreator, porém os resultados indicam a necessidade de aprimoramento do protocolo de recelularização. Este trabalho comprovou a viabilidade da aplicação de células iPS nas abordagens EHT testadas e contribuiu para o desenvolvimento de alternativas terapêuticas viáveis para pacientes em fila de espera de transplante hepático / Currently, the only feasible alternative for patients with end-stage liver disease is total or partial liver transplantation. Due to the growing gap between available donors and patients in waiting list, the development new tissue engineering technologies have become a growing need. Induced pluripotent cells (iPS) are an attractive alternative to serve as cell source for tissue engineering applications due to their ability to differentiate into all cellular phenotypes. Among the main liver tissue engineering technologies, 3D bioprinting, hepatic organoids and decellularization/recellularization of biological matrixes have generated much expectation. Thus, this work aimed to evaluate the use of iPS cells in the development of the aforementioned technologies. In order to evaluate how to bioprint a functional liver tissue using iPS-derived cells, we tested the effect of printing a single cell dispersion of hepatocytes versus printing hepatic spheroids. Hepatic spheroids showed greater viability and liver function, due to preserved epithelial phenotype over time. The composition of non-parenchymal cells using iPS-derived cells or primary adult cells for hepatic organoid formation was tested. The results indicated that, using primary mesenchymal cells and iPS-derived endothelial cells, we obtained a more efficient hepatic maturation due to the inhibition of TGF-β? and modulation Wnt signaling pathway. Recellularization of rat aortic decellularized scaffold with iPS-derived cells displayed hepatic function over time in a bioreactor-assisted culture, but the results indicate the need for improvements in the recellularization protocol. In conclusion, this work demonstrated the feasibility of use of iPS-derived cells for liver tissue engineering approaches and contributed to the development of the investigated technologies in order to generate future therapeutic alternatives for patients in waiting list for liver transplantation

O Transtorno Depressivo Maior (TDM) é uma condição neuropsiquiátrica que resulta em um substancial sofrimento pessoal, incapacidade e custos sociais. Devido à inacessibilidade ao encéfalo humano por questões práticas, éticas e às limitações encontradas pelo uso de modelos animais, o desenvolvimento de modelos in vitro acurados torna-se fundamental para o estudo desta doença. Neste aspecto, o surgimento da tecnologia de células-tronco pluripotentes induzidas humanas (hiPSCs) apresenta-se como uma importante ferramenta, uma vez que permite a recapitulação da diversidade genética dos pacientes e possibilita a produção de tipos celulares de interesse para o estudo da doença, como neurônios e glia. Entretanto, até o momento, não há registros da produção de modelos in vitro a partir de hiPSCs de pacientes com TDM. Visando preencher esta lacuna, o presente estudo teve por objetivo a produção e caracterização de dois tipos de modelos in vitro a partir de hiPSCs de pacientes com TDM: neurônios serotoninérgicos, uma cultura celular em monocamada, e organóides cerebrais, uma cultura celular em suspensão. 5 linhagens de hiPSCs de pacientes foram diferenciadas em neurônios com sucesso e no ensaio de imunocitoquímica, expressaram os marcadores 5-HT (serotonina), T5-HT (transportador de serotonina), nestina (presente em diferentes tipos de células neuronais) e Tuj1 (proteína do citoesqueleto, neurônio-específica), confirmando o fenótipo de neurônios serotoninérgicos. As céluas diferenciadas obtiveram também resultados positivos nos testes de imageamento de cálcio e de medidas da alteração no potencial de membrana, indicando que os neurônios diferenciados eram fisiologicamente funcionais. De 5 linhagens de hiPSCs (sendo uma controle e as outras 4 de pacientes com TDM), somente 1 linhagem sobreviveu ao processo de diferenciação, originando organóides cerebrais e apresentou expressão dos marcadores Sox2 (progenitoras neurais) e Tuj1 (neurônios maduros), indicando ainda uma estruturação correta da citoarquitetura, com as progenitoras localizadas mais internamente, na zona ventricular, ao redor dos lúmens preenchidos com líquido e com os neurônios maduros localizados na placa cortical, região mais externa dos agregados celulares. Apesar de o processo de produção dos organóides cerebrais necessitar de aperfeiçoamento e melhor padronização, a produção destes dois tipos de modelos in vitro, feitos a partir de hiPSCs de pacientes com TDM configura-se como um importante passo para a futura redução do uso de modelos animais em pesquisa, elucidação de mecanismos subjacentes à doença, identificação de biomarcadores diagnósticos e triagem de fármacos de maneira personalizada, visando permitir tratamentos mais baratos, adequados e eficientes para o TDM / Major Depressive Disorder (MDD) is a neuropsychiatric condition that results in substantial personal distress, disability, and social costs. The inaccessibility to the human brain due to practical and ethical issues and the limitations encountered by the use of animal models turn the development of accurate in vitro models into an essential factor to study this disease. In this regard, the emergence of human induced pluripotent stem cell technology (hiPSCs) is an important tool, since it allows the recapitulation of patient\'s genetic diversity and allows the production of cell types of interest for studying the disease, such as neurons and glia. However, to date, there are no records of the production of in vitro models from hiPSCs of patients with MDD. In order to fill this gap, the present study aimed at the production and characterization of two types of in vitro models from hiPSCs of patients with MDD: serotonergic neurons, a monolayer cell culture, and cerebral organoids, a suspension cell culture. 5 patients\' hiPSCs lines were successfully differentiated into neurons and, in the immunocytochemistry assay, they expressed the 5-HT (serotonin), T5-HT (serotonin transporter), nestin (present in several neuronal cell types) and Tuj1 (cytoskeleton protein, neuron-specific), confirming the phenotype of serotonergic neurons. Differentiated cells also obtained positive results in calcium imaging tests and measurements of membrane potential changes, indicating that differentiated neurons were physiologically functional. Of 5 hiPSCs lines (one control and the other 4 of patients with MDD), only 1 survived to the differentiation process, originating cerebral organoids which presented expression of Sox2 (neural progenitor) and Tuj1 (mature neurons) markers and a correct structuring of the cytoarchitecture, with the progenitors located more internally in the ventricular zone, around the lumens filled with liquid and with the mature neurons located in the cortical plate, the outermost region of the cellular aggregates. Although the cerebral organoids production process needs improvement and better standardization, the production of these two types of in vitro models, made from hiPSCs of patients with MDD, is an important step for the future reduction of animal models use, elucidation of disease underlying mechanisms, identification of diagnostic biomarkers and drug screening in a personalized manner, in order to allow cheaper, more adequate and more efficient treatments for MDD