No description available.

Breast cancer is one of the most common types of cancer affecting women in the world today. To better understand breast cancer initiation and progression modeling biological tissue under physiological conditions is essential. Indeed, breast cancer involves complex interactions between mammary epithelial cells and the stroma, both extracellular matrix (ECM) and cells including adipocytes (fat tissue) and fibroblasts (connective tissue). Therefore, the engineering of in vitro three-dimensional (3D) systems of breast tissues allows a deeper understanding of the complex cell-cell and cell-ECM interactions involved during breast tissue development and cancer initiation and progression. Furthermore, such 3D systems may provide a viable alternative to investigate new drug or drug regimen and to model and monitor concurrent cellular processes during tumor growth and invasion. The development of suitable 3D in vitro models relies on the ability to mimic the microenvironment, the structure, and the functions of the breast tissue. Different approaches to develop a novel 3D breast model have been investigated. Most models use gel scaffolds, including Matrigel® and collagen to generate breast tissue-like structures. However, the physicochemical, mechanical, and geometrical properties of these scaffolds only partially meet the mechanical, physical, and chemical parameters of the breast tissue matrix. In the present studies, we investigated the overall hypothesis that electrospun SF-derived scaffolds promote mammary cell growth and the formation of mammary-like structures depending on the composition and/or coating of the scaffolds with ECM proteins. Through an extensive literature search (1) the importance of 3D modeling of tissues and organs in vivo, (2) 3D modeling of the mammary tissue and currently available models, (3) the properties and applications of SF in tissue modeling and regeneration were reviewed (Chapter 1). Our studies provide evidence of the effects of various concentrations (Chapter 2) of SF along with different electrospinning techniques (Chapter 3) on the structure of electrospun scaffolds and whether those scaffolds provide suitable microenvironments for mammary epithelial cells as determined by MCF10A cell attachment, viability, and structure formation. Further, we investigated the effects of the key ECM proteins collagen I (Chapter 4) and laminin (Chapter 5) used to blend or coat, respectively, SF scaffolds on the attachment, viability and structure formation of mammary epithelial cells. Our studies first highlight the mechanical and physical properties of the different SF-derived scaffolds through various SF concentrations and electrospinning techniques. Second, the biocompatibility of these SF electrospun scaffolds was defined based on MCF10A cell survival and adhesion. Third, our data indicate that scaffolds derived from blended and/or coated SF with collagen I also promoted human mammary cell survival and adhesion. Lastly, our observations suggest that on laminin-coated SF scaffolds MCF10A mammary cells, in the presence of lactogenic hormones, differentiated forming acinus-like structures. Overall, these studies provide evidence that SF electrospun scaffolds closely mimic the structure of the ECM fibers and allow many advantages such as; physical and chemical modification of the microenvironment by varying electrospinning parameters and addition of various proteins, hormones, and growth factors, respectively. Further, coating these SF scaffolds with essential ECM proteins, in particular laminin, promote cell-ECM interactions necessary for cell differentiation and formation of growth-arrested structures, through providing cell integrin binding sites and appropriate chemical cues.

Les cellules épithéliales qui produisent l’émail, les améloblastes, sont séparées de l'émail au niveau de la zone de maturation par une membrane basale spécialisée (MBS) enrichie en laminine 332 (LM-332). Cette protéine hétérotrimérique (composée des chaînes α3, ß3 et γ2) assure l'intégrité structurelle des membranes basales (MB) et influence divers processus cellulaires épithéliaux tels que l'adhésion et la différenciation cellulaire. Des modèles de souris « knockout » (KO), où les gènes codant pour LM-332 ont été supprimés, meurent peu après la naissance. Néanmoins, ce phénotype létal peut être contourné en substituant chez la souris le gène produisant la chaîne γ2 de la laminine (LAMC2) par sa forme humaine, sous le contrôle de l’expression du promoteur-rtTA, de la cytokératine 14, inductible par la prise de doxycycline (Dox) - (Tet-on). Le but de ce projet est d’examiner si l’utilisation de cette protéine humaine chez la souris a un effet sur la structuration de la MBS ainsi que sur la maturation de l'émail. La phase de maturation de l’organe de l’émail chez la souris transgénique a été sévèrement altérée par rapport à une souris normale (WT). La MBS n’est plus visible, une matrice dystrophique s’est formée dans la couche d'émail dans la phase de maturation, et la présence d’une matrice résiduelle de l'émail est observée durant la phase tardive de maturation. Des micro-analyses tomographiques ont révélé une usure excessive des surfaces occlusales des molaires, un écroulement de l'émail sur les pointes des incisives et une hypominéralisation de l'émail. Cependant, aucune altération structurale due à cette recombinaison transgénique n’a été observée dans d'autres sites épithéliaux, tels que la peau, le palais et la langue. Ces résultats indiquent que, bien que ce modèle de souris humanisée soit capable de rétablir ses fonctions dans divers tissus épithéliaux, il est incapable de soutenir la structuration d'une MBS à l'interface entre les améloblastes et l’émail en maturation. Cet échec peut être lié à la composition spécifique de la MBS dans la phase de maturation et supporte l’hypothèse que la MBS est essentielle pour la maturation adéquate de l'émail. / The epithelial ameloblasts are separated from the maturing enamel by an atypical basement membrane (BM) that is enriched in laminin 332 (LM-332). This heterotrimeric protein (α3, ß3 and γ2 chains) provides structural integrity to BMs and influences various epithelial cell processes including cell adhesion and differentiation. Mouse models that lack expression of individual LM-332 chains die shortly after birth. The lethal phenotype of laminin γ2 knockout mice can be rescued by human laminin γ2 (LAMC2) expressed using a doxycycline-inducible (Tet-on) cytokeratin 14 promoter-rtTA. These otherwise normal-looking rescued mice exhibit white spot lesions on incisors. We therefore investigated the effect of rescue with human LAMC2 on enamel maturation and structuring of the atypical BM. The maturation stage enamel organ in transgenic mice was severely altered as compared to wild type controls, a structured BM was no longer discernible, dystrophic matrix appeared in the maturing enamel layer, and there was residual enamel matrix late into the maturation stage. Microtomographic scans revealed excessive wear of occlusal surfaces on molars, chipping of enamel on incisor tips, and hypomineralization of the enamel layer. No structural alterations were observed at other epithelial sites, such as skin, palate and tongue. These results indicate that while this humanized mouse model is capable of rescue in various epithelial tissues, it is unable to sustain structuring of a proper BM at the interface between ameloblasts and maturing enamel. This failure may be related to the atypical composition of the BM in the maturation stage and reaffirms that the atypical BM is essential for enamel maturation.

O diabetes mellitus do tipo 1 (DM1) é uma doença causada pela destruição autoimune das células-β produtoras de insulina do pâncreas. O transplante de ilhotas pancreáticas é um procedimento tecnicamente simples sendo uma alternativa terapêutica interessante para o DM1. Entretanto, a oferta limitada de pâncreas de doadores falecidos e a necessidade de imunossupressão crônica são fatores que limitam a aplicabilidade dessa modalidade de transplante. Neste trabalho foram estudadas duas estratégias que visam oferecer soluções aos fatores limitantes do transplante de ilhotas pancreáticas. Na primeira parte do trabalho, o mecanismo molecular que dirige o processo de diferenciação de células-tronco embrionárias murinas (murine embryonic stem cells, mESCs) em células produtoras de insulina (insulin producing cells, IPCs) foi analisado visando otimizar o processo de diferenciação. Nós selecionamos o gene Thioredoxin interacting protein (Txnip), diferencialmente expresso ao longo da diferenciação β-pancreática, para realizar um estudo funcional através da modificação genética de mESCs. Os resultados obtidos permitiram verificar que a inibição de Txnip na diferenciação β-pancreática pode induzir a diferenciação de IPCs com maior expressão de marcadores de células- e mais responsivas ao estímulo de glicose. Além disso, o modelo de zebrafish permitiu elucidar in vivo o papel de Txnip durante a organogênese pancreática, revelando que a inibição desse gene é capaz de aumentar a massa de células-β através do estimulo de células presentes no ducto extra-pancreático. Dessa forma, a inibição de Txnip pode aprimorar os protocolos para obtenção de IPCs a partir de células-tronco pluripotentes. A exposição crônica a agentes imunossupressores diabetogênicos e a perda de componentes de matriz extracelular durante o isolamento de ilhotas pancreáticas são causas para a perda de funcionalidade do enxerto. Dessa forma, na segunda parte do trabalho, um biomaterial inovador foi desenvolvido, contendo um polímero de laminina (polilaminina, PLn) para o encapsulamento e a imunoproteção de ilhotas pancreáticas. As cápsulas produzidas com o biomaterial desenvolvido, Bioprotect-Pln, são térmica- e mecanicamente estáveis, além de serem biocompatíveis e capazes de imunoproteger ilhotas pancreáticas humanas in vitro. O encapsulamento com Bioprotect-Pln preserva a funcionalidade de ilhotas pancreáticas. Além disso, quando cápsulas vazias de Bioprotect-Pln foram implantadas em camundongos imunocompetentes, houve atenuação da resposta inflamatória ao implante, uma das principais causas para perda de funcionalidade de enxertos encapsulados. Os resultados obtidos indicam que a presença de polilaminina na malha capsular induz uma resposta anti-inflamatória que pode beneficiar a preservação do enxerto de ilhotas pancreáticas encapsuladas. Atualmente, o transplante de ilhotas pancreáticas é visto como a terapia celular mais promissora para atingir a independência de insulina em pacientes de DM1, porém, a aplicabilidade desse transplante ainda é limitada. Este trabalho contribuiu para a elucidação dos mecanismos moleculares que podem aprimorar o processo de diferenciação de célulastronco pluripotentes em IPCs, estabelecendo uma fonte alternativa de células para a terapiade reposição, e, também, estabeleceu um biomaterial inovador, capaz de diminuir a resposta inflamatória ao implante de microcápsulas e de imunoproteger células microencapsuladas. Desta forma, este trabalho contribui para o estabelecimento da terapia de reposição celular para pacientes de DM1. / Type 1 diabetes mellitus (DM1) is a disease caused by the autoimmune destruction of insulin-producing pancreatic β-cells. Pancreatic islet transplantation is a technically simple procedure and an interesting alternative therapy for DM1, however, the limited supply of cadaveric donated pancreas and the need of life-long immunosuppression are factors which limit its applicability. In the present work, two strategies were employed aiming at establishing viable solutions for the factors limiting pancreatic islet transplantation. In the first part of this study, the molecular mechanism which drives differentiation of murine embryonic stem cells (mESCs) into insulin producing cells (IPCs) was analyzed in order to optimize the differentiation process. The Thioredoxin interacting protein (Txnip) gene, which is differentially expressed along -pancreatic differentiation, was selected to undergo a functional analysis by genetically modifying mESCs. The results allowed us to verify that Txnip inhibition during the β-pancreatic differentiation process can induce differentiation of IPCs displaying higher expression of β-cell markers and being more responsive to glucose stimuli. In addition, the zebrafish model allowed us to elucidate in vivo the role of Txnip during pancreatic organogenesis, revealing that its inhibition is able to increase the mass of β-cells through stimulation of extra-pancreatic ductal cells. Therefore, Txnip inhibition may turbinate IPCs differentiation from pluripotent stem cells. The chronic exposure to diabetogenic immunosuppressive agents and the loss of extracellular matrix components during isolation of pancreatic islets are probable causes for the loss of pancreatic islet graft functionality. Therefore, in the second part of this study, an innovative biomaterial was developed by incorporating a laminin polymer (polylaminin, PLn) for the encapsulation and immunoprotection of pancreatic islets. The capsules produced with the novel biomaterial, Bioprotect-Pln, are biocompatible, thermally and mechanically stable and are able to immunoprotect human pancreatic islets in vitro. Encapsulation with Bioprotect-Pln preserves the functionality of pancreatic islets. In addition, when empty Bioprotect-Pln capsules were implanted into immunocompetent mice, an attenuation of the inflammatory response to the implant occurred, this being one of the main causes of encapsulated graft loss. The results indicate that polylaminin addition to the capsular mesh induces an anti-inflammatory response which may favor preservation of the engrafted encapsulated pancreatic islets. Pancreatic islet transplantation is currently seen as the most promising cell therapy to achieve insulin independence in DM1 patients, however, the applicability of this transplant is still limited. This work contributed to the elucidation of the molecular mechanisms which can turbinate the differentiation of pluripotent stem cells into IPCs, establishing an alternative source of cells for the replacement therapy, and, also, established an innovative biomaterial which is able to decrease the inflammatory response to the graft, thereby immunoprotecting the microencapsulated cells. Therefore, this work contributes to the establishment of the cell replacement therapy for DM1 patients.

Prions são definidos como partículas protéicas infecciosas compostas, quase que exclusivamente, por uma proteína conhecida como prion scrapie (PrPsc). O envolvimento dessas partículas na etiologia de doenças neurodegenerativas, tanto em homens como em animais, já está bem determinado. Acredita-se que o PrPsc seja sintetizado através de modificações pós-traducionais que ocorreriam na isoforma celular da proteína prion (PrPc), uma glicoproteína expressa constitutivamente na superfície de vários tipos celulares, principalmente de neurônios, ancorada na membrana plasmática por glicosil-fosfatidil inositol (GPI). Apesar de ser uma molécula conservada em várias espécies, a função de PrPc ainda permanece desconhecida. Interessados nos possíveis papéis fisiológicos desempenhados pelo PrPc, decidimos investigar certas interações que o PrPc poderia realizar com outras moléculas, na tentativa de se encontrar pistas sobre a função dessa proteína em células normais. Assim, nosso grupo identificou e vem caracterizando duas interações nas quais o PrPc está envolvido: com o seu receptor de 60-66 kDa e com a principal proteína não colagênica da matriz extracelular, a laminina (LN). Grande parte da caracterização dessas duas interações vem sendo desenvolvida graças ao uso de PrPc recombinante produzido em sistema heterólogo (em E.coli). O trabalho em questão trata principalmente da produção de PrPc recombinantes em sistema heterólogo e a utilização destes como importantes ferramentas para a melhor caracterização das interações identificadas. Alguns trabalhos na literatura vinham sugerindo a existência de um receptor para prions. Através da teoria da hidropaticidade complementar dos aminoácidos, nosso grupo foi capaz de identificar uma proteína de 60-66 kDa como sendo esse provável receptor. Ensaios de ligação in vitro utilizando PrPc recombinante, ou PrPc nativo (ancorado na superfície de células) confirmaram que a forma desse receptor presente na membrana (de 66 kDa) é capaz de se ligar ao PrPc. Com a ajuda de PrPc recombinante também foi possível verificar uma ligação específica, saturável e de alta afinidade (Kd da ordem de 10-8 M) entre PrPc e a LN. Através de ensaios de competição, utilizando peptídeos sintéticos correspondentes a domínios da LN já bem caracterizados e de funções estabelecidas, fomos capazes de mapear o sítio dessa molécula que se liga ao PrPc. A sequência identificada (RNIAEIIKDI) encontra-se na região C-terminal da cadeia γ1 da LN e, como demonstrado na literatura, esse domínio é responsável por estimular tanto a adesão celular, quanto o crescimento de neuritos em neurônios de cerebelo em cultura primária. De fato, resultados obtidos pelo nosso grupo indicam que a interação PrPc/LN participa no processo de neuritogênese. Experimentos de esquiva inibitória, realizados em colaboração com o grupo do Prof. Dr. Ivan Izquierdo (UFRGS) indicaram que a ligação PrPc/LN também desempenha um importante papel nos processos de memória e aprendizado. / Prions are defined as proteinaceous infectious particles that mediate the pathogenesis of certain neurodegenerative diseases, in humans and in animals. The prion particle is composed largely, if not entirely, by PrPsc (prion scrapie), a posttranslationaly modified isoform of the cellular host-encoded prion protein (PrPc). PrPc is a glycosylphosphatidylinositol anchored protein that is constitutively expressed by several cell types, mainly on neuronal cell surface. However, the physiological role of this conserved protein remains unclear. ínterested in this normal function of PrPc, our group decided to investigate some interactions that PrPc could be done with other molecules in order to find some clues about it. We have been identified and characterized two interactions that PrPc is involved: with its putative 60-66 kDa receptor and with laminin. In order to better characterize these interactions it was necessary to produce purified PrPc. In this work we will report the expression and the purification of mouse PrPc protein in heterologous system and its use as important tools to investigate the PrPc interactions. A specific cell surface receptor for PrPc has been predicted. Using the concept of complementary hydropathy, our group has identified a 60-66 kDa membrane protein in mouse brain, which seems to be a putative PrPc receptor. ln vitro binding assays using recombinant and native PrPc were able to confirm that the membrane receptor (66 kDa) binds PrPc. Recombinant PrPc was also useful to demonstrate a specific and high affinity (Kd around 10-8M) interaction between PrPc and laminin. In an attempt to map the PrPc binding site in this molecule, laminin peptides with established physiological functions were used in cornpetition binding assays. A peptide derived frorn C-terminal γ-1 chain of mouse laminin, RNIAEIIKDI, was the only one that was able to block the binding of laminin to PrPc, suggesting that this region comprises the PrPc binding site. It was reported in the literature that this peptide simulates the neurite outgrowth and cellular adhesion. In collaboration with Dr. Izquierdo\'s group (UFRGS) we demonstrated that the interaction characterized between this laminin\'s domain and PrPc is involved in the neuritogenesis process, as well as in learning and memory.

O diabetes mellitus do tipo 1 (DM1) é uma doença causada pela destruição autoimune das células-β produtoras de insulina do pâncreas. O transplante de ilhotas pancreáticas é um procedimento tecnicamente simples sendo uma alternativa terapêutica interessante para o DM1. Entretanto, a oferta limitada de pâncreas de doadores falecidos e a necessidade de imunossupressão crônica são fatores que limitam a aplicabilidade dessa modalidade de transplante. Neste trabalho foram estudadas duas estratégias que visam oferecer soluções aos fatores limitantes do transplante de ilhotas pancreáticas. Na primeira parte do trabalho, o mecanismo molecular que dirige o processo de diferenciação de células-tronco embrionárias murinas (murine embryonic stem cells, mESCs) em células produtoras de insulina (insulin producing cells, IPCs) foi analisado visando otimizar o processo de diferenciação. Nós selecionamos o gene Thioredoxin interacting protein (Txnip), diferencialmente expresso ao longo da diferenciação β-pancreática, para realizar um estudo funcional através da modificação genética de mESCs. Os resultados obtidos permitiram verificar que a inibição de Txnip na diferenciação β-pancreática pode induzir a diferenciação de IPCs com maior expressão de marcadores de células- e mais responsivas ao estímulo de glicose. Além disso, o modelo de zebrafish permitiu elucidar in vivo o papel de Txnip durante a organogênese pancreática, revelando que a inibição desse gene é capaz de aumentar a massa de células-β através do estimulo de células presentes no ducto extra-pancreático. Dessa forma, a inibição de Txnip pode aprimorar os protocolos para obtenção de IPCs a partir de células-tronco pluripotentes. A exposição crônica a agentes imunossupressores diabetogênicos e a perda de componentes de matriz extracelular durante o isolamento de ilhotas pancreáticas são causas para a perda de funcionalidade do enxerto. Dessa forma, na segunda parte do trabalho, um biomaterial inovador foi desenvolvido, contendo um polímero de laminina (polilaminina, PLn) para o encapsulamento e a imunoproteção de ilhotas pancreáticas. As cápsulas produzidas com o biomaterial desenvolvido, Bioprotect-Pln, são térmica- e mecanicamente estáveis, além de serem biocompatíveis e capazes de imunoproteger ilhotas pancreáticas humanas in vitro. O encapsulamento com Bioprotect-Pln preserva a funcionalidade de ilhotas pancreáticas. Além disso, quando cápsulas vazias de Bioprotect-Pln foram implantadas em camundongos imunocompetentes, houve atenuação da resposta inflamatória ao implante, uma das principais causas para perda de funcionalidade de enxertos encapsulados. Os resultados obtidos indicam que a presença de polilaminina na malha capsular induz uma resposta anti-inflamatória que pode beneficiar a preservação do enxerto de ilhotas pancreáticas encapsuladas. Atualmente, o transplante de ilhotas pancreáticas é visto como a terapia celular mais promissora para atingir a independência de insulina em pacientes de DM1, porém, a aplicabilidade desse transplante ainda é limitada. Este trabalho contribuiu para a elucidação dos mecanismos moleculares que podem aprimorar o processo de diferenciação de célulastronco pluripotentes em IPCs, estabelecendo uma fonte alternativa de células para a terapiade reposição, e, também, estabeleceu um biomaterial inovador, capaz de diminuir a resposta inflamatória ao implante de microcápsulas e de imunoproteger células microencapsuladas. Desta forma, este trabalho contribui para o estabelecimento da terapia de reposição celular para pacientes de DM1. / Type 1 diabetes mellitus (DM1) is a disease caused by the autoimmune destruction of insulin-producing pancreatic β-cells. Pancreatic islet transplantation is a technically simple procedure and an interesting alternative therapy for DM1, however, the limited supply of cadaveric donated pancreas and the need of life-long immunosuppression are factors which limit its applicability. In the present work, two strategies were employed aiming at establishing viable solutions for the factors limiting pancreatic islet transplantation. In the first part of this study, the molecular mechanism which drives differentiation of murine embryonic stem cells (mESCs) into insulin producing cells (IPCs) was analyzed in order to optimize the differentiation process. The Thioredoxin interacting protein (Txnip) gene, which is differentially expressed along -pancreatic differentiation, was selected to undergo a functional analysis by genetically modifying mESCs. The results allowed us to verify that Txnip inhibition during the β-pancreatic differentiation process can induce differentiation of IPCs displaying higher expression of β-cell markers and being more responsive to glucose stimuli. In addition, the zebrafish model allowed us to elucidate in vivo the role of Txnip during pancreatic organogenesis, revealing that its inhibition is able to increase the mass of β-cells through stimulation of extra-pancreatic ductal cells. Therefore, Txnip inhibition may turbinate IPCs differentiation from pluripotent stem cells. The chronic exposure to diabetogenic immunosuppressive agents and the loss of extracellular matrix components during isolation of pancreatic islets are probable causes for the loss of pancreatic islet graft functionality. Therefore, in the second part of this study, an innovative biomaterial was developed by incorporating a laminin polymer (polylaminin, PLn) for the encapsulation and immunoprotection of pancreatic islets. The capsules produced with the novel biomaterial, Bioprotect-Pln, are biocompatible, thermally and mechanically stable and are able to immunoprotect human pancreatic islets in vitro. Encapsulation with Bioprotect-Pln preserves the functionality of pancreatic islets. In addition, when empty Bioprotect-Pln capsules were implanted into immunocompetent mice, an attenuation of the inflammatory response to the implant occurred, this being one of the main causes of encapsulated graft loss. The results indicate that polylaminin addition to the capsular mesh induces an anti-inflammatory response which may favor preservation of the engrafted encapsulated pancreatic islets. Pancreatic islet transplantation is currently seen as the most promising cell therapy to achieve insulin independence in DM1 patients, however, the applicability of this transplant is still limited. This work contributed to the elucidation of the molecular mechanisms which can turbinate the differentiation of pluripotent stem cells into IPCs, establishing an alternative source of cells for the replacement therapy, and, also, established an innovative biomaterial which is able to decrease the inflammatory response to the graft, thereby immunoprotecting the microencapsulated cells. Therefore, this work contributes to the establishment of the cell replacement therapy for DM1 patients.

O transplante de ilhotas microencapsuladas constitui uma alternativa terapêutica interessante para o Diabetes Mellitus tipo 1, permitindo um melhor controle glicêmico e eliminando a necessidade de imunossupressão. Entretanto, a manutenção a longo prazo da viabilidade das células-&#946; ainda é um desafio. No isolamento, a perda da matriz extracelular e as condições hipóxicas subsequentes afetam decisivamente a sobrevivência e funcionalidade das ilhotas. Objetivo Para diminuir o estresse sobre o enxerto, levando a um sucesso prolongado do transplante, propôs-se a adição de perfluorocarbono (PFC) ou laminina (LN), moléculas associadas respectivamente à oxigenação e interações célula-célula, ao biomaterial baseado em alginato, Biodritina, adequado ao encapsulamento celular. Metodologia Para testar a estabilidade das formulações PFC-Biodritina e LN-Biodritina, microcápsulas foram submetidas a diferentes estresses (rotacional, osmótico, temperatura e cultura) por 7 e 30 dias. A pureza do biomaterial foi avaliada pela coincubação com macrófagos murinos RAW264.7, por 3, 9 e 24h, quando a ativação dos macrófagos foi observada pela expressão gênica de IL- 1&#946; e TNF&#945;. Microcápsulas implantadas i.p. em camundongos foram recuperadas após 7 ou 30 dias, para análises de biocompatibilidade. A expressão de níveis de mRNA (bax, bad, bcl-2, bcl-XL, xiap, caspase 3, mcp1/ccl2, hsp70, ldh, insulina 1 e 2), proteínas (Bax, Bcl-XL e Xiap) e a atividade de Caspase3 foram avaliadas em ilhotas microencapsuladas com PFC- e LN-Biodritina, após cultura de 48h em condições de normóxia e hipóxia (<2% O2). Camundongos diabéticos foram transplantados com ilhotas encapsuladas nas diferentes formulações e os animais foram monitorados pelas variações de massa corporal, glicêmicas e pela funcionalidade do enxerto (TOTGs). As ilhotas foram recuperadas de animais normo ou hiperglicêmicos e uma análise de biocompatibilidade das cápsulas foi realizada, assim como a avaliação funcional das células-&#946;. Após o explante, a glicemia dos animais normoglicêmicos foi monitorada para se atestar a eficiência das ilhotas transplantadas. Resultados Microcápsulas de PFC- e LN-Biodritina são tão estáveis e biocompatíveis quanto as de Biodritina. Para ilhotas encapsuladas em ambos os materiais, em normóxia ou hipóxia, observou-se uma modulação gênica que sugere proteção contra apoptose. Adicionalmente, encontrou-se uma diminuição na expressão de genes indicadores de estresse (mcp1, hsp70). Uma diminuição nos níveis de mRNA de ldh foi vista para PFC-Biodritina, mas o oposto foi encontrado para LN-Biodritina. As diferenças encontradas na expressão proteica sugerem o mesmo padrão anti-apoptótico. Caspase3 não foi modulada por nenhum biomaterial. Nos experimentos de transplante, apenas LN-Biodritina levou reversão prolongada do diabetes, com 60% dos animais normoglicêmicos, 198 dias pós-cirurgia, comparado a 9% do grupo Biodritina. O TOTG demonstrou que camundongos transplantados com ilhotas encapsuladas secretaram mais insulina do que controles, 60 (LN-Biodritina) ou 100 (PFC- e LN-Biodritina) dias pós-cirurgia. O explante restabeleceu a hiperglicemia nos camundongos. Microcápsulas recuperadas de animais hiperglicêmicos apresentavam uma extensa adesão celular. Testes de secreção de insulina in vitro demonstraram que somente ilhotas do grupo normoglicêmico responderam às variações da concentração de glicose. Conclusão A adição de moléculas bioativas à Biodritina é capaz de diminuir o estresse em ilhotas isoladas e tem o potencial de melhorar a terapia pelo transplante de ilhotas. / Transplantation of microencapsulated islets represents an attractive therapeutical approach to treat type 1 Diabetes Mellitus, accounting for an improved glycemic control and the abolishment of immunosuppressive therapies. However, maintenance of long-term &#946;-cell viability remains a major problem. During islet isolation, the loss of extracellular matrix interactions and the hypoxic conditions thereafter dramatically affect &#946;-cell survival and function. Objective To lessen the burden of islet stress and achieve a better outcome in islet transplantation we tested the addition of perfluorocarbon (PFC) or laminin (LN), molecules associated respectively with oxygenation and cell-cell interaction, to Biodritin, an alginate-based material suitable for cell microencapsulation. Methodology To test the stability of PFC-Biodritin and LN-Biodritin composites, microcapsules were subjected to different stresses (rotational, osmotic, temperature and culture) for 7 and 30 days. To assess biomaterial purity microcapsules were co-incubated with RAW264.7 murine macrophage cell line for 3, 9 and 24h and macrophage activation was detected through mRNA levels of IL-1&#946; and TNF&#945;. Microcapsules were implanted i.p. in mice and retrieved after 7 or 30 days, for biocompatibility analyses. Gene expression at mRNA (bax, bad, bcl-2, bcl-XL, xiap, caspase 3, mcp1/ccl2, hsp70, ldh, insulin 1 and 2) and protein (Bax, Bcl-XL and Xiap) levels, together with Caspase3 activity, were evaluated in islets microencapsulated in PFC- or LN-Biodritin, upon culturing for 48h in normoxic or hypoxic (<2% O2) conditions. Diabetic mice were transplanted with PFC- or LN-Biodritin microencapsulated islets, followed by assessments of body weight, glycemia and graft function by oral glucose tolerance tests (OGTTs). Microencapsulated islets were retrieved from normoglycemic or hyperglycemic mice and biocompatibility analyses of the beads together with a functional assessment of the graft followed. After graft removal, normoglycemic animals had their glycemias monitored to attest the efficacy of the transplanted islets. Results PFC- and LN-Biodritin microcapsules were as stable and biocompatible as Biodritin. For both biomaterials in normoxia and hypoxia a modulation in gene expression was observed in islets associated with a protection against apoptosis. Also, a decreased expression of stress-related genes (mcp1, hsp70) was evidenced. ldh mRNA levels were down-regulated in PFC-Biodritin microencapsulated islets but upregulated in the presence of LN. Increased levels of insulin mRNA were observed. The differences seen in protein expression indicated the same anti-apoptotic pattern. Caspase3 activity was not different between groups. Concerning diabetes reversal experiments, only mice transplanted with LN-Biodritin microencapsulated islets presented a better outcome, with 60% remaining euglycemic at 198 days post-surgery, compared with 9% for the Biodritin group. OGTT showed that mice transplanted with encapsulated islets secreted more insulin than normal mice, 60 (LN-Biodritin) or 100 days (PFC- and LN-Biodritina) posttransplant. Hyperglycemia was achieved after the retrieval of microcapsules showing graft efficacy. Retrieved microcapsules revealed an extensive overgrowth in most beads from hyperglycemic mice. A static glucose stimulated insulin secretion test revealed that only islets from normoglycemic subjects were able to secrete insulin according to glucose concentration. Conclusion- The addition of bioactive molecules to Biodritin may lessen the stress of isolated islets and have the potential to improve islet transplantation therapy.

O câncer de mama é a doença maligna mais comum e a principal causa de morte entre as mulheres. Sua complexa etiologia envolve múltiplos fatores de risco, a maioria deles relacionada aos níveis cumulativos de exposição da mama aos estrógenos. A maioria de suas ações é mediada pela ligação a seus receptores ER e ER que são fatores de transcrição. Outro fator que exerce um controle extraordinário no comportamento celular, regulando a transcrição gênica e influenciando diversos processos biológicos, e que, quando alterado, é associado ao processo de tumorigênese da mama é a matriz extracelular. A laminina, um dos principais componentes da matriz extracelular, interage com as células através das integrinas e está relacionada ao fenótipo maligno, atuando na adesão, migração, proliferação, diferenciação e sobrevivência celular. Nosso grupo identificou diversos genes diferencialmente expressos em células de câncer de mama ER+ na presença ou ausência de uma monocamada de laminina utilizando a técnica DDRT-PCR. Dois dos genes identificados, DDEF2 e PHLDA1, estão associados à adesão; DDEF2 envolvido na sinalização das integrinas e PHLDA1 relacionado com apoptose por perda de adesão. Nosso objetivo foi investigar os efeitos do 17-estradiol e da laminina na regulação da expressão dos genes DDEF2 e PHLDA1 nas linhagens celulares MCF-7, MDA-MB-231 e posteriormente S30, utilizando a técnica RT-PCR em tempo real. O gene PHLDA1 foi induzido pelo E2 via ER nas células MCF-7 e pela laminina nas células S30, e o gene DDEF2 foi reprimido pelo E2 e induzido pela laminina nas células S30 / The breast cancer is the most common malignant disease and the leading cause of death among women. Its complex etiology involves multiple risk factors, most of them related to the levels of cumulative breast exposure to estrogen. Most of its actions is mediated by binding to its receptor ER and ER that are transcription factors. Another factor that has a tremendous control in cell behavior, regulating the gene transcription and influencing various biological processes, which when altered, is attached to the process of tumorigênese of the breast is the extracellular matrix (ECM). The laminin, one of the main components of the ECM, interacts with the cells through integrins and is related to the malignant phenotype, acting in adhesion, migration, proliferation, differentiation and cell survival. Our group identified several genes diferentialy expressed in breast cancer cells ER + in the presence or absence of a laminin monolayer using the technique DDRT-PCR. Two of the genes identified, DDEF2 and PHLDA1, are associated with adhesion; DDEF2 is involved in the integrins signaling and PHLDA1 is related with apoptosis by loss of adhesion. Our goal was to investigate the effects of 17-estradiol and laminin in regulating the expression of the genes DDEF2 and PHLDA1 in MCF-7, MDA-MB-231 and later S30 cell lines, using the real time RT-PCR technique. The gene PHLDA1 was induced by E2 via ER in MCF-7 cells and the laminin in S30 cells, and the gene DDEF2 was suppressed by E2 and induced by laminin in S30 cells

Carcinona epidermóide é um prevalente tumor de cabeça e pescoço relacionado a altas taxas de mortalidade. Neste trabalho, verificamos se AG73 (RKRLQVQLSIRT, cadeia a1), peptídeo derivado da laminina-111, regula migração, invasão e secreção de protease em células de carcinoma epidermóide oral (OSCC). Cadeia a1 da laminina e MMP9 estão expressas neste tumor in vivo e in vitro. AG73 induziu aumento da taxa migratória de células OSCC em ensaios de ferida e migração, e também estimulou invasão em ensaio em câmaras bipartites com Matrigel. Células OSCC crescidas sobre AG73 exibiram aumento dose-dependente de MMP9, detectado por zimografia. Buscamos receptores de AG73 que regulariam atividade nesta linhagem. Células OSCC crescidas sobre AG73 exibiram colocalização de sindecana-1 e integrina b1, e silenciamento desses receptores com RNA de interferência promoveu diminuição de migração e invasão dependente de AG73 nestas células. Esses resultados sugerem que sindecana-1 e integrina b1, ativados por AG73, podem regular migração, invasão e secreção de MMPs em células OSCC. / Oral squamous cell carcinoma is a prevalent head and neck tumor, related to high mortality rates. Here we studied the role played by AG73 (RKRLQVQLSIRT, a1 chain) on migration, invasion and protease secretion of a cell line (OSCC) from human oral squamous cell carcinoma. Laminin a1 chain and MMP9 are expressed in oral squamous cell carcinoma cells in vivo and in vitro. AG73 increased migratory activity of OSCC cells, as shown by monolayer wound assays and migration assays. This peptide also stimulated cell invasion in chemotaxis chambers coated with Matrigel. OSCC cells cultured on AG73 showed a dose-dependent increase of MMP9 secretion, detected by zymography. We searched for AG73 receptors regulating activities in this cell line. OSCC cells grown on AG73 exhibited colocalization of syndecan-1 and b1 integrin, and siRNA knockdown of these receptors decreased AG73-dependent migration and invasion of OSCC cells. Our results suggest that syndecan-1 and b1 integrin signaling downstream of AG73 regulate migration, invasion and MMP secretion by OSCC cells

Estudamos indução da atividade de MMP pelo peptídeo da laminina a1 AG73 em linhagem celular (CAC2) de carcinoma adenóide cístico. CAC2 cultivadas em laminina-111 com AG73 geraram espaços pseudocísticos. Inibidor de MMP diminuiu tais espaços, sugerindo ação de MMPs. CAC2 crescidas sobre AG73 mostraram aumento dose-dependente de MMP9. RNAi para MMP9 diminuiu remodelação em cultura 3D. Buscamos receptores de AG73 ligados à atividade de MMP9. CAC2 crescidas sobre AG73 exibiram colocalização de sindecan-1 e integrina b1. RNAi para sindecan-1 ou para integrina b1 geraram, isolados, redução na adesão a AG73 e nas atividades de remodelação e de protease. Duplo RNAi estudou a cooperação entre os receptores e promoveu diminuição na adesão a AG73 e na atividade de MMP. Distinção de receptores foi feita por cromatografia de afinidade e espectrometria de massa, através de colunas de afinidade com AG73 acoplado, que resultou em possíveis receptores, como integrinas b1 e aV. Sugerimos que AG73 regula adesão e secreção de MMP em células CAC2 através de sindecan-1 e integrina b1. / We studied induction of MMP activity by b1-laminin peptide AG73 in adenoid cystic carcinoma cell line (CAC2). Cells grown inside AG73-enriched laminin-111 exhibited pseudocystics spaces. MMP inhibitor decreased those spaces, suggesting MMPs action. Cells grown on AG73 showed a dose-dependent increase of MMP9 secretion. MMP9 siRNAi decreased remodeling in 3D culture. We searched for AG73 receptors regulating MMP9 activity. CAC2 grown on AG73 exhibited colocalization of syndecan-1 and b1 integrin. Syndecan-1 siRNA or siRNA b1 integrin showed reduction in adhesion to AG73 and in remodeling and protease activities. Double-knockdown explored syndecan-1 and 1 integrin cooperation and showed decrease in adhesion to AG73 and in MMP activity. Receptors characterization was made by affinity chromatography followed by mass spectrometry through AG73-affinity columns and showed putative receptors, like b1 and aV integrins. We suggest that AG73 peptide regulates adhesion and MMP secretion in CAC2 cells through syndecan-1 and b1 integrin.