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Chez l’adulte les premières étapes du développement hématopoïétique se déroulent dans la moelle osseuse (MO). La contribution de cellules d’origine mésenchymateuse, appelées niches stromales, a été démontrée dans le cas de la maintenance des cellules souches hématopoïétiques (CSH) et du développement des lymphocytes B (LB). Ainsi la maintenance des CSH dépend de niches périvasculaires sécrétant CXCL12 et SCF. Par ailleurs les LB les plus précoces (preproB) sont en contact de cellules stromales CXCL12+, puis migrent vers des cellules stromales exprimant l’interleukine-7 lors de leur différentiation en cellules proB. L’expression du préBCR, marque ensuite l’entrée dans le stade préB. À ce stade, les cellules sont au contact de cellules stromales galectine-1+.Malgré les progrès obtenus dans la compréhension du rôle des niches stromales, leur hétérogénéité et les mécanismes contrôlant la migration et l’adhésion des cellules hématopoïétiques en différenciation restent à mieux définir. Dans cet objectif, nous avons caractérisé phénotypiquement les cellules stromales de la MO mais aussi démontré l’existence d’une niche multi-spécifique, associée aux sinusoïdes et capable de soutenir les CSH et les LB.La contribution des niches dans le développement et la résistance aux traitements des Leucémies Aigues Lymphoblastiques de type B (LAL-B), équivalents pathologiques des LB en développement, a aussi été démontrée. Au cours de mon travail de thèse nous avons révélé l'influence d'un facteur exprimé par des cellules stromales de la MO sur la prolifération des LAL-B. À terme, ces travaux permettront de développer des traitements ciblant les fonctions protectrices des niches tumorales. / In adults, the early stages of hematopoietic development take place in the bone marrow (BM). The contribution of specialized cells of mesenchymal origin, called stromal niches, has been demonstrated in the case of hematopoietic stem cell (HSC) maintenance and B lymphocyte development. Indeed, the maintenance of HSC depends on perivascular niches secreting CXCL12 and SCF. Furthermore progenitor B cells (preproB) are in contact with CXCL12+ stromal cells and migrate towards interleukin 7 expressing stromal cells during their differentiation into proB cells. PreBCR expression then marks the entrance into the preB cell stage. At this point, the cells are in contact with galectin-1+ stromal cells.Although progress have been made in understanding the role of stromal cell niches, their heterogeneity and the mechanisms controlling migration and adhesion of differentiating hematopoietic cells are controversial and remain to be defined. With this objective, we characterized phenotypically BM stromal cells but also demonstrated the existence of a multi-specific niche, associated to sinusoids and able to support both HSC and early B cells.The contribution of BM niches in the development and resistance to treatment of B cell Acute Lymphoblastic Leukemia (B-ALL), pathological equivalent of developing B cells has also been demonstrated. During my PhD, our work revealed the influence of a factor expressed by BM stromal cells on the proliferation of B-ALL. Ultimately, this work will allow the development of treatments targeting the protective functions of tumor niches.

Acute lymphoblastic leukemia (ALL) encompasses a spectrum of lymphoid progenitors that have undergone malignant transformation and clonal proliferation at various stages of differentiation. Some cases of ALL have been documented to have prenatal origins and in particular neonatal exposure to various environmental pollutants is associated with increased disease risk, including childhood lymphoma and leukemia. Dibenzo[def,p]chrysene (DBC) is a polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) and in our laboratory has been established as a transplacental carcinogen in mice, producing aggressive T-cell lymphoblastic lymphomas, lung, liver, uterine, ovarian, and testicular lesions, depending on timing and dose of exposure. Investigation of the transplacental and translactational transfer of DBC was warranted following a cross-foster experiment demonstrating the greatest tumorigenic response occurred in offspring both gestating in and nursed by an exposed female. [¹⁴C]-DBC (GD17) dosing was utilized to examine time-dependent alterations of [¹⁴C] in maternal and fetal tissues, excreta, and residual levels at weaning. Fetal tissue levels of [¹⁴C]-DBC equivalents were 10-fold lower than maternal tissue, and after weaning the residual body burden was roughly equivalent in offspring exposed only in utero or only via lactation. Certain bioactive food components, including indole-3-carbinol (I3C), 3,3'-diindolylmethane (DIM), and sulforaphane (SFN) from cruciferous vegetables have been shown to target cellular pathways regulating carcinogenesis. In the above mentioned DBC initiated model of carcinogenesis, I3C is an effective transplacental chemopreventive agent. We sought to extend our chemoprevention studies in mice to a human neoplasm in cell culture, analogous to the observed murine T-cell lymphomas. Treatment of the human T-ALL cell line CCRF-CEM (CEM) with I3C reduced cell proliferation and viability only at supraphysiologic concentrations whereas DIM, the primary acid condensation product of I3C, had a marked effect at low micromolar concentrations in vitro and reduced growth of CEM xenografts in vivo. Additional T-ALL lines, selected to represent the heterogeneity of the disease, (CCRF-HSB2, Jurkat, and SUP-T1) responded similarly in vitro, demonstrating a potential therapeutic value of DIM in T-ALL. Given that epigenetic reprograming is especially active during fetal development and that DNA hypermethylation contributes to the etiology of T-ALL we examined genome-wide DNA methylation in CEM. Differential methylation analysis revealed that DIM and I3C alter CpG methylation in unique, yet overlapping, gene targets. DIM treated cells exhibited a dose-dependent decrease in hypermethylation, an observation consistent with an epigenetic mechanism of cancer suppression. Pyroseqencing and RTPCR technologies were utilized to validate changes in DNA methylation and to compare these patterns with a transcriptional response in both novel targets and candidate genes selected from the literature. Collectively, these studies merited returning to the murine transplacental model for further investigation of genetic and epigenetic changes upon maternal dietary intervention with I3C. More importantly we incorporated whole cruciferous vegetable diets (10% broccoli sprouts or 10% Brussels sprouts), SFN diet, or the combination of SFN and I3C, in order to examine matrix and mixture effects. Preliminary analysis suggests a worse prognosis for those animals exposed in utero to SFN or the whole foods, especially males. As this is the first study to administer SFN or whole cruciferous vegetables in a transplacental model of carcinogenesis, our results warrant further study on the concentration dependent influence of these potent phytochemicals during the perinatal window. / Graduation date: 2012

Le dihydrofolate réductase (DHFR) est la principale cible du méthotrexate, un important composant du traitement de la leucémie lymphoblastique aiguë (LLA). Une association des polymorphismes du promoteur de DHFR avec l’issue de la LLA a été mise en évidence au laboratoire. Une survie sans événement (EFS) réduite corrélait avec les allèles A -317 et C -1610, et l’haplotype *1, défini par ces allèles. L’haplotype *1 était aussi associé à une expression élevée du DHFR. Dans cette étude, nous étendons l’analyse à la région régulatrice adjacente, d’environ 400 pb, correspondant au transcrit mineur non-codant du DHFR, qui joue un rôle essentiel dans la régulation de la transcription au niveau du promoteur majeur. Six polymorphismes ont été identifiés, parmi lesquels 5 étaient des SNPs et un polymorphisme de longueur composé d’un nombre variable d’éléments de 9 pb et d’une insertion/délétion de 9 pb. L’analyse d’haplotype, incluant tous les polymorphismes promoteurs, a révélé une diversification de l’haploytpe *1 en 5 sous-types (*1a à *1e). Les variations du promoteur majeur et les sous-types de l’haplotype *1 ont été par la suite analysés pour l’association avec l’issue de LLA. Un EFS réduit corrélait avec l’allèle A du polymorphisme G308A (p=0,02) et avec l’haplotype *1 (p=0,01). Des niveaux élevées d’ARNm étaient trouvés chez les porteurs de l’haplotype *1b (p=0,005) et pas pour les autres sous-types de l’haplotype *1. Alors, la mauvaise issue de LLA associée avec l'haplotype *1 est en effet déterminée par le sous-type *1b. Cette étude donne un nouvel aperçu des polymorphismes régulateurs du DHFR définissant plus précisément les variations du DHFR prédisposant un événement. / Dihydrofolate reductase (DHFR) is the major target of methotrexate, a key component in childhood acute lymphoblastic leukemia (ALL) treatment. We recently reported an association of DHFR promoter polymorphisms with ALL outcome. Lower event free survival (EFS) correlated with the alleles A -317 and C -1610, and with haplotype *1, defined by these alleles. Haplotype*1 was also associated higher DHFR expression. Here we extended the analysis to adjacent 400bp regulatory region corresponding to non-coding minor DHFR transcript which plays an essential role in the regulation of transcription from the major promoter. Six polymorphisms were identified, of which 5 were SNPs and one length polymorphism composed of variable number of 9bp elements and 9bp insertion/deletion. Haplotype analysis including all promoter polymorphisms revealed diversification of haplotype *1 into 5 subtypes (*1a to *1e). Major promoter variations and haplotype *1 subtypes were subsequently analyzed for the association with ALL outcome. Lower EFS correlated with an A allele of G308A polymorphism (p=0.02) and with *1b haplotype (p=0.01). Higher mRNA levels were found in the carriers of *1b haplotype (p=0.005) and not for remaining haplotype *1 subtypes. So, the worse ALL outcome associated with haplotype *1 is actually determined by the subtype *1b. The study provides a new insight into DHFR regulatory polymorphisms defining more precisely event–predisposing DHFR variations.

Les améliorations dans les protocoles de traitement pour la majorité des cancers pédiatriques ont augmenté de façon marquée les taux de survie. Cependant, des risques élevés de multiples problèmes de santé chez les survivants sont bien documentés. En ce qui concerne spécifiquement les problèmes neuropsychologiques, les principaux facteurs de risque individuels connus à ce jour (l’âge au diagnostic, le genre du patient, l’exposition aux radiations) demeurent insuffisants pour cibler efficacement et prévenir les séquelles à long terme. Les objectifs généraux de cette thèse étaient : 1) la caractérisation des trajectoires individuelles de problèmes de comportement chez une population de patients pédiatriques atteints de leucémie lymphoblastique aiguë; 2) l’identification des principaux déterminants génétiques, médicaux et psychosociaux associés aux problèmes de comportements. Les hypothèses étaient : 1) Il existe une association entre les trajectoires individuelles de problèmes de comportement et a - des facteurs psychosociaux liés au fonctionnement familial, b - des polymorphismes dans les gènes modérateurs des effets thérapeutiques du méthotrexate et des glucocorticoïdes, c - des variables liées aux traitements oncologiques. 2) L'utilisation de modèles statistiques multi-niveaux peut permettre d’effectuer cette caractérisation des trajectoires individuelles et l’identification des facteurs de risque associés. 138 patients pédiatriques (0-18 ans) ayant reçu un diagnostic de leucémie lymphoblastique aiguë entre 1993 et 1999 au CHU Ste-Justine ont participé à une étude longitudinale d’une durée de 4 ans. Un instrument validé et standardisés, le Child Behavior Checklist, a été utilisé pour obtenir un indice de problèmes de comportement, tel que rapporté par la mère, au moment du diagnostic, puis 1, 2, 3 et 4 ans post-diagnostic. Des données génétiques, psychosociales et médicales ont aussi été collectées au cours de cette même étude longitudinale, puis ont été exploitées dans les modélisations statistiques effectuées. Les résultats obtenus suggèrent que les problèmes de comportement de type internalisés et externalisés possèdent des trajectoires et des facteurs de risque distincts. Les problèmes internalisés sont des manifestations de troubles affectifs chez le patient, tels que des symptômes dépressifs ou anxieux, par exemple. Ceux-ci sont très prévalents tôt après le diagnostic et se normalisent par la suite, indiquant des difficultés significatives, mais temporaires. Des facteurs médicaux exacerbant l'expérience de stress, soit le risque de rechute associé au diagnostic et les complications médicales affectant la durée de l'hospitalisation, ralentissent cette normalisation. Les problèmes externalisés se manifestent dans le contact avec autrui; des démonstrations d’agression ou de violence font partie des symptômes. Les problèmes externalisés sont plus stables dans le temps relativement aux problèmes internalisés. Des variables pharmacologiques et génétiques contribuent aux différences individuelles : l'administration d’un glucocorticoïde plus puissant du point de vue des effets pharmacologiques et toxicologiques, ainsi que l’homozygotie pour l’haplotype -786C844T du gène NOS3 sont liés à la modulation des scores de problèmes externalisés au fil du temps. Finalement, le niveau de stress familial perçu au diagnostic est positivement corrélé avec le niveau initial de problèmes externalisés chez le patient, tandis que peu après la fin de la période d’induction, le niveau de stress familial est en lien avec le niveau initial de problèmes internalisés. Ces résultats supportent l'idée qu'une approche holistique est essentielle pour espérer mettre en place des interventions préventives efficaces dans cette population. À long terme, ces connaissances pourraient contribuer significativement à l'amélioration de la qualité de vie des patients. Ces travaux enrichissent les connaissances actuelles en soulignant les bénéfices des suivis longitudinaux et multidisciplinaires pour comprendre la dynamique de changement opérant chez les patients. Le décloisonnement des savoirs semble devenir incontournable pour aspirer dépasser le cadre descriptif et atteindre un certain niveau de compréhension des phénomènes observés. Malgré des défis méthodologiques et logistiques évidents, ce type d’approche est non seulement souhaitable pour étudier des processus dynamiques, mais les travaux présentés dans cette thèse indiquent que cela est possible avec les moyens analytiques actuels. / Recent improvements in pediatric cancers treatment have led to marked increases in patient survival rate. However, it has been well documented that pediatric cancer survivors are at elevated risk for various other health problems. With respect specifically to neuropsychological side effects, known predictors (mainly: age at diagnosis, patient gender, exposure to radiation therapy) remain insufficient so far to target, and prevent efficiently, long term sequelae in this population. General objectives related to this thesis were: 1) characterization of individual trajectories of behavioral problems in pediatric patients with acute lymphoblastic leukemia; 2) the identification of genetic, medical and psychosocial determinants of behavioral problems in this population. This research program was based on the following hypotheses: 1) there is an association between the trajectories of individual behavioral problems and a – familial well-being-related psychosocial factors, b – gene polymorphisms involved in the therapeutic responses to methotrexate and glucocorticoids, c – anti-cancer treatments-related variables. 2) Multilevel statistical modeling can be used to characterize patient groups according to their individual behavioral problem trajectories, and can also identify predictive factors. 138 pediatric patients (0-18 years old) who received an acute lymphoblastic leukemia diagnosis between 1993 and 1999 at CHU Ste-Justine participated in this 4 years-long longitudinal study. A standardized and validated instrument, the Child Behavior Checklist, was used to measure behavior problems, as reported by the mother, at diagnosis, and then 1, 2, 3 and 4 years post-diagnosis. Genetic, psychosocial and medical data were also collected during this longitudinal study; these data were exploited in the context of the statistical modeling performed. Results obtained suggest that internalized and externalized behavioral problems have distinct trajectories and have different predictive factors. Internalized problems are affective issues presented by the patient, such as depressive or anxious symptoms. They are highly prevalent post-diagnosis and normalize over the following years, suggestive of temporary yet significant problems. Stress-enhancing medical variables such as a higher relapse risk at diagnosis and medical complications requiring a longer hospitalization slow down the normalization process. Externalized problems need interpersonal contact to occur; violence or aggressiveness manifestations are some examples. Compared to internalized problems, externalized problems are much more stable across time. However, pharmacological and genetic variables do contribute to individual differences in trajectories. In particular, administration of a more potent glucocorticoid (from pharmacological and toxicological perspectives) and being homozygous for NOS3 gene -786C844T haplotype are linked to modulation of externalized problems in time. Finally, the level of perceived family stress at time of diagnosis is positively correlated with initial externalized problems, while shortly after the induction period, the level of familial stress is linked with the initial internalized problems. Together, these results support the idea that a holistic care strategy is essential to develop efficient, preventive interventions in this population, due to the multifactorial nature of these behavioral problems. The knowledge generated in the present studies could contribute to better quality of life for these patients. This thesis also brings a more holistic contribution to our current knowledge of behavioral problems in this population, by highlighting the need for individual, multidisciplinary follow-ups, with particular emphasis on repeated measurements and appropriate statistical analyses. More than ever, knowledge de-compartmentalization appears essential in reaching a certain comprehension level of observed phenomena, rather than adhering to descriptive settings. It indicates that, despite obvious methodological and logistic challenges, this type of research is not only desirable in studying dynamic processes, but is certainly achievable with current analytical tools.

La leucémie lymphoblastique aiguë (LLA) est responsable d’environ 25% de l’ensemble des cancers pédiatriques. Chez 85% des enfants diagnostiqués, la LLA entraîne une prolifération massive et incontrôlée de lymphocytes immatures de type précurseurs B dans la moelle osseuse (LLA pré-B). Des avancées intéressantes ont été faites au cours des trente dernières années et ont mené à une augmentation de l’efficacité des traitements thérapeutiques. Plus de 80% des enfants atteints de LLA seront guéris de cette maladie. Malheureusement, ces traitements manquent de spécificité à cause du manque de connaissances sur les mécanismes moléculaires impliqués durant l’initiation et le développement de la LLA pré-B pédiatrique. En d’autres termes, nous connaissons peu de chose sur l’étiologie de cette maladie. Plus de 25% des enfants atteints de la LLA pré-B présentent la translocation chromosomique t(12;21)(p13;q22) qui implique les gènes ETV6 et AML1. Celle-ci est formée in utero et mène à l’expression de la protéine chimère transcriptionnelle ETV6-AML1, dont la présence seule ne suffit pas au développement de la LLA pré-B. Ainsi, d’autres événements génétiques sont nécessaires au développement de cette leucémie. La délétion de l’allèle résiduel de ETV6 est un événement génétique fréquemment rencontré au moment du diagnostic de la LLA pré-B t(12;21)+. Cette délétion entraîne l’inactivation complète de ETV6 dans les lymphocytes pré-B leucémiques. ETV6 est un répresseur transcriptionnel de la famille Ets. Mon hypothèse de recherche est que ETV6 agit comme gène suppresseur de tumeur dans la LLA pré-B pédiatrique. L’inactivation de ETV6 causerait une dérégulation de l’expression de ses cibles transcriptionnelles et, par le fait même, favoriserait l’initiation et le déroulement de la leucémogenèse pédiatrique. Dans le cadre de mon projet, comme peu de cibles transcriptionnelles de ETV6 sont connues, j’ai effectué des expériences d’immunoprécipitation de la chromatine et des essais luciférases qui ont permis d’identifier six nouvelles cibles transcriptionnelles: TP53 (p53 et Δ133p53), SPHK1, IL-18, PTGER4 et LUM. J’ai démontré que la régulation transcriptionnelle médiée par ETV6 requiert la présence de ses deux domaines fonctionnels: PNT (interactions protéiques) et ETS (liaison à l’ADN). Ces domaines favorisent la reconnaissance d’un site EBS consensus dans une région située près du promoteur de base. Ce mécanisme peut dépendre du promoteur régulé par ETV6, mais également du contexte cellulaire. Des études fonctionnelles réalisées sur des lymphocytes pré-B leucémiques ont permis de mesurer l’impact de la dérégulation de l’expression des cibles transcriptionnelles de ETV6 sur trois voies biologiques: la prolifération cellulaire, l’apoptose induite par un stress génotoxique et la migration cellulaire dirigée par la voie de signalisation CXCL12/CXCR4. Ceci a permis de démontrer l’implication des gènes SPHK1, IL-18 et PTGER4 durant la leucémogenèse pédiatrique. Cette étude est une des premières à suggérer le rôle de ETV6 comme gène suppresseur de tumeur dans la LLA pré-B pédiatrique. Suite à l’inactivation du répresseur transcriptionnel ETV6, l’augmentation de l’expression de ses cibles transcriptionnelles favoriserait la prolifération et la survie des lymphocytes pré-B leucémiques dans la moelle osseuse. L’identification de nouveaux gènes impliqués dans le développement de la LLA pré-B pédiatrique ouvre la porte au développement de nouveaux traitements thérapeutiques qui pourront présenter une meilleure spécificité envers l’étiologie de la maladie. / Acute lymphoblastic leukemia (ALL) accounts for approximately 25% of all paediatric cancers. Approximately 85% of ALL cases happen in immature B precursors lymphocytes (pre-B ALL). Pre-B ALL is a sporadic cancer that leads to the massive proliferation of leukemia pre-B lymphocytes in the bone marrow. During the past 30 years, the scientific community has developed efficient therapeutic treatments against paediatric ALL, reaching more than 80% cure rate. However, these treatments lack specificity because of the lack of knowledge regarding the molecular mechanisms involved in the initiation and progression of paediatric pre-B ALL. In other words, we know little about the aetiology of this disease. Approximately 25% of children affected with pre-B ALL carry the chromosomal translocation t(12;21)(p13;q22) involving the ETV6 and AML1 genes. This translocation originates in utero and leads to the expression of the transcriptional chimera ETV6-AML1, which alone is insufficient to trigger the development of pre-B ALL. Therefore, other genetic events would be required to initiate paediatric leukemogenesis. The deletion of the residual allele of ETV6 is frequently observed at the diagnosis of pre-B ALL t(12;21)+. This leads to the complete inactivation of ETV6 in leukemia pre-B lymphocytes. ETV6 is a transcriptional repressor of the Ets family. My research hypothesis is that ETV6 acts as a tumour suppressor gene in paediatric pre-B ALL. The inactivation of ETV6 would lead to the deregulated expression of its transcriptional targets and, consequently, would favour the initiation and progression of paediatric leukemogenesis. Given the fact that only very few ETV6 transcriptional targets are known, I initially performed chromatin immunoprecipitation experiments and luciferase assays that enabled the identification of six novel transcriptional targets: TP53 (p53 and Δ133p53), SPHK1, IL-18, PTGER4 and LUM. The ETV6-mediated transcriptional regulation involves both functional domains: PNT (protein interactions) and ETS (DNA-binding domain). These functional domains facilitate the recognition of consensus EBS sites located in a region close to the basal promoter, a molecular mechanism used according to the target promoter and cellular context. Functional studies using leukemia pre-B lymphocytes were useful to understand the role of the ETV6 transcriptional targets during cell proliferation, induction of apoptosis and cell migration through the CXC12/CXCR4 signalling pathway. These functional studies showed the implication of SPHK1, IL-18 and PTGER4 genes during paediatric leukemogenesis. This study is one of the first to support the role of ETV6 as a tumour suppressor gene in paediatric pre-B ALL. Once ETV6 is inactivated, the increased expression of its transcriptional targets favours the proliferation and survival of leukemia pre-B lymphocytes in the bone marrow. The identification of new genes involved in the development of paediatric pre-B ALL opens new doors to the development of therapeutic treatments with a better specificity toward the aetiology of the disease.

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V?rias pesquisas foram feitas desde que a L-asparaginase mostrou a habilidade de reduzir alguns c?nceres na d?cada de 50. Estas pesquisas incluem a triagem de micro-organismos produtores, a otimiza??o de meios de cultura para melhorar a produ??o e a procura de uma metodologia que consiga purificar a enzima a partir do estrato bruto. Tais pesquisas se intensificaram recentemente no Brasil devido a uma crise de abastecimento gerada pela interrup??o da importa??o pelo fornecedor. A L-asparaginase ? um princ?pio ativo de alta demanda para tratar a leucemia linfobl?stica aguda e por isso deve ser produzida no Brasil. Este estudo foi realizado utilizando a linhagem Penicillium sp. T8.3 e teve como objetivo aprimorar a produ??o da enzima ajustando as condi??es de cultivo, usando glicerol e L-asparagina (como fontes de carbono e nitrog?nio, respectivamente) e pH como as tr?s vari?veis de entrada. Os experimentos foram desenvolvidos aplicando ferramentas da estat?stica multivari?vel como planejamento fatorial, desenho composto central para gerar um modelo matem?tico emp?rico. Foram analisadas a concentra??o de am?nio e a atividade enzim?tica produzida nos bioprocessos. A atividade enzim?tica foi determinada em rea??o conduzida a 37 ?C e pH 7,0, condi??es semelhantes ? do meio fisiol?gico. Todos os dados estat?sticos foram gerados com o programa Statistica 7.0 ?. Foi produzida uma atividade m?xima de 12,7 U por bioprocesso estacion?rio conduzido em meio ajustado com 15,5 g.L-1 de glicerol, 5,6 g.L-1 de L-asparagina e pH 4,8. Desse modo, o ajuste das condi??es de cultivo permitiu elevar a produ??o em mais de 30 vezes e alcan?ar uma atividade enzim?tica superior ? maioria dos relatos da literatura que tratam da produ??o da enzima f?ngica. O modelo estat?stico previu a produ??o enzim?tica com 77% de acerto, mostrando sua validade experimental e o potencial da linhagem T8.3 para a produ??o de L-asparaginase eucarionte. / Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-gradua??o em Ci?ncias Farmac?uticas, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2017. / The enzyme L-asparaginase is nowadays used in both pharmaceutics and food industry because of its ability to catalyze the reaction of hydrolysis of L-asparaginase into ammonia and aspartate. This feature is useful in the food industry because it hinders the formation of carcinogenic compounds such as acrylamide. On the other hand, in the pharmaceutical industry, this enzymatic reaction prevents some leukemic cells from growing due to asparagine depletion. Since these cells have low levels or no asparagine synthase, their metabolic routes depend on amino acid absorption from physiological medium. Several researches have been carried out since L-asparaginase showed to reduce some cancers in the 50?s. These researches include the screening of producing-microorganisms, optimization of the culture media to increase enzyme production, and development of methodology to purify the enzyme from crude extracts. Such researches have recently been intensified in Brazil due to a supply crisis resulting from interruption of the importer activities. L-asparaginase is a pharmaceutical of high demand to treat acute lymphoblastic leukemia, and therefore, it must be produced by Brazil. This study was carried out with the strain Penicillium sp. T8.3, and aimed to improve enzyme production by adjusting culture conditions, and by evaluating glycerol and L-asparagine ? as carbon and nitrogen sources, respectively ? and pH as input variables. The experiments were developed by using multivariable statistic tools such as factorial planning and central composite design to generate an empirical mathematical model. It was analyzed the ammonium concentration and the enzymatic activity produced in the bioprocesses. L-asparaginase activity was determined in reactions conduced at 37 ?C and at pH 7.0, similar to the physiological conditions. All statistical data were obtained with the software Statistica 7.0 ?. A maximum activity of 12.7 U was produced by stationary bioprocess in media adjusted with 15.5 g.L-1 glycerol, 5.6 g.L-1 L-asparagine, and pH 4,8. Thus, adjustment of culture conditions allowed to increase production by 30 times, and to reach an enzyme activity higher than those reported by most of the literature that deals with production of the fungal enzyme. The statistical model predicted enzyme production with 77% of accuracy, showing its experimental validity and the potential of strain T8.3 to produce the eukaryote L-asparaginase. / La enzima L-asparaginasa es usada actualmente en la industria de alimentos y en la industria farmac?utica debido a su facilidad para catalizar la reacci?n de degradaci?n de L-asparagina en amoniaco y aspartato. Esta caracter?stica es ?til en la industria de alimentos puesto a que evita la producci?n de compuestos cancer?genos como la acrilamida. Por otro lado, en la industria farmac?utica, esta reacci?n detiene el crecimiento de c?lulas leuc?micas debido al desabastecimiento de L-asparagina al que las c?lulas se enfrentan. Ya que estas c?lulas tienen poca o ninguna asparagina sintetasa, sus rutas metab?licas dependen exclusivamente de la absorci?n de amino?cidos desde el medio fisiol?gico. Varias investigaciones se han llevado a cabo desde que la L-asparaginasa mostr? su capacidad para reducir algunos c?nceres en los a?os 50. Estas investigaciones incluyen la clasificaci?n de microorganismos como productores de esta enzima, la mejora de los medios de cultivo para optimizar la producci?n, y la b?squeda de una metodolog?a para purificarla desde el extracto celular. Estos temas de investigaci?n han ganado inter?s en Brasil debido a que el proveedor de este f?rmaco detuvo sus servicios. La L-asparaginasa presenta una alta demanda para tratar la leucemia linfobl?stica aguda y por lo tanto debe ahora producirse en Brasil. Este estudio se llev? a cabo utilizando una cepa Penicillium sp. T8.3 cuyo objetivo fue optimizar la producci?n de la enzima mediante ajustes en las condiciones de cultivo usando glicerol y L-asparagina (como fuentes de carbono y de nitr?geno, respectivamente) y pH como las tres variables de entrada. Los experimentos fueron desarrollados utilizando herramientas de estad?stica multivariable como un planeamiento factorial y un dise?o de compuesto central para obtener un modelo matem?tico emp?rico. Se analizaron la concentraci?n de amoniaco y la actividad enzim?tica en los procesos biotecnol?gicos. La actividad enzim?tica fue determinada en una reacci?n a 37 ?C y pH 7.0, condiciones similares al medio fisiol?gico. Todos los datos estad?sticos fueron obtenidos del programa Statistica 7.0 ?. Se obtuvo una actividad m?xima de 12.7 U en proceso biotecnol?gico estacionario en un medio ajustado con 15.5 g.L-1 de glicerol, 5.6 g.L-1 de L-asparagina y pH 4.8. Este ajuste de las condiciones de cultivo logr? aumentar la producci?n en m?s de 30 veces, bien como alcanzar una actividad enzim?tica superior a la mayor?a de los relatos de literatura que tratan de la producci?n de la enzima de hongos. El modelo estad?stico predijo la producci?n enzim?tica en 77% de acierto, mostrando su validez experimental y el potencial de la cepa T8.3 para la producci?n de la L-asparaginasa eucariota.

Abstract Leukemia treatment has been implicated to be responsible for a diversity of long-term adverse effects (Pui 2008), which can occur even years after diagnosis and can seriously impair survivors’ performance status and quality of life (Campbell et al. 2007, Zeltzer et al. 2008). The aim of the present work was to assess health-related quality of life in long-term survivors of acute lymphoblastic leukemia (ALL), and to find out whether vocational rehabilitation can promote the coping at work of young people who take part in a training intervention or help them find employment. Neuropsychological testing was performed on 64 survivors. Cranial irradiation had been administered to 44 of the survivors, while 20 survivors had been treated solely with chemotherapy. A control group consisted of 45 healthy young adults. We found that young adult survivors of childhood ALL treated with cranial irradiation had clear progressive deficits in their neurocognitive functioning at a mean of 20 years after diagnosis compared with healthy controls. Non-irradiated ALL survivors performed significantly better, but even they had statistically significant impairments in some of the neuropsychological test scores compared with the controls. Rand-36-Item health Survey (RAND-36) was used to assess subjective HRQoL, depressive symptoms were assessed with Beck Depression Inventory (BDI-21), and mental distress with General Health Questionnaire (GHQ-12) in 74 survivors of ALL. The control group consisted of 146 healthy young adults selected from local population registry. ALL survivors showed good HRQoL scores in comparison to the control group. Patients who had been treated for an ALL relapse and had received the most intensive chemo- and radiotherapy had significantly higher scores on mental health and vitality than the controls. Survivors of ALL report fewer depressive symptoms and equal mental well-being compared to healthy controls. Nine out of 63 survivors were selected for rehabilitation based on their occupation and psychosocial difficulties. The occupational rehabilitation course improved physical fitness and decreased overweight in long-term survivors of ALL, but impaired their HRQoL. Our findings support the idea that ALL survivors’ subjective experience of well-being is possibly affected by a repressive adaptive style. / Tiivistelmä Leukemiahoidoilla on todettu olevan pitkäaikaisvaikutuksia (Pui 2008), jotka voivat ilmetä jopa vuosia diagnoosin jälkeen heikentäen sairaudesta selvinneiden toimintakykyä ja elämänlaatua (Campbell et al. 2007, Zeltzer et al. 2008). Tämän tutkimuksen tavoitteena oli arvioida akuutista lymfaattisesta (ALL) leukemiasta selvinneiden terveyteen liittyvää elämänlaatua pitkällä aikavälillä sekä selvittää, voidaanko ammatillisen kuntoutuksen avulla edistää interventioon osallistuneiden työssä selviytymistä tai työllistymistä. Neuropsykologiseen tutkimukseen osallistui 64 ALL pitkäaikaisselviytyjää. Heistä 44 oli saanut pään alueen sädehoitoa ja 20 pelkästään solunsalpaajahoitoa. Verrokkiryhmässä oli 45 tervettä nuorta aikuista. Havaitsimme, että lapsuudessa pään alueen sädehoitoa saaneilla ALL-selviytyjillä oli verrokkeihin verrattuna selkeitä progressiivisia muutoksia neurokognitiivisessa toimintakyvyssä keskimäärin 20 vuotta diagnoosista. Ne, jotka eivät olleet saaneet sädehoitoa suoriutuivat huomattavasti paremmin, mutta heilläkin havaittiin tilastollisesti merkittäviä puutoksia joillakin neuropsykologisten testien osa-alueilla verrokkeihin verrattuna. 74 entisen ALL-potilaan terveyteen liittyvää elämänlaatua (HRQoL) mitattiin Rand-36 -mittarilla, masennusoireita Beckin masennustestillä (BDI-21) ja henkistä hyvinvointia General Health Questionnaire -mittarilla (GHQ-12). Verrokkiryhmäksi valittiin väestörekisteristä 146 tervettä nuorta aikuista. ALL-ryhmässä tutkittavien terveyteen liittyvää elämänlaatua mittaavat pisteet olivat hyvät verrokkiryhmään verrattuna. Ne potilaat, joita oli hoidettu leukemian uusiutumisen takia ja jotka olivat saaneet intensiivisintä solunsalpaaja- ja sädehoitoa saivat huomattavasti paremmat pisteet psyykkisen hyvinvoinnin ja vitaalisuuden osa-alueilla kuin verrokit. ALL -selviytyjät raportoivat vähemmän masennusoireita, ja he arvioivat psyykkinen hyvinvointinsa yhtä hyväksi kuin verrokit. Yhdeksän ALL pitkäaikaisselviytyjää osallistui heille suunnattuun ammatilliseen kuntoutusinterventioon. Ammatillinen kuntoutuskurssi paransi ALL -selviytyjien fyysistä suorituskykyä ja vähensi ylipainoa, mutta heikensi terveyteen liittyvää elämänlaatua. Tutkimustulokset tukevat ajatusta, että repressiivinen adaptaatio voi vaikuttaa lapsuusiän leukemiasta selvinneiden subjektiiviseen hyvinvoinnin kokemukseen.