Linhagens celulares humanas tem despertado interesse como plataformas de produção de proteínas terapêuticas recombinantes por sua capacidade de realizar modificações pós-traducionais complexas e de modo similar à humana, sem gerar epítopos imunogênicos como ocorre com proteínas produzidas em células de mamíferos. Para a produção de uma proteína com correta qualidade terapêutica, as agências regulatórias recomendam processos livres de componentes animais de modo a evitar contaminação com vírus e príons. Deste modo, esse trabalho visa a produção do fator VII da coagulação sanguínea recombinante (FVIIr) utilizada no tratamento de hemofílicos com inibidores em células humanas adaptadas para meios de cultura livres de soro fetal bovino. As linhagens humanas SK-Hep-1, HKB-11 e Huh-7 foram adaptadas para suspensão e meios livres de soro fetal bovino (SFB). Essas células adaptadas foram transfectadas de forma transiente com o vetor lentiviral p1054-GFP e o reagente polietilenimina. No entanto, a baixa eficiência de transfecção nas células SK-Hep-1 e Huh-7 mostraram que essas linhagens são difíceis de transfectar por esse método, e mesmo a transfecção da célula HKB-11 só foi possível após a variação de alguns parâmetros, resultando em uma transfecção de 49,5% de células HKB-11 GFP-positivas. Desta forma, a expressão estável foi avaliada e as células adaptadas foram transduzidas com um ciclo de lentivírus (MOI = 1) contendo o vetor p1054-FVII. Foram observadas porcentagens de células GFP-positivas acima de 35% nas três linhagens celulares humanas modificadas. As células transduzidas foram submetidas a dois processos de sorting por citometria de fluxo, no qual a população obtida apresentava mais de 90% de células GFP-positivas. As três células foram avaliadas com relação à expressão de FVIIr após a adição de vitamina K no cultivo, no entanto, não foi possível detectar níveis de FVIIr no sobrenadante de 48 horas do cultivo dessas células pelo teste ELISA. As células foram transduzidas com um segundo ciclo de lentivírus (MOI = 2). A quantificação por ELISA do sobrenadante de 48 horas de cultivo das três células detectou 240,96 ng/mL, 217,42 ng/mL e 78,46 ng/mL de FVII total, respectivamente, nos cultivos das células HKB-11-F7-2C, SK-Hep-1-F7-2C e Huh-7-F7-2C. A expressão relativa de RNA mensageiro por RT-PCR também foi observada nos três cultivos. Paralelamente, foi analisado o proteoma das três células adaptadas e não-adaptadas em triplicata sendo identificadas de forma abundante proteínas do citoesqueleto, do metabolismo celular, da síntese, enovelamento e degradação de proteínas, relacionadas à apoptose, ao ciclo celular e ao crescimento, proteínas contra estresse oxidativo e osmótico, com ação antioxidante, entre outras. / Human cell lines have attracted great interest as a plarform for recombinant therapeutic proteins production, due their ability to perform complex posttranslational modification in a similar manner to human proteins. These proteins do not carry immunogenic epitopes as occurs with proteins produced in mammalian cells. These therapeutic proteins should be produced in a animal-free process avoiding virus and prion contamination, as recommended by regulatory agencies for quality control. Thus, this work aims the production of recombinant blood coagulation factor VII (rFVII) used in the treatment of hemophiliacs with inhibitors in human cell lines adapted to serum-free suspension cultures. Human cell lines SK-Hep-1, HKB-11 and Huh-7 were adapted to suspension and serum-free media. These adapted cells were transiently transfected with p1054-GFP lentiviral vector and the polyethyleneimine reagent. However, low transfection efficiency in SK-Hep-1 and Huh-7 cells showed that these cells are difficult to transfect by this method, and even transfection of HKB-11 cell was only possible after varying some parameters, resulting in a 49,5% HKB-11 GFP-positive cells. Stable transfection was assessed and adapted cells were transduced with lentivirus particles containing p1054-FVII vector in one cycle (MOI=1). Percentages of GFP-positive cells above 35% were observed in three modified human cell lines. Transduced cells were sorted by FACS and more than 90% of GFP-positive cells were obtained. The expression of rFVII were evaluated by ELISA test after vitamin K supplementation, however, it was not possible to detect FVII levels in the 48 hour culture supernatant. Cells were transduced again with a second lentivirus cycle (MOI = 2). ELISA quantification of the 48 hour culture supernatant detected 240,96 ng/mL, 217,42 ng/mL and 78,46 ng/mL total FVII, respectively, in the cultures of HKB-11-F7-2C, SK-Hep-1-F7-2C and Huh-7-F7-2C cells. Relative expression of mRNA by RT-PCR was also observed in the three cultures assessed. In parallel, a proteomic analysis of adapted and non-adapted cells was performed in triplicate. Proteins related to cellular metabolism, cytoskeletal structure, apoptosis, cell cycle and cell growth, against oxidative and osmotic stress, antioxidant action were found.

Linhagem de células de inseto S2 foram cultivadas em meio TC100 suplementado em reator bubble free de 1.5 L e para estudar o seu crescimento e expressão da glicoproteína G do vírus da raiva (RVGP). Os dados permitiram propor um modelo matemático que reproduz o crescimento e produção da glicoproteína e que considera oito variáveis de estado e vinte parâmetros cinéticos. O modelo considera a velocidade específica de crescimento limitada por glicose, glutamina e glutamato e inibida por NH4+; consumo e formação de glutamina; velocidade específica de morte limitada por NH4+ e inibida por glicose; velocidade específica de produção de NH4+ e de GPV associada ao crescimento e a degradação de GPV. As concentrações de oxigênio dissolvido (pO2), glicose e glutamina foram modificadas para se avaliar a sua influência na velocidade específica de crescimento máxima e nos fatores de conversão. Os parâmetros do modelo foram ajustados usando a técnica de otimização dos poliedros flexíveis e as equações diferenciais do modelo foram integradas pelo método de Gear. / S2 cell strain from Drosophila melanogaster were cultivated in supplemented TC100 media in reactor \"bubble free\" to study their growth and expression of glycoprotein G of rabies virus (RVGP). The data allowed proposing a mathematical model that reproduces the growth and production of glycoprotein and that consider eight state variables and twenty kinetic parameters. The model considers the specific growth rate limited by glucose glutamine and glutamate and inhibited by NH4+ consumption and formation of glutamine, specific death rate limited by NH4+ and inhibited by glucose; production specific rate of NH4+ and RGPV associated with growth and degradation of RGPV. The concentrations of dissolved oxygen (pO2), glucose and glutamine were varied to evaluate their influence on maximum specific growth rate and conversion factors. The model parameters were adjusted using the flexible polyhedron optimization method and the differential equations of the model were integrated by the method of Gear.

LOPAP, proteína isolada da toxina de lagartas Lonomia obliqua, possui ação ativadora de protrombina, efeito pró-coagulante e ação citoprotetora em células do endotélio humano, em cultura. Tem cadeia única com 181 resíduos de aminoácidos e 21 kDa. Sua estrutura terciária é formada por oito folhas-b fechadas em uma extremidade, mantidas juntas por pontes de hidrogênio, em formato de barril. Está classificada como pertencente ao grupo das Lipocalinas (proteínas de transporte). Neste trabalho estudou-se o LOPAP, que foi produzido recombinante em cultivo de Pichia pastoris em biorreator e purificado. Avaliou-se sua estabilidade quanto às atividades enzimática e citoprotetora, e sua estrutura secundária. Não foi detectada ativação de protrombina para o r-LOPAP obtido, mas foi observada ação citoprotetora. Considerando estes resultados e a análise de sua estrutura secundária por dicroísmo circular, concluiu-se que a proteína foi expressa com tamanho e sequência corretos, mas sem uma estrutura terciária correta, o que é determinante para a atividade enzimática. / LOPAP, a protein isolated from the toxin of Lonomia obliqua caterpillars, has prothrombin activation action, procoagulant effect and cytoprotection action in human endothelium cells culture. It has only chain with 181 amino acid residues and 21 kDa of size. Its tertiary structure is made by eight b-sheets closed at one end, hold together by hydrogen bonds, barrel-shaped. It is classified as belonging to the Lipocalin group (proteins of transport). This work studied the LOPAP, which was produced recombinant in Pichia pastoris culture in bioreactor, was purified, and it was evaluated its stability related to enzymatic and cytoprotection activities, and its secondary structure. It was not detected prothrombin activation for the r-LOPAP obtained, but it was observed a cytoprotective effect. Regarding these results and the analysis of its secondary structure, by circular dichroism, it was concluded that the protein was expressed with correct size and sequence, but without a correct tertiary structure, which is determinant for the enzymatic activity.

LOPAP, proteína isolada da toxina de lagartas Lonomia obliqua, possui ação ativadora de protrombina, efeito pró-coagulante e ação citoprotetora em células do endotélio humano, em cultura. Tem cadeia única com 181 resíduos de aminoácidos e 21 kDa. Sua estrutura terciária é formada por oito folhas-b fechadas em uma extremidade, mantidas juntas por pontes de hidrogênio, em formato de barril. Está classificada como pertencente ao grupo das Lipocalinas (proteínas de transporte). Neste trabalho estudou-se o LOPAP, que foi produzido recombinante em cultivo de Pichia pastoris em biorreator e purificado. Avaliou-se sua estabilidade quanto às atividades enzimática e citoprotetora, e sua estrutura secundária. Não foi detectada ativação de protrombina para o r-LOPAP obtido, mas foi observada ação citoprotetora. Considerando estes resultados e a análise de sua estrutura secundária por dicroísmo circular, concluiu-se que a proteína foi expressa com tamanho e sequência corretos, mas sem uma estrutura terciária correta, o que é determinante para a atividade enzimática. / LOPAP, a protein isolated from the toxin of Lonomia obliqua caterpillars, has prothrombin activation action, procoagulant effect and cytoprotection action in human endothelium cells culture. It has only chain with 181 amino acid residues and 21 kDa of size. Its tertiary structure is made by eight b-sheets closed at one end, hold together by hydrogen bonds, barrel-shaped. It is classified as belonging to the Lipocalin group (proteins of transport). This work studied the LOPAP, which was produced recombinant in Pichia pastoris culture in bioreactor, was purified, and it was evaluated its stability related to enzymatic and cytoprotection activities, and its secondary structure. It was not detected prothrombin activation for the r-LOPAP obtained, but it was observed a cytoprotective effect. Regarding these results and the analysis of its secondary structure, by circular dichroism, it was concluded that the protein was expressed with correct size and sequence, but without a correct tertiary structure, which is determinant for the enzymatic activity.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:37:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_paula_finger.pdf: 729110 bytes, checksum: fe15bb22f0abb92bf1b2938fd6dcdfc9 (MD5) Previous issue date: 2011-12-19 / The chickens infectious bronchitis (IB) is a highly contagious viral disease which causes predominantly respiratory lesions manifested clinically and invariably by sneezing and tracheo-bronchial rales, which may lead to more severe signs, with a decrease in fertility and reduction of eggs production. The infectious bronchitis virus (IBV) encodes four major structural proteins: N (nucleocapsid protein), S (spike protein), E (envelope protein) and M (membrane protein) being the S protein is cleaved into S1 and S2. The 1 subunit (S1) is found exposed in the viral envelope, which makes it an important or main inducer of neutralizing antibodies against the IBV, the main target for the host s immune system. The variations in two regions of the envelope s S1 subunit, called hypervariables regions, may originate to new serotypes. The IBV s mutation and recombination capacity and the selection pressure exerted by the prolonged use of live vaccines contribute to the appearance of a wide variety of serotypes and subtypes of IBV. The objective of this study was to express, in Pichia pastoris, the gene that encodes the surface protein S1 of IBV strain M41 and, in Escherichia coli, to express the S1 of the synthetic gene designed from consensus sequences of national and international field samples, as an interesting alternative for the production of antigen that can be used for monitoring vaccination of birds and also an antigen that is suitable for the use in serological diagnostic. The cloning and expression of glycoprotein S1 in both heterologous expression systems was successfully performed. The process of expression using E. coli was simple and quick when compared to the use of P. pastoris. The P. pastoris was able to express the entire S1; however, it showed difficulty in secreting the glycoprotein. The results will be evaluated for use in immunodiagnostic kit for monitoring the disease in poultry, being more affordable than the ones existing currently. / A bronquite infecciosa das galinhas (IB) é uma enfermidade viral altamente contagiosa que causa predominantemente lesões respiratórias que se manifestam clinicamente e invariavelmente por espirros e estertores tráqueo-bronquiolares, podendo levar a sinais mais severos, com diminuição na fertilidade e redução da produção de ovos. O vírus da bronquite infecciosa das galinhas (IBV) codifica quatro proteínas estruturais importantes: N (proteína do nucleocapsídeo), S (proteína de superfície), E (proteína do envelope) e M (proteína da membrana), sendo a proteína S subdividida em S1 e S2. A subunidade 1 (S1) encontra-se exposta no envelope viral, o que torna-a um importante, ou principal, indutor da produção de anticorpos neutralizantes frente ao IBV, sendo o principal alvo para o sistema imune do hospedeiro. As variações em duas regiões da subunidade S1 do envelope, chamadas regiões hipervariáveis, podem dar origem a novos sorotipos. A capacidade de mutação e recombinação de IBV e a pressão de seleção exercida pelo uso prolongado de vacinas vivas contribuem para o aparecimento de uma grande variedade de sorotipos e subtipos de IBV. O objetivo deste trabalho foi expressar em Pichia pastoris o gene que codifica a proteína de superfície S1 da estirpe M41 do IBV e, em Escherichia coli, expressar a S1 de um gene sintético elaborado a partir de sequências consenso de amostras de campo nacionais e internacionais, como uma alternativa interessante para a produção de antígeno que possa ser utilizado para monitoramento vacinal das aves e também um antígeno que seja adequado para utilização em diagnóstico sorológico. A clonagem e a expressão da glicoproteína S1 em ambos os sistemas heterólogos de expressão foi realizada com sucesso. O processo de expressão usando E. coli foi rápido e simples quando comparado ao uso da P. pastoris. A P. pastoris foi capaz de expressar a S1 inteira, porém, apresentou dificuldade em secretar a glicoproteína. Os resultados obtidos deverão ser avaliados para uso em Kit de imunodiagnóstico para monitoramento da enfermidade na avicultura, sendo de custo mais acessível do que os existentes no mercado.

Linhagem de células de inseto S2 foram cultivadas em meio TC100 suplementado em reator bubble free de 1.5 L e para estudar o seu crescimento e expressão da glicoproteína G do vírus da raiva (RVGP). Os dados permitiram propor um modelo matemático que reproduz o crescimento e produção da glicoproteína e que considera oito variáveis de estado e vinte parâmetros cinéticos. O modelo considera a velocidade específica de crescimento limitada por glicose, glutamina e glutamato e inibida por NH4+; consumo e formação de glutamina; velocidade específica de morte limitada por NH4+ e inibida por glicose; velocidade específica de produção de NH4+ e de GPV associada ao crescimento e a degradação de GPV. As concentrações de oxigênio dissolvido (pO2), glicose e glutamina foram modificadas para se avaliar a sua influência na velocidade específica de crescimento máxima e nos fatores de conversão. Os parâmetros do modelo foram ajustados usando a técnica de otimização dos poliedros flexíveis e as equações diferenciais do modelo foram integradas pelo método de Gear. / S2 cell strain from Drosophila melanogaster were cultivated in supplemented TC100 media in reactor \"bubble free\" to study their growth and expression of glycoprotein G of rabies virus (RVGP). The data allowed proposing a mathematical model that reproduces the growth and production of glycoprotein and that consider eight state variables and twenty kinetic parameters. The model considers the specific growth rate limited by glucose glutamine and glutamate and inhibited by NH4+ consumption and formation of glutamine, specific death rate limited by NH4+ and inhibited by glucose; production specific rate of NH4+ and RGPV associated with growth and degradation of RGPV. The concentrations of dissolved oxygen (pO2), glucose and glutamine were varied to evaluate their influence on maximum specific growth rate and conversion factors. The model parameters were adjusted using the flexible polyhedron optimization method and the differential equations of the model were integrated by the method of Gear.