Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Cancer cells display increased metabolic demands to support their proliferation and biosynthetic needs. It has been extensively shown in cancers, that amino acids have functions beyond the role of mRNA translation. The breadth of functions makes amino acid restriction an effective strategy for cancer therapy; hence an important line of research involves targeting amino acid acquisition and metabolism therapeutically. Currently, asparagine depletion via L-Asparaginase in acute lymphoblastic leukemia (ALL) remains the only clinically approved therapy to date. In the first project, we showed that ALL cells are auxotrophic for asparagine and rely on exogenous sources for this non-essential amino acid. However, sensitivity to L-Asparaginase therapy is mitigated by the expression of the enzyme asparagine synthetase (ASNS), involved in de novo asparagine biosynthesis. We showed that this adaptive response requires two essential steps; demethylation of the ASNS promoter and recruitment of activating transcription factor 4 (ATF4) to the promoter to drive ASNS transcription. Our follow-up study in ALL cells showed that asparagine bioavailability (through de novo biosynthesis or exogenous sources) is essential to maintain the expression of the critical oncogene c-MYC. c-MYC is a potent transcription factor and is dysregulated in over 60% of cancers, including hematopoietic malignancies. We showed that this regulation by asparagine is primarily at the translation level and c-MYC expression is rescued only when exogenous asparagine is available or when cells can undertake de novo biosynthesis. At the biochemical level, asparagine depletion also causes an induction of ATF4 mediated stress response and suppression of global translation mediated by decreased mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1) activity. However, we found that neither inhibition of the stress response or rescuing global translation rescued c-MYC protein expression. We also extended this observation to c-MYC-driven lymphomas using cell lines and orthotopic in vivo models. We showed that genetic inhibition of ASNS or pharmacological inhibition of asparagine production can significantly limit c-MYC protein and tumor growth when environmental asparagine is limiting. Overall, our work shows an essential role for asparagine in lymphoid cancers and has expanded on the usage of L-Asparaginase to resistant leukemias and lymphomas.

Acute lymphoblastic leukemia is the most common malignancy in children. The most important examination at the time of diagnosis includes karyotype of leukemic cells which divides patients into prognostic groups according to cytogenetic finding. In up to 90 % of patients the chromosomal aberrations with well known clinical significance are designated. One of cytogenetic type is high hyperdiploid ALL (51-68 chromosomes) associated with favorable prognosis. Nevertheless, relapses of the disease occur even in these children. One possible reason why this happens could be an increased genomic instability of leukemic cells that causes cryptic structural rearrangements. In a retrospective study, we examined a total of 232 children with newly diagnosed B-ALL using conventional cytogenetic analyses and interphase fluorescence in situ hybridization (I-FISH) with a panel of DNA probes (Abbott Vysis) in order to detect heteroploid cells. In patients with suspect cryptic structural chromosome aberrations, we analyzed the karyotypes in detail by multicolor FISH and multicolor banding (mFISH/mBAND; MetaSystems). The extent of aberrations was determined by comparative genomic hybridization on BAC arrays (array CGH; BlueGnome). Cell clones with high hyperdiploid karyotype were detected in a total of 102 children (44 %). In...

A mucosite bucal está entre as principais complicações decorrentes do tratamento antineoplásico em pacientes com leucemia linfóide aguda (LLA). Entre os fatores de risco para sua ocorrência destacam-se a idade, o gênero e a leucometria inicial, além das drogas quimioterápicas com comprovada ação estomatotóxicas. O objetivo deste estudo foi investigar a prevalência e os fatores de risco para a mucosite bucal em pacientes com LLA submetidos a diferentes protocolos de tratamento quimioterápicos. Um total de 169 prontuários clínicos de pacientes oncológicos pediátricos submetidos a diferentes protocolos de tratamento para LLA no Setor de Oncologia Pediátrica do Hospital Infantil Darcy Vargas, na cidade de São Paulo, no período compreendido entre 1994 a 2005 foram, retrospectivamente, avaliados. Os dados demográficos (idade e gênero) e clínicos (leucometria inicial, protocolo de tratamento a que foi submetido, evolução, ocorrência de mucosite e outras lesões bucais) foram registrados. A associação da mucosite bucal com as variáveis clínicas e demográficas foi obtida pelos testes do qui-quadrado e análise de regressão logística multivariada. Os resultados demonstraram uma freqüência de mucosite bucal em 46% dos pacientes oncológicos pediátricos com LLA sem correlação estatisticamente significativa entre sua ocorrência e o gênero (p=0,08), a idade (p=0,33) e a leucometria inicial (p=0,34). Na análise multivariada o protocolo de tratamento do grupo Berlim- Frankfurt-Munique de 1995 (ALL-BFM 95), de acordo com as variáveis avaliadas neste estudo, mostrou ser o fator mais significativo (p=0,009) para a ocorrência da mucosite bucal. Esses resultados fortemente sugerem uma maior estomatotoxicidade do protocolo ALL-BFM 95 comprovadas pela maior freqüência de mucosite bucal nos pacientes ontológicos pediátricos com LLA. Portanto, concluímos que a mucosite bucal deveria ser sistematicamente analisada nos centros especializados no tratamento da LLA que adotam diferentes protocolos de tratamento, visando não somente contribuir com a análise do grau de toxicidade das drogas quimioterápicas, mas principalmente, melhorar a qualidade de vida do paciente com base em condutas terapêuticas e profiláticas mais efetivas na prevenção de sua ocorrência. / Oral mucositis is one of the main complications secondary to antineoplastic treatment in patients with acute lymphoblastic leukemia (ALL). The risk factors for its occurrence include age, gender and initial leukocyte count, besides chemotherapeutic drugs with known stomatotoxic action. This study investigated the prevalence and risk factors to oral mucositis in patients with ALL submitted to different chemotherapeutic treatment protocols. A total of 169 clinical records of pediatric oncology patients submitted to different treatment protocols for ALL at the Pediatric Oncology Sector of the Child Hospital Darcy Vargas, in the city of São Paulo, in the period 1994 to 2005 were retrospectively evaluated. Demographic (age and gender) and clinical data (initial leukocyte count, treatment protocol adopted, evolution, occurrence of mucositis and other oral lesions) were recorded. The association of oral mucositis with the clinical and demographic variables was assessed by the chi-square test and multivariate logistic regression analysis. The results demonstrated occurrence of oral mucositis in 46% of pediatric oncology patients with ALL, without statistically significant correlation between its occurrence and gender (p=0.08), age (p=0.33) and initial leukocyte count (p=0.34). Multivariate analysis revealed that the Berlin-Frankfurt-Munich protocol of 1995 (ALL-BFM 95) was the most significant factor (p=0.009) to the occurrence of oral mucositis according to the variables evaluated in this study. These results strongly suggest the greater stomatotoxic effect of the ALL-BFM 95 protocol, as demonstrated by the higher frequency of oral mucositis in pediatric oncology patients with ALL. Thus, it may be concluded that oral mucositis should be systematically analyzed in centers specialized in the treatment of ALL adopting different treatment protocols, with a view to contribute to analysis of the degree of toxicity of chemotherapeutic drugs and mainly to improve the quality of life of patients on the basis of more effective therapeutic and prophylactic approaches for prevention of its occurrence.

A leucemia linfóide aguda (LLA) é a neoplasia hematológica mais comum na infância e representa uma doença heterogênea em relação à biologia e ao prognóstico e seu tratamento consiste principalmente em quimioterapia. Apesar dos avanços no tratamento, cerca de 20% dos pacientes apresentam recaída da doença e/ou óbito indicando a necessidade de terapias diferenciadas para esse grupo. Recentemente, drogas epigenéticas como inibidores de DNA metiltransferases (iDNMTs) tem mostrado efeitos anti-neoplásicos promissores para o tratamento de diversos tipos de neoplasias incluindo a LLA. Nos tumores, a hipermetilação gênica é encontrada em vários genes, incluindo genes de reparo do DNA, reguladores do ciclo celular e apoptose. Sendo assim, drogas desmetilantes estão sendo apontadas como promissores agentes para o tratamento do câncer. A Zebularina (ZB) é um iDNMT análogo de citidina que inibe a metilação do DNA. Esta droga tem mostrado resultados animadores para o tratamento de diversas neoplasias, incluindo glioblastoma, leucemia mielóide aguda, câncer de mama, próstata e outros. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos do tratamento com a ZB, associada ou não à quimioterápicos, em linhagens celulares pediátricas de LLA, por meio de ensaios funcionais como proliferação celular, capacidade clonogênica, apoptose e ciclo celular. Além disso, foi analisada a capacidade desmetilante da droga e a expressão dos genes DNMT1, DNMT3a e DNMT3b após o tratamento com a ZB. A ZB inibiu a proliferação celular de maneira dose e tempo-dependente e agiu sinergicamente quando combinada com o MTX em ambas as linhagens. Ela também diminuiu a capacidade clonogênica e aumentou a taxa de apoptose nas duas linhagens estudadas. Além disso, o tratamento com ZB causou uma parada na fase S do ciclo celular na linhagem ReH. A ZB foi capaz de desmetilar parcialmente o gene AhR e reduzir a expressão dos genes DNMT1, DNMT3a e DNMT3b. Todos os dados encontrados no presente trabalho sugerem que as drogas desmetilantes podem ser interessantes agentes para o tratamento da LLA pediátrica. / Acute lymphoblastic leukemia (ALL) is the most common hematologic malignancy in childhood and represents a heterogeneous disease regarding its biology and prognosis. Its treatment consists mainly of chemotherapy. Despite advances in treatment, about 20% of patients experience disease recurrence and/or death indicating the need for differentiated therapies for this group. Recently, epigenetic drugs such as DNA methyltransferases inhibitors (iDNMTs) has shown antineoplastic and promising results for several types of tumors including ALL. Gene hypermethylation is found in several genes in tumors cells, including genes responsible for DNA repair, cell cycle and apoptosis regulators. Therefore, demethylating agents may be promising agents for cancer treatment. Zebularine (ZB) an iDNMT is a cytidine analogue that inhibits DNA methylation. This drug has shown promising results for the treatment of many cancers, including glioblastoma, acute myeloid leukemia, breast and prostate cancer and others. The aim of this study was to evaluate the effects of ZB treatment, associated or not with chemotherapeutic agents, in childhood ALL cell lines through functional tests such as cell proliferation, clonogenic capacity, apoptosis and cell cycle. In addition, we examined the demethylating ability of ZB and the expression of DNMT1, DNMT3a and DNMT3b genes after treatment with this agent. ZB inhibited cell proliferation in a dose- and time-dependent manner and showed synergistic effects when combined with MTX in both cell lines. ZB treatment also reduced clonogenic capacity and increased the number of apoptotic cells in both cell lines studied. Furthermore, treatment with ZB caused an S phase cell cycle arrest in ReH cell line. ZB was able to partially demethylate AhR gene and reduce the expression of genes DNMT1, DNMT3a and DNMT3b. These results suggest that demethylating drugs may be interesting agents for the treatment of childhood ALL.

A L-asparaginase (EC 3.5.1.1) é uma enzima importante para o tratamento da leucemia linfoblástica aguda (LLA), neoplasia mais frequente em crianças e adolescentes. A L-asparaginase hidrolisa a L-asparagina resultando em ácido aspártico e amônio, impedindo que as células tumorais utilizem esse aminoácido para síntese proteica, ocasionando a morte celular apoptótica. Atualmente a enzima é obtida a partir de Escherichia coli e Erwinia chrysanthemi; no entanto, ambas as formulações estão associadas a um alto índice de efeitos adversos que comprometem a evolução e eficácia do tratamento. A levedura Saccharomyces cerevisiae tem o gene ASP1 responsável pela produção de L-asparaginase 1 (Sc_ASPase1) que tem sido pouco estudada. Para elucidar as características de Sc_ASPase1 nós expressamos a proteína em E. coli BL21(DE3) e a purificamos por cromatografia de afinidade. Sc_ASPase1 tem uma atividade especifica de 195,4 U/mg para L-asparagina e de 0,36 U/mg para L-glutamina, e um comportamento alostérico com um K0.5 de 75 µM para L-asparagina. Por meio de mutação sitio dirigida demonstramos a importância dos resíduos Thr64-Thy78-Th141-Lys215 para a catálise. As isoformas mutantes da proteína A331D, K335E, Y243S, S301N e ΔG77 não apresentaram melhoria nos parâmetros cinéticos ou atividade específica. Construímos e clonamos Sc_ASPase1 com a deleção dos primeiros 52 aminoácidos, porém nas condições testadas a proteína foi expressa na forma insolúvel. Demonstramos que Sc_ASPase1 possui potencial antineoplásico, pois com 10 U/mL de enzima foi capaz causar a 85% de mortalidade da linhagem leucêmica MOLT-4. Na mesma concentração, a enzima de E. coli é capaz de matar 95% de células dessa mesma linhagem. / L-Asparaginase (EC 3.5.1.1) is an important enzyme for the treatment of acute lymphoblastic leukemia (ALL), the most common malignancy in children and adolescents. L-asparaginase hydrolyzes L-asparagine resulting in ammonium and aspartic acid, preventing tumor cells of using such amino acid for protein synthesis, leading to apoptotic cell death. Currently, the enzyme is obtained from Escherichia coli and Erwinia chrysanthemi; however, both formulations are associated with a high incidence of side effects that compromise the progress and effectiveness of treatment. The yeast Saccharomyces cerevisiae has ASP1 gene responsible for the production of L-asparaginase 1 (Sc_ASPase1) that has been poor studied. To elucidate the characteristics of Sc_ASPase1, we expressed the protein in E. coli BL21 (DE3) cells and purified it by affinity chromatography. Sc_ASPase1 has a specific activity of 195.4 U/mg for L-asparagine and 0.36 U/mg for L-glutamine, and an allosteric behavior with a K0.5 of 75 µM for L-asparagine. Through site directed mutation, we demonstrated the importance of Thr64-Thy78-Th141-Lys215 residues for catalysis. The mutant protein isoforms A331D, K335E, Y243S, S301N and ΔG77 showed no improvement in kinetic parameters or specific activity. We build and cloned Sc_ASPase1 with the deletion of the first 52 amino acids, but under the conditions tested the protein was expressed in insoluble form. Sc_ASPase1 have demonstrated potential antineoplastic activityc, since 10 U/mL of enzyme lead to 85% of mortality in leukemia cell line MOLT-4. At the same concentration, the E. coli enzyme kills 95% of the cells of the same line.

Made available in DSpace on 2016-08-10T10:39:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LYSA BERNARDES MINASI.pdf: 541313 bytes, checksum: 5a4220856b565e6951c969b984acd390 (MD5) Previous issue date: 2009-03-16 / The acute lymphoblastic leukemia (ALL) is considered the result of abnormalities occurring in a progenitor cell of the lympho hematopoietic system. The abnormalities modify the program of cell differentiation, determining a proliferative advantage of leukemic clone on the other cells of hematopoietic tissue. The leukemia-free survival for more than five years, which is considered as criterion of cure for the disease in recent years has been approximately 80%. In the infant population the ALL is five times more incidents than the LMA, and is the cause of approximately 3/4 of all children diagnosed with leukemia. In ALL, 60% to 75% of patients present numerical abnormalities on the chromosomal batch, such as hiperdiploidia or hipodiploidia, or structural, such as translocations and deletions. Karyotypic changes are associated with recurrent clinical characteristics and prognostic measures. In this study, the cytogenetic evaluation was performed for all 22 patients included in the study. These patients were diagnosed at Hospital Araújo Jorge / ACCG and the Santa Casa de Misericórdia de Goiânia, in the period of March to December of 2008. Samples of bone marrow or peripheral blood were sent to the Laboratory of Human Cytogenetics and Molecular Genetics (Lagen) of SuLeide / SES / GO for cytogenetic analysis. Cytogenetic evaluation in 58% of karyotypes that was carried out had changed. We observed the presence of numerical changes, as hyperdiploid, near-haploid and trisomy of chromosome 21 and structural which are represented as follows: 46,XX,4q+/46,XX,t(q1;q4), 46,XX,t(10;14)(q22;q32), 46,XY,del(16q22)/46,XY,del(6q26)/Hyperdiploid, 46,XX/46,XX,del(8)(q21.2-22)/ Hyperdiploid, 46,XY,t(7;12)(q34;q22);del(10qter)/46,XY,t(7;12)(q34;q22)/46,XY,t(4;8)(q31.2;q23)/4 6,XY,t(12;16)(q24.1;q23)/Near-haploid, 46,XX,del(17q25), 46,XY,t(7;12)(q35;p11),+21. The morphologic remission of patients studied in twenty eighth day of induction treatment (D+28) was obtained in all cases. A Minimal Residual Disease (MRD) was positive in 14% of the cases. The patients were stratified into two groups at risk of relapse according to the protocol GBTL1 ALL-99: low risk of relapse (55%) and high risk of relapse (45%). Most of the chromosomal changes have not been described so far, therefore there is a certain limitation on the definition of the prognosis. The correlation between the cytogenetic findings and clinical and laboratory characteristics was established, demonstrating the importance of doing it to infer about the prognosis. / A leucemia linfóide aguda é considerada o resultado de anormalidades ocorrendo em uma célula progenitora do sistema linfo-hematopoético. As anormalidades modificam o programa de diferenciação celular, determinando uma vantagem proliferativa do clone leucêmico sobre as demais células do tecido hematopoético. A sobrevida livre de leucemia por mais de cinco anos, que é considerada como critério de cura para a doença, nos últimos anos, tem sido de aproximadamente 80%. Na população infantil a LLA é cinco vezes mais incidente do que a LMA, sendo a causa de aproximadamente 3/4 de todo o diagnóstico de leucemia infantil. Na LLA, entre 60% a 75% dos pacientes apresentam anormalidades numéricas do lote cromossômico, como a hiperdiploidia ou hipodiploidia, ou estruturais, como translocações e deleções. As alterações cariotípicas recorrentes estão associadas a características clínicas e prognósticas específicas. Neste estudo, a avaliação citogenética foi realizada para todos os 22 pacientes incluídos no estudo. Tais pacientes foram diagnosticados no Hospital Araújo Jorge/ACCG e na Santa Casa de Misericórdia de Goiânia, no período de março a dezembro de 2008. As amostras de medula óssea ou sangue periférico foram enviadas ao Laboratório de Citogenética Humana e Genética Molecular (LaGene) da SuLeide/SES/GO para análise citogenética. Na avaliação citogenética 58% dos cariótipos realizados apresentavam-se alterados. Foram observadas a presença de alterações numéricas, como hiperdiploidias, near-haploidia e trissomia do cromossomo 21 e estruturais representadas a seguir: 46,XX,4q+/46,XX,t(q1;q4), 46,XX,t(10;14)(q22;q32), 46,XY,del(16q22)/46,XY,del(6q26)/Hiperdiploidia, 46,XX/46,XX,del(8)(q21.2-22)/ Hiperdiploidia 46,XY,t(7;12)(q34;q22);del(10qter)/46,XY,t(7;12)(q34;q22)/46,XY,t(4;8)(q31.2;q23)/4 6,XY,t(12;16)(q24.1;q23)/Near-haploidia, 46,XX,del(17q25), 46,XY,t(7;12)(q35;p11),+21. A remissão morfológica dos pacientes estudados no vigésimo oitavo dia da indução do tratamento (D+28) foi obtida em todos os casos. A Doença Residual Mínima (DRM) foi positiva em 14% dos casos. Os pacientes foram estratificados em dois grupos de risco de recaída de acordo com o protocolo GBTL1 LLA-99: baixo risco de recaída (55%) e alto risco de recaída (45%). A maioria das alterações cromossômicas ainda não foram descritas até o momento, havendo portanto uma certa limitação quanto a definição do prognóstico. A correlação entre os achados citogenéticos e características clínico-laboratórias foi estabelecida, demonstrando a importância de fazê-la para inferir a respeito do prognóstico.

A leucemia linfoide aguda (LLA) é uma neoplasia hematológica agressiva, caracterizada pela expansão clonal de progenitores linfoides e ativação exacerbada de vias de sinalização. A via de sinalização de IGF1R/IRS1 inicia-se pela ligação do ligante IGF1 ao seu receptor transmembrana IGF1R, e subsequente ativação de seu substrato IRS1, que transmite sinais mitogênicos e antiapoptóticos, principalmente através da modulação das vias de sinalização PI3K/AKT/mTOR e MAPK . Estas vias de sinalização desempenham uma importante função na proliferação, sobrevivência e migração de células de leucêmicas. Dessa forma, o objetivo do nosso trabalho foi investigar a participação da via de sinalização IGF1R/IRS1 na LLA. Linhagens celulares Jurkat, MOLT-4, Namalwa e Raji foram tratadas ou não com inibidor de IGF1R/IRS1-2, NT157, ou com inibidor de IGF1R/IR, OSI-906, e submetidas à avaliação da viabilidade celular, apoptose, proliferação, ciclo celular, migração e expressão/ativação gênica e proteica. Células mononucleares de pacientes com LLA e de doadores saudáveis foram submetidas aos ensaios de viabilidade e apoptose, após tratamento com NT157 e OSI-906. O efeito do NT157 in vivo foi avaliado utilizando modelo de xenotransplante de células CEM em camundongos NSG. O estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa e Comitê de Ética no Uso dos Animais da Instituição. A análise estatística foi realizada pelo teste ANOVA e teste t de Student. O tratamento com NT157 reduziu a viabilidade e a proliferação, induziu apoptose e modulou o ciclo celular em todas as linhagens testadas (p<0,05). Similarmente, OSI- 906 reduziu a viabilidade e a proliferação, modulou o ciclo celular, porém não foi capaz de induzir apoptose nas linhagens de LLA (p<0,05). Os tratamentos com NT157 e com OSI-906 diminuíram significativamente a migração de Jurkat em fibronectina, porém não modularam a migração de Namalwa. Em um contexto molecular, a exposição ao NT157 resultou em inibição da fosforilação de proteínas da via de sinalização PI3K/AKT/mTOR e modulou a expressão de 25 genes relacionados com a via de sinalização MAPK, dentre eles CDKN1A (p21), FOS e JUN (p<0,05). OSI-906modulou a ativação das proteínas da via de sinalização PI3K/AKT/mTOR e a expressão gênica de p21, FOS e JUN, porém de uma forma diferente da modulação encontrada pelo tratamento com NT157 (p<0,05). Em células mononucleares de pacientes com LLA, NT157 induziu uma resposta heterogênea na viabilidade e induziu apoptose, e OSI-906 reduziu a viabilidade, porém não foi capaz de induzir apoptose nestes pacientes (p<0,05). Os tratamentos com NT157 e OSI-906 não apresentaram citotoxicidade em células de doadores saudáveis. Adicionalmente, o tratamento in vivo com veículo ou NT157 na dose de 50mg/kg/dia, via intraperitoneal, em modelos de xenotransplante com células CEM em camundongos NSG (n=5 para cada grupo) não apresentou efeitos antineoplásicos. Em conclusão, a inibição farmacológica de IGF1R/IRS1-2, por NT157, e de IGF1R/IR, por OSI-906, apresentaram efeitos antineoplásicos significativos em modelos de linhagens celulares e amostras primárias de pacientes com LLA. Os resultados dos estudos in vivo em modelos de xenotransplante indicam a necessidade de estudos de farmacocinética e farmacodinâmica para o NT157. Nossos resultados revelaram que NT157 exerce um efeito citotóxico nas células de LLA, enquanto que OSI-906 tem um efeito predominantemente citostático. Estes dados indicam que o inibidor de IGF1R/IRS1-2, NT157, obteve resultados antineoplásicos mais atrativos e a inibição direta de IRS1 pode ser um potencial alvo terapêutico em LLA. / Acute lymphoid leukemia (ALL) is an aggressive hematological neoplasm, characterized by clonal expansion of lymphoid progenitors and exacerbated activation of signaling pathways. The IGF1R/IRS1 signaling pathway initiated through binding of the ligand IGF1 to its transmembrane receptor IGF1R, and the subsequent activation of its substrate IRS1, which transmit mitogenic and antiapoptotic signals, mainly through the modulation of the PI3K/AKT/mTOR and MAPK signaling pathways. These signaling pathways play an important function in cell proliferation, survival and migration of leukemia cells. Therefore, the objective of our study was to investigate the participation of the IGF1R/IRS1 signaling pathway in ALL. Jurkat, MOLT-4, Namalwa and Raji cell lines were treated or not with IGF1R/IRS1-2 inhibitor, NT157, or with IGF1R/IR inhibitor, OSI-906, and evaluated for cell viability, apoptosis, proliferation, cell cycle, migration, gene and protein expression/activation. Mononuclear cells from patients with ALL and from healthy donors were submitted to the viability and apoptosis assays, after treatment with NT157 and OSI-906. The NT157 effect in vivo was evaluated using CEM cell line xenograft model in NSG mice. The study was approved by the Research Ethics Committee and the Ethics Committee on the Use of Animals of the Institution. Statistical analysis was performed by ANOVA and Student t test. Treatment with NT157 reduced viability and proliferation, induced apoptosis, and modulated the cell cycle in all cell lines tested (p<0.05). Similarly, OSI-906 reduced viability and proliferation, modulated the cell cycle, but was not able to induce apoptosis in ALL cell lines (p<0.05). Treatments with NT157 and OSI-906 significantly decreased the migration of Jurkat in fibronectin, but did not modulate the Namalwa migration. In a molecular context, the NT157 exposure resulted in inhibition of the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway protein phosphorylation and modulated the expression of 25 genes related to the MAPK signaling pathway, including CDKN1A (p21), FOS and JUN (p<0,05). OSI-906 modulated the activation of the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway proteins and the p21, FOS and JUN geneexpression, but in a different way from the modulation found by treatment with NT157 (p<0.05). In mononuclear cells of patients with ALL, NT157 induced a heterogeneous response in viability and induced apoptosis, and OSI-906 reduced viability, but was not able to induce apoptosis in these patients (p<0.05). Treatments with NT157 and OSI- 906 did not show cytotoxicity in healthy donor cells. Additionally, in vivo treatment with vehicle or NT157 at the dose of 50 mg/kg/day, intraperitoneally, in xenotransplantation models with CEM cells in NSG mice (n=5 for each group) showed no antineoplastic effects. In conclusion, the pharmacological inhibition of IGF1R/IRS1- 2, by NT157, and IGF1R/IR, by OSI-906, showed significant antineoplastic effects in cell line models and in primary samples of patients with ALL. The results of in vivo studies in xenotransplantation models indicate the need for pharmacokinetic and pharmacodynamic studies for NT157. In conclusions, our results revealed that NT157 exerts a cytotoxic effect on ALL cell lines and primary ALL cells, whereas OSI-906 has a predominantly cytostatic effect. These data indicate that the IGF1R/IRS1-2 inhibitor, NT157, obtained more attractive antineoplastic results and the direct inhibition of IRS1 may be a potential therapeutic to target in ALL.

A enzima L-asparaginase (ASNase) usada como biofármaco no tratamento de Leucemia Linfoblástica Aguda (LLA) é de origem bacteriana, o que provoca reações imunológicas nos paciente e a ASNase usada no Brasil é importada o que dificulta seu uso por razões de abastecimento e de preço. Por outra parte, dentro dos sistemas de expressão de proteínas recombinantes usados pela biotecnologia, destaca-se a Pichia pastoris, levedura metilotrófica de fácil manipulação, crescimento rápido, alta capacidade de expressão e capaz de realizar modificações pós-traducionais. Neste projeto, o gene de ASNase II de Saccharomyces cerevisiae foi expressa em P. pastoris (Muts), tendo sido analisada a localização da enzima nos meios extracelular, intracelular e espaço periplasmático. Além disso, foram avaliadas diversas condições de crescimento e indução da ASNase em agitador orbital e finalmente foi feito o cultivo em biorreator de 3L operado em batelada. Segundo o analise da expressão, a enzima foi localizada no espaço periplasmático. O crescimento de P. pastoris em diferentes concentrações de glicerol (10,0 - 50,0 g.L-1) mostraram parâmetros cinéticos similares (&#181;máx = 0,35 h-1; tg= 2,0 h) e o maior fator de conversão de substrato em células (Y x/s = 0,9 g g-1) foi obtido com 10,0 g.L-1 de glicerol. A expressão de ASNase somente ocorreu a 20 &#176;C e melhora com concentrações de metanol acima de 1,0% (v/v), obtendo-se a maior produção da enzima a 3% de metanol durante 48 horas, o que foi corroborado pelo planejamento fatorial fraccionado (3n-k + 2), n = 3 e k =1. Também se observou que o pH de indução, a suplementação com aminoácidos ou casaminoácidos e concentração de glicerol durante a fase de crescimento apresentaram pouca ou nenhuma influência na expressão. Entretanto, as células induzidas imediatamente após o glicerol ter sido consumido melhoraram a produção de ASNase. No cultivo em biorreator, a fase de crescimento foi feita com 10,0 e 40,0 g.L-1-1 de glicerol, e a fase de indução com pulsos de 3,0% (v/v) de metanol durante 120 horas. A maior atividade volumétrica (710,2 U.L-1) de ASNase foi obtida na batelada com 40,0 g.L-1 de glicerol e a atividade periplasmática foi constante durante o tempo de cultivo o que significa que o controle do pH afeta positivamente na expressão de ASNase. / The bacterial L-asparaginase (ASNase) is used as biopharmaceutical in the treatment of acute lymphoblastic leukemia (ALL) and non-Hodgkin lymphoma and because his origin causes immune reactions in patients. The ASNase used in Brazil is imported which hinders its use due to supply availability and price. The methylotrophic yeast Pichia pastoris, is a microrganism easy to handle and with fast growth and high capacity of expression of recombinant proteins and that is able to carry out post-translational modifications. In this work, Saccharomyces cerevisiae ASNase II gene was expressed in Pichia pastoris (Muts) and was analyzed its localization in extra and intracellular medium and periplasmic space. Also, different conditions of growth and induction were evaluated in shaker, that culminated in a cultivation carried out in 3L bioreactor operated in batch. According the expression analysis, the enzyme was localized in periplasmic space; Pichia pastoris growth in different concentrations of glycerol (10 - 50 g.L-1) show similar kinetic parameters (&#181;máx = 0.35 h-1; tg = 2.0 h), with the higher substrate to biomass yield (Y x/s= 0.9 g.g-1) obtained with 10 g.L-1 of glycerol. The ASNase expression only occurred at 20°C and improves with methanol concentrations above 1.0% (v/v) to yield the highest production ASNase 3.0% methanol for 48 hours, which was corroborated by factorial fractionated design (3n-k + 2), n = 3 and k = 1. Also was observed that the pH of induction, supplementation with amino acids or casaminoacids and glycerol concentration during the growth phase had little or null influence on the expression. However the induction immediately after glycerol depletion improved the ASNase production. In bioreactor, were used 10 and 40 g.L-1 of glycerol in the growth phase and in the induction phase were used methanol pulses of 3.0% (v/v) during 120 hours. The major volumetric activity (710,2 U.L-1) of ASNase occurred in batch cultivation with 40 g.L-1 of glycerol and periplasmic activity was almost constant during the process which means that the control of pH affects positively the ASNase expression.

A Leucemia Linfóide Aguda (LLA) é uma doença heterogênea em relação à biologia e ao prognóstico. Além de alterações genéticas, anormalidades epigenéticas, estão estreitamente relacionadas ao processo de carcinogênese e entre os mecanismos epigenéticos, a acetilação das histonas é um componente essencial para a regulação da estrutura da cromatina e atividade transcricional. Esse processo é mediado pelas histonas acetiltransferases (HATs). Por outro lado, a desacetilação, por meio das histonas desacetilases (HDACs), está relacionada à condensação da cromatina e repressão transcricional. A expressão anormal das HDACs tem sido associada ao processo de leucemogênese, revelando ser uma área promissora na caracterização de grupos de risco e tratamento do câncer. Os objetivos deste trabalho foram avaliar a expressão dos genes da classe I de HDACs (HDAC 1, 2, 3 e 8), correlacionar os resultados com as características clínicas e de prognóstico (idade, gênero, grupo de risco, contagem inicial de blastos, imunofenótipo, resposta ao tratamento, doença residual mínima nos dias 14 e 18 e a sobrevida livre de eventos) em 46 amostras consecutivas de medula óssea de crianças e adolescentes portadores de LLA; comparar e correlacionar a expressão dos genes estudados entre as amostras de pacientes portadores LLA e 10 amostras de medula óssea sem doença hematológica. A análise da expressão gênica foi realizada através da técnica de PCR em Tempo Real pelo método TaqMan®. Foi observado um aumento da expressão do gene HDAC1 nas amostras dos pacientes bons respondedores ao ix tratamento. O gene HDAC2 foi mais expresso no grupo de pacientes do gênero masculino (p=0,038). Esse gene também mostrou uma expressão aumentada nos pacientes de alto risco (p=0,060) e com sobrevida menor (p=0,065), entretanto os valores encontrados não foram estatisticamente significativos. Além disso, foi observada uma expressão aumentada dos genes HDAC2 (p=0,007), HDAC3 (p=0,014) e HDAC8 (p=0,002) em amostras de pacientes com LLA quando comparadas às amostras de medula óssea sem doença hematológica. Houve correlação entre a expressão de todos os genes de classe I das HDACs, exceto entre HDAC1 e HDAC8. Os resultados obtidos nesse trabalho sugerem que as HDACs de classe I, podem representar importantes alvos para futuros estudos em LLA, no entanto são necessários de testes funcionais para confirmar estes resultados. / Acute Lymphoblastic Leukemia (ALL) is a heterogeneous disease with distinct biologic and prognostic groups. In addition to genetic alterations, epigenetic processes play an important role in carcinogenesis, among which histone acetylation/deacetylation is crucial for chromatin modulation structure and transcriptional activity. Histone acetylation is regulated by the enzyme histone acetyl transferases (HATs). On the other hand, the deacetylation process is regulated by histone deacetylases (HDACs) enzymes, which is associated with the chromatin condensation and transcriptional repression. Abnormal expression of HDACs is a common feature of cancer and has revealed a promising field to stratify cancer treatment and risk classification. The investigation of these expression profiles may represent an important clinical factor for diagnosis and management of hematological malignances. The objectives of the present study were to analyze the expression profile of the class 1 HDACs (HDAC1, 2, 3 and 8) genes in bone marrow samples obtained from 46 childhood ALL samples, to correlate the results with prognostic and clinical features (age, gender, risk group, immunophenotype, treatment response, minimal residual disease and event free survival) of the patients; to evaluated differences in gene expression between ALL samples and 10 bone marrow samples without hematological disease and to verify the correlation of these genes. The gene expression analysis were made using xi TaqMan real-time polymerase chain reaction. A higher expression of HDAC1 in patients with better treatment response was observed. The HDAC2 showed a higher expression in male gender (p=0,038). HDAC2 also showed a higher expression for higher risk (p=0,060) and lower survival patients (p=0,065), however the statistical analysis did not show significant results. Furthermore, there was a higher expression of HDAC2 (p=0,007), HDAC3 (p=0,014) and HDAC8 (p=0,002) in ALL samples when compared to healthy donors. Class I HDACs showed correlation in gene expression, except for HDAC1 and HDAC8. These results suggest that class I HDACs can represent important targets for ALL research; however, it is necessary to perform functional investigation to confirm these results.

A leucemia linfoide aguda (LLA) é uma neoplasia hematológica agressiva, caracterizada pela expansão clonal de progenitores linfoides e ativação exacerbada de vias de sinalização. A via de sinalização de IGF1R/IRS1 inicia-se pela ligação do ligante IGF1 ao seu receptor transmembrana IGF1R, e subsequente ativação de seu substrato IRS1, que transmite sinais mitogênicos e antiapoptóticos, principalmente através da modulação das vias de sinalização PI3K/AKT/mTOR e MAPK . Estas vias de sinalização desempenham uma importante função na proliferação, sobrevivência e migração de células de leucêmicas. Dessa forma, o objetivo do nosso trabalho foi investigar a participação da via de sinalização IGF1R/IRS1 na LLA. Linhagens celulares Jurkat, MOLT-4, Namalwa e Raji foram tratadas ou não com inibidor de IGF1R/IRS1-2, NT157, ou com inibidor de IGF1R/IR, OSI-906, e submetidas à avaliação da viabilidade celular, apoptose, proliferação, ciclo celular, migração e expressão/ativação gênica e proteica. Células mononucleares de pacientes com LLA e de doadores saudáveis foram submetidas aos ensaios de viabilidade e apoptose, após tratamento com NT157 e OSI-906. O efeito do NT157 in vivo foi avaliado utilizando modelo de xenotransplante de células CEM em camundongos NSG. O estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa e Comitê de Ética no Uso dos Animais da Instituição. A análise estatística foi realizada pelo teste ANOVA e teste t de Student. O tratamento com NT157 reduziu a viabilidade e a proliferação, induziu apoptose e modulou o ciclo celular em todas as linhagens testadas (p<0,05). Similarmente, OSI- 906 reduziu a viabilidade e a proliferação, modulou o ciclo celular, porém não foi capaz de induzir apoptose nas linhagens de LLA (p<0,05). Os tratamentos com NT157 e com OSI-906 diminuíram significativamente a migração de Jurkat em fibronectina, porém não modularam a migração de Namalwa. Em um contexto molecular, a exposição ao NT157 resultou em inibição da fosforilação de proteínas da via de sinalização PI3K/AKT/mTOR e modulou a expressão de 25 genes relacionados com a via de sinalização MAPK, dentre eles CDKN1A (p21), FOS e JUN (p<0,05). OSI-906modulou a ativação das proteínas da via de sinalização PI3K/AKT/mTOR e a expressão gênica de p21, FOS e JUN, porém de uma forma diferente da modulação encontrada pelo tratamento com NT157 (p<0,05). Em células mononucleares de pacientes com LLA, NT157 induziu uma resposta heterogênea na viabilidade e induziu apoptose, e OSI-906 reduziu a viabilidade, porém não foi capaz de induzir apoptose nestes pacientes (p<0,05). Os tratamentos com NT157 e OSI-906 não apresentaram citotoxicidade em células de doadores saudáveis. Adicionalmente, o tratamento in vivo com veículo ou NT157 na dose de 50mg/kg/dia, via intraperitoneal, em modelos de xenotransplante com células CEM em camundongos NSG (n=5 para cada grupo) não apresentou efeitos antineoplásicos. Em conclusão, a inibição farmacológica de IGF1R/IRS1-2, por NT157, e de IGF1R/IR, por OSI-906, apresentaram efeitos antineoplásicos significativos em modelos de linhagens celulares e amostras primárias de pacientes com LLA. Os resultados dos estudos in vivo em modelos de xenotransplante indicam a necessidade de estudos de farmacocinética e farmacodinâmica para o NT157. Nossos resultados revelaram que NT157 exerce um efeito citotóxico nas células de LLA, enquanto que OSI-906 tem um efeito predominantemente citostático. Estes dados indicam que o inibidor de IGF1R/IRS1-2, NT157, obteve resultados antineoplásicos mais atrativos e a inibição direta de IRS1 pode ser um potencial alvo terapêutico em LLA. / Acute lymphoid leukemia (ALL) is an aggressive hematological neoplasm, characterized by clonal expansion of lymphoid progenitors and exacerbated activation of signaling pathways. The IGF1R/IRS1 signaling pathway initiated through binding of the ligand IGF1 to its transmembrane receptor IGF1R, and the subsequent activation of its substrate IRS1, which transmit mitogenic and antiapoptotic signals, mainly through the modulation of the PI3K/AKT/mTOR and MAPK signaling pathways. These signaling pathways play an important function in cell proliferation, survival and migration of leukemia cells. Therefore, the objective of our study was to investigate the participation of the IGF1R/IRS1 signaling pathway in ALL. Jurkat, MOLT-4, Namalwa and Raji cell lines were treated or not with IGF1R/IRS1-2 inhibitor, NT157, or with IGF1R/IR inhibitor, OSI-906, and evaluated for cell viability, apoptosis, proliferation, cell cycle, migration, gene and protein expression/activation. Mononuclear cells from patients with ALL and from healthy donors were submitted to the viability and apoptosis assays, after treatment with NT157 and OSI-906. The NT157 effect in vivo was evaluated using CEM cell line xenograft model in NSG mice. The study was approved by the Research Ethics Committee and the Ethics Committee on the Use of Animals of the Institution. Statistical analysis was performed by ANOVA and Student t test. Treatment with NT157 reduced viability and proliferation, induced apoptosis, and modulated the cell cycle in all cell lines tested (p<0.05). Similarly, OSI-906 reduced viability and proliferation, modulated the cell cycle, but was not able to induce apoptosis in ALL cell lines (p<0.05). Treatments with NT157 and OSI-906 significantly decreased the migration of Jurkat in fibronectin, but did not modulate the Namalwa migration. In a molecular context, the NT157 exposure resulted in inhibition of the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway protein phosphorylation and modulated the expression of 25 genes related to the MAPK signaling pathway, including CDKN1A (p21), FOS and JUN (p<0,05). OSI-906 modulated the activation of the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway proteins and the p21, FOS and JUN geneexpression, but in a different way from the modulation found by treatment with NT157 (p<0.05). In mononuclear cells of patients with ALL, NT157 induced a heterogeneous response in viability and induced apoptosis, and OSI-906 reduced viability, but was not able to induce apoptosis in these patients (p<0.05). Treatments with NT157 and OSI- 906 did not show cytotoxicity in healthy donor cells. Additionally, in vivo treatment with vehicle or NT157 at the dose of 50 mg/kg/day, intraperitoneally, in xenotransplantation models with CEM cells in NSG mice (n=5 for each group) showed no antineoplastic effects. In conclusion, the pharmacological inhibition of IGF1R/IRS1- 2, by NT157, and IGF1R/IR, by OSI-906, showed significant antineoplastic effects in cell line models and in primary samples of patients with ALL. The results of in vivo studies in xenotransplantation models indicate the need for pharmacokinetic and pharmacodynamic studies for NT157. In conclusions, our results revealed that NT157 exerts a cytotoxic effect on ALL cell lines and primary ALL cells, whereas OSI-906 has a predominantly cytostatic effect. These data indicate that the IGF1R/IRS1-2 inhibitor, NT157, obtained more attractive antineoplastic results and the direct inhibition of IRS1 may be a potential therapeutic to target in ALL.