As células-tronco mesenquimais (MSC) são caracterizadas pelo seu potencial de diferenciação em células de origem mesenquimal como adipócitos, condrócitos e osteócitos; ação parácrina; capacidade imunorregulatória e tropismo por regiões lesionadas e câncer. Estas células já foram isoladas de diferentes órgãos e tecidos e apresentam características bastante similares, mas não idênticas: fato que ressalta a importância da realização de estudos comparativos para determinar a real equivalência das MSC de diferentes origens. Os principais objetivos deste trabalho foram analisar o potencial de transferência gênica mediado por lipofectamine 2000, detectar e quantificar a expressão dos fatores de pluripotência Oct4, Klf4, Sox2, c-Myc, Lin28, Tcl-1α, Nanog e comparar a eficiência de reprogramação celular em MSC murinas provenientes de medula óssea (moMSC), tecido adiposo (ADSC), rim (rMSC), pulmão (pMSC), veia cava (cMSC) e medula espinhal (meMSC). Estas células também foram classificadas com relação ao tempo de cultivo, sendo subdivididas em: Cultivo Inicial (até passagem 7), Cultivo Intermediário (da passagem 8 a 12) e Cultivo Tardio (a partir da passagem 13). No que se refere à transfecção usando lipofectamine 2000, foi observada maior eficiência em pMSC e rMSC quando comparadas a cMSC, todas em passagem tardia. Neste trabalho é mostrada a expressão de Klf4, Sox2, Lin28 e c- Myc em MSC murinas isoladas de pulmão, rim, tecido adiposo e medula espinhal. Lin28 foi detectado apenas no estágio inicial do cultivo de pMSC e ADSC e intermediário de rMSC. Enquanto que nas meMSC, Lin28 e Sox2 parecem diminuir com o tempo de cultivo chegando a zero no cultivo tardio. Não foi detectada a expressão de Oct4, Nanog ou Tcl-1α. Um dado muito expressivo é a reprogramação de moMSC apenas com OCT4 e SOX2 quando é utilizado o co-cultivo com fibroblastos embrionários 15 murinos (MEF). Aqui também pode ser visto que existe uma relação direta entre eficiência de geração de iPSC e o tempo de substituição das condições de cultivo nos dois tempos testados. Quando o co-cultivo em MEF é substituído por placas recobertas por gelatina e meio mESC induzido, não é observada a reprogramação apenas com dois fatores, sendo obrigatória a adição de c-MYC ou KLF4. pMSC apresentou maior número de iPSC quando comparado aos demais, seguida de moMSC e rMSC. Não detectamos reprogramação em ADSC. Outra variação observada foi que as moMSC reprogramam mais rapidamente (dia 8), sendo seguidas pelas pMSC (dia 10) e pelas rMSC (dia 16). O potencial de utilização das MSC na terapia gênica ex vivo e na reprogramação celular é variável e possivelmente está associado ao local de onde estas células são isoladas, além do estágio de cultivo. Ainda assim, muitos estudos ainda precisam ser realizados para estipular de forma exata a colaboração que cada MSC pode oferecer para o uso clínico. / The Mesenchymal Stem Cells (MSC) are characterized by their potential to differentiate into cells of mesenchymal origin such as adipocytes, chondrocytes and osteocytes; paracrine action; immunoregulatory capacity and tropism for injured regions and cancer. These cells have been isolated from different tissues and organs and exhibit similar characteristics, but are not identical: a fact that highlights the importance of comparative studies to determine the real equivalence of MSC from different sources. The objectives of this study were to analyze the potential of gene transfer mediated by Lipofectamine 2000; detect and quantify the expression of pluripotency factors Oct4, Klf4, Sox2, c-Myc, Lin28, Tcl-1α, Nanog and compare the efficiency of reprogramming in murine MSC isolated from bone marrow (moMSC), adipose tissue (ADSC), kidney (rMSC), lung (PMSC), vena cava (cMSC) and spinal cord (meMSC). These cells were classified according to time of cultivation, subdivided in: Recent Cultivation (up to passage 7), Cultivation Intermediate (passage 8 to 12) and Late Cultivation (from passage 13). Regarding transfection using Lipofectamine 2000, higher efficiency was achieved in PMSC and rMSC compared to cMSC, all in late passage. In this work we show the expression of Klf4, Sox2, c-Myc and Lin28 in MSC isolated from murine lung, kidney, adipose tissue and spinal cord. Lin28 was detected only in the early stage of cultivation in pMSC and ADSC and intermediate cultivation in rMSC. In meMSC, the expression of Lin28 and Sox2 appears to decrease with time not being detected in late cultivation. We did not detect the expression of Oct4, Nanog or Tcl-1α in any sample studied. A very important finding was the reprogramming of moMSC with only OCT4 and SOX2 when it was co-culture on murine embryonic fibroblasts (MEF). In this study was detected a direct relationship between efficiency of iPSC generation and the time of replacement of culture conditions, considering the times tested; 3 or 5 days post transduction. When the co-cultivation on MEF was replaced by plates coated with gelatin and induced medium is not observed with only two reprogramming factors, being required the addition of KLF4 or c-MYC. Comparing the efficiency of reprogramation between MSC, pMSC showed higher number of iPSC when compared to the others, followed by moMSC and rMSC. There was not detected cell reprogramming in ADSC. Another variation observed was in the reprogramming time. The moMSC reprogram faster (8 days), being followed by the pMSC (day 10) and the rMSC (day 16). The potential use of MSC in ex vivo gene therapy and cellular reprogramming is variable and may be associated with the location from which these cells are isolated, beyond the stage of cultivation. However, further studies are necessary to accurately stipulate the clinical use for each MSC.

O Diabetes mellitus tipo 1 (DM1), na maioria dos casos, é causado pela destruição de células β pancreáticas, levando à hiperglicemia. Atualmente a única fonte de novas células β e os únicos tratamentos capazes de restaurar o padrão fisiológico de secreção de insulina nesses pacientes são o transplante de pâncreas e de ilhotas pancreáticas. O transplante de ilhotas apresenta problemas relacionados a enxertia, devido principalmente a baixa vascularização, o que leva à morte de células β nos primeiros dias pós-transplante. Células-tronco mesenquimais apresentam características interessantes para o tratamento do DM1. A primeira aplicação explorada nesse trabalho foi a capacidade de diferenciação de MSCs humanas e murinas em células produtoras de insulina (CPIs). A identidade das células isoladas foi confirmada pela caracterização imunofenotípica e pela capacidade de diferenciação adipogênica e osteogênica in vitro. Quatro protocolos de diferenciação em CPIs foram testados em MSCs derivadas de ilhotas pancreáticas e um em MSCs derivadas de rim murino. A análise da expressão gênica de insulina em células diferenciadas em todos os protocolos testados mostrou níveis insignificantes ou nulos de expressão desse hormônio. A segunda aplicação explorou o co-transplante de ilhotas pancreáticas com MSCs derivadas de rim em camundongos diabéticos. Os resultados mostraram aumento da taxa de cura e melhora na glicemia pós-transplante, bem como uma tendência ao aumento do conteúdo total de insulina em animais co-transplantados em comparação com animais que receberam apenas ilhotas. Não houve diferenças no peso e teste de tolerância à glicose entre os grupos. Foi observado aumento na vascularização do enxerto nos animais que receberam MSCs. Paralelamente, foi estudada a associação de variantes alélicas dos genes PTPN22, KIR, HLA classe I e II e a susceptibilidade ao desenvolvimento de DM1 em uma população do Rio Grande do Sul. Foi observada associação entre o alelo 1858T e o risco aumentado de DM1. A genotipagem do KIR e HLA-C mostrou uma frequência maior de alelos do grupo 2 do HLA-C em controles não diabéticos, bem como o genótipo 2DL1/C2+, sugerindo um papel protetor desse genótipo. Além disso, indivíduos com haplótipo KIR2DL2/DR3+ e KIR2DL2/DR3/DR4+ tem risco aumentado de desenvolvimento de DM1. MSCs parecem possuir baixa capacidade de diferenciação em células β in vitro, entretanto, possuem efeitos benéficos importantes quando cotransplantadas com ilhotas pancreáticas. Essa aplicação tem grande potencial e deveria ser testada em estudos clínicos com o objetivo de melhorar a enxertia e diminuir o número de ilhotas necessárias para cada paciente. / Type 1 Diabetes (DM1), in almost all the cases, is caused by the destruction of beta-cells by cells of the immune system, leading to hyperglycemia. The only source for new beta-cells available is through the pancreas and islet transplantation, two treatments able to restore insulin secretion pattern in this patients. Islet transplantation presents issues related to grafting, caused mainly by poor vascularisation post-transplant, leading to betacell death in the first days after transplantation. Mesenchymal stem cells have interesting characteristics to the treatment of DM1. The first application explored in this work was testing the capacity of differentiation of human and mouse MSCs into insulin-producing cells (CPIs). Identity of isolated cells was confirmed by immunophenotyping and potential of adipogenic and osteogenic differentiation in vitro. Four protocols were tested in human islet-derived MSCs and one in mouse kidney-derived MSCs to generate CPIs. Analysis of insulin expression in differentiated cells from all protocols showed no or very little expression levels of this hormone. The second application was to evaluate the role of MSCs in the co-transplantation with pancreatic islets in diabetes mice. Our results showed an increased number of cured mice and a decrease in glycemic levels post transplant in islet+MSCs group, as well as a tendency to an increase in total insulin content in islet+MSCs compared with islet-only group. No differences could be found in weight and intraperitoneal glucose tolerance test between groups. An increase in graft vascularisation was observed in MSCs-receiving animals. At the same time, we studied the association of allelic variants in PTPN22, KIR, HLA class I and II genes and its association with the developing of DM1. We reported and association of the 1858T allele and an increased risk of DM1. Genotyping shows an increased frequency of group 2 alleles (C2) of HLA-C in controls as well as the 2DL1/C2+ genotype, suggesting a protective role of this genotype. Moreover, individuals with KIR2DL2/DR3+ and KIR2DL2/DR3/DR4+ haplotypes have increased risk of developing DM1. MSCs seem to have low capacity of in vitro differentiation in a beta-cell phenotype, however, they exert important benefic effects when co-transplanted with pancreatic islets in diabetic mice. This application has great potential and should be tested in clinical trials aiming the improvement of islet grafting and decrease in the number of islets needed for transplantation.

Orientador : Prof. Dr. Waldemiro Gremski / Co-orientador : Prof. Dr. Carlos Ricardo Soccol / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia. Defesa: Curitiba, 20/12/2006 / Inclui referências : f. 87-95 / Área de concentração: Saúde animal e humana / Resumo: No infarto do miocárdio e na doença de Chagas existem alguns mecanismos fisiopatológicos em comum: perda de cardiomiócitos devido à isquemia, à redução da contratilidade e à disfunção cardíaca. A terapia celular vem propondo o tratamento para a falência cardíaca usando vários tipos celulares. Objetivos: Desenvolver e avaliar o método de co-cultivo de mioblastos esqueléticos e célulastronco mesenquimais para a terapia celular no infarto do miocárdio (IM) e na doença de Chagas (DC). Materiais e métodos: IM- 39 ratos completaram o estudo após um mês, 17 ratos receberam a terapia com o produto celular do co-cultivo e 22 ratos, receberam apenas meio na cicatriz. Na DC- 15 ratos completaram o estudo após um mês, 07 ratos receberam o produto celular de co-cultivos autólogos e 08 receberam apenas o meio. Todos os animais realizaram ecocardiograma antes e após um mês de terapia. Os parâmetros analisados foram: fração de ejeção ventricular esquerda (FEVE); volume sistólico e diastólico finais. A análise estatística pela ANOVA. O cocultivo de mioblastos esqueléticos e células-tronco mesenquimais mantido por um período de 14 dias (DMEN, 15% SFB, 1% Antibiótico, IGF-I e dexametasona). Análises histológicas, de rotinas, foram realizadas. Resultados: Entre as provas funcionais verificou-se no grupo IM FEVE, nos animais, que receberam células do co-cultivo de 23,52 8,67 a 31,45 8, 87 (p=0,006) e no grupo 26,68 6,92 a 22,32 6, 94 (p=0,004) e no grupo DC FEVE, nos animais que receberam células do cocultivo de 31,10 5,78 a 53,37 5, 84 (p<0,001) e no grupo controle, 36,21 3,70 a 38,19 7,03 (p= 0,426). O exame histológico revelou, nos modelos de miocardiopatia estudados, miogênese e angiogênese naqueles animais, que receberam o produto celular de co-cultivo. Conclusão: Estes resultados validam o produto celular do co-cultivo de mioblastos esqueléticos e de células-tronco mesenquimais para o tratamento dessas duas doenças. DESCRITORES: Células musculares esqueléticas, células-tronco, regeneração, miocárdio. / Abstract: In myocardial infarction and Chagas's disease some physiopathological aspects are common: cardiomyocyte loss due to ischemia leads to a reduction of contractility and heart function. Cell therapy has been proposed for the treatment of heart failure through transplant of various cells types. Objective: To develop and to evaluate the method of co-culture of skeletal muscle (SM) and mesenchymal stem cells (MSC) for cell therapy of heart failure in Myocardial Chagas's disease (MCD) and myocardial post-infarction (MI). Materials and methods: MI- 39 rats completed the study at one month. 17 rats received co-cultured cell therapy and 22 rats, only medium in the scar. MCD- 15 rats completed the study at one month. 7 rats received autogenous coculture cell therapy and 8 animals received only medium. All animals underwent ecocardiographic analysis at baseline and one month. The measures of Left Ventricular Ejection Fraction (LVEF), Left Ventricular End Systolic and Dyastolic Volume were registered and analyzed by ANOVA. The co-culture method of SM and MSC cells was performed at 14 days (medium culture: DMEN, with 15% FCS and 1% Antibiotic, IGF-I and dexamethasone). Standard stain analysis was done in the cells and tissue. Functional Results: MI- LVEF in the animals that had received the cocultured cells: 23,52 8,67 to 31,45 8, 87 p=0,006 versus control group: 26,68 6, 92 to 22,32 6, 94 p=0,004 and MCD- LVEF in animals that received the co-cultured cells: 31,10 5,78 to 53,37 5, 84 p<0,001 versus control group: 36,21 3,70 to 38,19 7,03 p= 0,426. Histopathogical Results: In both experimental model diseases, the analysis of the animals receiving co-cultured cells demonstrated a presence of myogenesis and angiogenesis. Conclusion: The results validate the product of the SM and MSC co-culture process for treatment in these diseases. KEY WORDS: Skeletal muscle cells, stem cell, regeneration, myocardium.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas, 2018. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-05-16T18:13:55Z No. of bitstreams: 1 2018_TeresaRaquelTavaresSerejo.pdf: 8267656 bytes, checksum: 096393c0bba7e29dac264b73bc2ffeac (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-05-17T17:58:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_TeresaRaquelTavaresSerejo.pdf: 8267656 bytes, checksum: 096393c0bba7e29dac264b73bc2ffeac (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-17T17:58:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_TeresaRaquelTavaresSerejo.pdf: 8267656 bytes, checksum: 096393c0bba7e29dac264b73bc2ffeac (MD5) Previous issue date: 2018-05-16 / As células-tronco mesenquimais (CTMs) desempenham importante função imunorregulatória, o que as tornam promissoras para o tratamento de situações em que o sistema imunológico apresenta-se com resposta exacerbada. Entretanto, os estudos in vivo em que se utilizam CTMs para controlar a resposta imune revelam resultados heterogêneos, impedindo uma conclusão clara e definitiva quanto ao uso clínico dessas células. Foi demostrado em modelo murino que o INF-ɣ é capaz de ativar as CTMs realçando a sua capacidade de suprimir a resposta imunológica. Alguns estudos mostram que as propriedades das CTMs parecem ser influenciadas por receptores do tipo toll (RTT), especialmente RTT 3, que pode polarizar essas células para um estado anti-inflamatório. Outro ponto que tem recebido atenção da comunidade cientifica é o risco de efeito adverso proveniente da infusão das CTMs. Diante do exposto, esse estudo teve por objetivo investigar através de um modelo livre de células, se INF-γ e a sinalização de RTT 3, por uso de Poly (I:C), são capazes de realçar o potencial supressivo de CTMs de lipoaspirado. Para isso, inicialmente, testamos o efeito de INF-γ e Poly (I:C) na capacidade imunossupressiva das CTMs, através de um cocultivo dessas células com células mononucleares do sangue periférico (CMSP). Em seguida, foi investigado o efeito desses tratamentos sobre a proliferação, potencial migratório e expressão gênica das CTMs. Utilizando um modelo livre de células, investigamos o potencial imunossupressivo do sobrenadante e das microvesículas obtidas de CTMs sobre CMSP. O tratamento dessas células com INF-γ realçou o seu potencial imunossupressivo, o que foi acompanhado por aumento na expressão de IDO e da molécula de adesão ICAM – dois fatores imunorregulatórios. Entretanto, no modelo livre de células, em que utilizamos sobrenadante total ou microvesículas celulares, os produtos obtidos de CTMs tratadas com INF-γ e Poly (I:C) não exerceram maior imunossupressão sobre os linfócitos T, quando comparados aos produtos provenientes das CTMs não tratadas. De modo geral, os resultados obtidos nesse estudo podem nortear caminhos para as novas estratégias terapêuticas livre de células, em que os efeitos benéficos das CTMs são preservados e os riscos oriundos da administração dessas células evitados. Além disso, os nossos resultados também podem servir de base para abordagens que tenham como objetivo realçar as propriedades fundamentais das CTMs, como a propriedade imunorregulatória. / Mesenchymal stem cells (MSCs) have important immunoregulatory roles, which makes them promising for the treatment of conditions in which the immune response is exacerbated. However, in vivo studies that use MSCs to control the immune response reveal heterogeneous results, and compromise any clear and definitive conclusion regarding the clinical use of these cells. In murine models, it has been demonstrated that INF-ɣ is able to promote MSCs activation and enhance their ability to suppress the immune response. Some studies show that MSC’s properties appear to be influenced by toll-like receptors (TLRs), especially TLR3, which can polarize these cells towards an anti-inflammatory state. Another point that has received attention from the scientific community is the adverse effect risk coming from the infusion of MSCs. In this context, the aim of this study was to investigate whether INF-γ and TLR3 signaling by Poly (I:C) are capable of enhancing the immunosuppressive potential of MSCs and their secretome. We initially tested the effects of INF-γ and Poly (I:C) treatments over the immunosuppressive capacity of MSCs in a coculture system of these cells with peripheral blood mononuclear cells (PBMC). Then, the effect of INF-γ and Poly (I:C) treatments over the proliferation, migration and transcriptional profile of MSCs was investigated. We also investigated the suppressive potential of the MSC-conditioned media and MSC-derived microvesicles over PBMC. Our data indicates that the treatment of MSCs with INF-γ enhanced their immunosuppressive potential, supported by the increased expression of IDO and the adhesion molecule ICAM - two immunoregulatory factors. However, the conditioned media obtained from INF-γ and Poly (I:C) treated MSCs did not exert greater immunosuppression over T lymphocytes, when compared to the supernatant of untreated MSCs. In general, the results obtained in this study may pave the way to new cellfree therapeutic strategies, in which the beneficial effects of MSCs are preserved, and the risks from the administration of these cells are avoided. In addition, our results may also serve as a basis for novel approaches that aim to highlight the fundamental properties of MSCs, such as their immunoregulatory property.

Para produção de vetores virais utiliza-se uma linhagem celular empacotadora (packaging cell line – PCL), que é transfectada com os vetores componentes do sistema. As partículas virais produzidas são, posteriormente, liberadas no sobrenadante de cultura, que é processado, aliquotado e estocado. À exceção de sistemas oncovirais, baseados no vírus da leucemia murina (MLV), não existem PCLs estáveis disponíveis para emprego de vetores baseados em HIV em nível clínico. Desse modo, a transfecção transiente tem sido explorada com o intuito de maximizar a produção de vírus e de minimizar os riscos envolvendo a metodologia. Para tal finalidade, outras linhagens celulares estão sendo testadas como PCL, e variações nos protocolos de transfecção têm sido propostas. Dentro desse contexto, a avaliação da possibilidade de produção de vetores virais em linhagem de célula tronco mesenquimal murina, produzida em nosso laboratório, contribui para a investigação da aplicação potencial dessas células em terapia gênica. Os resultados mostraram que essa linhagem produz vírus em quantidades equivalentes às tradicionais PCL empregadas, sem apresentar aparente efeito sinsicial oriundo da toxicidade de proteínas virais. Tal característica permite que o período de coletas seja expandido, sem comprometimento significativo dos títulos, dentro das normas de biossegurança. Infere-se a partir dessas observações que essa linhagem possa ser uma alternativa interessante como PCL estável. Além dessas características, a sensibilidade à infecção pelos vírus recombinantes sugere que a mesma possa ser também utilizada nos processos de titulação viral. Perspectivas futuras incluem a comparação direta com uma linhagem de célula tronco mesenquimal humana e a caracterização detalhada dos vírus produzidos em ambas linhagens. / The production of viral vectors is done with packaging cell lines (PCL), which are transfected with the vectors composing the viral system. The viral particles produced are liberated in the cell culture medium which is then harvested, processed and stored. Stable PCLs are available for the production, in clinical level, of oncoviral vectors based on Moloney Leukemia Virus; this is not the case, however, for HIV-based vectors. Transient transfection has, thus, been explored with the objective of maximizing virus production and minimizing the risks concerning this methodology. Different cell lines are being tested as PCL and variations in transfection protocols are being proposed. This work aimed at the evaluation of the potential presented by a murine mesenchymal stem cell line, produced in our laboratory, to be employed as PCL for the production of viral vectors. Our results showed that this cell line produces titers as high as the traditional PCL based on 293T cells, and do not present the synsycial effects caused by toxic viral proteins which limits the use of other cell lines. This has allowed extended periods of harvesting, without compromising viral titers. This cell lineage may represent an interesting alternative as stable PCL to be used in retroviral-mediated gene therapy. Besides these aspects, the sensibility to lentivirus infection suggests that it may be used in titering process as well. Future perspectives include the comparison with a human mesenchymal stem cell line and the full characterization of the viruses produced in both lineages.

A associação de matrizes produzidas por electrospinning (ES) e células-tronco tem sido apontada como uma alternativa promissora na reconstituição de tecidos. A associação de moléculas bioativas, tais como o fator de crescimento endotelial vascular (VEGF) em nanofibras, permite a libertação controlada do fator incorporado. Isso pode contribuir para a migração e diferenciação celular, tornando-se uma opção interessante para a regeneração de tecidos. Neste trabalho foi analisado a influência da incorporação do VEGF em matrizes de poli(ácido láctico-co-glicólico) (PLGA) produzidas por ES. As análises de adesão, viabilidade celular e citotoxicidade dos biomateriais foram realizadas em três grupos de matrizes: (1) PLGA/BSA/VEGF, (2) PLGA/BSA, (3) PLGA 13%. As análises físico-químicas das matrizes como morfologia, diâmetro da fibra, degradabilidade, solvente residual, ângulo de contato, propriedades mecânicas, eficiência de incorporação e liberação controlada do VEGF foram realizadas. As nanofibras apresentaram superfície lisa sem beads com poros interconectados, semelhantes às da MEC. Observou-se melhora na adesão celular nas matrizes PLGA/BSA/VEGF quando comparadas aos demais grupos. As matrizes foram atóxicas para as células. Portanto, a associação entre matrizes de nanofibras com fatores de crescimento incorporados e células-tronco pode ser uma estratégia útil para a engenharia de tecidos (ET). / The association of matrices produced by electrospinning (ES) and stem cells has been considered as a promising alternative for the recovery of tissue. The association of bioactive molecules, such as vascular endothelial growth factor (VEGF) in nanofibres, allows the controlled release of the incorporated factor. It can contribute to cellular migration and differentiation, becoming an interesting option for tissue regeneration. In this work, the influence of VEGF incorporation on a poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) scaffold produced by ES was analyzed. The analysis of cell adhesion, cell viability and biomaterials cytotoxicity was carried out in three matrice groups: (1) PLGA/BSA/VEGF; (2) PLGA/BSA, (3) PLGA 13%. The physical-chemical analysis assessment of morphology, fiber diameter, residual solvent, degradability, contact angle, mechanical properties, loading efficiency and controlled release of VEGF were performed. Nanofibres showed smooth surfaces without beads with interconnected pores, similar to those of ECM. An improvement in cell adhesion was observed for the matrices of PLGA/BSA/VEGF when compared to the other groups. The matrices were non toxic for the cells. Therefore, the association between nanofibre matrices loaded with growth factors and stem cells may be a useful strategy for tissue engineering.

Os scaffolds produzidos por electrospinning (ES) são ferramentas bastante atrativas para a engenharia de tecidos (ET). Mimetizando fisicamente a matriz extracelular natural, esses scaffolds atuam como suportes para o desenvolvimento celular. Contudo, uma ocupação celular uniforme nesses scaffolds permanece sendo um problema a ser resolvido. Neste trabalho, células-tronco foram integradas a scaffolds de PLGA ainda durante a sua produção com o objetivo de se obter uma melhor distribuição celular por toda a estrutura do biomaterial. Para a obtenção desses scaffolds contendo células-tronco (SCCT), as técnicas de ES e bio-electrospraying (BES) foram associadas. Os SCCT foram caracterizados quanto a suas propriedades físico-químicas e biológicas. As fibras produzidas apresentaram-se lisas, bem distribuídas e com características mecânicas e de degradação adequadas a diferentes aplicações na ET. As células integradas aos SCCT mantiveram-se viáveis e foram capazes de se proliferar dentro dessa estrutura ao longo do período de cultivo. Cortes histológicos dos SCCT demonstraram que as células estavam bem distribuídas em toda a arquitetura do biomaterial. Esses resultados sugerem que a associação do ES e BES é uma técnica interessante para a produção de scaffolds tridimensionais integrados a células, tornando-se uma alternativa viável para uso na engenharia de tecidos. / Scaffolds produced by electrospinning (ES) are very attractive tools for tissue engineering (TE). These scaffolds act by mimicking physically the native extracellular matrix as carriers for cell growth. However, a uniform cell occupation of scaffolds remains a problem to be solved. In this study, stem cells were integrated into the PLGA scaffolds during their production in order to obtain better cell distribution throughout the biomaterial structure. The ES and bio-electrospraying (BES) techniques were associated to obtain these scaffolds containing stem cells (SCCT). The SCCT were characterized by their physicochemical and biological properties. Smooth and well distributed fibers, with suitable mechanical and degradation characteristics were obtained which allows different applications in TE. The cells incorporated onto SCCT remained viable and are capable of proliferating in this structure during cell culture. The cells were well distributed throughout the biomaterial architecture as observed in histological sections of SCCT. These results suggest that association between ES and BES is an interesting technique to produce 3D cell integrated scaffolds, making it a viable alternative for tissue engineering.

O Diabetes mellitus tipo 1 (DM1), na maioria dos casos, é causado pela destruição de células β pancreáticas, levando à hiperglicemia. Atualmente a única fonte de novas células β e os únicos tratamentos capazes de restaurar o padrão fisiológico de secreção de insulina nesses pacientes são o transplante de pâncreas e de ilhotas pancreáticas. O transplante de ilhotas apresenta problemas relacionados a enxertia, devido principalmente a baixa vascularização, o que leva à morte de células β nos primeiros dias pós-transplante. Células-tronco mesenquimais apresentam características interessantes para o tratamento do DM1. A primeira aplicação explorada nesse trabalho foi a capacidade de diferenciação de MSCs humanas e murinas em células produtoras de insulina (CPIs). A identidade das células isoladas foi confirmada pela caracterização imunofenotípica e pela capacidade de diferenciação adipogênica e osteogênica in vitro. Quatro protocolos de diferenciação em CPIs foram testados em MSCs derivadas de ilhotas pancreáticas e um em MSCs derivadas de rim murino. A análise da expressão gênica de insulina em células diferenciadas em todos os protocolos testados mostrou níveis insignificantes ou nulos de expressão desse hormônio. A segunda aplicação explorou o co-transplante de ilhotas pancreáticas com MSCs derivadas de rim em camundongos diabéticos. Os resultados mostraram aumento da taxa de cura e melhora na glicemia pós-transplante, bem como uma tendência ao aumento do conteúdo total de insulina em animais co-transplantados em comparação com animais que receberam apenas ilhotas. Não houve diferenças no peso e teste de tolerância à glicose entre os grupos. Foi observado aumento na vascularização do enxerto nos animais que receberam MSCs. Paralelamente, foi estudada a associação de variantes alélicas dos genes PTPN22, KIR, HLA classe I e II e a susceptibilidade ao desenvolvimento de DM1 em uma população do Rio Grande do Sul. Foi observada associação entre o alelo 1858T e o risco aumentado de DM1. A genotipagem do KIR e HLA-C mostrou uma frequência maior de alelos do grupo 2 do HLA-C em controles não diabéticos, bem como o genótipo 2DL1/C2+, sugerindo um papel protetor desse genótipo. Além disso, indivíduos com haplótipo KIR2DL2/DR3+ e KIR2DL2/DR3/DR4+ tem risco aumentado de desenvolvimento de DM1. MSCs parecem possuir baixa capacidade de diferenciação em células β in vitro, entretanto, possuem efeitos benéficos importantes quando cotransplantadas com ilhotas pancreáticas. Essa aplicação tem grande potencial e deveria ser testada em estudos clínicos com o objetivo de melhorar a enxertia e diminuir o número de ilhotas necessárias para cada paciente. / Type 1 Diabetes (DM1), in almost all the cases, is caused by the destruction of beta-cells by cells of the immune system, leading to hyperglycemia. The only source for new beta-cells available is through the pancreas and islet transplantation, two treatments able to restore insulin secretion pattern in this patients. Islet transplantation presents issues related to grafting, caused mainly by poor vascularisation post-transplant, leading to betacell death in the first days after transplantation. Mesenchymal stem cells have interesting characteristics to the treatment of DM1. The first application explored in this work was testing the capacity of differentiation of human and mouse MSCs into insulin-producing cells (CPIs). Identity of isolated cells was confirmed by immunophenotyping and potential of adipogenic and osteogenic differentiation in vitro. Four protocols were tested in human islet-derived MSCs and one in mouse kidney-derived MSCs to generate CPIs. Analysis of insulin expression in differentiated cells from all protocols showed no or very little expression levels of this hormone. The second application was to evaluate the role of MSCs in the co-transplantation with pancreatic islets in diabetes mice. Our results showed an increased number of cured mice and a decrease in glycemic levels post transplant in islet+MSCs group, as well as a tendency to an increase in total insulin content in islet+MSCs compared with islet-only group. No differences could be found in weight and intraperitoneal glucose tolerance test between groups. An increase in graft vascularisation was observed in MSCs-receiving animals. At the same time, we studied the association of allelic variants in PTPN22, KIR, HLA class I and II genes and its association with the developing of DM1. We reported and association of the 1858T allele and an increased risk of DM1. Genotyping shows an increased frequency of group 2 alleles (C2) of HLA-C in controls as well as the 2DL1/C2+ genotype, suggesting a protective role of this genotype. Moreover, individuals with KIR2DL2/DR3+ and KIR2DL2/DR3/DR4+ haplotypes have increased risk of developing DM1. MSCs seem to have low capacity of in vitro differentiation in a beta-cell phenotype, however, they exert important benefic effects when co-transplanted with pancreatic islets in diabetic mice. This application has great potential and should be tested in clinical trials aiming the improvement of islet grafting and decrease in the number of islets needed for transplantation.

As células-tronco mesenquimais (MSC) são caracterizadas pelo seu potencial de diferenciação em células de origem mesenquimal como adipócitos, condrócitos e osteócitos; ação parácrina; capacidade imunorregulatória e tropismo por regiões lesionadas e câncer. Estas células já foram isoladas de diferentes órgãos e tecidos e apresentam características bastante similares, mas não idênticas: fato que ressalta a importância da realização de estudos comparativos para determinar a real equivalência das MSC de diferentes origens. Os principais objetivos deste trabalho foram analisar o potencial de transferência gênica mediado por lipofectamine 2000, detectar e quantificar a expressão dos fatores de pluripotência Oct4, Klf4, Sox2, c-Myc, Lin28, Tcl-1α, Nanog e comparar a eficiência de reprogramação celular em MSC murinas provenientes de medula óssea (moMSC), tecido adiposo (ADSC), rim (rMSC), pulmão (pMSC), veia cava (cMSC) e medula espinhal (meMSC). Estas células também foram classificadas com relação ao tempo de cultivo, sendo subdivididas em: Cultivo Inicial (até passagem 7), Cultivo Intermediário (da passagem 8 a 12) e Cultivo Tardio (a partir da passagem 13). No que se refere à transfecção usando lipofectamine 2000, foi observada maior eficiência em pMSC e rMSC quando comparadas a cMSC, todas em passagem tardia. Neste trabalho é mostrada a expressão de Klf4, Sox2, Lin28 e c- Myc em MSC murinas isoladas de pulmão, rim, tecido adiposo e medula espinhal. Lin28 foi detectado apenas no estágio inicial do cultivo de pMSC e ADSC e intermediário de rMSC. Enquanto que nas meMSC, Lin28 e Sox2 parecem diminuir com o tempo de cultivo chegando a zero no cultivo tardio. Não foi detectada a expressão de Oct4, Nanog ou Tcl-1α. Um dado muito expressivo é a reprogramação de moMSC apenas com OCT4 e SOX2 quando é utilizado o co-cultivo com fibroblastos embrionários 15 murinos (MEF). Aqui também pode ser visto que existe uma relação direta entre eficiência de geração de iPSC e o tempo de substituição das condições de cultivo nos dois tempos testados. Quando o co-cultivo em MEF é substituído por placas recobertas por gelatina e meio mESC induzido, não é observada a reprogramação apenas com dois fatores, sendo obrigatória a adição de c-MYC ou KLF4. pMSC apresentou maior número de iPSC quando comparado aos demais, seguida de moMSC e rMSC. Não detectamos reprogramação em ADSC. Outra variação observada foi que as moMSC reprogramam mais rapidamente (dia 8), sendo seguidas pelas pMSC (dia 10) e pelas rMSC (dia 16). O potencial de utilização das MSC na terapia gênica ex vivo e na reprogramação celular é variável e possivelmente está associado ao local de onde estas células são isoladas, além do estágio de cultivo. Ainda assim, muitos estudos ainda precisam ser realizados para estipular de forma exata a colaboração que cada MSC pode oferecer para o uso clínico. / The Mesenchymal Stem Cells (MSC) are characterized by their potential to differentiate into cells of mesenchymal origin such as adipocytes, chondrocytes and osteocytes; paracrine action; immunoregulatory capacity and tropism for injured regions and cancer. These cells have been isolated from different tissues and organs and exhibit similar characteristics, but are not identical: a fact that highlights the importance of comparative studies to determine the real equivalence of MSC from different sources. The objectives of this study were to analyze the potential of gene transfer mediated by Lipofectamine 2000; detect and quantify the expression of pluripotency factors Oct4, Klf4, Sox2, c-Myc, Lin28, Tcl-1α, Nanog and compare the efficiency of reprogramming in murine MSC isolated from bone marrow (moMSC), adipose tissue (ADSC), kidney (rMSC), lung (PMSC), vena cava (cMSC) and spinal cord (meMSC). These cells were classified according to time of cultivation, subdivided in: Recent Cultivation (up to passage 7), Cultivation Intermediate (passage 8 to 12) and Late Cultivation (from passage 13). Regarding transfection using Lipofectamine 2000, higher efficiency was achieved in PMSC and rMSC compared to cMSC, all in late passage. In this work we show the expression of Klf4, Sox2, c-Myc and Lin28 in MSC isolated from murine lung, kidney, adipose tissue and spinal cord. Lin28 was detected only in the early stage of cultivation in pMSC and ADSC and intermediate cultivation in rMSC. In meMSC, the expression of Lin28 and Sox2 appears to decrease with time not being detected in late cultivation. We did not detect the expression of Oct4, Nanog or Tcl-1α in any sample studied. A very important finding was the reprogramming of moMSC with only OCT4 and SOX2 when it was co-culture on murine embryonic fibroblasts (MEF). In this study was detected a direct relationship between efficiency of iPSC generation and the time of replacement of culture conditions, considering the times tested; 3 or 5 days post transduction. When the co-cultivation on MEF was replaced by plates coated with gelatin and induced medium is not observed with only two reprogramming factors, being required the addition of KLF4 or c-MYC. Comparing the efficiency of reprogramation between MSC, pMSC showed higher number of iPSC when compared to the others, followed by moMSC and rMSC. There was not detected cell reprogramming in ADSC. Another variation observed was in the reprogramming time. The moMSC reprogram faster (8 days), being followed by the pMSC (day 10) and the rMSC (day 16). The potential use of MSC in ex vivo gene therapy and cellular reprogramming is variable and may be associated with the location from which these cells are isolated, beyond the stage of cultivation. However, further studies are necessary to accurately stipulate the clinical use for each MSC.

Durante as duas últimas décadas ocorreram progressos substanciais a respeito do entendimento da patofisiologia da cicatrização de feridas, e novas terapias têm sido desenvolvidas. Contudo, acelerar o processo de reparo continua sendo um desafio no campo da cirurgia plástica reconstrutiva. Tratamentos inovadores para melhorar a cicatrização e a regeneração cutânea são necessários e é nesse âmbito que as pesquisas com as células-troncos mesenquimais (MSCs) vêm ganhando espaço na última década. As MSCs foram estudadas em diversas áreas no que diz respeito ao seu efeito sobre a cicatrização de lesões e suas aplicações clínicas. O uso de MSCs, em feridas agudas ou crônicas, resultam em uma aceleração no processo cicatricial, em decorrência do impacto benéfico que elas trazem para todas as fases da cicatrização (inflamatória, proliferativa e remodelamento). O momento da aplicação das MSCs nas feridas e o número ideal de aplicações ainda não são bem conhecidos; alguns autores citam em sua metodologia o seu uso, mas dificilmente eles justificam ou concluem sobre as aplicações. Nessas condições, o presente trabalho visa apresentar os resultados da aplicação de células-tronco mesenquimais derivadas do tecido adiposo (ADSCs), em duas fases consecutivas da cicatrização – uma delas na fase inflamatória e outra na proliferativa. Além disso, irá indicar em qual dessas duas fases a aplicação de ADSCs é mais eficaz. Paralelamente a isso, definir se duas doses são mais eficientes do que apenas uma para promover a cicatrização durante sete dias de observação. Para tanto, os resultados foram divididos em dois artigos. O primeiro compara o momento da aplicação das células, ao passo que o segundo compara a eficiência de duas doses em relação a uma, ambos em um período de avaliação de sete dias. Portanto, no primeiro artigo o objetivo foi avaliar a ação das ADSCs no tratamento de feridas cutâneas agudas a fim de entender se o momento da aplicação das células resulta em diferença na cicatrização nos primeiros sete dias de lesão. As células-tronco foram isoladas de tecido adiposos de camundongos C57Bl/6 GFP+. Para tanto, foram utilizados 49 camundongos C57Bl/6 divididos em quatro grupos: Grupo I (GI/controle; n= 14); Grupo II (GII; n= 14): ADSCs injetadas ao no d0; Grupo III (GIII; n= 14): ADSCs injetadas no 3° dia após a indução da lesão (d3) e Grupo IV (GIV; n= 7): ADSCs injetadas no 5° dia após a indução da lesão (d5). As avaliações clínicas ocorreram nos dias 0, 3, 5 e 7 e as histopatológicas nos dias 5 e 7. Na metodologia proposta podemos observar que, em apenas sete dias de avaliação, o uso de ADSCs aumenta a vascularização, a formação de tecido de granulação, a colagenização e incrementa o número de folículos pilosos. Além disso, o momento da aplicação das células não repercutiu diferenças significativas na fase inflamatória e proliferativa do processo de cicatrização de feridas cutâneas. Contudo, os diferentes momentos de aplicação das ADSCs resultaram em efeitos benéficos para aspectos importantes dos mecanismos da cicatrização como a presença de tecido de granulação, a proliferação vascular, a colagenização e a presença de folículos pilosos, porém distintos. Assim, a escolha do momento de aplicação dependerá da necessidade de cada paciente e da intenção do médico quando estudos clínicos forem realizados. No segundo artigo o objetivo foi avaliar a ação das ADSCs no tratamento de feridas cutâneas agudas a fim de entender se duas aplicações consecutivas de células promovem a cicatrização nos primeiros sete dias de lesão. Para o experimento foram utilizados 49 camundongos C57Bl/6 divididos em quatro grupos: (G0/controle; n = 14); (G1D; n = 14): ADSCs injetadas no d0; Grupo 3D (G3D; n = 14): ADSCs injetadas no d0 e no d3; Grupo 5D (G5D; n = 7): ADSCs injetadas no d0 e no d5. As avaliações clínicas ocorreram nos dias 0, 3, 5 e 7 e as histopatológicas nos dias 5 e 7. Nesse estudo pode-se observar que o uso de duas doses de ADSCs aumenta a proliferação celular e vascular e uma aplicação incrementa o número de folículos pilosos em apenas sete dias de avaliação. Assim, é possível concluir que utilizar duas doses é mais eficiente do que uma quando avaliamos os sete primeiros dias de cicatrização. Além disso, não há diferença no momento de aplicação da segunda dose de ADSCs quando em um período de observação de 7d. / During the last two decades, there has been substantial progress regarding the understanding of the pathophysiology of wound healing, and new therapies were developed. However, in the field of reconstructive plastic surgery acceleration the repair process remains a challenge. It is necessary innovative treatments to improve healing and skin regeneration. In this context that research on mesenchymal stem cell (MSCs) have been gaining ground in the last decade in the field of reconstructive plastic surgery. MSCs studies in different areas with respect to their effect on the healing of injuries and their clinical applications. The use of MSCs in acute or chronic wounds, result in an acceleration of the healing process, due to the beneficial impact they bring to all stages of healing (inflammatory, proliferative and remodeling). The time of application of MSCs in the wounds and the ideal number of doses is still not very clear, and although some authors cite in their methodology use, they hardly justify or conclude about the applications. Under these conditions, the results of mesenchymal stem cells derived from adipose tissue (ADSCs) applied in two consecutive stages of healing - one in the inflammatory phase and another in proliferative. Also, indicate which of these two phases ADSCs of the application is more efficient. Parallel to this, determine whether two doses are more effective in promoting healing of a seven-day observation period. Therefore, the results were divided into two articles. The first compares the time of application of the cells, and the second article compares the efficiency of two doses instead one, both in seven days evaluation period. Therefore, the results were divided into two articles. The first compares the time of application of the cells, and the second article compares the efficiency of two doses instead one, both in seven days evaluation period. Therefore, in the first article we evaluated the action of ADSCs in the treatment of acute wounds in order to understand if the time of application of the cells results in difference in healing the first seven days of injury. The stem cells were isolated from adipose tissue of C57BL / 6 mice GFP +. Thus, we used 49 mice C57BL / 6 divided into four groups: Group I (GI / control, n = 14); Group II (GII; n = 14): ADSCs injected to the d0; Group III (GIII; n = 14): ADSCs injected on the 3rd day after the induction of injury (d3) and Group IV (GIV; n = 7): ADSCs injected on day 5 after induction of skin defect (d5). Clinical evaluations were performed on days 0, 3, 5 and 7 and the histopathology on days 5 and 7. In the proposed methodology, can be seen that the use of ADSCs increased vascularization, formation of granulation tissue, collagen deposition and increases the number of hair follicles in just seven days of evaluation. In addition, the time of application of the cells did not affect significant differences in the inflammatory and the proliferative phase of wound healing skin. However, the use of different periods ADSCs resulting in beneficial effects on important aspects of wound healing mechanisms. Such as the presence of granulation tissue, vascular proliferation, collagen deposition and the presence of hair follicles; but distinct. So, choose the time of application will depend on the needs of each patient and the doctor's intention. In the second article, we evaluated the action of ADSCs in the treatment of acute wounds in order to understand if two consecutive applications of cells promote healing in the first seven days of injury. For the experiment were used 49 C57BL / 6 mice divided into four groups: (G0 / control; n = 14); (G1D, n = 14): injected into the ADSCs d0; 3D Group (G3D; n = 14): ADSCs injected into the d0 and d3; 5D group (G5d; n = 7): ADSCs injected on d0 and d5. Clinical evaluations were performed on days 0, 3, 5 and 7 and the histopathology on days 5 and 7. In this study, it can be seen that the use of two doses of ADSCs enhances cell proliferation and vascular application and increases the number of follicles hair in just seven days of evaluation. Thus, we conclude that use two doses is more efficient than when evaluating the first seven days of healing. In addition, there is no difference in the time of the second treatment of ADSCs when an observation period of 7d.