The impact of personalised therapies on respiratory medicine

Stratified approaches to treating disease are very attractive, as efficacy is maximised by identifying responders using a companion diagnostic or by careful phenotyping. This approach will spare non-responders form potential side-effects. This has been pioneered in oncology where single genes or gene signatures indicate tumours that will respond to specific chemotherapies. Stratified approaches to the treatment of asthma with biological therapies are currently being extensively studied. In cystic fibrosis (CF), therapies have been developed that are targeted at specific functional classes of mutations. Ivacaftor, the first of such therapies, potentiates dysfunctional cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) protein Class III mutations and is now available in the USA and some European countries. Pivotal studies in patients with a G551D mutation, the most common Class III mutation, have demonstrated significant improvements in clinically important outcomes such as spirometry and exacerbations. Sweat chloride was significantly reduced demonstrating a functional effect on the dysfunctional CFTR protein produced by the G551D mutation. Symptom scores are also greatly improved to a level that indicates that this is a transformational treatment for many patients. This stratified approach to the development of therapies based on the functional class of the mutations in CF is likely to lead to new drugs or combinations that will correct the basic defect in many patients with CF. © ERS 2013.

Integrative analysis of chemo-transcriptomic profiles for drug-feature specific gene expression signatures

One of the major challenges in systems biology is to understand the complex responses of a biological system to external perturbations or internal signalling depending on its biological conditions. Genome-wide transcriptomic profiling of cellular systems under various chemical perturbations allows the manifestation of certain features of the chemicals through their transcriptomic expression profiles. The insights obtained may help to establish the connections between human diseases, associated genes and therapeutic drugs. The main objective of this study was to systematically analyse cellular gene expression data under various drug treatments to elucidate drug-feature specific transcriptomic signatures. We first extracted drug-related information (drug features) from the collected textual description of DrugBank entries using text-mining techniques. A novel statistical method employing orthogonal least square learning was proposed to obtain drug-feature-specific signatures by integrating gene expression with DrugBank data. To obtain robust signatures from noisy input datasets, a stringent ensemble approach was applied with the combination of three techniques: resampling, leave-one-out cross validation, and aggregation. The validation experiments showed that the proposed method has the capacity of extracting biologically meaningful drug-feature-specific gene expression signatures. It was also shown that most of signature genes are connected with common hub genes by regulatory network analysis. The common hub genes were further shown to be related to general drug metabolism by Gene Ontology analysis. Each set of genes has relatively few interactions with other sets, indicating the modular nature of each signature and its drug-feature-specificity. Based on Gene Ontology analysis, we also found that each set of drug feature (DF)-specific genes were indeed enriched in biological processes related to the drug feature. The results of these experiments demonstrated the pot- ntial of the method for predicting certain features of new drugs using their transcriptomic profiles, providing a useful methodological framework and a valuable resource for drug development and characterization.

Sustained inhibition of deacetylases is required for the antitumor activity of the histone deactylase inhibitors panobinostat and vorinostat in models of colorectal cancer

Despite compelling preclinical data in colorectal cancer (CRC), the efficacy of HDACIs has been disappointing in the clinic. The goal of this study was to evaluate the effectiveness of vorinostat and panobinostat in a dose- and exposure-dependent manner in order to better understand the dynamics of drug action and antitumor efficacy. In a standard 72 h drug exposure MTS assay, notable concentration-dependent antiproliferative effects were observed in the IC50 range of 1.2-2.8 μmol/L for vorinostat and 5.1-17.5 nmol/L for panobinostat. However, shorter clinically relevant exposures of 3 or 6 h failed to elicit any significant growth inhibition and in most cases a >24 h exposure to vorinostat or panobinostat was required to induce a sigmoidal dose-response. Similar results were observed in colony formation assays where ≥ 24 h of exposure was required to effectively reduce colony formation. Induction of acetyl-H3, acetyl-H4 and p21 by vorinostat were transient and rapidly reversed within 12 h of drug removal. In contrast, panobinostat-induced acetyl-H3, acetyl-H4, and p21 persisted for 48 h after an initial 3 h exposure. Treatment of HCT116 xenografts with panobinostat induced significant increases in acetyl-H3 and downregulation of thymidylate synthase after treatment. Although HDACIs exert both potent growth inhibition and cytotoxic effects when CRC cells were exposed to drug for ≥ 24 h, these cells demonstrate an inherent ability to survive HDACI concentrations and exposure times that exceed those clinically achievable. Continued efforts to develop novel HDACIs with improved pharmacokinetics/phamacodynamics, enhanced intratumoral delivery and class/isoform-specificity are needed to improve the therapeutic potential of HDACIs and HDACI-based combination regimens in solid tumors.

Clinical end points for drug treatment trials in BCR-ABL1-negative classic myeloproliferative neoplasms: consensus statements from European LeukemiaNET (ELN) and Internation Working Group-Myeloproliferative Neoplasms Research and Treatment (IWG-MRT)

The discovery of somatic mutations, primarily JAK2V617F and CALR, in classic BCR-ABL1-negative myeloproliferative neoplasms (MPNs) has generated interest in the development of molecularly targeted therapies, whose accurate assessment requires a standardized framework. A working group, comprised of members from European LeukemiaNet (ELN) and International Working Group for MPN Research and Treatment (IWG-MRT), prepared consensus-based recommendations regarding trial design, patient selection and definition of relevant end points. Accordingly, a response able to capture the long-term effect of the drug should be selected as the end point of phase II trials aimed at developing new drugs for MPNs. A time-to-event, such as overall survival, or progression-free survival or both, as co-primary end points, should measure efficacy in phase III studies. New drugs should be tested for preventing disease progression in myelofibrosis patients with early disease in randomized studies, and a time to event, such as progression-free or event-free survival should be the primary end point. Phase III trials aimed at preventing vascular events in polycythemia vera and essential thrombocythemia should be based on a selection of the target population based on new prognostic factors, including JAK2 mutation. In conclusion, we recommended a format for clinical trials in MPNs that facilitates communication between academic investigators, regulatory agencies and drug companies.

Eight International London Cough Symposium 2014: Cough hypersensitivity syndrome as the basis for chronic cough

At the Eighth International London Cough Conference held in London in July 2014, the focus was on the relatively novel concept of cough hypersensitivity syndrome (CHS) as forming the basis of chronic cough. This concept has been formulated following understanding of the neuronal pathways for cough and a realisation that not all chronic cough is usually associated with a cause. The CHS is defined by troublesome coughing triggered by low level of thermal, mechanical or chemical exposure. It also encompasses other symptoms or sensations such as laryngeal hypersensitivity, nasal hypersensitivity and possibly also symptoms related to gastrooesopahgeal reflux. The pathophysiologic basis of the CHS is now being increasingly linked to an enhancement of the afferent pathways of the cough reflex both at the peripheral and central levels. Mechanisms involved include the interactions of inflammatory mechanisms with cough sensors in the upper airways and with neuronal pathways of cough, associated with a central component. Tools for assessing CHS in the clinic need to be developed. New drugs may be developed to control CHS. A roadmap is suggested from the inception of the CHS concept towards the development of newer antitussives at the Symposium.

Protein phosphatases acting on the replication checkpoint

A génese de um cancro está dependente da acumulação de mutações genéticas que dão origem a instabilidade genómica, que por sua vez resulta na proliferação descontrolada. Para prevenir a acumulação destas mutações, as células têm mecanismos de controlo (checkpoints) que suspendem o ciclo celular e accionam as vias de reparação do ADN. Estes eventos são muitas vezes regulados por dinâmicas de (des)fosforilação de proteínas. As proteínas fosfatases (PPs), enzimas responsáveis pela remoção do grupo fosfato de resíduos fosforilados, desempenham funções cruciais na regulação de muitos mecanismos celulares. Enquanto que no início do projecto as cinases envolvidas no checkpoint da replicação estavam bem estabelecidas, as PPs envolvidas não eram conhecidas. A Chk1, um componente da maquinaria do checkpoint da replicação, é exemplo dessa regulação por (des)fosforilação, como sejam nos resíduos Ser317 e Ser345. Assim, como primeira abordagem para determinar quais os grupos de PPs envolvidos na regulação do checkpoint da replicação, decidimos investigar o seu papel na regulação da fosforilação da Chk1. A primeira conclusão é que a desfosforilação da Chk1 ao longo do tempo, tanto in vivo como in vitro, ocorre com uma dinâmica bi-fásica. Em segundo, a abordagem in vitro sugere que as famílias PP1, PP2A e PP2C estão envolvidas na desfosforilação da Chk1. Uma vez que a família PP2A foi a que mostrou a maior acção nesta reacção, decidimos investigar outros membros da família in vivo, primeiro com uma abordagem geral (tratando com OA ou sobreexpressando a PME-1), e depois com o knockdown específico da PP4 e PP6 (através de siRNA). Os resultados mostram que a inibição das PPs afectam tanto a desfosforilação como o estado de activação da Chk1 em resposta a tratamento com Hidroxiureia (HU). Todas as PPs testadas in vivo pareceram ser capazes de regular, a níveis diferentes, tanto a fosforilação como a desfosforilação da Chk1. A função das PPs foi também investigada ao nível: da regulação do disparo das origens de replicação, e da recuperação da suspensão da replicação, induzida pela HU. No último caso, os dados indicam que na situação simultânea de knockdown da PP4 com tratamento de HU, há um atraso do ciclo celular na resolução da transição de G2/M. No ensaio de replicação por pulse-chase, os resultamos mostram que tanto o tratamento com OA, como a sobre-expressão de I-2 ou PME-1, atrasam a cronologia do disparo programado das origens de replicação. No entanto, nenhum dos tratamentos efectuados parece desregular o início do checkpoint da replicação. Um rastreio de 2-híbrido de levedura com uma biblioteca de cDNA de testículo humano foi realizado, usando a Chk1 como isco, no sentido de descobrir novos interactores e definir novas possíveis funções para a Chk1 no contexto da meiose. Com base nos resultados do rastreio, duas novas funções são sugeridas: a interacção com a GAGE12 sugere uma função na recombinação genómica/vigilância do genoma durante a meiose, e as interacções com a EEF1α1 e a RPS5 sugerem uma função na regulação da síntese proteíca. Estas experiências fornecem um visão geral para a compreensão da diversidade de funções das proteínas fosfatases envolvidas no checkpoint da replicação, bem como, abre novos caminhos para o desenvolvimento de novas drogas para o tratamento do cancro.

Transformações organocatalíticas e mediadas por metais de transição na síntese de novos heterociclos nitrogenados e ciclo-hexanos

Nas últimas décadas a quiralidade tornou-se essencial na conceção, descoberta, desenvolvimento e comercialização de novos medicamentos. A importância da quiralidade na eficácia e segurança dos fármacos tem sido globalmente reconhecida tanto pelas indústrias farmacêuticas como pelas agências reguladoras de todo o mundo. De forma a produzir eficazmente medicamentos seguros e dar resposta à demanda da indústria de compostos enantiomericamente puros, a pesquisa de novos métodos de síntese assimétrica, assim como o desenvolvimento estratégico dos métodos já disponíveis tem sido um dos principais objetos de estudo de diversos grupos de investigação tanto na academia como na indústria farmacêutica No primeiro capítulo desta dissertação são introduzidos alguns dos conceitos fundamentais associados à síntese de moléculas quirais e descritas algumas das estratégias que podem ser utilizadas na sua síntese. Apresenta-se ainda uma breve revisão bibliográfica acerca dos antecedentes do grupo de investigação e sobre a ocorrência natural, atividade biológica e métodos de síntese e transformações de compostos do tipo (E,E)-cinamilidenoacetofenona. O segundo capítulo centra-se na adição de Michael enantiosseletiva de diversos nucleófilos a derivados de (E,E)-cinamilidenoacetofenona. Inicialmente descreve-se a síntese de derivados de (E,E)-cinamilidenoacetofenona através de uma condensação aldólica de acetofenonas e cinamaldeídos apropriadamente substituídos. Estes derivados são posteriormente utilizados como substratos na adição de Michael enantiosseletiva de três diferentes nucleófilos: nitrometano, malononitrilo e 2-[(difenilmetileno)amino]acetato de metilo. Nestas reações são utilizados diferentes organocatalisadores de forma a induzir enantiosseletividade nos aductos de Michael para serem utilizados na síntese de compostos com potencial interesse terapêutico. É descrita ainda uma nova metodologia de síntese de Δ1-pirrolinas através de um procedimento one-pot de redução/ciclização/desidratação mediada por ferro na presença de ácido acético de (R,E)-1,5-diaril-3-(nitrometil)pent-4-en-1-onas com bons rendimentos e excelentes excessos enantioméricos. O terceiro capítulo centra-se no estabelecimento de novas rotas de síntese e transformação de derivados do ciclo-hexano. Após uma breve revisão bibliográfica, são descritas três metodologias enantiosseletivas distintas, sendo que a primeira envolve a utilização de organocatalisadores e catalisadores de transferência de fase derivados de alcaloides cinchona. Os derivados do ciclo-hexano foram obtidos a partir da reação entre as (E,E)-cinamilidenoacetofenonas e o malononitrilo com bons rendimentos, mas baixas enantiosseletividades independentemente do catalisador utilizado. De forma a contornar este problema e uma vez que a formação do derivado do ciclo-hexano envolve inicialmente a formação in-situ do aducto de Michael, a segunda e terceira metodologias de síntese envolvem a utilização dos aductos de Michael enantiomericamente puros preparados no segundo capítulo. Assim, a reação do (S,E)-2-(1,5-diaril-1-oxopent-4-en-3-il)malononitrilo com os derivados de (E,E)-cinamilidenoacetofenona organocatalisada pela hidroquinina permitiu obter os compostos pretendidos com excelentes excessos enantioméricos. A utilização de um catalisador de transferência de fase não foi tão eficiente em termos de enantiosseletividades obtidas na reação entre as (R,E)-1,5-diaril-3-(nitrometil)pent-4-en-1-onas e os derivados de (E,E)-cinamilidenoacetofenona, apesar de estes terem sido obtidos em bons rendimentos. A preparação destes derivados levou ainda à idealização de uma nova metodologia de síntese de análogos do ácido γ-aminobutírico (GABA) devido à presença de um grupo nitro em posição gama relativamente a um grupo carboxílico. No entanto, apesar de terem sido testadas várias metodologias, não foi possível obter os compostos pretendidos. No quarto capítulo apresenta-se uma breve revisão bibliográfica acerca da ocorrência natural, atividade biológica e métodos de síntese de derivados de di-hidro- e tetra-hidropiridinas, assim como um enquadramento teórico acerca das reações pericíclicas utilizadas na síntese dos compostos pretendidos. Inicialmente é descrita a preparação de N-sulfonilazatrienos substituídos através da condensação direta de derivados de (E,E)-cinamilidenoacetofenona e sulfonamidas. Estes compostos são posteriormente utilizados na síntese de derivados de 1,2-di-hidropiridinas através de uma aza-eletrociclização-6π por duas metodologias distintas: utilização de organocatalisadores quirais e utilização de complexos metálicos de bisoxazolinas. Na síntese das tetra-hidropiridinas os N-sulfonilazatrienos são utilizados como dienos e o étoxi-eteno como dienófilo numa reação hetero-Diels-Alder inversa utilizando também os complexos metálicos de bisoxazolinas como catalisadores. Todos os novos compostos sintetizados foram caracterizados estruturalmente recorrendo a estudos de espetroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN), incluindo espetros de 1H e 13C e estudos bidimensionais de correlação espetroscópica homonuclear e heteronuclear e de efeito nuclear de Overhauser (NOESY). Foram também efetuados, sempre que possível, espetros de massa (EM) e análises elementares ou espetros de massa de alta resolução (EMAR) para todos os novos compostos sintetizados.

Peroxide-based hybrid and prodrug antimalarials to deliver cysteine protease inhibitors into the parasitic food vacuole

Tese de doutoramento, Farmácia (Química Farmacêutica e Terapêutica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2014

Human factors required for mycobacterium tuberculosis macrophage infection

Tese de doutoramento, Farmácia (Biologia Celular e Molecular), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2014

Kyotorphin derived peptides in the relationship between analgesia and alzheimer’s disease

Tese de doutoramento, Ciências Biomédicas (Bioquímica Médica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2014

Estudo exploratório da excitabilidade axonal com a "técnica threshold tracking" : controlos saudáveis e doentes com polineuropatia amilóide familiar

Tese de mestrado, Neurociências, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2015

Antimicrobial activity of quinoxaline 1,4-dioxide and three derivatives

O presente trabalho descreve o estudo da actividad e antimicrobiana de quarto derivados da quinoxalina N,N-dióxido: quinoxalina 1,4-dióxido, 2-metilquinoxalina 1,4- dióxido, 6-cloro-2,3-dimetilquinoxalina 1,4-dióxido e 3-benzoil-2-metilquinoxalina 1,4- dióxido contra as estirpes bacterianas Geobacillus stearothermophilus ATCC 10149, Escherichia coli ATCC 25922, Escherichia coli HB101, Escherichia coli (blaTEM, blaCTX-M) e Salmonella (blaCTX-M), assim como contra a estirpe de levedura Saccharomyces cerevisiae PYCC 4072. A determinação da concentração mínima inibitória (MIC) foi realizada pelo método de diluição. Os valores de MIC’s foram estimados para cada composto e estirpe. Os resultados obtidos sugerem potenciais novas drogas para quimioterapia.

Extração e caracterização de extratos de Jatropha gossypiifolia L.: avaliação da sua atividade antimicrobiana e antioxidante

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de mestre em Engenharia Química e Biológica

Iron Overload Favors the Elimination of Leishmania

Iron plays a central role in host-parasite interactions, since both intervenients need iron for survival and growth, but are sensitive to iron-mediated toxicity. The host’s iron overload is often associated with susceptibility to infection. However, it has been previously reported that iron overload prevented the growth of Leishmania major, an agent of cutaneous leishmaniasis, in BALB/c mice. In order to further clarify the impact of iron modulation on the growth of Leishmania in vivo, we studied the effects of iron supplementation or deprivation on the growth of L. infantum, the causative agent of Mediterranean visceral leishmaniasis, in the mouse model. We found that dietary iron deficiency did not affect the protozoan growth, whereas iron overload decreased its replication in the liver and spleen of a susceptible mouse strain. The fact that the iron-induced inhibitory effect could not be seen in mice deficient in NADPH dependent oxidase or nitric oxide synthase 2 suggests that iron eliminates L. infantum in vivo through the interaction with reactive oxygen and nitrogen species. Iron overload did not significantly alter the mouse adaptive immune response against L. infantum. Furthermore, the inhibitory action of iron towards L. infantum was also observed, in a dose dependent manner, in axenic cultures of promastigotes and amastigotes. Importantly, high iron concentrations were needed to achieve such effects. In conclusion, externally added iron synergizes with the host’s oxidative mechanisms of defense in eliminating L. infantum from mouse tissues. Additionally, the direct toxicity of iron against Leishmania suggests a potential use of this metal as a therapeutic tool or the further exploration of iron anti-parasitic mechanisms for the design of new drugs.

Analyse des glissements juridiques de la politique canadienne en matière de brevets quant à son objectif d'équilibre entre la promotion des intérêts de l'industrie pharmaceutique novatrice et ceux de l'industrie du médicament générique

"Mémoire présenté à la Faculté des études supérieures en vue de l'obtention du grade de maîtrise en droit". Ce mémoire a été accepté à l'unanimité et classé parmi les 10% des mémoires de la discipline.