Várias evidências, incluindo as originadas de estudos anteriores do LBR&MEC, sugerem que condições adversas durante o desenvolvimento intrauterino promovam alterações moleculares e estruturais em órgãos e sistemas vitais podendo comprometer o seu funcionamento no indivíduo adulto. A hiperglicemia é um fator que influencia negativamente o desenvolvimento fetal, modificando processos biológicos importantes, como o padrão de síntese e deposição dos componentes da matriz extracelular (MEC). A MEC participa diretamente do processo de ramificação e morfogênese do pâncreas, e pouco é conhecido a respeito dos efeitos da hiperglicemia materna sobre a MEC desse órgão durante seu desenvolvimento. Investigamos por meio de imuno-histoquímica como a hiperglicemia materna severa modifica a distribuição de panlaminina, das cadeias &#945 1 ey1 das lamininas e da integrina &#945 3, moléculas da MEC que desempenham um papel chave na diferenciação do pâncreas endócrino. Avaliamos o perfil proliferativo das células presentes nas ilhotas e ainda, a distribuição das células &#945 e &#946 por meio da marcação de glucagon e insulina no pâncreas de fetos de 19 dias. Analisamos por RT-qPCRa expressão dos fatores de transcrição Pdx1 e Pax4 que controlam o desenvolvimento e diferenciação das células &#946 pancreáticas. O modelo utilizado foi o de gestação complicada por diabetes mellitus do tipo 1 (DM1), desenvolvido por nosso grupo, quimicamente induzido por aloxana sem tratamento de reposição insulínica, em camundongos. Observamos que a marcação de panlaminina e das cadeias &#945 1 e y1 das lamininas é mais fraca no pâncreas endócrino dos fetos de mães hiperglicêmicas, quando comparado ao grupo controle. Por outro lado, vimos um aumento na deposição da integrina &#945 3 na membrana basal das ilhotas pancreáticas dos fetos gerados sob condições de hiperglicemia materna. O índice proliferativo das células endócrinas, observado por imuno-histoquímica para PCNA, também é menor nesse grupo. Observamos um aumento da área de ilhotas fetais imunomarcadas para a insulina, indicando aumento na massa de células &#946 nessas ilhotas, enquanto que a área imunomarcada para glucagon estava com marcação menos intensa no grupo experimental comparado ao controle. Identificamos que a expressão relativa de Pdx1 é menor no pâncreas do grupo experimental comparado a expressão nos animais do grupo controle, enquanto a expressão de Pax4 está aumentada. Concluímos por meio de nossas abordagens histoquímicas que a hiperglicemia materna altera a morfogênese do pâncreas endócrino fetal modificando o padrão de deposição de moléculas da membrana basal peri-ilhotas, promovendo uma diminuição da atividade proliferativa das células endócrinas, associada a alterações na expressão de fatores de crescimento importantes para o estado diferenciado e proliferativo das células &#946. Essas células apresentam aumento da massa funcional identificada pelo aumento da deposição de insulina no tecido pancreático. / Previous studies from our lab and others have shown that adverse conditions during intrauterine development promotes molecular and structural changes in vital organs and systems which may alter on their function in the adult individuals. Hyperglycemia impacts on fetal development by modifying important biological processes, such as the pattern of synthesis and deposition of extracellular matrix (ECM) components. ECM cooperates in pancreatic branching and morphogenesis and little is known about the effect of maternal hyperglycemia on the pancreas ECM during development. We investigate through immunohistochemistry, how severe maternal hyperglycemia modifies the distribution of panlaminin, laminins &#945 1 and &#9781 chains and integrin &#945 3, ECM molecules that play a key role in the differentiation of the endocrine pancreas. We evaluate the proliferative index of islet cells and, &#945 and &#946 cells distribution, by insulin and glucagon fetal (E19.0) pancreas staining. We analyzed by RT-qPCR the expression of the Pdx1 and Pax4 transcription factors that control the development and differentiation of pancreatic &#946 cells. The model used was created by our group, a pregnancy model complicated by type 1 diabetes mellitus (T1D) chemically induced by alloxan without treatment of insulin replacement, in mice. We observed that the labeling of panlaminin and laminins &#945 1 and y1 chains is weaker in the endocrine pancreas of the fetuses from hyperglycemic mothers. On the other hand, integrin &#945 3 deposition increased in the basement membrane of the pancreatic islets of the fetuses generated under maternal hyperglycemia. Immunohistochemistry for PCNA showed lower proliferative index of endocrine cells. There was an increase in the area of immunolabeled fetal islets indicating an increase in &#946-cell mass in these islets; whereas the glucagon-immunolabeled area was smaller in the experimental group compared to the control group. The relative expression of Pdx1 was lower in the pancreas from the experimental group, and the Pax4 expression was increased. We conclude from our histochemical approaches that maternal hyperglycemia alters fetal endocrine pancreas morphogenesis by modifying the pattern of peri-islet basement membrane molecules, promoting a decrease in endocrine cell proliferative activity associated with changes in the expression of important growth factors for the differentiated and proliferative state of the &#946-cells. These cells have increased functional mass identified by increased insulin deposition in pancreatic tissue.

Our earlier work has shown that pre-B cells can be converted into macrophages by the transcription factor C/EBPα at very high frequencies and also that a clonal pre-B cell line with an inducible form of C/EBPα can be converted into macrophage-like cells. Using these systems we have performed a systematic analysis of the questions whether during transdifferentiation the cells retrodifferentiate to a precursor cell state and whether cell cycle is required for reprogramming. As for the first question, a transcriptome analysis of transdifferentiating cells showed that most genes are continuously up or downregulated, acquiring a macrophage phenotype within 5 days. In addition, we observed the transient reactivation of a subset of immature myeloid markers, as well as low levels of the progenitor markers Kit and Flt3 and a few lineage inappropriate genes. Importantly, we were unable to observe the re-expression of cell surface marker combinations that characterize hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs), including c-Kit and Flt3. This was the case even when C/EBPα was activated in pre-B cells under culture conditions that favor HSPC growth or when the transcription factor was activated in a time limited fashion. As for the second question, using the C11-inducible pre-B cell line, time-lapse experiments showed that a subpopulation of about 8% of the pre-B cells did not divide before acquiring macrophage properties, with the majority of cells dividing once and a few percent dividing twice. In agreement with these results we found that 8% of the induced cells did not incorporate BrdU during reprogramming. Importantly, the non-dividing cell subset expressed the highest levels of C/EBPα and was the fastest in acquiring a macrophage phenotype. Inhibition of DNA synthesis by aphidicolin led to an impairment of transdifferentiation in >70% of the cells, suggesting a requirement for traversing the cell cycle. However, sorting pre-B cells into G0/G1 and G2/M fractions followed by induction showed no significant differences in the reprogramming kinetics. Finally, we showed that knocking down p53 in the inducible pre-B cells does not alter their conversion into macrophages, suggesting that an acceleration of the cell cycle has no effect. Together, our findings show that the conversion of pre-B cells to macrophages does not involve overt retrodifferentiation and that high concentrations of C/EBPα bypass the cell cycle-dependency of immune cell transdifferentiation / Recientemente, nuestro grupo ha demostrado que las células pre-B se pueden reprogramar a macrófagos mediante la sobreexpresión del factor de transcripción C/EBP, con una eficiencia elevada. Así mismo, mediante la expresión de la forma inducible de C/EBP en una línea de células pre-B (C11), éstas también se puede convertir en células similares a macrófagos. Usando este sistema hemos estudiado si durante el proceso de trans-diferenciacion las células requieren volver a un estadio de célula precursora, y si el ciclo celular es necesario para este proceso. En cuanto a la primera cuestión, el análisis del transcriptoma de células trans-diferenciadas mostró que la expresión de la mayoría de los genes están regulados durante todo el proceso bien aumentando o disminuyendo, y que adquieren el fenotipo de macrófago a los 5 días después de iniciar el proceso. Así mismo, se observó la reactivación transitoria de un grupo de genes que codifican para marcadores de células mieloides inmaduras; también cabe destacar que observamos una disminución en la expresión de los genes expresados en células progenitoras Kit y Flt3, así como de genes de linajes impropios. Es importante destacar que nunca hemos llegado a observar la expresión de combinaciones de marcadores de superficie característicos de las células madre hematopoyéticas y las células progenitoras (HSPCs), incluyendo c-Kit y Flt3, mediante el análisis por citometría de flujo. Estos resultados se reprodujeron incluso cuando C/EBP se sobreexpresó en células pre-B que fueron cultivadas en condiciones que favorecen el crecimiento de las HSPC o cuando el factor de transcripción se activó de forma limitada en el tiempo. En cuanto a la segunda pregunta, usando la línea de células inducibles pre-B C11, el análisis mediante microscopia a diferentes tiempos después de la inducción de la reprogramación mostraron que una subpoblación de aproximadamente el 8% de las células pre-B no se dividen antes de adquirir las propiedades de macrófago, mientras que la mayoría de las células se dividen sólo una vez y un pequeño porcentaje dos veces antes de que se reprogramen totalmente a macrófagos. De acuerdo con estos resultados se encontró que un 8% de las células inducidas no incorporan BrdU durante la reprogramación. Es importante destacar que el subconjunto de células que no se dividen expresan los niveles más altos de C/EBP, con lo que cabe pensar que la adquisición del fenotipo de macrófago es más rápida en estas células. La inhibición de la síntesis de ADN por afidicolina bloqueó la transdiferenciación en mas de un 70% de las células, lo que sugiere que la correcta progresión del ciclo celular es un requisito para la transdiferenciación. Sin embargo, al separar la linea de células pre-B C11 en fracciones G0/G1 y G2/M seguido de la inducción, la cinética de la reprogramación no mostró diferencias significativas. Por último, también demostramos que la reducción en la expresión de p53 en las células pre-B inducibles no altera el proceso de conversión a macrófago, lo que sugiere que la aceleración del ciclo celular no tiene ningún efecto. En conjunto, nuestros resultados muestran que la conversión de células pre-B a macrófagos no requiere retro-diferenciación y que las células con una expresión mayor de C/EBP pueden llegar a prescindir de la dependencia del ciclo celular para la trans-diferenciación de las células inmunitarias.

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

La génération de cellules souches pluripotentes induites (iPSC) est très prometteuse en médecine régénérative, pour la modélisation physiopathologique et le criblage de nouveaux médicaments. A l’origine, des cellules somatiques ont été reprogrammées en iPSC par l'expression forcée de facteurs de transcription (FT) impliqués dans les cellules souches embryonnaires. Depuis, de nombreuses lignées d’iPSC ont été générées mais les vecteurs actuels les plus représentés et efficaces pour exprimer les FT sont les virus intégratifs. Ils comportent du matériel génétique. Des stratégies alternatives ont été développées dans un contexte de sécurisation et de transfert clinique mais sont ont encore besoin d’être acceptées par les comités d’éthique. La méthode la plus sûre et rationnelle serait alors d’apporter ces FT directement sous forme protéique mais le défi est de traverser les membranes. Dans ce contexte, notre laboratoire a développé un peptide de pénétration cellulaire (CPP) basé sur le FT ZEBRA du virus d’Epstein-Barr. La séquence impliquée dans la prise en charge cellulaire a été caractérisée au laboratoire et se nomme MD (Minimal Domain). Elle est capable de vectoriser des protéines et des biomolécules de haut poids moléculaire via un mécanisme indépendant de l'endocytose, permettant leur internalisation sous une forme biologiquement active. Dans ce projet, nous avons produit et purifié les protéines Oct4, Sox2, Nanog, Lin28, Klf4 et c-Myc chacune fusionnée au CPP MD. Ce domaine n'interfère pas avec la capacité d'Oct4 à lier sa séquence cible d’ADN. Le traitement in vitro de cellules primaires conduit à l’internalisation des protéines MD en 30 minutes à 1 heure. MD-Oct4 et MD-Nanog peuvent être localisés au noyau en 3 heures. Dans un contexte de reprogrammation, la combinaison de MD-Oct4, MD-Sox2, MD-Nanog et MD-Lin28 lors de traitements répétés conduit à l'activation transcriptionnelle de gènes cibles composant le réseau de pluripotence. / The generation of induced Pluripotent Stem Cell (iPSC) holds great promise for regenerative medicine, disease modelling and drug screening. Leading the original cell to an iPSC has been originally made by the forced expression of Transcription Factors (TF) involved in embryonic stem cells. Since the discovery of those mechanisms, many teams have engineered iPSC by well-defined cell culture tools such as the use of retroviruses in order to express TF. Those techniques use genetic material. Delivery techniques have evolved but most of reprogramming experiments still need TF. Development of alternative strategies has been conducted in a context of clinical application but still needs to be accepted by ethics comities. Thus, the use of recombinant proteins instead of genetic material is safe and rational but the challenge is to access the intracellular medium. In this context, our laboratory has developed a cell-penetrating peptide (CPP) based on the Epstein-Barr virus ZEBRA TF. The sequence implicated in cellular uptake has been characterized and is named MD (Minimal Domain). It is able to translocate high molecular weight proteins in an endocytosis-independent mechanism, allowing the internalization of cargos in fully biologically active form. Here we develop 6 MD fusions at the N-terminus of the following TF: Oct4, Sox2, Klf4, cMyc, Nanog & Lin28. This domain does not interfere with Oct4 capacity to associate with its own DNA sequence. Moreover, MD fused proteins transduce in vitro treated cells in 30 minutes to 1 hour ; MD-Oct4 & MD-Nanog can be localized in the nucleus after 3 hours only. In a context of reprogramming experiences, the combination of MD-Oct4, MD-Sox2, MD-Nanog and MD-Lin28 in repeated treatment leads to the activation of target genes transcription such as those constituting the pluripotency network.

O estudo de mutações genéticas como causa das cardiomiopatias teve início com a descoberta de mutações em proteínas sarcoméricas que levavam à Cardiomiopatia Hipertrófica, desde então, alterações em diversos genes, de proteínas contráteis ou não, foram descobertas e listadas como a responsável pelo desenvolvimento de diferentes cardiomiopatias. Estudar o efeito destas mutações nos cardiomiócitos destes pacientes permanecia um desafio devido ao difícil acesso às células cardíacas. Em 2007, a técnica de reprogramação de células somáticas em células-tronco pluripotentes foi descoberta. Pelo fato das células-tronco pluripotentes serem capazes de ser diferenciadas em cardiomiócitos, surgiu-se a possibilidade de se estudar essas células de indivíduos portadores das mutações genéticas. Esta tese teve como objetivo a criação de um modelo celular para estudar a Cardiomiopatia Hipertrófica causada por mutações genéticas. Inicialmente foi estabelecido um protocolo de reprogramação celular para se estabelecer linhagens celulares das células-tronco induzidas de um paciente com mutação no gene MYH7. Tendo as células caracterizadas, elas foram diferenciadas em cardiomiócitos através de um protocolo adaptado de protocolos de diferenciação direta em cardiomiócitos. Os cardiomiócitos gerados apresentaram características moleculares e funcionais semelhantes à cardiomiócitos primários humanos e foi visualizado, através de microscopia eletrônica de transmissão, que os cardiomiócitos do paciente com alteração genética possuíam grande proporção de sarcômeros desorganizados em comparação a cardiomiócitos de indivíduos saudáveis. Em conclusão, o modelo celular desenvolvido sugere ser possível o estudo do efeito de mutações genéticas em Cardiomiopatia Hipertrófica. / The study of genetic mutations as the cause of cardiomyopathies initiates with the discovery of mutations in sarcomeric proteins genes that lead to Hypertrophic Cardiomyopathy. Since then, mutations in several genes, coding to sarcomeric proteins or not, were discovered and listed as the reason to the cardiomyopathies. To study the effect of these mutations was a challenge due the difficulty to accesses cardiac cells. In 2007, the technique of reprogramming somatic cells into pluripotent stem cells was discovered. The fact that the pluripotent stem cells are capable of differentiating into cardiomyocytes opened the opportunity to study these cells from individuals with genetic mutations. This thesis aimed to create a cellular model to study Hypertrophic Cardiomyopathy caused by genetic mutations. Initially we established a cell reprogramming protocol to establish induced stem cells lines from a patient with mutation in MYH7 gene. Having characterized the cells, they were differentiated into cardiomyocytes using an adapted protocol from direct differentiation protocols. Cardiomyocytes generated showed molecular and functional characteristics similar to human primary cardiomyocytes and were visualized by means of transmission electron microscopy. The patient\'s cardiomyocytes had a large proportion of disorganized sarcomeres compared to cardiomyocytes from healthy individuals. In conclusion, the cell model developed suggests that it is possible to study the effect of genetic mutation in Hypertrophic Cardiomyopathy using induced pluripotent stem cells derived cardiomyocytes.

A Distrofia Muscular de Duchenne (DMD) é uma patologia neuromuscular causada pela mutação ou deleção do gene da distrofina, localizado no cromossomo X, levando a degeneração muscular ao longo da vida do paciente. A doença também tem sido associada a déficit cognitivo e falta de habilidade comportamental. Pesquisas com células neurais de pacientes com DMD poderiam ajudar a elucidar os sintomas neurológicos associados. Neste trabalho, através de células-tronco pluripotentes induzidas (iPSC) derivadas da polpa de dente decíduo esfoliado (SHED) de pacientes com DMD modelamos a DMD produzindo células neurais vivas in vitro. A expressão da distrofina foi verificada durante e após a diferenciação neuronal e nos ensaios de imunofluorescência, mostrando que essa proteína está presente em células do SNC. Na análise gênica através do qPCR, a Dp71 e a Dp140, isoformas da distrofina, apresentavam uma expressão menor do que os controles. Além disso, as análises das sinapses baseada na colocalização de marcadores pré e pós-sinápticos (Sinapsina1 e Homer 1) revelaram que os neurônios dos pacientes com DMD tinham menor quantidade de sinapses que os controles, reforçando o papel da distrofina no SNC. Logo, a expressão de genes relacionados a plasticidade sináptica revelou 10 genes alterados nos neurônios dos pacientes DMD, sugerindo que a mutação no gene da distrofina possivelmente altera a plasticidade sináptica e pode estar envolvida na habilidade cognitiva destes pacientes. Desta forma, com base nos nossos achados, a modelagem neuronal de DMD é factível e pode auxiliar a elucidar os mecanismos da fisiopatologia da doença / The Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a neuromuscular disorder caused by a mutation or deletion of the dystrophin gene located on the X chromosome, leading to muscle degeneration throughout the patient\'s life. The disease has also been associated with cognitive impairment and lack of behavioral skill. Research on neural cells from patients with DMD could help to elucidate the neurological symptoms associated. In this work, through induced pluripotent stem cells (iPSC) derived from dental pulp exfoliated (SHED) of patients with DMD model the DMD producing living neural cells in vitro. The dystrophin expression was observed during and after neuronal differentiation and immunofluorescence assays, showing that this protein is present in CNS cells. In gene analysis by qPCR, the Dp71 and Dp140, isoforms of dystrophin, had a lower expression than controls. Furthermore, based on analysis of synapses colocalization pre and postsynaptic markers (Synapsin1 and Homer 1) showed that neurons of DMD patients had lower number of synapses controls, supporting a role for dystrophin in the CNS. Finally, the expression of synaptic plasticity related genes wasfound in 10 genes altered in neurons of DMD patients, suggesting that the mutation of the dystrophin gene possibly alters synaptic plasticity and may be involved in cognitive ability of these patients. Finally, based on our findings, neuronal modeling DMD is feasible and may help elucidate the mechanisms of pathophysiology of the disease

Os vírus são eficazes na transferência de genes em células devido aos seus mecanismos especializados. No entanto, vírus como veículos de entrega de genes podem acarretar em problemas, particularmente quando proposto para reprogramar células somáticas em células-tronco pluripotentes induzidas (iPS) visando utilização terapêutica. No presente estudo, procurou-se desenvolver um sistema alternativo para entregar diretamente proteínas nucleares (Oct4, Sox2, KLF4, e c-Myc) fusionadas com o domínio de transdução de proteína TAT, para promover a reprogramação de fibroblastos embrionários de camundongos (MEF) ou células mesenquimais derivadas de tecido adiposo humano (hASC) em células iPS. Primeiramente o PTD TAT ou TAT- foi fundido a proteína verde fluorescente (GFP) como modelo para prova de princípio e padronização detalhada. Inesperadamente, TAT-GFP produzido e secretado pelas células NIH-3T3 produtora não foi capaz de ser detectado no meio de cultura por verificação quantitativa fluorimétrica, nem foi capaz de ser detectada em células-alvo, por citometria de fluxo, depois de co-cultura em transwells. Essa observação pode ser explicada por: (1) ineficiência desse tipo de célula em secretar proteínas e (2) falta de resistência à clivagem por endoproteases furinas. Para contornar esses fatores limitantes usou-se citometria de fluxo para avaliar as melhores condições para a transfecção por seis diferentes tipos de células (CHO, NIH-3T3, HT1080, HEK-293A, HEK-293t e COS-7) com TAT (modificada para ser resistente à furinas) fundido a GFP. Células 293t-TAT-GFP exibiram a maior eficiência de transfecção e também de secreção. O mesmo pôde ser observado para as seis linhagens celulares expressando fatores de transcrição nucleares TAT, determinados por ELISA. Em seguida, diferentes estratégias de entrega foram testadas. A primeira foi baseada na co-cultura de uma mistura de células produtoras com MEF ou hASC. No entanto, não foi possível observar a reprogramação devido à morte celular. A segunda foi baseada na concentração de meio condicionado de cultura de células por centrifugação usando colunas Amicon, trocando o meio a cada 24h, em quatro ciclos. No entanto, apesar da presença de algumas colônias após 20-30 dias, nenhuma colônia verdadeira iPS foi obtida. Na sequência, as células foram tratadas com cada proteína de forma independente, e as demais foram substituídas pelo retrovírus correspondente, trocando meio a cada 72h, em quatro ciclos. Essa estratégia, apesar de permitir verificar a função de cada proteína, também não resultou em reprogramação. Este achado pode ser explicado pela diferenciação celular induzida por BCS, que também é concentrado no processo. Assim, passou-se a adaptação de \"células produtoras\" em condições de cultura livre de soro, para enriquecer a produção dos fatores nucleares individuais, necessários para a reprogramação. A otimização sistematizada deste processo está sendo realizada em parceria com o IPT e deve resultar em quantidades de proteína de fusão suficientes para o teste final da hipótese proposta. Em conjunto, são apresentados os dados da geração de linhagens celulares expressando estavelmente os vários fatores de transcrição e estratégias para melhorar a eficiência necessária para a produção iPS. Esta nova estratégia garante uma produção eficiente de TAT fundida a fatores nucleares de reprogramação e sua eficácia para promover a reprogramação de células somáticas de maneira livre de vírus merece ser investigado futuramente / Viruses are effective at transferring genes into cells by its specialized mechanisms. However, viruses as gene delivery vehicles entail problems, particularly when proposed to reprogram somatic cells into induced pluripotent stem cells (iPS) for therapeutic uses. In the present study, we aimed to develop an alternative system for directly delivering nuclear proteins (Oct4, Sox2, Klf4, and c-Myc) fused with TAT protein transduction domain to promote reprogramming of mouse embryonic fibroblasts (MEF) or human adipose tissue derived mesenchymal cells (hASC) into iPS cells. First TAT- or TAT- PTD was fused to green fluorescent protein (GFP) as a proof of principle model and for detailed standardization. Unexpectedly, TAT-GFP produced and secreted by NIH-3T3 producer cells was not detected in the culture medium by quantitative fluorimetric verification, nor detected on target cells, by flow cytometry, after being co-cultured using transwells. This observation maybe explained by: (1) inefficiency of this cell type to be transfected and to secrete proteins and (2) lack of resistance to furin endoproteases cleavage on Golgi of TAT sequence. To circumvent these limiting factors we used flow cytometer to assess the best conditions for transfection in six different cell types (CHO, NIH-3T3, HT1080, HEK-293A, HEK-293t and COS-7) with TAT- (a modified PTD to be resistant to furin endoproteases) fused to GFP. 293t-TAT-GFP cells displayed the highest transfection efficiency and secretion levels. The same could be observed for the six cell lineages expressing TAT- nuclear transcription factors, determined by ELISA.Next, different delivery strategies were tested for TAT- nuclear transcription factor system. Co-culturing a mix of producer cells with MEF or hASC resulted in not reprogramming and this was associated with cell death. The second was based on the use of microconcentrated conditioned cell culture medium, changed every 24h, in four cycles. However, despite the presence of some emerging colonies after 20-30 days, no true iPS colonies were obtained. Then, cells were treated with each protein independently, and the others were replaced by the corresponding retrovirus, changing cell medium every 72h, in four cycles. We verified the reprogramming potential of each protein, but no true colonies were obtained.One possibility for this finding is that BCS is also concentrated by centrifugation and may induce cell differentiation. To circumvent these problems, we have started the adaptation of producer cells in a serum-free culture condition to enrich the production of the individual factors required for reprogramming. This optimization process is taking place in collaboration with the IPT and shall result in large amounts of the fusion protein to finally test the proposed hypothesis. Altogether, we presented the generation of several cell lines stably expressing the transcription factors and strategies to improve the efficiency required for iPS production. This novel strategy guarantees efficient production of TAT-fused reprogramming nuclear factors and its efficacy to promote somatic cells reprogramming in a virus-free manner deserves to be further investigated

Introdução:A história natural da Síndrome dos Ovários Policísticos (SOP) tem início durante a fase do crescimento fetal, que é umperíodo em que ocorre a diferenciação e a maturação funcional dos órgãos e tecidos. Quando surgem condições adversas durante a vida fetal, existe predomínio do processo catabólico, que promove a restriçãode crescimento intra-útero e o nascimento de recém-nascidos (RN) pequenos para a idade gestacional (PIG). Durante esta fase de hipoxemia fetal crônica, surgem alterações na expressão gênica de proteínas nucleares (reprogramação fetal) que poderão codificar manifestações fenotípicas na vida adulta, a depender das células que foram acometidas. Este processo, associado à predisposição genética e aos fatores ambientais, pode favorecer o surgimento da SOP. Objetivo:Avaliar se os RN de termo PIG (femininos) têm maior prevalência de SOP na idade adulta quando comparados aos RN Adequados para Idade Gestacional (AIG) na população da coorte de indivíduos nascidos em Ribeirão Preto durante o período de 31.05.1978 e 01.06.1979. Casuística e Métodos:Foram convocadas 440 mulheres de novembro/2007 à outubro/2008 para avaliação de repercussões reprodutivase metabólicas no menacme. Deste total, concordaram em participar da pesquisa 355 pacientes (268 AIG e 87 PIG), sendo que 138 AIGs e 37 PIGs foram excluídas devido ao uso de anticoncepcional hormonal (97) e pela presença de gestação ou amamentação (78). Todas as mulheres foram submetidas à anamnese (com avaliação da idade, das características do ciclo menstrual, dos sinais/sintomas do hiperandrogenismo, do peso, da altura e do índice de massa corpórea). Realizamos a dosagem hormonal (FSH, LH, prolactina, testosterona, DHEAS, 17-OH progesterona, insulina), a avaliação bioquímica (lipidograma, glicemia e teste de tolerância oral com 75 gramas de glicose), a SHBG e a ultra-sonografia pélvica para definição do diagnóstico de SOP. Também avaliamos o índice de androgênios livres (FAI),a resistência insulínica (RI) (através do HOMA) e a prevalência da síndrome metabólica (SMET). A coleta foi realizada entre o terceiro e o quinto dia do ciclo menstrual, após jejum de 12 horas. Resultados:a prevalência de SOP foi mais elevada no grupo PIG (32%) do que em mulheres do grupo AIG (13,8%), com risco relativo de 2,02 (IC95%: 1,27 - 3,21, p=0,0097) . Em relação aos critérios de SOP,a irregularidade menstrual (PIG: 51% vs AIG: 25,4%, p=0,0012) e o hiperandrogenismo (PIG: 41,2% vs AIG:22,3%, p=0,01) foram mais elevados nas pacientes PIG. Já a ultrassonografia, os exames bioquímicos, o FAI, e a avaliação hormonal não apresentaram diferenças significativas entre os grupos. Também não houve diferenças entre os grupos em relação às prevalências de SMET e RI. Conclusão: Mulheres PIG ao nascimento representam um grupo de risco para o desenvolvimento da SOP durante o menacme. Estudos de seguimento destas mulheres devem ser realizados para avaliar a relação do pesoao nascer com a prevalência de doenças cardiovasculares e metabólicas ao longo da vida. / Introduction:The natural history of Polycystic Ovary Syndrome (POS) starts during fetal growth, a period during which the differentiation and functional maturation of organs and tissues occurs. When adverse conditions arise during fetal life there is a predominance of the catabolic process, which promotes intrauterine growth restriction and the birth of small for gestational age (SGA) newborns (NB). During this phase of chronic fetal hypoxemia, changes in the gene expression of nuclearproteins arise (fetal reprogramming) that might code for phenotypic manifestations during adult life depending on the affected cells. This process, together with genetic predisposition and environmental factors, may favor the onset of POS. Objective:To determine whether term female SGA NB have a higher prevalence of POS during adult age compared to women adequate for gestational age (AGA) at birth in the population of the cohort of individuals born in Ribeirão Preto during the period from 31.05.1978 to 01.06.1979. Cases and Methods:From November 2007 to October 2008, 440 women have been convoked for the assessment of reproductive and metabolic repercussions during menacme. Among them, 355 appeared (268 AGA and 87 SGA), with 137 AGAs and 38 SGAs being excluded from the study due to the use of a hormonal contraceptive (98) and to the presence of pregnancy or breast-feeding (77). The medical history of all women was taken, including age, characteristics of the menstrual cycle and of signs and symptoms of hyperandrogenism, height, and body mass index. We performed hormone determination (FSH, LH, prolactin, testosterone, DHEAS, 17-OH progesterone), biochemical evaluation (lipid profile, glycemia and 75 g oral glucose tolerance test), and pelvic ultrasound for the definition of the diagnosis of POS. Blood was collected between the third and fourth day ofthe menstrual cycle after a 12 hour fast. Results:The prevalence of POS was higher in the SGA group (32%) than in the AGA group (13.8%), with relative risk of 2,02 (IC 95%: 1,27- 3,21, p=0,0097). Regarding the criteria for a diagnosis of POS, chronic anovulation (SGA:51% vs AGA: 25,4%, p = 0.0012) and clinical hyperandrogenism (SGA: 41.2% vs AGA: 22.3%, p = 0.01) were more elevated in SGA patients. In contrast, ulrasonography and the biochemical and hormonal exams did not show significant differences between groups. Conclusion:Women who were SGA at birth represent a risk group for the development of POS during menacme. Following studies this women should be performed to assess the relation to birth weight with the prevalence of cardiovascular and metabolic diseases during of life.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-08-24T17:29:48Z No. of bitstreams: 1 leandrovespolicampos.pdf: 1925979 bytes, checksum: a437d2a7a7488eca8d27ad667669795d (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-25T11:53:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 leandrovespolicampos.pdf: 1925979 bytes, checksum: a437d2a7a7488eca8d27ad667669795d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-25T11:53:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 leandrovespolicampos.pdf: 1925979 bytes, checksum: a437d2a7a7488eca8d27ad667669795d (MD5) Previous issue date: 2017-06-26 / FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / O Hypericum perforatum (HP) é uma espécie utilizada classicamente como um fitoterápico antidepressivo e ansiolítico. Seus diferentes compostos (hipericina e hiperforina) proporcionam muitos outros efeitos, tais como: antinociceptivo e anticonvulsivante. O objetivo desta tese foi investigar a passagem do extrato hidro-alcoólico de H. perforatum pelas barreiras placentária e hematoencefálica fetal e seus prováveis efeitos antinociceptivo, anticonvulsivante, ansiolítico e antidepressivo sobre os descendentes ao atingirem a idade adulta. Para isto, ratas Wistar receberam doses de 36, 72 e 144 mg/kg de HP ao longo de toda a gestação, por via oral. A fluorescência observada demonstrou a presença do extrato de HP em todos os tecidos analisados tanto das ratas gestantes, quanto dos fetos. Testes para avaliação da atividade antinociceptiva e anticonvulsivante do extrato de HP foram realizados em ratas F1 adultas, as quais apresentaram aumento de ambas as respostas. Testes para avaliação das atividades ansiolítica e antidepressiva do extrato de HP foram realizados com ratos F1 adultos, resultando também em aumento desses efeitos. Estes resultados sugerem que a administração de HP durante a gestação provocou mudanças no neurodesenvolvimento de regiões cerebrais relacionadas com o controle da dor, convulsão, ansiedade e depressão em seus descendentes. / Hypericum perforatum (HP) is a classically used species as an antidepressant and anxiolytic herbal remedy. Its different compounds (hypericin and hyperforin) provide many other effects, such as: antinociceptive and anticonvulsive. The objective of this thesis was to investigate the passage of the hydroalcoholic extract of H. perforatum through placental and fetal blood-brain barrier and the probable antinociceptive, anticonvulsive, anxiolytic and antidepressant effects on offspring as they reach adulthood. Wistar rats received oral doses of 36, 72 and 144 mg/kg of HP throughout gestation. The observed fluorescence indicated the presence of the extract in all tissues analyzed from both pregnant rats and fetuses. Tests for evaluation of antinociceptive and anticonvulsant activity of HP extract were performed on adult F1 rats, which showed an increase in both responses. Tests for evaluation of anxiolytic and antidepressant activities of HP extract were performed on adult F1 rats, also resulting in an increase in these effects. These results suggest that the administration of HP during gestation caused changes in the neurodevelopment of brain regions related to the control of pain, seizure, anxiety and depression in their offspring.

A reprogramação nuclear de uma célula somática a um estado embrionário tem diversas aplicações, como pesquisas básicas na biologia do desenvolvimento, terapia celular, melhoramento genético em animais de produção e conservação de espécies. As principais técnicas utilizadas para a reprogramação nuclear são a transferência nuclear de células somáticas (TNCS) e a geração de células tronco pluripotente induzidas (iPS). Muitos trabalhos têm mostrado uma baixa eficiência no processo de reprogramação nuclear nas duas técnicas, além disso, modificações epigenéticas tem sido apontada como a principal barreira para uma reprogramação nuclear eficiente. Por esse motivo, medidas como a utilização de células menos diferenciadas e/ou alteração do perfil epigenético das células somáticas podem aumentar a eficiência destas técnicas. Por isso, o objetivo deste trabalho foi investigar a influência de marcas epigenéticas em células bovinas utilizadas na reprogramação nuclear mediada por TNCS ou superexpressão de genes relacionados a pluripotêcia (iPS). Para isso, utilizamos 3 abordagens. Primeiro, analisamos marcações epigenéticas relacionadas ao desenvolvimento embrionário e pluripotência (H3K9me2, H3K9me3, H3K9ac, 5mC e 5hmC) em diferentes tipos celulares, analisamos a expressão gênica de genes responsáveis por essas marcações em células de diferentes tecidos (ex. células tronco mesenquimais (MSC) e fibroblastos) e as utilizamos como doadoras de núcleo na TNCS. Na segunda e a terceira abordagem, utilizamos células com menores níveis de H3K9me2 para a geração de iPS e na TNCS, respectivamente. Além disso, por se mostrar eficiente na TNCS, analisamos o efeito da sincronização do ciclo celular por privação de soro fetal bovino (SFB) na geração de células iPS. Com o intuito de diminuir os níveis de H3K9me2, as células foram tratadas com UNC0638, um inibidor especifico das metiltransferases de histona G9a/GLP. Nossos resultados do primeiro experimento mostraram que as MSC podem ser utilizadas como doadoras de núcleo na TNCS, no entanto, mesmo com algumas diferenças na expressão gênica em relação aos fibroblastos, a produção de blastocistos não foi diferente entre as duas células. No segundo experimento, as células privadas de SFB geraram mais colônias que as células controle, enquanto que as células tratadas não apresentaram diferença. Por último, as células tratadas com o UNC0638 apresentaram um menor nível de metilação no DNA em zigotos em relação às células controle. Os resultados encontrados neste trabalho podem contribuir para o melhor entendimento dos mecanismos epigenéticos envolvidos na reprogramação nuclear de bovinos / Nuclear reprogramming of somatic cells to embryonic state has several aplications, such as basic research on developmental biology, cell therapy, genetic improvement in livestock animals and preservation of endangered species. The principal techniques utilized to achieve nuclear reprogramming are Somatic Cell Nuclear Transfer (SCNT) and induced pluripotency. Several works has reported low efficiency rates of nuclear reprogramming when these techniques are used to reprogram somatic cells. Moreover, epigenetic modifications acquired during development act as epigenetic barrier to the complete reprogramming process. For this reason, strategies such as use of less differentiated cells and/or modification of epigenetic profile of somatic cells might increase the efficiency these techniques. The objective of this work was investigate the influence of epigenetic marks in bovine cells utilized on nuclear reprogramming experiments mediated by SCNT or induced pluripotency. To investigate it, we used three approaches. First, we analyzed the epigenetic marks related to the embryonic development and pluripotency (e.g H3K9me2, H3K9me3, H3K9ac, 5mC and 5hmC), gene expression of genes involved in these epigenetic marks in different tissues (i.e. mesenchymal stem cells (MSC) and fibroblasts) and their use as nuclear donor cells on SCNT procedure. Regarding the second and the third approach, we utilized cells with reduced levels of H3K9me2 to generate iPS cells and cloned embryos, respectively. Furthermore, since serum starvation has been demonstrated increase SCNT developmental rates, we assessed the effect of cell cycle synchronization mediated by serum starvation on nuclear reprogramming using iPS cells. Aiming decrease the levels of H3K9me2, cells were treated with UNC0638, a chemical probe that works as a specific inhibitor of the histone methyltransferases G9a and its counterpartner GLP. Our results showed that MSC are suitable to be used as nuclear donors on SCNT procedures, however, in spite of differences on gene expression comparing with fibroblasts, the embryonic developmental rates were not improved. On the second experiment, cells privated of fetal calf serum produced more iPS cells colonies than control cells, whereas cells treated with UNC did not show differences when compared with untreated cells. Lastly, UNC treated donor cells treated produced cloned zygotes with lower levels of DNA methylation compared to zygotes derivated from untreated cells. The results presented here will contribute to the better understanding of the epigenetic mechanisms involved on bovine nuclear reprogramming