Estrategias estadísticas y de aprendizaje automático en genómica y proteómica funcional

El objetivo de este proyecto, enmarcado en el área de metodología de análisis en bioingeniería-biotecnología aplicadas al estudio del cancer, es el análisis y caracterización a través de perfiles de expresión de proteínas y genes de las vías metabolicas asociadas a progresión tumoral. Dicho estudio se llevará a cabo mediante la utilización de tecnologías de alto rendimiento. Las mismas permiten evaluar miles de genes/proteínas en forma simultánea, generando así una gran cantidad de datos de expresión. Se hipotetiza que para un análisis e interpretación de la información subyacente, caracterizada por su abundancia y complejidad, podría realizarse mediante técnicas estadístico-computacionales eficientes en el contexto de modelos mixtos y técnias de aprendizaje automático. Para que el análisis sea efectivo es necesario contemplar los efectos ocasionados por los diferentes factores experimentales ajenos al fenómeno biológico bajo estudio. Estos efectos pueden enmascarar la información subycente y así perder informacion relavante en el contexto de progresión tumoral. La identificación de estos efectos permitirá obtener, eficientemente, los perfiles de expresión molecular que podrían permitir el desarrollo de métodos de diagnóstico basados en ellos. Con este trabajo se espera poner a disposición de investigadores de nuestro medio, herramientas y procedimientos de análisis que maximicen la eficiencia en el uso de los recursos asignados a la masiva captura de datos genómicos/proteómicos que permitan extraer información biológica relevante pertinente al análisis, clasificación o predicción de cáncer, el diseño de tratamientos y terapias específicos y el mejoramiento de los métodos de detección como así tambien aportar al entendimieto de la progresión tumoral mediante análisis computacional intensivo

Modificación funcional de la reactividad pre y postnatal hacia el alcohol

Los efectos teratológicos de la exposición etílica durante el desarrollo embrionario y fetal han sido reconocidos y sistematizados a nivel diagnóstico desde 1973. Entre los principales efectos derivados de exposición etílica prenatal se cuentan: retraso en el crecimiento pre y postnatal, malformaciones faciales, anormalidades en el desarrollo del sistema nervioso central, deficiencias atencionales e hiperactividad. El consumo de alcohol durante la gestación es considerado como la primera causa prevenible de retraso mental en el mundo occidental. El período de lactancia representa otra fuente potencial de exposición etílica. (...) El objetivo general de este equipo de investigación se centra en el análisis de las consecuencias de una experiencia temprana con etanol sobre la posterior reactividad prenatal e infantil hacia la droga y/o sobre posteriores patrones de detección, discriminación e ingesta de alcohol. (...) (...) Este proyecto se subdivide en tres líneas de investigación. La primera de ellas contempla el análisis de capacidades de aprendizaje asociativo en el feto de rata a término. Específicamente se indagará sobre la asociabilidad entre las claves quimiosensoriales alojadas en el líquido amniótico y el estado de intoxicación aguda fetal generado por la administración intragástrica de dosis moderadas de alcohol a nivel materno. La retención de este proceso asociativo y/o de memorias relativas a atributos orosensoriales del fármaco y de eventuales estímulos condicionales se realizará postnatalmente mediante esquemas de habituación y deshabituación comportamental frente a dichas claves. Una segunda línea de estudios contempla el análisis de cambios en la reactividad infantil frente al etanol en función de la exposición crónica al psicotrópico cuando el mismo se encuentra presente en el contenido lácteo materno. El estudio ahonda en el establecimiento de memorias específicas respecto al fármaco y la posible modulación de las mismas a través de la disrupción de la conducta materna por el estado de intoxicación etílico. Finalmente el proyecto estipula la continuidad de investigaciones en referencia a la acción disruptiva del etanol sobre el aprendizaje asociativo infantil. El estudio sugerido se centra sobre la posibilidad de reactivar memorias afectadas por el estado tóxico del infante en el momento de evocación de las mismas. Se pretende generar un cuerpo de información conducente a establecer si el estado tóxico altera el proceso evocativo por aristas hedónicas específicas de dicho estado que compitan con el aprendizaje original.

Caracterización molecular y funcional de b-gc, una subunidad novedosa del receptor IGF-I

El factor de crecimiento similar a insulina-I (IGF-I) es una hormona peptídica que participa en el crecimiento animal, desarrollo de los tejidos y diferenciación. Hay un creciente cuerpo de evidencias que indican que esta hormona es también importante en la regulación del desarrollo del sistema nervioso. (...) Este factor de crecimiento ejerce sus acciones interaccionando con un receptor heterotetramérico similar al receptor de insulina. b-gc es una subunidad b novedosa del receptor de IGF-I, típica del sistema nervioso central y enriquecida en conos de crecimiento neural. Los objetivos del presente proyecto consisten en: a) Caracterización molecular de b-gc mediante clonado y secuenciado del cDNA que codifica su biosíntesis; b) Caracterización bioquímica de las vesículas que transportan bgc en neuronas en desarrollo desde el aparato de Golgi hacia el cono de crecimiento neural; c) Estudio de la expresión y distribución de bgc en células nerviosas no neuronales, como oligodendrocitos y astrocitos. (...) La caracterización molecular de los receptores de IGF-I conteniendo b-gc y que presenta una distribución muy interesante durante el desarrollo del sistema nervioso central, puede aportar datos fundamentales para la comprensión de la función de estos receptores y su correspondiente hormona durante el desarrollo del sistema nervioso y su transporte específico a los conos de crecimiento neural. La caracterización bioquímica de las vesículas conteniendo b-gc puede aportar importantes datos sobre la presencia de diferentes tipos de vesículas de transporte no sinápticas, como surge de resultados obtenidos recientemente.

Modificación funcional de la reactividad pre y postnatal hacia el alcohol

El proyecto se genera a partir de estudios previos realizados en este laboratorio en relación con la interacción alcohol-ontogenia temprana. El plan ha sido concebido a fin de aportar información acerca de: a) procesamiento fetal de claves orosensoriales de estímulos biológicos prenatales (líquido amniótico) y de similar estímulo contaminado con etanol. Incluye esta línea el análisis de capacidades reforzantes del psicotrópico en función de la experiencia intrauterina con el agente tóxico; b) efectos de la intoxicación aguda con alcohol sobre aprendizajes asociativos durante el transcurso ontogenético. Esta línea encuentra su origen en estudios previos que sugieren efectos diferenciales en el desarrollo del organismo. Cuatro trabajos básicos han sido programados con la finalidad de especificar posibles mecanismos que subyacen a déficits en la consolidación y/o evocación de información adquirida bajo el estado tóxico en infantes y periadolescentes; c) modulación de la reactividad y apetencia etílica a través de procesos de lactancia con el contaminante etílico. Estudios de éste y otros laboratorios sugieren la discriminación del alcohol por parte del infante cuando la droga contamina la leche materna. Estudios dosis-respuesta han sido diseñados para la determinación de distribución del fármaco en el nutriente infantil, percepción del lactante y efectos sobre patrones de reconocimiento y aceptación posterior del alcohol. Las tres líneas de trabajo se articulan sobre la necesidad de comprender efectos y mecanismos originados por el temprano contacto con el alcohol.

Regulación de la actividad funcional tiroidea e interacción con mediadores de la respuesta inmune. Regulation of thyroid functional activity and interaction with mediators of immune response.

TEMA I. MECANISMOS NO CLÁSICOS EN EL CONTROL DE LA BIOSÍNTESIS DE HORMONAS TIROIDEAS. El objetivo general de este aspecto del proyecto es el estudio de los mecanismos bioquímicos y moleculares que regulan la hormonogénesis tiroidea en diferentes condiciones funcionales. En proyectos anteriores hemos demostrado que la endotoxina bacteriana lipopolisacárido (LPS) y el oxido nítrico (NO) inducen modificaciones en la biosíntesis de hormonas tiroideas. En base a estos resultados se propone investigar el mecanismo responsable de la estimulación de la captación de ioduro y la expresión de NIS ejercida por LPS y los factores que regulan la producción de NO en la célula tiroidea. Por otra parte se investigarán posibles factores hormonales reguladores de la absorción de ioduro a nivel intestinal y su relación con el eje hipófiso-tiroideo, así como los mecanismos involucrados en la expresión de NIS en enterocitos. Como extensión con aplicación clínica y en base a la experiencia del grupo en el estudio de proteínas que participan en la biosíntesis hormonal tiroidea, se realizará una pesquisa de posibles mutaciones en el transportador de ioduro en pacientes con Hipotiroidismo congénito.TEMA II. ESTUDIO DEL EFECTO DE LAS HORMONAS TIROIDEAS EN LA INICIACIÓN DE LA RESPUESTA INMUNE EN RATÓN. INTERACCIÓN CON GLUCOCORTICOIDES. En nuestro grupo demostramos recientemente un efecto novel de las hormonas tiroideas sobre la maduración/función de células presentadoras de antígenos especializadas: células dendríticas (DC), derivadas de médula ósea de ratón. En este proyecto se propone: 1) profundizar el mecanismo molecular involucrado en el efecto de triiodotironina (T3) sobre DC: rol del receptor de T3-señalamiento intracelular; capacidad de DC tratadas con T3 de estimular la citotoxicidad antígeno-específica; estrategia de vacunación en el tratamiento antitumoral. Por su parte, también previamente demostramos la característica de los glucocorticoides (GC) de interaccionar con el mecanismo de acción de las hormonas tiroideas en la expresión final de los efectos T3-específicos. Considerando el uso terapéutico de los GC en diversos estados clínico-patológicos inmunes, se propone: 2) Estudio del efecto de dexametasona (GC de síntesis) sobre el mecanismo de acción de T3 a nivel de DC.

Estrategias estadísticas y de aprendizaje automático en genómica y proteómica funcional.

El objetivo de este proyecto, enmarcado en el área de metodología de análisis en bioingeniería-biotecnología aplicadas al estudio del cáncer, es el análisis y caracterización a través de perfiles de expresión de proteínas y genes de las vías metabólicas asociadas a progresión tumoral. Dicho estudio se llevará a cabo mediante la utilización de tecnologías de alto rendimiento. Las mismas permiten evaluar miles de genes/proteínas en forma simultánea, generando así una gran cantidad de datos de expresión. Se hipotetiza que para un análisis e interpretación de la información subyacente, caracterizada por su abundancia y complejidad, podría realizarse mediante técnicas estadístico-computacionales eficientes en el contexto de modelos mixtos y técnicas de aprendizaje automático. Para que el análisis sea efectivo es necesario contemplar los efectos ocasionados por los diferentes factores experimentales ajenos al fenómeno biológico bajo estudio. Estos efectos pueden enmascarar la información subyacente y así perder informacion relevante en el contexto de progresión tumoral. La identificación de estos efectos permitirá obtener, eficientemente, los perfiles de expresión molecular que podrían permitir el desarrollo de métodos de diagnóstico basados en ellos. Con este trabajo se espera poner a disposición de investigadores de nuestro medio, herramientas y procedimientos de análisis que maximicen la eficiencia en el uso de los recursos asignados a la masiva captura de datos genómicos/proteómicos que permitan extraer información biológica relevante pertinente al análisis, clasificación o predicción de cáncer, el diseño de tratamientos y terapias específicos y el mejoramiento de los métodos de detección como así tambien aportar al entendimiento de la progresión tumoral mediante análisis computacional intensivo.

EVALUACIÓN FUNCIONAL DEL CEREBRO: EL VALOR PREDICTIVO DE LA HABITUACIÓN COMO INDICADOR TEMPRANO DE LA INTEGRIDAD DEL SNC EN RECIÉN NACIDOS DE ALTO RIESGO NEUROLÓGICO POR HIPOXIA PERINATAL

La hipoxia perinatal se considera hoy una de las causas de mayor morbimortalidad en el recién nacido estando altamente asociada con déficits de orden neuro-psico-sensorial. Un adecuado tratamiento y rehabilitación implica la detección temprana de los déficits apuntando a la prevención. La neonatología actual se está orientando hacia técnicas no invasivas que valoran la respuesta hacia estímulos de diferentes cualidades sensoriales y permiten indagar capacidades tempranas de aprendizaje y memoria. La precoz madurez del sistema olfativo facilita el trabajo con estas claves brindando asímismo un panorama de la integración cortical. Hipótesis: Las capacidades de habituación-deshabituación olfativa reflejan el estado del SNC neonatal y se convierten en un indicador temprano de la funcionalidad cerebral en niños con alto riesgo neurológico. Objetivos: Evaluar la integridad funcional del cerebro de recién nacidos con riesgo neurológico mediante técnicas no invasivas de habituación-deshabituación. Estas téncicas se tomarán como indicadores del estado del SNC neonatal comparando sus resultados con los arrojados por el test de Bayley durante el primer año de vida. Asímismo, se relacionarán los resultados con las valoraciones clínicas y de imágenes (ecografía y RMN) obtendias. El objetivo último implica determinar la sensibilidad, especificidad y valor predictivo del test de Habituación-Deshabituación para el daño cerebral . Materiales y Métodos: Se evaluarán pacientes con antecedentes perinatales de hipoxia pertenecientes al Servicio del Neonatología del HUMN y al Hospital Materno Neonatal (Pcia de Córdoba) caracterizados por apgar < 3 a los 5 minutos ó < 5 a los 5 minutos, Ph de cordón < 7 ó entre 7 y 7,10 ó >7,10 con alguno de los criterios anteriores presentes y niños con manifestaciones sistémicas de asfixia o déficit de base en gas arterial superior a -15 Meq/L. De manera posterior a la firma del consentimiento informado se aplicará un esquema olfativo de habituación-deshabituación antes y después de las 6 horas de vida consistente en 10 presentaciones consecutivas de olor a limón o vainilla seguidos de 5 presentaciones consecutivas de olor a vainilla o limón que actúan como estímulos deshabituatorios. Se filmará la conducta motriz que será considerada como variable dependiente. Asímismo se evaluarán parámetros fisiológicos como presión areterial, saturación de oxígeno, frecuencia cardíaca y ritmo respiratorio. La evaluación de la habituación se complementará con estudios clínicos y ecografía cerebral antes de las 48 hs y 1 vez por semana. Todos estos bebés serán seguidos por el equipo de Seguimiento del Recién Nacido de Alto Riesgo. A los 6 meses y al año de vida se evaluará el desarrollo integral con el Test de Bayley . Resultados Esperados: Se espera encontrar diferencias en los patrones habituacionales en función del estado cerebral del bebé. Aquellos bebés con riesgo leve tenderán a mostrar patrones habituatorios que se acercan a los normales mientras que los que presenten riesgo moderado o grave exhibiran patrones habituacionales defectuosos. Estos resultados se correlacionarán con los estudios de seguimiento realizados y con los indices de desarrollo mental y motor arrojados por el test de Bayley durante el año de vida. Importancia del Proyecto: Definir precozmente al niño con riesgo neurológico permite intervenir a tiempo con la estimulación y rehabilitación adecuada. Teniendo en cuenta la valoración del examen clínico, los antecedentes perinatales y los estudios de imágenes que se realizan en el bebé junto a los resultados obtenidos en las pruebas habituacionales, el proyecto brinda la posibilidad de la construcción de un score de riesgo neurológico sencillo y de fácil utilización.

Caracterización funcional de zeb1 en células en diferenciación y metastásicas. Functional characterization of zeb1 in differentiating and metastatic cells

IDENTIFICACIÓN ZEB1 (Zinc Finger E-box Binding Homeobox) es un factor de transcripción funcionalmente asociado con la diferenciación de células como miocitos, neuronas, células de sostén y linfocitos T, además de estar involucrado en la Transición Epitelial-Mesenquimatosa (EMT) de los tumores sólidos epiteliales. Aún no se ha revelado en profundidad la participación de ZEB1 en los procesos de proliferación y diferenciación en los que participa. Estamos interesados en los mecanismos de regulación de ZEB1 y los factores que intervienen en los procesos de diferenciación y transformación celular. HIPÓTESIS 1. Las vías de señalamiento regulan el estado de fosforilación y la función de ZEB1 en la célula normal, el cual se desregularía en la célula neoplásica llevando a cambios en la función normal de ZEB1 y consecuentemente a metástasis. 2. IGF-1 es la señal que, en asociación con el supresor de tumores CCN6, juega un rol causal en la regulación de ZEB1 y esto a su vez en la metástasis del cáncer de mama. OBJETIVO GENERAL: establecer el rol funcional de ZEB1, su interrelación con otros factores y su regulación en los procesos de diferenciación y transformación celular. OBJETIVOS ESPECIFICOS (incluye Materiales y Métodos) 1. Estudiar la participación de vías de señalización sobre la función biológica de ZEB1 en células normales y neoplásicas. Analizaremos la participación de señales intracelulares en la fosforilación de ZEB1 por experimentos de ganancia/pérdida de función de la vía (por uso de inhibidores farmacologicos, mutantes silenciadoras y siRNAs), lo cual sera evaluado en EMSAs, ChIP, transfecciones, inmunofluoresc, etc. 2. Estudiar el rol de IGF-1 y CCN6 sobre la expresión y el estado de fosforilación de ZEB1 en tumores mamarios benignos, no invasivos e invasivos y metastatizantes. A) Se estudiará la expresión y localización subcelular de ZEB1 en líneas celulares de cáncer mamario y en xenotransplantes de ratón con variada expresión de CCN6. B) Investigar la relevancia de la fosforilación de ZEB1 mediada por IGF-1 en el EMT por experimentos con ganancia/pérdida de función. RESULTADOS ESPERADOS Esperamos poder delinear la/s vía/s de señalización intracelular que fosforilan ZEB1 y así conocer sobre la regulación del mismo. Podremos establecer algunas bases para entender la biología básica del cáncer de mama e identificar blancos terapéuticos. IMPORTANCIA Un amplio conocimiento de los factores de transcripción y sus vías de señalamiento es necesario para el desarrollo tanto de pruebas diagnósticas como para la identificación de nuevos blancos terapéuticos para neoplasias. De modo que resulta de gran importancia clínica determinar el rol de ZEB1, sus proteínas y vías reguladoras en el proceso de oncogénesis. El desarrollo del proyecto prevé la formación de dos tesistas. Se continuaran colaboraciones con dos grupos extranjeros y se iniciara una tercera. ZEB1 (Zinc Finger E-box Binding Homeobox) is a transcription factor involved in cell differentiation and Epithelial Mesenchymal Transition (EMT) of epithelial tumors. We are interested in the study of mechanisms of regulation (pre and post transcriptional). S.A.1. To investigate post translational mechanisms of ZEB1 regulation in normal and cancer cells. We will analyze the involvement of intracellular signals in phosphorylation of ZEB1 by gain- and lost-of-function experiments. S.A.2. A) To determine the role of IGF-1 signaling and CCN6 in regulating the expression of hypo- and hyperphosphorylated forms of ZEB1 in benign and malignant breast cell lines and in xenograft mouse models by overexpressing and inhibiting CCN6 in breast cancer cells. B) To investigate the relevance of CCN6-mediated ZEB1 phosphorylation to EMT, breast cancer invasion and metastasis. The role of CCN6 on ZEB1 phosphorylation and regulation of E-cadherin, induction of EMT, invasion and metastasis of breast cells will be investigated using gain- and loss-of-function experiments.

Integración de tecnologías de alto rendimiento, información clínica y funcional para el estudio funcional de cáncer de mama.

El objetivo general de este proyecto es contribuir al desarrollo de metodologías bioinformáticas que integren la información sobre niveles de expresión de genes obtenida mediante el uso de tecnologías de alto rendimiento en proteómica, microarreglos de ADN y/o secuenciamiento de nueva generación, junto con información clínica y funcional, a los efectos de mejorar la comprensión del fenómeno biológico bajo estudio. Como modelo de trabajo utilizaremos el cáncer de mama; sin embargo, las herramientas resultantes serán de aplicación más general. El proyecto consta de dos objetivos específicos: 1. Integrar información de expresión genómica, clínica y ontológica, para establecer si existen características funcionales que distinguen los diferentes tipos moleculares definidos para el cáncer de mama, y que puedan ser determinables utilizando las variables mencionadas. Los algoritmos de integración de los datos se desarrollarán en forma independiente de la plataforma tecnológica y población bajo estudio, utilizando información disponible en repositorios de libre acceso. 2. Aplicar la metodología de integración surgida del objetivo 1 para caracterizar los diferentes tipos de cáncer de mama de la población argentina, utilizando datos clínicos e información de diferentes tecnologías de alto rendimiento (proteómica, transcriptómica y genómica).