A paracoccidioidomicose (PCM) é uma micose sistêmica, endêmica na América Latina, com alta prevalência no Brasil. O agente etiológico da doença são fungos do gênero Paracoccidioides. A gp43 é o antígeno principal do Pb e tem sido demonstrado que camundongos imunizados com anticorpos monoclonais anti-gp43 (MAbs) (Ab1) induzem a cascata idiotípica, produzindo anticorpos anti-Id (Ab2) e anti-anti-Id (Ab3). Observou-se que todos os Mabs Ab2 inibiram (>90%) a ligação da gp43 ao Mab 17c (Ab1) sugerindo que estes Mabs anti-Id ligam-se ao parátopo do Mab Ab1, comprovando assim que os Mabs anti-Id obtidos possuem a imagem interna da gp43. Então, nosso grupo de pesquisa construiu uma nova molécula de anticorpo à partir do Mab anti-idiotípico Ab2-β, que mimetiza o antígeno gp43 de P.brasiliensis, denominada de fragmento variável de cadeia única (scFv), e a transfecção dessa molécula em células dendríticas (DCs) mostrou ser promissora na PCM experimental. Visto que a molécula de DC-pMAC/PS-scFv, que possui a região de reconhecimento e ativação de linfócitos T, mostrou eficiência em modelo murino de terapia na PCM experimental, este trabalho teve como objetivo investigar os efeitos da terapia com o scFv em associação às nanocápsulas. Para isso, utilizando a levedura Pichia pastoris, obtivemos a expressão da molécula de scFv recombinante que foi posteriormente encapsulada em um composto a base de PLGA, na proporção 50:50 de PLA e PGA, e testada em modelo murino. Nosso modelo de terapia com scFv encapsulado mostrou-se eficiente, uma vez que observamos diminuição do CFU, maior recrutamento de células dendríticas e macrófagos nos pulmões dos animais, bem como aumento da produção de citocinas como IFN- γ e IL-12, diminuição de IL-10 para os animais tratados com o scFv encapsulado. Para as citocinas IL-4 e IL-17, não obtivemos níveis diferentes entre os grupos de tratamento. Ainda, não observamos diferença na produção de imunoglobulina IgG1. Sendo assim, nossos resultados sugerem a modulação de resposta imune para o tipo Th1, importante na proteção da PCM e diminuição da carga fúngica pulmonar. / Paracoccidioidomycosis (PCM) is a systemic Mycosis, endemic in Latin America, with high prevalence in Brazil. The Etiologic Agent of disease are fungus of the genus Paracoccidioides. The main Antigen is gp43 Pb and it has been shown that mice immunized with monoclonal anti-gp43 antibodies (MAbs) (Ab1) induce the all idiotypic, producing antibodies anti-Id (Ab2) and anti-anti-Id (Ab3). It was observed that all the Mabs Ab2 inhibited (90%) the > gp43 by Mab 17 c (Ab1) suggesting that these anti-Id Mabs bind to the Mab paratopo Ab1, proving how the anti-Id Mabs obtained possess the internal image of gp43 (GESZTESI et al., 1996). So, our research group has built a new antibody molecule from Mab anti-idiotypic Ab2-b, which mimics the gp43 Antigen of p. brasiliensis, called single-chain variable fragment (scFv), and transfection of this molecule on dendritic cells (DCs) proved to be promising in the PCM. Since the molecule of DC-pMAC/PS-scFv, that has the recognition and activation of T lymphocytes, showed efficiency in murine model of therapy in experimental PCM, this study aimed to investigate the effects of therapy with the scFv in association to standard techniques. To do this, using the yeast Pichia pastoris, we obtained the expression of scFv recombinant molecule that was later encapsulated in the base compound of PLGA, 50:50 ratio of PLA and PGA, and tested in murine model. Our model of encapsulated scFv therapy proved to be efficient, since we observe reduction of CFU, greater recruitment of dendritic cells and macrophages in the lungs of animals, as well as increased production of cytokines such as IFN-γ and IL-12, IL-10 reduction for animals treated with encapsulated scFv. For the cytokines IL-4 and IL-17, we didn\'t get different levels between treatment groups. Still, it was not observed decrease of IgG1 immunoglobulin. So, our results suggest the modulation of immune response to Th1 type, important in the protection of the PCM.

A paracoccidioidomicose (PCM) é uma micose sistêmica, endêmica na América Latina, com alta prevalência no Brasil. O agente etiológico da doença são fungos do gênero Paracoccidioides. A gp43 é o antígeno principal do Pb e tem sido demonstrado que camundongos imunizados com anticorpos monoclonais anti-gp43 (MAbs) (Ab1) induzem a cascata idiotípica, produzindo anticorpos anti-Id (Ab2) e anti-anti-Id (Ab3). Observou-se que todos os Mabs Ab2 inibiram (>90%) a ligação da gp43 ao Mab 17c (Ab1) sugerindo que estes Mabs anti-Id ligam-se ao parátopo do Mab Ab1, comprovando assim que os Mabs anti-Id obtidos possuem a imagem interna da gp43. Então, nosso grupo de pesquisa construiu uma nova molécula de anticorpo à partir do Mab anti-idiotípico Ab2-β, que mimetiza o antígeno gp43 de P.brasiliensis, denominada de fragmento variável de cadeia única (scFv), e a transfecção dessa molécula em células dendríticas (DCs) mostrou ser promissora na PCM experimental. Visto que a molécula de DC-pMAC/PS-scFv, que possui a região de reconhecimento e ativação de linfócitos T, mostrou eficiência em modelo murino de terapia na PCM experimental, este trabalho teve como objetivo investigar os efeitos da terapia com o scFv em associação às nanocápsulas. Para isso, utilizando a levedura Pichia pastoris, obtivemos a expressão da molécula de scFv recombinante que foi posteriormente encapsulada em um composto a base de PLGA, na proporção 50:50 de PLA e PGA, e testada em modelo murino. Nosso modelo de terapia com scFv encapsulado mostrou-se eficiente, uma vez que observamos diminuição do CFU, maior recrutamento de células dendríticas e macrófagos nos pulmões dos animais, bem como aumento da produção de citocinas como IFN- γ e IL-12, diminuição de IL-10 para os animais tratados com o scFv encapsulado. Para as citocinas IL-4 e IL-17, não obtivemos níveis diferentes entre os grupos de tratamento. Ainda, não observamos diferença na produção de imunoglobulina IgG1. Sendo assim, nossos resultados sugerem a modulação de resposta imune para o tipo Th1, importante na proteção da PCM e diminuição da carga fúngica pulmonar. / Paracoccidioidomycosis (PCM) is a systemic Mycosis, endemic in Latin America, with high prevalence in Brazil. The Etiologic Agent of disease are fungus of the genus Paracoccidioides. The main Antigen is gp43 Pb and it has been shown that mice immunized with monoclonal anti-gp43 antibodies (MAbs) (Ab1) induce the all idiotypic, producing antibodies anti-Id (Ab2) and anti-anti-Id (Ab3). It was observed that all the Mabs Ab2 inhibited (90%) the > gp43 by Mab 17 c (Ab1) suggesting that these anti-Id Mabs bind to the Mab paratopo Ab1, proving how the anti-Id Mabs obtained possess the internal image of gp43 (GESZTESI et al., 1996). So, our research group has built a new antibody molecule from Mab anti-idiotypic Ab2-b, which mimics the gp43 Antigen of p. brasiliensis, called single-chain variable fragment (scFv), and transfection of this molecule on dendritic cells (DCs) proved to be promising in the PCM. Since the molecule of DC-pMAC/PS-scFv, that has the recognition and activation of T lymphocytes, showed efficiency in murine model of therapy in experimental PCM, this study aimed to investigate the effects of therapy with the scFv in association to standard techniques. To do this, using the yeast Pichia pastoris, we obtained the expression of scFv recombinant molecule that was later encapsulated in the base compound of PLGA, 50:50 ratio of PLA and PGA, and tested in murine model. Our model of encapsulated scFv therapy proved to be efficient, since we observe reduction of CFU, greater recruitment of dendritic cells and macrophages in the lungs of animals, as well as increased production of cytokines such as IFN-γ and IL-12, IL-10 reduction for animals treated with encapsulated scFv. For the cytokines IL-4 and IL-17, we didn\'t get different levels between treatment groups. Still, it was not observed decrease of IgG1 immunoglobulin. So, our results suggest the modulation of immune response to Th1 type, important in the protection of the PCM.

A paracoccidioidomicose (PCM) é um a micose profunda de natureza granulomatosa, causada pelo fungo Paracoccidioides brasiliensis (P. brasiliensis) e que compromete preferencialmente o tecido pulmonar. O P. brasiliensis sintetiza várias substâncias, dentre estas, destaca-se a glicoproteína de 43 kDa (gp43), a qual é considerada o principal componente antigênico do fungo. Dada a importância da gp43, anticorpos monoclonais (Mabs) contra esta glicoproteína foram obtidos e posteriormente caracterizados. Baseado na hipótese da rede idiotípica, Jerne (1974) propôs que cada anticorpo, quando produzido em resposta a um antígeno, induz a formação de outros anticorpos dirigidos contra sua região variável, na qual é única. Anticorpos anti-idiotípicos, que reconhecem o paratopo, contendo a imagem interna do antígeno, são denominados de Ab2-β e seu potencial terapêutico tem sido explorado em diferentes sistemas. Apesar da molécula de anticorpo ser complexa estruturalmente, sabemos que a região Fab, é a responsável pelo mimetismo do antígeno. Então, nosso grupo de pesquisa construiu uma nova molécula de anticorpo à partir do Mab anti-idiotípico Ab2-β, que mimetiza o antígeno gp43 de P. brasiliensis, denominada de fragmento variável de cadeia única (scFv). A transfecção dessa molécula em células dendríticas (DCs) mostrou ser promissora na PCM experimental, visto que estes transfectomas foram eficientes em apresentar a proteína scFv às células dos linfonodos, induzindo linfoproliferação, além de diminuírem a carga fúngica pulmonar. Visto que a molécula de scFv que possui a região de reconhecimento e ativação de linfócitos T mostrou eficiência no modelo de terapia na PCM experimental, o principal objetivo deste trabalho foi analisar os mecanismos pelos quais os transfectomas de DCs ativam a resposta imune em camundongos infectados com o fungo, para que possamos entender melhor a capacidade destas células em modular a resposta imune na PCM experimental. Dessa maneira, avaliamos a capacidade das DCs trasfectadas com pMAC/PS-scFv em migrar para os linfonodos regionais e induzirem uma resposta protetora com produção de IgG, bem como, analisamos o fenótipo destas células e produção de citocinas. Nosso modelo de terapia com pMAC/PS-scFv mostrou-se eficiente, uma vez que observamos diminuição de células T regulatórias nos linfonodos regionais, bem como aumento da produção de citocinas como IFN-γ e IL-12. Ainda, observamos aumento do isotipo IgG2b, sugerindo a modulação de resposta imune para o tipo Th1, importante na proteção da PCM. / The paracoccidioidomycosis (PCM) is the nature of granulomatous mycosis caused by Paracoccidioides brasiliensis (P. brasiliensis) and preferentially compromises lung tissue. The P. brasiliensis synthesizes various substances, among these, there is a 43 kDa glycoprotein (gp43), which is considered a major antigenic component of the fungus. Given the importance of gp43 monoclonal antibodies (Mabs) against this glycoprotein were obtained and further characterized. Based on the idiotypic network hypothesis, Jerne (1974) proposed that each antibody, when produced in response to an antigen, induces the several of other antibodies production against its variable region, which is unique. Anti-idiotypic antibodies that recognize the paratope containing the internal image of the antigen are called Ab2 β and their therapeutic potential has been explored in different systems. Although the antibody molecule is structurally complex, we know that the Fab region, is responsible for antigen mimicking. Therefore, our research group has engineered a new molecule from the antibody Mab-anti-idiotypic Ab2 β that mimics the antigen gp43 of P. brasiliensis, known as single chain variable fragment (scFv). Transfection of this molecule on dendritic cells (DCs) has shown promise in experimental PCM, since these transfection were effective scFv protein present in the cells of the lymph nodes, inducing lymphoproliferation, in addition to reducing fungal burden in the lung. Since the scFv molecule that has the region recognition and activation of T lymphocytes showed efficiency in therapy model in experimental PCM, the main objective of this study was to analyze the mechanisms by which transfected DCs activate the immune response in infected mice with the fungus, so that we can better understand the ability of these cells to modulate the immune response in experimental PCM. Thus, the capacity of transfected DCs with pMAC / PS-scFv to migrate to regional lymph nodes and induce a protective response with IgG production, as well as analyze the phenotype of these cells and cytokine production. Our therapy model with pMAC / PS-scFv was efficient, since we observed decrease of regulatory T cells in regional lymph nodes, as well as increased production of cytokines such as IFN-γ and IL-12. Furthermore, we observed increased IgG2b isotype, suggesting modulation of the immune response to a Th1 response, the protect model of experimental PCM.

La MAPK p38α est une protéine clé de l’inflammation, également impliquée dans de nombreux processus liés au cancer. Les petites molécules chimiques inhibitrices de p38α bloquent son activité kinase par un mécanisme de compétition à l’ATP. En raison de la grande conservation du domaine kinase, la spécificité de la majorité de ces inhibiteurs n’est pas restreinte à la p38α et des effets « off-targets » ont été rapportés. Dans ce contexte, le projet de ma thèse a porté sur l’utilisation de fragments d’anticorps au format scFv comme nouvel outil de ciblage pharmacologique afin de définir une/des voie(s) alternative(s) d’inhibition de la p38α. Les fragments d’anticorps lient un motif antigénique avec une affinité et une spécificité élevées, tout comme les immunoglobulines classiques. Leur expression intracellulaire permet également le ciblage de protéines cytoplasmiques et l’étude de leurs fonctions dans des processus physiologiques et pathologiques. Nous avons sélectionné par phage display, à partir d’une banque de fragments d’anticorps, 5 scFv spécifiques de la MAPK p38α. Alors que tous ces scFv empêchent l’activation par phosphorylation de la p38α par MKK6, l’un d’entre eux agit directement sur l’enzyme pour inhiber totalement son activité kinase in vitro. Ce scFv possède un site de liaison et un mécanisme d’inhibition distincts des inhibiteurs pharmacologiques déjà décrits : bien qu’il ne cible pas le domaine kinase et n’empêche pas la fixation de l’ATP, le scFv se comporte comme un inhibiteur compétitif de l’hydrolyse de l’ATP. Ces résultats suggèrent un effet allostérique du scFv sur l’activité de la p38α et permettent de le caractériser comme un inhibiteur compétitif non conventionnel. La détermination de son épitope d‘interaction ainsi que la confirmation de sa fonctionnalité une fois exprimé dans le cytosol des cellules nous permettra de définir une voie alternative d'inhibition de la p38α et de valider notre approche de ciblage par l’utilisation de fragments d’anticorps.Ces données ouvrent de nouvelles perspectives de design d’inhibiteurs chimiques de la p38α de meilleure spécificité que ceux actuellement disponibles. / MAPK p38α is a key protein in inflammation, but is also involved in many cancer-related processes. All the currently described chemical inhibitors of p38α inhibit its kinase activity by an ATP-competitive mechanism. Because of the high conservation of the ATP-binding pocket, the majority of these inhibitors are not specific to p38α and off-target effects have been reported. To identify alternative approaches to inhibit p38α MAPK, my thesis project focused on the use of scFv antibody fragments as a new highly specific pharmacological tool.Antibody fragments bind to an antigen with high affinity and specificity like conventional immunoglobulins. Their intracellular expression also allows to target cytoplasmic proteins and study the target functions in physiological and pathological processes. Using a naïve library of antibody fragments, we have selected by phage display five scFv specific of MAPK p38α isoform. While all these scFv inhibit the activation of p38α by MMK6, one of them also completely inhibits its kinase activity in vitro. This scFv has a binding site and a mechanism of inhibition distinct from the pharmacological inhibitors currently described: although it does not target the ATP-binding pocket and does not prevent ATP binding, it behaves like a competitive inhibitor of ATP hydrolysis. These results suggest an allosteric effect of this scFv on p38α activity and allow to characterize it as an unconventional competitive inhibitor. The determination of its epitope as well as the confirmation of its inhibitory activity once expressed in the cell cytosol will allow us to propose an alternative approach to target p38α function using antibody fragments.These data open up new perspectives for the design of more specific p38α chemical inhibitors than those currently available.

A paracoccidioidomicose (PCM) é um a micose profunda de natureza granulomatosa, causada pelo fungo Paracoccidioides brasiliensis (P. brasiliensis) e que compromete preferencialmente o tecido pulmonar. O P. brasiliensis sintetiza várias substâncias, dentre estas, destaca-se a glicoproteína de 43 kDa (gp43), a qual é considerada o principal componente antigênico do fungo. Dada a importância da gp43, anticorpos monoclonais (Mabs) contra esta glicoproteína foram obtidos e posteriormente caracterizados. Baseado na hipótese da rede idiotípica, Jerne (1974) propôs que cada anticorpo, quando produzido em resposta a um antígeno, induz a formação de outros anticorpos dirigidos contra sua região variável, na qual é única. Anticorpos anti-idiotípicos, que reconhecem o paratopo, contendo a imagem interna do antígeno, são denominados de Ab2-β e seu potencial terapêutico tem sido explorado em diferentes sistemas. Apesar da molécula de anticorpo ser complexa estruturalmente, sabemos que a região Fab, é a responsável pelo mimetismo do antígeno. Então, nosso grupo de pesquisa construiu uma nova molécula de anticorpo à partir do Mab anti-idiotípico Ab2-β, que mimetiza o antígeno gp43 de P. brasiliensis, denominada de fragmento variável de cadeia única (scFv). A transfecção dessa molécula em células dendríticas (DCs) mostrou ser promissora na PCM experimental, visto que estes transfectomas foram eficientes em apresentar a proteína scFv às células dos linfonodos, induzindo linfoproliferação, além de diminuírem a carga fúngica pulmonar. Visto que a molécula de scFv que possui a região de reconhecimento e ativação de linfócitos T mostrou eficiência no modelo de terapia na PCM experimental, o principal objetivo deste trabalho foi analisar os mecanismos pelos quais os transfectomas de DCs ativam a resposta imune em camundongos infectados com o fungo, para que possamos entender melhor a capacidade destas células em modular a resposta imune na PCM experimental. Dessa maneira, avaliamos a capacidade das DCs trasfectadas com pMAC/PS-scFv em migrar para os linfonodos regionais e induzirem uma resposta protetora com produção de IgG, bem como, analisamos o fenótipo destas células e produção de citocinas. Nosso modelo de terapia com pMAC/PS-scFv mostrou-se eficiente, uma vez que observamos diminuição de células T regulatórias nos linfonodos regionais, bem como aumento da produção de citocinas como IFN-γ e IL-12. Ainda, observamos aumento do isotipo IgG2b, sugerindo a modulação de resposta imune para o tipo Th1, importante na proteção da PCM. / The paracoccidioidomycosis (PCM) is the nature of granulomatous mycosis caused by Paracoccidioides brasiliensis (P. brasiliensis) and preferentially compromises lung tissue. The P. brasiliensis synthesizes various substances, among these, there is a 43 kDa glycoprotein (gp43), which is considered a major antigenic component of the fungus. Given the importance of gp43 monoclonal antibodies (Mabs) against this glycoprotein were obtained and further characterized. Based on the idiotypic network hypothesis, Jerne (1974) proposed that each antibody, when produced in response to an antigen, induces the several of other antibodies production against its variable region, which is unique. Anti-idiotypic antibodies that recognize the paratope containing the internal image of the antigen are called Ab2 β and their therapeutic potential has been explored in different systems. Although the antibody molecule is structurally complex, we know that the Fab region, is responsible for antigen mimicking. Therefore, our research group has engineered a new molecule from the antibody Mab-anti-idiotypic Ab2 β that mimics the antigen gp43 of P. brasiliensis, known as single chain variable fragment (scFv). Transfection of this molecule on dendritic cells (DCs) has shown promise in experimental PCM, since these transfection were effective scFv protein present in the cells of the lymph nodes, inducing lymphoproliferation, in addition to reducing fungal burden in the lung. Since the scFv molecule that has the region recognition and activation of T lymphocytes showed efficiency in therapy model in experimental PCM, the main objective of this study was to analyze the mechanisms by which transfected DCs activate the immune response in infected mice with the fungus, so that we can better understand the ability of these cells to modulate the immune response in experimental PCM. Thus, the capacity of transfected DCs with pMAC / PS-scFv to migrate to regional lymph nodes and induce a protective response with IgG production, as well as analyze the phenotype of these cells and cytokine production. Our therapy model with pMAC / PS-scFv was efficient, since we observed decrease of regulatory T cells in regional lymph nodes, as well as increased production of cytokines such as IFN-γ and IL-12. Furthermore, we observed increased IgG2b isotype, suggesting modulation of the immune response to a Th1 response, the protect model of experimental PCM.

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In an effort to test the feasibility of intracellular expression of enzyme-targeted antibodies to alter metabolism, recombinant antibody fragments in the single-chain format (scFv) were isolated from a phage display library using Arabidopsis chalcone isomerase (CHI) of the flavonoid biosynthetic pathway as the antigen. Each of the genes encoding the scFv's was cloned into a plant transformation vector, which was subsequently used to generate transgenic plants. One transgenic line with low expression of one of the scFv's appeared to have an altered flavonoid metabolism, as evidenced by a reduced capacity for anthocyanin accumulation and a reduction in flavonol glycosides in seedlings. Strong corroborating evidence that implicated the binding of scFv to CHI in the phenotypic alterations was obtained from protein mobility shift assays. Taken together, the results indicate that scFv-mediated metabolic alteration is possible in plants. Thus, we show that intracellular expression of scFv's can be exploited as an additional tool for metabolic engineering. / Ph. D.

Adenocarcinomas e distroglicanopatias são doenças graves que estão associadas a quadros de hipoglicosilação de mucinas tumorais, como a MUC1 (transmembrane glycoprotein Mucin 1) e de mucinas de ?-distroglicana (?-DG). Um dos mais importantes desafios associados à terapia anti-câncer refere-se ao desenvolvimento de estratégias terapêuticas que permitam o direcionamento da ação de drogas anti-tumorais para a célula cancerosa com o objetivo de evitar o acometimento de células saudáveis. Nessa linha, é crucial a construção de sistemas de liberação de medicamentos sítio específicos por meio de marcadores tumorais. Quanto ao diagnóstico das distroglicanopatias, atualmente este se baseia principalmente na observação de manifestações clínicas, biópsias musculares e medidas enzimáticas, sendo que os anticorpos monoclonais disponíveis no mercado não são específicos para a condição do músculo distrófico. Dessa forma, mucinas tumorais e mucinas de ?-DG modificadas tem sido consideradas potenciais alvos para o desenvolvimento de novas estratégias diagnósticas e/ou terapêuticas aplicáveis a estas doenças. Para este trabalho, foram sintetizados, em fase sólida, glicopeptídeos miméticos de MUC1 e ?-DG hipoglicosilados, os quais foram utilizados como ferramenta de busca por novos anticorpos recombinantes. Estes antígenos foram imobilizados em uma placa e sobre eles foi aplicada uma biblioteca de fragmentos de anticorpos (Fabs) humanos recombinantes para o desenvolvimento do processo de seleção pela tecnologia de Phage Display. Após quatro rounds consecutivos de seleção, os genes codificadores dos Fabs da biblioteca não selecionada e selecionada foram sequenciados e analisados in silico na plataforma ATTILA. Esta análise permitiu rastrear o enriquecimento dos domínios VH e VL durante a seleção, além de possibilitar a escolha de inúmeros clones para produção. Para este trabalho, quatro fragmentos de anticorpos scFvs recombinantes inéditos para a mucina tumoral MUC1 e ?-DG hipoglicosilados foram desenhados e clonados em vetor de expressão pET29(a) contendo um marcador de identificação (peptídeo FLAG) e outro de purificação (cauda de histidina). A expressão de um scFv recombinante anti-MUC1 foi realizada em E. coli BL21-DE3 pela adição de 0,5mM de IPTG com indução a 20ºC por 16 horas. A purificação foi realizada por cromatografia de afinidade em resina de níquel, seguida de gel filtração, sendo estas etapas monitoradas por SDS-PAGE. A identificação imunoquímica da proteína recombinante foi confirmada por Western Blot, utilizando o anticorpo anti-FLAG. Entende-se que este trabalho, por meio da produção de novas ferramentas biotecnológicas, poderá cooperar para o desenvolvimento de novas formas abordagens diagnósticas e/ou terapêuticas para tumores e distroglicanopatias. / Adenocarcinomas and dystroglycanopathies are serious diseases associated with hypoglycosylation of tumoral mucins, such as MUC1 (transmembrane glycoprotein Mucin 1) and ?-dystroglican mucins (?-DG). One of the most important challenges associated with anti-cancer therapy is the development of therapeutic strategies that allow the targeting of anti-tumor drugs to the cancer cell in order to avoid the involvement of healthy cells. In this regard, the construction of site-specific drug delivery systems by tumor markers is crucial. The diagnosis of dystroglicanopathies are currently based on the observation of clinical manifestations, muscle biopsies and enzymatic measures, and the available monoclonal antibodies are not specific for the dystrophic muscle condition. Thus, tumoral mucins and modified ?-DG mucins have been considered potential targets for the development of new diagnostic and/or therapeutic strategies applicable to these diseases. For this work, glycoproteins MUC1 and ?-DG hypoglycosylated mimetics were synthesized by solid phase reaction, and were used as a search tool for new recombinant antibodies. These antigens were immobilized in a plate and a library of recombinant human antibody (Fabs) fragments was applied thereon for the development of the screening process by Phage Display technology. After four consecutive rounds of selection, the Fabs coding genes from the unselected and selected library were sequenced and analyzed in silico on ATTILA platform. This analysis allowed us to track the enrichment of the VH and VL domains during selection process, and also presented several option of clones to choose for production. For this work, four novel fragments of recombinant scFvs antibodies specific for tumoral mucin MUC1 and ?-DG hypoglycosylated were designed and cloned into pET29 (a) expression vector containing an identification marker (FLAG peptide) and a purification tag (histidine tail). Expression of a recombinant anti-MUC1 scFv was performed on E. coli BL21-DE3 by the addition of 0.5 mM of IPTG with induction at 20°C for 16 hours. Purification was performed by affinity chromatography on nickel resin, followed by gel filtration, these steps being monitored by SDS-PAGE. Immunochemical identification of the recombinant protein was confirmed by Western Blot, using the anti-FLAG antibody. It is understood that this work, through the production of new biotechnological tools, could cooperate for the development of new forms of diagnostic and/or therapeutic approaches for tumors and dystroglicanopathies.

Foram estudados a composição e o pH do meio de cultivo para a produção do fragmento de anticorpo (scFv) anti-LDL(-), expresso em Pichia pastoris recombinante. Os experimentos que definiram a composição e pH do meio assim como a concentração inicial de células na fase de indução foram realizados em agitador orbital a 250 rpm, com temperatura de 30 ºC na fase de crescimento e 20 ºC na fase de indução, durante 72 horas, com adição diária de 1% (v/v) de metanol. Para modificação do meio foi realizado um planejamento experimental empregando como variáveis independentes: extrato de soja, casaminoácidos e ureia, os quais substituíram o YNB e a biotina presentes no meio padrão (BMMY). Apesar de haver maior produção no meio com extrato de soja, o meio contendo 10 g.L-1 de casaminoácidos foi selecionado, uma vez que este favoreceu a etapa de purificação. A partir da faixa de pH estudada entre 3,0 e 8,0, determinou-se que o pH 8,0 no início da fase de indução favorece a maior produção. Finalmente, o meio BMMY-CA (pH 8,0) foi utilizado para cultivo em biorreator com volume de trabalho de 10L e a partir deste cultivo foram calculados os parâmetro cinéticos (velocidades de crescimento, de consumo de substrato e de produção, bem como produtividade). Diante do conjunto de experimentos realizados, foi possível otimizar a composição do meio de cultivo e as condições operacionais, que possibilitaram um aumento do rendimento bem como aumento do volume de produção do scFv anti-LDL(-) em biorreator. / Composition and pH culture medium for the production of anti- LDL(-) antibody fragment (scFv) were studied in recombinant yeast Pichia pastoris. The experiments that defined medium composition, pH and the initial cell concentration in the induction phase were carried out in baffled shaker flasks at 250 rpm, with temperature at 30°C for growth phase and 20°C for induction phase, during 72 hours with daily addition of 1% (v/v) methanol. A design of experiments employing for medium modification with independent variables: soy extract, casamino acids and urea, which replaced the YNB and biotin present in the standard medium (BMMY) was conducted for medium formulation. Even though, there was an increase in medium production with soy extract, the medium containing 10 g.L-1 casamino acids was selected since it favors the purification step. Through a pH range study (3.0 to 8.0), it was determined that pH 8.0 during induction phase offered higher levels. Then, the best results from shaker flask cultivation (BMMY-CA with casamino acids and pH 8.0) were carried out in 1L bioreactor, showing a biomass and a scFv production increase compared to the standard, BMMY (pH 6.0). Finally, the medium BMMY-CA (pH 8,0) was submitted to a volume scale-up into a 10L bioreactor, which was also used to evaluate kinetic parameters (rates of growth, substrate consumption and production as well as productivity). In conclusion, by optimizing culture medium and operating conditions it was possible to increase yield and scale-up the production of scFv anti-LDL(-) in bioreactor.

Os produtos de modificação de lipoproteínas de baixa densidade (LDL) como a subfração eletronegativa [LDL(-)] desempenham um importante papel na progressão da aterosclerose. O acúmulo massivo de LDL modificada captada por macrófagos resulta em células espumosas que liberam mediadores inflamatórios e contribuem para a aterogênese. O scFv (single chain fragment variable) é um fragmento de anticorpo recombinante que contém o sítio completo de ligação ao antígeno. Diante do papel da LDL(-) na aterogênese e da necessidade de novas intervenções terapêuticas que possam inibir o acúmulo de lipídeos em macrófagos, este trabalho objetivou a expressão do scFv anti-LDL(-) 2C7 em Pichia pastoris, bem como a avaliação do efeito deste fragmento de anticorpo sobre a formação de células espumosas em cultura de macrófagos RAW 264.7. O vetor inicial de expressão pPIgLE apresentava como estratégia de detecção e purificação o fusionamento com a proteína A. No entanto, a alta imunogenicidade da proteína A inviabilizaria o estudo da proteína de fusão em cultura de macrófagos, o que determinou a substituição da estratégia de purificação anterior pela cromatografia com resina de níquel através da inserção de hexahistidina na região C-terminal da proteína. A análise de sequenciamento confirmou a presença da inserção e das regiões determinantes de complementariedade. O cassete de expressão com hexahistidina foi inserido no vetor pPIgLE de P. pastoris e transformado na linhagem SMD1168 (Invitrogen®). Testes preliminares de expressão em pequena escala permitiram a análise entre sete clones diferentes, demonstrando uma banda correspondente ao peso molecular de 28 KDa em SDS-PAGE, confirmado por Western Blot. A separação do scFv 2C7 através de resina de níquel obteve uma proteína pura, conforme foi analisado em SDS-PAGE corado com prata. A afinidade do scFv 2C7 a 9 LDL(-) foi confirmada por Dot Blot. O ensaio de captação de LDL(-) demonstrou que o scFv 2C7 foi eficaz na redução de células espumosas e este efeito foi acompanhado pela diminuição na expressão gênica de CD36, TLR-4 e COX-2. Baseado nestes dados, o scFv 2C7 demonstra uma propriedade importante para uma futura intervenção terapêutica para a aterosclerose. / The modification products of low-density lipoprotein (LDL), as the electronegative subfraction [LDL(-)], play an important role in the progression of atherosclerosis. The massive accumulation of modified LDL uptake by macrophages results in foam cells that release inflammatory mediators and contribute to atherogenesis. The scFv (singlechain fragment variable) is a recombinant antibody fragment that contains the complete site antigen-binding. Considering the role of LDL(-) in atherogenesis and the need for new therapeutic interventions that may inhibit the accumulation of lipids in macrophages, this study aimed the expression of anti-LDL(-) 2C7 scFv in Pichia pastoris and the evaluation of the effect of this recombinant antibody fragment on foam cells formation in cultured RAW 264.7 macrophages. The pPIgLE expression initial vector presented as a strategy for detection and purification the fusion with protein A. However, the high immunogenicity of the protein impairs the study of the fusion protein in cultured macrophages, leading to the replacement of the previous strategy of purification by chromatography with nickel resin by inserting hexahistidine tag at the C-terminus of the protein. The sequence analysis confirmed the presence of insertion and the complementary determining regions. The expression cassete with hexahistidine was inserted into the pPIgLE vector of P. pastoris and transformed in the SMD1168 strain (Invitrogen®). Preliminary tests of expression in small-scale allowed the analysis of seven different clones, showing a band corresponding to the molecular weight of 28KDa on SDS-PAGE, confirmed by Western Blot. The separation of 2C7 scFv by the nickel resin yield a pure protein, as it was shown by SDS-PAGE stained with silver. The affinity of 2C7 scFv was confirmed by Dot Blot. The assay of LDL(-) uptake showed that the 2C7 scFv was effective in reducing foam cells and this effect was determined by the decrease in gene expression of CD36, TLR-4 and COX-2. Based on these data, the 2C7 scFv demonstrates an important property for future therapeutic intervention for atherosclerosis