Queratinócitos são células bastante atrativas para a transferência gênica ex vivo e liberação sistêmica, uma vez que as proteínas secretadas por estas células podem atingir a circulação via um mecanismo similar ao processo natural. No presente trabalho, queratinócitos transduzidos mediante um vetor retroviral com o gene do hormônio de crescimento de camundongo (mGH) foram submetidos a um tratamento de aderência ao colágeno e à análise clonal, com o intuito de enriquecer esta população de queratinócitos em células-tronco. O principal resultado foi um aumento da viabilidade celular in vitro dos queratinócitos tratados, que poderá se refletir num aumento da durabilidade da secreção do hormônio in vivo, quando realizado o implante de culturas organotípicas em camundongos anões imunodeficientes (lit/scid). Foi também utilizado um modelo de terapia gênica in vivo, baseado na eletrotransferência de DNA plasmidial (naked DNA), contendo o gene do hormônio de crescimento humano (hGH), no músculo quadríceps de camundongos anões (lit/lit) e anões imunodeficientes (lit/scid). Foram padronizadas as condições de eletroporação em 8 pulsos de 50 V e 20 ms com 0,5 s de intervalo, utilizando um plasmídeo com o promotor da ubiquitina C e a sequência genômica do hGH. A administração de uma dose única de 50 g do plasmídeo pUC-UBI-hGH em camundongos lit/scid, seguida de eletroporação, propiciou pela primeira vez na literatura obtenção de níveis sustentáveis na circulação de 1,5-3,0 ng hGH/ml, durante 60 dias. Esses animais tratados com DNA apresentaram um aumento de peso altamente significativo (P<0,001) de 33,1%, comparado a uma perda de peso, não significativa, no grupo controle (camundongos injetados com salina + eletroporação). Os músculos quadríceps dos animais tratados apresentaram um aumento de 48%, quando comparados aos dos animais do grupo controle (P<0,001). Outro estudo de eletrotransferência foi realizado comparando a utilização da sequência genômica do hGH (gDNA) com a complementar (cDNA), em plasmídeos sob o controle do promotor de citomegalovírus (CMV). Foi observado que o cDNA do hGH foi expresso de maneira mais eficiente na circulação de camundongos lit/scid, por um período de 21 dias. Foram também construídos vetores lentivirais com os genes do hGH (cDNA e gDNA) e do mGH (cDNA), que serão utilizados num próximo estudo, tanto para a transdução de queratinócitos, como para a eletrotransferência in vivo. Vetores lentivirais serão de fato necessários para futuros estudos devido a sua reduzida toxicidade em comparação com os retrovirais. Os resultados deste trabalho, assim como as perspectivas de estudo abertas, têm como meta estabelecer condições para que a terapia gênica seja num futuro próximo uma alternativa viável e segura para o tratamento da deficiência de GH e de outras doenças sistêmicas. / Keratinocytes are very attractive cells for ex vivo gene transfer and systemic delivery, since proteins secreted by these cells may reach the circulation via a mechanism which mimics the natural process. In this study, retrovirally transduced keratinocytes with the mouse growth hormone (mGH) gene underwent a treatment for adhesion to collagen and clonal analysis, in order to enrich in stem cells the keratinocyte population. The main result was an in vitro increase of cell viability for treated keratinocytes, which should result in an increase of the in vivo sustainability of hormone secretion, when implanting organotypic cultures onto immunodeficient dwarf (lit/scid) mice. A model for in vivo gene therapy based on the electrotransfer of human growth hormone (hGH)-coding naked DNA in the exposed quadriceps muscle of dwarf (lit/lit) and immunodeficient dwarf (lit/scid) mice was also utilized. Electroporation conditions were optimized, setting up eight 50-V pulses of 20 ms at a 0.5 s interval, using a plasmid containing the ubiquitin C promoter and the genomic hGH sequence. Administration of a single dose of 50 g of this plasmid led, for the first time in the literature, to sustained levels of circulating hGH of the order of 1.5-3 ng/ml, up to 60 days. The DNA-treated animals presented a highly significant weight gain (P<0.001) of 33.1%, compared to a non-significant weight loss of 4.2% for the control group (saline injected mice + electroporation). The injected quadriceps muscles of the DNA-treated mice showed a 48% weight increase, when compared to the control group (P<0.001). Another electrotransfer study was carried out comparing the use of the genomic hGH sequence (gDNA) with the complementary sequence (cDNA), cloned under the control of the cytomegalovirus (CMV) promoter. It was observed that hGH was more efficiently expressed in the circulation of lit/scid mice, for 21 days, when injecting cDNA. Lentiviral vectors containing the hGH (cDNA and gDNA) and the mGH (cDNA) genes were also constructed and will be used in a next study, both for the transduction of keratinocytes or for in vivo electrotransfer. Lentiviral vectors will in fact be necessary for future studies, considering their reduced toxicity when compared to retroviral vectors. The results of this work, as well as opening perspectives of new studies, will establish in the near future conditions for gene therapy as a feasible and safe option for the treatment of GH deficiency and other systemic diseases.

Os neutrófilos são glóbulos brancos do sangue e primeira linha de defesa contra as bactérias. A proliferação destas células é principalmente controlada pelo Fator Estimulador de Colônia de Granulócito (G-CSF). O G-CSF humano recombinante (rhG-CSF) é um medicamento amplamente utilizado para tratar a neutropenia, condição caracterizada pela contagem de neutrófilos abaixo de 1.500/mm3. O rhG-CSF já foi obtido no Centro de Biotecnologia do Instituto Butantan em E. coli como corpos de inclusão (CI), reportando-se instabilidade do plasmídeo e baixo rendimento. Neste trabalho, o plasmídeo pARKAN-I foi avaliado para produzir rhG-CSF em E. coli e viabilizar sua obtenção em biorreator. Esse vetor carrega a sequência pAR, inserida para aumentar sua estabilidade. E. coli BL21 (DE3) Star pLysS transformada com pARKAN-I/rhG-CSF foi cultivada em frascos agitados para avaliação da estabilidade do plasmídeo em meios complexos (2YT e de autoindução) e quimicamente definido (HDF). Avaliou-se a influência de indutores (IPTG e lactose), glicose e antibióticos sobre a estabilidade plasmidial. A fim de se obter material para purificação, foram realizados cultivos em biorreator com meio de autoindução sem antibióticos em modo batelada e HDF com antibióticos em modo batelada alimentada, a 30ºC, 30% de oxigênio e pH 6,8. As etapas de purificação incluíram: lise em homogeneizador contínuo de alta pressão, lavagens, solubilização e renaturação dos CI, e cromatografia de troca catiônica em SP-Sepharose. Avaliaram-se três métodos de renaturação: diafiltração, diálise e diluição. A estabilidade do plasmídeo foi avaliada pela percentagem de colônias obtidas em placas de LB-ágar com antibiótico em relação às colônias que cresceram nas placas de LB-ágar sem antibiótico. A identidade proteica foi determinada por SDS-PAGE e Western Blotting. A pureza relativa e a produção específica do rhG-CSF foram determinadas por densitometria das bandas da eletroforese. A quantificação proteica foi feita pelo método do ácido bicinconínico. Nos cultivos em frascos com meio 2YT sem glicose, o crescimento foi mais lento, porém a fase exponencial mais prolongada, alcançando concentração celular (Cx) mais elevada (2,56 g/L) do que as culturas com glicose (Cx1,35 g/L), que cresceram mais rápido e chegaram primeiro à fase estacionária. O cultivo com meio de autoindução proporcionou crescimento similar ao do meio 2YT sem glicose. Em meio HDF, os cultivos tiveram o crescimento mais lento e menor Cx (0,94 g/L). Os meios 2YT e de autoindução mostraram 100% de colônias resistentes à canamicina antes e após indução, exceto o 2YT sem antibiótico e sem glicose, com 97,5% e 94,1% após 6 e 8 h de indução, respectivamente, coincidindo com a maior produção de rhG-CSF. Em frascos, o meio HDF com antibiótico teve 93% de colônias resistentes antes da indução dos cultivos em frascos, diminuindo até 85% após 4 h de indução, com baixa produção do rhG-CSF, verificada apenas por Western Blotting. Os cultivos em biorreator mostraram baixa velocidade específica de crescimento (0,30 h-1), porém elevada Cx e produção de rhG-CSF, sendo superior no meio de autoindução, que também resultou mais barato do que o HDF. O método de diluição em tampão tris 20 mM pH 8,0 com EDTA 2 mM, Triton X-100 0,1% e glicerol 10% apresentou maior percentagem de renaturação. Foi estabelecido um processo de purificação que permitiu obter rhG-CSF com 87% de pureza, integridade estrutural e atividade biológica. O plasmídeo pARKAN-I, vetor sem restrições de propriedade intelectual e proteção de patente, mostrou alta estabilidade nos meios complexos avaliados, tanto em frasco como em biorreator, permitindo produzir rhG-CSF em larga escala sem adição de antibióticos ao meio de cultura, o que reduziu o custo do processo de obtenção. / Neutrophils are white blood cells and part of the first line of defense against bacteria. The proliferation of these cells is mainly controlled by the Granulocyte Colony Stimulating Factor (GCSF). Recombinant human G-CSF (rhG-CSF) is widely used to treat neutropenia, condition characterized by a neutrophil count below 1,500/ mm3. The rhG-CSF was already obtained at the Biotechnology Center of the Butantan Institute in E. coli as inclusion bodies (IB), but plasmid instability and low yield were reported. In this work, the plasmid pARKAN-I was evaluated to produce rhG-CSF in E. coli and enable the bioreactor production. This vector carries a Par sequence, inserted to increase its stability. E. coli BL21 (DE3) Star pLysS transformed with pARKAN-I / rhG-CSF was grown in shaken flasks to evaluate the plasmid stability in complex (2YT and autoinduction) and chemically defined (HDF) media. Also, the influence of inducers (IPTG and lactose), the addition of glucose and the presence of antibiotics on the plasmid stability were evaluated. In order to obtain material for rhG-CSF purification, a batch culture with autoinduction medium without antibiotic and fed-batch culture HDF medium with antibiotic were performance in bioreactor at 30º C, 30&#37; oxygen and pH 6.8. The purification steps included: lysis in high pressure continuous homogenizer, wash, solubiliztion and refolding of IB and cation exchange chromatography in SP-Sepharose. Three refolding methods were evaluated: diafiltration, dialysis and dilution. Plasmid stability was evaluated by the percentage of colonies on LB-agar plates with antibiotic in relation to the colonies that grew on LB-agar plates without antibiotics. Protein identity was determined by SDS-PAGE and Western Blotting. Relative purity and specific production of rhG-CSF were determined by densitometry of SDS-PAGE bands. Protein quantification was performed by the bicinchoninic acid method. In shaken flask cultures with 2YT medium without glucose, the growth was slower, but the exponential phase was longer, reaching higher cell concentration (Cx&#61;2.56 g/L) than the cultures in 2YT medium with glucose (Cx&asymp;1.35 g/L), which grew faster and reached the stationary phase earlier. Cultures with autoinduction medium provided similar growth to the 2YT medium without glucose. Cultures with HDF medium displayed slower growth and lower Cx (0.94 g/L). Shaken flask cultures with 2YT and autoinduction media showed 100&#37; of kanamycin resistant colonies before and after induction, except for 2YT without antibiotic and without glucose, which presented 97.5&#37; and 94.1&#37; of kanamycin resistant colonies after 6 and 8 h of induction, respectively, despite being the medium with higher production of rhG-CSF. In flasks, HDF medium with antibiotic presented 93&#37; of kanamycin resistant colonies before induction, decreasing to 85&#37; after 4 h of induction, the rhGCSF production was very low, and could be verified only by Western Blotting. Bioreactor cultivations showed low specific growth rate (0.30 h-1), but high cell density and recombinant protein production. The rhG-CSF production was higher in autoinduction medium, which was cheaper than HDF. The dilution method using 20 mM tris buffer pH 8.0, 2 mM EDTA, 0.1&#37; Triton X-100 and 10&#37; glycerol showed the highest percentage of refolding. A purification process was established and allowed to obtain rhG-CSF with 87&#37; purity, structural integrity and biological activity. The expression vector pARKAN-I, which is free of intellectual property and patent protection, showed high plasmid stability in the complex media evaluated in flask and bioreactor and allowed to produce rhG-CSF in large scale without addition of antibiotics to the culture medium, reducing the cost of the production process.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-05Bitstream added on 2014-06-13T20:26:13Z : No. of bitstreams: 1 goncalves_fs_dr_jabo.pdf: 3109118 bytes, checksum: 5a4b81536e1b9bd9d62a0e42796b675b (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O fator de transcrição Oct-4 é bem conservado entre as espécies e é conhecido por ser expresso em embriões e células-tronco embrionárias (CTE), sendo um importante marcador da pluripotência. Recentemente, foi relatado que a combinação de Oct-4 com três outros fatores de transcrição Klf-4, c-Myc e Sox2 foram capazes de reprogramar células somáticas a um estado indiferenciado pluripotente, chamadas células-tronco pluripotentes induzidas (“células iPS”), as quais apresentam várias das mesmas propriedades das CTE incluindo a pluripotência, auto-renovação e proliferação. O objetivo desse estudo foi avaliar a funcionalidade do promotor Oct-4 de eqüino em CTE de murinos. Três vetores plasmidiais expressando GFP (“green fluorescent protein”) sob o controle do promotor Oct-4 de equinos, camundongo e quatro vetores lentivirais, também contendo o gene reporter GFP e os promotores Oct-4 de equinos, camundongo e humanos, pLZ2-ecOCT-EGFP (meq) (sequência equivalente de camundongos), pLZ2-ecOCT-EGFP (heq) (sequência equivalente de humanos), pLZ2-mOCT-EGFP e pLZ2-hOCT-EGFP, respectivamente, foram construídos. Todos os vetores também contêm um sítio de resistência à blasticidina que permite a seleção das células estáveis e das células transduzidas. Essas construções plasmidiais foram verificadas se funcionavam eficientemente, bem como o efeito do promotor Oct-4 em transfectar transientes e estáveis CTE. As construções com promotor Oct-4 de camundongo, humano e eqüino (sequência análoga à de camundongo) produziram somente 6% de células GFP positivas com intensidade de fluorescência (IF) >1000 pela análise em citômetro de fluxo, enquanto que o plasmídeo contendo o promotor Oct-4 de eqüino (sequência equivalente à de humanos) produziu menos células GFP positivas (>3%) com IF >1000, quando... / The pluripotency transcription factor Oct-4 is well conserved among species and is known to be expressed in embryos and embryonic stem (ES) cells; it is being an important pluripotency marker. It was recently demonstrated that the combination of Oct-4 with three other factors Klf-4, c-myc and Sox2 were able to reprogram somatic cells to a pluripotent and undifferentiated state. These cells known as induced pluripotent stem (iPS) cells share several properties with ES cells including self-renewal, proliferation and pluripotency. The aim of this study was to assess the functionality of the horse Oct-4 promoter in mouse ES cells. Three plasmids vectors expressing GFP (green fluorescent protein) under the control of the horse, mouse and four lentivirus vectors also containing reporter gene GFP and horse, mouse and human promoters, pLZ2-ecOCT-EGFP (mouse sequence equivalent), pLZ2-ecOCT-EGFP (human sequence equivalent), pLZ2-mOCT-EGFP and pLZ2-hOCT-EGFP, respectively, were built. All these vectors also contain a blasticidin resistance cassette to allow selection of transfected stable cells and transduced cells. Afterwards, to assess the functionality of the Oct-4 promoter all plasmids were tranfected the into transient and stable mouse ES cells. Constructs with mouse, human and horse (mouse analog sequence) Oct-4 promoter produced only 6% GFP positive cells with fluorescence intensity (FI)>1000 by 20 FACs assay, while plasmid horse (human analog sequence) Oct-4 promoter produced less GFP positive cells (>3%) with FI>1000, when compared with the positive control and among groups. However, GFP expression was not present in stable cells, whereas there were Blasticidin-resistant colonies-forming from 6 days post-transfection. To optimize the system in mouse ES cells, pLZ2-mOCT-EGFP and pLZ2-hOCT-EGFP lentivectors, were tested as controls. It was used HIV-1-derived... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:13:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GiuseppeAP.pdf: 289778 bytes, checksum: 0019c3f931b948d4ac6b9aa32d20ec37 (MD5) Previous issue date: 2007-08-16 / &#65279;The use of radionuclides has contributed for advances in Health Sciences, to research or to the diagnosis and/or treatment of diseases. These advances have been possible with the utilization of radiopharmaceuticals labeled with technetium-99m (99mTc). Stannous chloride (SnCl2) has the main reducing agent utilized to obtain radiopharmaceuticals labeled with technetium-99m. It has been reported that several natural or synthetic drugs are capable to alter the labeling of blood constituents with 99mTc, as well as the red blood cells morphology. The aim of this study was to evaluate possible alterations of Chrysobalanus icaco extract on the labeling of blood constituents with 99mTc, on the morphology of RBC of blood of Wistar rats, on the breakage of plasmid DNA and on the effects of stannous chloride on plasmid DNA. The results showed significant (P<0.05) alteration of the labeling of blood constituents with 99mTc, as well as, modification of the morphology and morphometry (perimeter/area ratio) of the RBC in presence of the extract. These data suggest that this abajeru extract could alter the labeling of blood constituents with 99mTc by its chelating/antioxidant action and/or effects on membrane structures. Moreover C. icaco extract altered the electrophoretic profile and decreased significantly (p<0.05) the effect of SnCl2 on plasmid DNA. The results obtained in this work could indicate a dose-dependent protective action against the SnCl2 and a genotoxic effect of C. icaco extract on plasmid DNA / &#65279;O uso de radionucl?deos tem contribu?do para avan?os relevantes em Ci?ncias da Sa?de, seja para pesquisa ou seja para o diagn?stico e/ou tratamento de doen?as. Muitos desses avan?os t?m sido poss?veis com a utiliza??o de radiof?rmacos marcados com tecn?cio-99m (99mTc). A marca??o desses radiof?rmacos necessita de um agente redutor e o cloreto estanoso tem sido o mais empregado. Tem sido descrito que diversas drogas naturais ou sint?ticas s?o capazes de interferir na marca??o de constituintes sangu?neos com 99mTc, assim como na morfologia das hem?cias. O objetivo deste estudo foi avaliar poss?veis interfer?ncias de um extrato de Chrysobalanus icaco (C. icaco) na marca??o dos constituintes sangu?neos com 99mTc, na morfologia de hem?cias do sangue de ratos Wistar, na quebra de DNA de plasm?dios e na a??o do cloreto estanoso no DNA plasmidial. Os resultados indicam que o extrato de C. icaco altera a marca??o de constituintes sangu?neos significativamente (p<0,05) com 99mTc, a morfologia e a morfometria (rela??o per?metro/?rea) das hem?cias, talvez por a??o quelante ou antioxidante e/ou por efeitos em estruturas da membrana envolvidas no transporte de ?ons. Al?m disso C. icaco altera o perfil eletrofor?tico e diminui significativamente (p<0.05) os efeitos do cloreto estanoso no DNA plasmidial. Estes ?ltimos resultados sugerem uma a??o protetora dose-dependente contra a a??o do cloreto estanoso e um efeito genot?xico do extrato de C. icaco no DNA plasmidial. O estudo tem car?ter multidisciplinar com a participa??o das seguintes ?reas do conhecimento: Radiobiologia, Bot?nica, Gen?tica, Fitoterapia e Hematologia

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:13:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CamilaGR.pdf: 488995 bytes, checksum: fa9e656a33d6c75d3226bec90875615a (MD5) Previous issue date: 2008-08-12 / Radiobiocomplexes are used in nuclear medicine to obtain images and to treat diseases. Blood constituents have been used as radiobiocomplexes. Natural or synthetic products can influence on the labeling of blood constituents with technetium-99m (99mTc), the morphology of red blood cells and on the stannous chloride (SnCl2) action on plasmid DNA. Sambucus australis and Sambucus nigra are used in popular culture for treating diseases. The aim of this work was to evaluate the effects of the extracts of Sambucus australis and Sambucus nigra on the labeling of blood constituents with 99mTc, on morphology of red blood cells of Wistar rats, on the topology of plasmids DNA and the action against the SnCl2 effects on the DNA of plasmids pBSK. On the labeling of blood constituents with 99mTc it was verified that both extracts were capable to decrease significantly the radioactivity in the cellular compartment and in the insoluble fraction of plasma. Sambucus australis also decreased the labeling of insoluble fraction of blood cells with 99mTc. Both extracts did not alter the morphology of red blood cells. Moreover, it was verified that Sambucus nigra did not alter the electrophoretic profile of plasmid DNA, but decreased the effect of SnCl2 on plasmid DNA. These last results sugest a genotoxic effect and a protective action of Sambucus nigra extract against the SnCl2 action on plasmid DNA. This work was developed with the contribution of several Departments of biomedical area of the Hospital Universit?rio Pedro Ernesto, of the UERJ, characterizing a multidisciplinary experimental research / Radiobiocomplexos s?o utilizados em medicina nuclear para obten??o de imagens e tratamento de doen?as. Constituintes sangu?neos t?m sido utilizados como radiobiocomplexos. Produtos naturais ou sint?ticos podem influenciar a marca??o de constituintes sang??neos com tecn?cio-99m (99mTc), a morfologia de hem?cias e a a??o do cloreto estanoso no DNA plasmidial. Sambucus australis e Sambucus nigra s?o utilizados na cultura popular para o tratamento de doen?as. O objetivo desse estudo foi avaliar os efeitos dos extratos de Sambucus australis e de Sambucus nigra na marca??o de constituintes sang??neos com 99mTc, na morfologia de hem?cias de ratos Wistar, na topologia do DNA plasmidial e sua a??o sobre os efeitos do cloreto estanoso no DNA de plasm?dios pBSK. Na marca??o de constituintes sang??neos com 99mTc verificou-se que os dois extratos foram capazes de diminuir significativamente a radioatividade no compartimento celular e na fra??o insol?vel do plasma. Sambucus australis diminuiu tamb?m a marca??o da fra??o insol?vel da c?lula com 99mTc. Os dois extratos n?o alteraram a morfologia das hem?cias. Al?m disso, foi verificado que um extrato de Sambucus nigra n?o alterou o perfil eletrofor?tico do DNA plasmidial, entretanto diminuiu os efeitos do cloreto estanoso no DNA plasmidial. Estes ?ltimos resultados sugerem um efeito genot?xico e uma a??o protetora do extrato de Sambucus nigra contra a a??o do cloreto estanoso no DNA plasmidial. Este trabalho foi realizado com a colabora??o de diversos Departamentos da ?rea biom?dica do Hospital Universit?rio Pedro Ernesto, da UERJ, caracterizando uma pesquisa experimental multidisciplinar