Host cell attachment by pathogenic bacteria can play very different roles in the course of infection. The pathogenic spirochetes Borrelia hermsii and Borrelia burgdorferi sensu lato which cause relapsing fever and Lyme disease, respectively, are transmitted by the bite of infected ticks. After transmission, these spirochetes can cause systemic infection. Relapsing fever spirochetes remain largely in the bloodstream causing febrile episodes, while Lyme disease will often colonize a variety of tissues, such as the heart, joint and nervous system, resulting in a chronic multisystemic disorder. Borrelia species have the ability to bind to various cell types, a process which plays a crucial role in pathogenesis and may influence spirochetal clearance from the bloodstream. Colonization of multiple tissues and cell types is likely promoted by the ability to bind to components found in target tissues, and many B. burgdorferi adhesins have been shown to promote attachment to a wide variety of cells and extracellular matrix components. Different Lyme disease strains have been shown to preferentially colonize certain tissues, although the basis of this tissue tropism is not well understood. In this study we found that among different Lyme disease strains, allelic variation of the adhesin DbpA contributes to variation in its in vitro binding activities raising the possibility that this variation contributes to tissue tropism in vivo. In studying B. hermsii infection, we found evidence by both histological and fluorescence in situ hybridization (FISH) analysis of tissues that indicated that red blood cells were removed by tissue resident macrophages in infected mice. Spirochetes in the spleen and liver were often visualized associated with RBCs, lending support to the hypothesis that direct interaction of B. hermsii spirochetes with RBCs leads to clearance of bacteria from the bloodstream. Our findings indicate that host cell attachment play a key role in the establishment of Lyme disease infection, and in contrast contributes to the clearance of relapsing fever infection.

Introdução: Apesar dos avanços nas técnicas de diagnóstico e tratamento, o câncer de próstata avançado ainda é uma condição letal. Terapêuticas mais eficazes são necessárias para reduzir as taxas de morbi-mortalidade associadas à doença. A Proteína-78 regulada pela glicose (GRP78), uma proteína de choque térmico envolvida na apresentação de antígenos, foi recentemente descrita como sendo um possível marcador molecular para o câncer de próstata. Ainda mais, a resposta imune a essa proteína mostrou correlação com o desenvolvimento de doença hormônio-independente e com pior sobrevida para a doença. Objetivos: Neste estudo, avaliou-se a hipótese de que a GRP78 poderia ser usada como marcador molecular em câncer de próstata no desenvolvimento de um sistema de receptor-ligante, através do uso da tecnologia de apresentação de fagos. Casuística e métodos: Inicialmente, foram clonados dois peptídeos que apresentam afinidade à proteína regulada pela GRP78 (os peptídeos WIFPWIQL e WDLAWMFRLPVG) no vetor fUSE5, criando-se fagos com capacidade teórica de ligação à mesma proteína. Posteriormente foi testada a capacidade de ligação desses fagos à GRP78 na membrana de células prostáticas malignas em solução, em xeno-tumores in vivo e em metástases ósseas de câncer de próstata humano. Resultados: Demonstrou-se que ambos os fagos se ligam especificamente à GRP78 in vitro, em comparação à proteínas com seqüência semelhante (proteínas de choque térmico 70 e 90) e não semelhante (albumina sérica bovina). Em seguida, mostrou-se que esses fagos se ligam com afinidade pelo menos 30 vezes maior à células de câncer de próstata que o fago controle, e que os fagos são internalizados por essas células. Posteriormente, mostrou-se que os fagos rastrearam xeno-tumores prostáticos quando injetados in vivo num modelo animal de câncer de próstata. Finalmente, mostrou-se que os fagos ligam-se especificamente à GRP78 expressa em metástases ósseas de adenocarcinoma prostático humano. Conclusões: Os fagos criados apresentam capacidade de ligação específica à GRP78 in vitro, em células em suspensão e in vivo. A estratégia e o sistema de receptor-ligante definidos no presente estudo podem ter implicacões relevantes no desenvolvimento de terapias dirigidas para o tratamento do câncer de próstata. / Introduction: Despite the advances in diagnosis and treatment, advanced prostate cancer remains a lethal condition. Improved methods of therapy are needed to reduce the morbidity and mortality rates associated with this disease. The Glucose-regulated protein-78 (GRP78), a stress-responsive heat-shock protein involved in antigen presentation, was recently described as a possible molecular marker for prostate cancer. Moreover, immune response against this protein was shown to have correlation with the development of androgen-independent prostate cancer and shorter overall survival. Objectives: We hipothesized that GRP78 could be used as a molecular marker for prostate cancer in the development of a receptor-ligand system, by using phage display technology. Patients and methods: We initially cloned two GRP78-targeting peptides (WIFPWIQL and WDLAWMFRLPVG) into a fUSE5-based phage. We then tested binding capacity of the phage to GRP78 in vitro, to GRP78 expressed in intact prostate cancer cell membranes, to a prostate cancer xenograft and to human bone metastases. Results: We showed that both phage created bound specifically to GRP78 in vitro, in comparison to related (Heat-shock proteins 70 and 90) and unrelated control proteins (bovine serum albumin). Next, we showed that these phage bound at least 30 times more to prostate cancer cells than the control phage, and were also internalized into these cells. Both GRP78-binding phage showed a strong homing in vivo to a human prostate cancer xenograft in a mouse model. Finally, we showed that both phage bound specifically to GRP78 expressed in human prostate cancer bone metastases. Conclusions: Both phage are capable of binding specifically to GRP78 in vitro, in the context of intact prostate cancer cells and in vivo. The strategy and the ligand-receptor system we have defined in this study may have relevant implications in the development of targeted therapies for the treatment of prostate cancer.

Introdução: Apesar dos avanços nas técnicas de diagnóstico e tratamento, o câncer de próstata avançado ainda é uma condição letal. Terapêuticas mais eficazes são necessárias para reduzir as taxas de morbi-mortalidade associadas à doença. A Proteína-78 regulada pela glicose (GRP78), uma proteína de choque térmico envolvida na apresentação de antígenos, foi recentemente descrita como sendo um possível marcador molecular para o câncer de próstata. Ainda mais, a resposta imune a essa proteína mostrou correlação com o desenvolvimento de doença hormônio-independente e com pior sobrevida para a doença. Objetivos: Neste estudo, avaliou-se a hipótese de que a GRP78 poderia ser usada como marcador molecular em câncer de próstata no desenvolvimento de um sistema de receptor-ligante, através do uso da tecnologia de apresentação de fagos. Casuística e métodos: Inicialmente, foram clonados dois peptídeos que apresentam afinidade à proteína regulada pela GRP78 (os peptídeos WIFPWIQL e WDLAWMFRLPVG) no vetor fUSE5, criando-se fagos com capacidade teórica de ligação à mesma proteína. Posteriormente foi testada a capacidade de ligação desses fagos à GRP78 na membrana de células prostáticas malignas em solução, em xeno-tumores in vivo e em metástases ósseas de câncer de próstata humano. Resultados: Demonstrou-se que ambos os fagos se ligam especificamente à GRP78 in vitro, em comparação à proteínas com seqüência semelhante (proteínas de choque térmico 70 e 90) e não semelhante (albumina sérica bovina). Em seguida, mostrou-se que esses fagos se ligam com afinidade pelo menos 30 vezes maior à células de câncer de próstata que o fago controle, e que os fagos são internalizados por essas células. Posteriormente, mostrou-se que os fagos rastrearam xeno-tumores prostáticos quando injetados in vivo num modelo animal de câncer de próstata. Finalmente, mostrou-se que os fagos ligam-se especificamente à GRP78 expressa em metástases ósseas de adenocarcinoma prostático humano. Conclusões: Os fagos criados apresentam capacidade de ligação específica à GRP78 in vitro, em células em suspensão e in vivo. A estratégia e o sistema de receptor-ligante definidos no presente estudo podem ter implicacões relevantes no desenvolvimento de terapias dirigidas para o tratamento do câncer de próstata. / Introduction: Despite the advances in diagnosis and treatment, advanced prostate cancer remains a lethal condition. Improved methods of therapy are needed to reduce the morbidity and mortality rates associated with this disease. The Glucose-regulated protein-78 (GRP78), a stress-responsive heat-shock protein involved in antigen presentation, was recently described as a possible molecular marker for prostate cancer. Moreover, immune response against this protein was shown to have correlation with the development of androgen-independent prostate cancer and shorter overall survival. Objectives: We hipothesized that GRP78 could be used as a molecular marker for prostate cancer in the development of a receptor-ligand system, by using phage display technology. Patients and methods: We initially cloned two GRP78-targeting peptides (WIFPWIQL and WDLAWMFRLPVG) into a fUSE5-based phage. We then tested binding capacity of the phage to GRP78 in vitro, to GRP78 expressed in intact prostate cancer cell membranes, to a prostate cancer xenograft and to human bone metastases. Results: We showed that both phage created bound specifically to GRP78 in vitro, in comparison to related (Heat-shock proteins 70 and 90) and unrelated control proteins (bovine serum albumin). Next, we showed that these phage bound at least 30 times more to prostate cancer cells than the control phage, and were also internalized into these cells. Both GRP78-binding phage showed a strong homing in vivo to a human prostate cancer xenograft in a mouse model. Finally, we showed that both phage bound specifically to GRP78 expressed in human prostate cancer bone metastases. Conclusions: Both phage are capable of binding specifically to GRP78 in vitro, in the context of intact prostate cancer cells and in vivo. The strategy and the ligand-receptor system we have defined in this study may have relevant implications in the development of targeted therapies for the treatment of prostate cancer.