CD4 expression decrease by antisense oligonucleotides. Inhibition of rat T CD4+ cell reactivity

In previous studies, we have demonstrated the inhibition of CD4 expression in rat lymphocytes treated with phorbol myristate acetate (PMA) by antisense oligonucleotides (AS-ODNs) directed against the AUG start region of the cd4 gene. The aim of the present study was to inhibit CD4 expression in lymphocytes without promoting CD4 synthesis and to determine the effect of this inhibition on CD4+ T cell function. Four 21-mer ODNs against the rat cd4 gene (AS-CD4-1 to AS-CD4-4) were used. Surface CD4 expression was measured by immunofluorescence staining and flow cytometry, and mRNA CD4 expression was measured by RT-PCR. T CD4+ cell function was determined by specific and unspecific proliferative response of rat-primed lymphocytes. After 24 hours of incubation, AS-CD4-2 and AS-CD4-4 reduced lymphocyte surface CD4 expression by 40%. This effect remained for 72 hours and was not observed on other surface molecules, such as CD3, CD5, or CD8. CD4 mRNA expression was reduced up to 40% at 24 hours with AS-CD4-2 and AS-CD4-4. After 48 hours treatment, CD4 mRNA decreased up to 27% and 29% for AS-CD4-2 and AS-CD4-4, respectively. AS-CD4-2 and AS-CD4-4 inhibited T CD4+ cell proliferative response upon antigen-specific and unspecific stimuli. Therefore, AS-ODNs against CD4 molecules inhibited surface and mRNA CD4 expression, under physiologic turnover and, consequently, modulate T CD4+ cell reactivity.

CD4 expression decrease by antisense oligonucleotides. Inhibition of rat T CD4+ cell reactivity

In previous studies, we have demonstrated the inhibition of CD4 expression in rat lymphocytes treated with phorbol myristate acetate (PMA) by antisense oligonucleotides (AS-ODNs) directed against the AUG start region of the cd4 gene. The aim of the present study was to inhibit CD4 expression in lymphocytes without promoting CD4 synthesis and to determine the effect of this inhibition on CD4+ T cell function. Four 21-mer ODNs against the rat cd4 gene (AS-CD4-1 to AS-CD4-4) were used. Surface CD4 expression was measured by immunofluorescence staining and flow cytometry, and mRNA CD4 expression was measured by RT-PCR. T CD4+ cell function was determined by specific and unspecific proliferative response of rat-primed lymphocytes. After 24 hours of incubation, AS-CD4-2 and AS-CD4-4 reduced lymphocyte surface CD4 expression by 40%. This effect remained for 72 hours and was not observed on other surface molecules, such as CD3, CD5, or CD8. CD4 mRNA expression was reduced up to 40% at 24 hours with AS-CD4-2 and AS-CD4-4. After 48 hours treatment, CD4 mRNA decreased up to 27% and 29% for AS-CD4-2 and AS-CD4-4, respectively. AS-CD4-2 and AS-CD4-4 inhibited T CD4+ cell proliferative response upon antigen-specific and unspecific stimuli. Therefore, AS-ODNs against CD4 molecules inhibited surface and mRNA CD4 expression, under physiologic turnover and, consequently, modulate T CD4+ cell reactivity.

Anàlisi genètica i molecular de les malalties Niemann-Pick tipus A/B i tipus C. Estratègies terapèutiques.

Aquest treball es basa en l’estudi de dues malalties lisosòmiques: la malaltia de Niemann-Pick A/B (NPAB) i la malaltia de Niemann-Pick tipus C (NPC). En relació a la malaltia de NPAB, s’ha realitzat l’expressió in vitro d’algunes de les mutacions de canvi d’aminoàcid trobades en pacients espanyols per tal de detectar les activitats enzimàtiques residuals. Totes les mutacions presenten una activitat molt baixa, gairebé nul•la, excepte la p.L225P i la R608del que tenen un 11% i 20% d’activitat respectivament. Els resultats obtinguts són coherents amb la severitat del fenotip que presenten els pacients. D’altra banda, s’ha caracteritzat un al•lel amb una mutació que afecta a una posició poc conservada d’un donador de splicing i que produeix la generació de trànscrits aberrants corresponents a trànscrits minoritaris de SMPD1, prèviament descrits, que no codifiquen per proteïna funcional. Respecte a malaltia de NPC, s’ha realitzat una anàlisi molecular de pacients espanyols prèviament estudiats identificant, en la majoria dels casos, la segona mutació responsable de la patologia. S’ha descrit per primer cop per aquesta malaltia una gran deleció que inclou el gen NPC1 i altres gens flanquejants i s’ha estudiat l’efecte que tenen les mutacions de splicing trobades a nivell de RNA. Per una d’aquestes mutacions, c.1554-1009G&A, s’ha assajat amb èxit una estratègia terapèutica basada en la utilització d’oligonuclèotids antisentit. D’altra banda, s’està desenvolupant un model cel•lular neuronal de la malaltia de Niemann-Pick tipus C, basat en la utilització de RNAs d’interferència, sobre el qual es podran assajar possibles estratègies terapèutiques en un futur.

Síntesi de siRNAs (short interfering RNAs) modificats amb nucleobases 5-metil i 5-propinil pirimidíniques i avaluació de la seva activitat in vitro en cultius cel•lulars i de la seva estabilitat en sèrum humà. Disseny de siRNAs dirigits a la inhibició de l'expressió de mutacions de l'oncogen K-ras.

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Stanford University, EEUU, entre 2007 i 2009. El present projecte es basa 1) en la síntesi de cadenes d'ARN dirigides a la inhibició de l'expressió gènica per un mecanisme d'ARN d'interferència (siRNAs o short interefering RNAs) i 2) en l'avaluació de l'activitat in vitro d'aquests oligonucleòtids en cultius cel•lulars. Concretament, la meva recerca ha estat enfocada principalment a l'estudi de cadenes de siRNA modificades amb nucleobases 5-metil i 5-propinil pirimidíniques. Es tractava d'avaluar l'efecte que exerceixen els factors estèrics en el major groove (solc major) dels siRNAs sobre la seva activitat biològica. En aquest sentit, he dut aterme síntesi de fosforamidits de nucleòsis pirimidínics modificats a la posició C-5 de la nucleobase. A continuació he incorporat aquestes unitats nucleosídiques en cadenes d'ARN emprant un sintetitzador d’ADN/ARN i he estudiat l'estabilitat dels corresponents dúplexs d'ARN mitjançant experiments de desnaturalització tèrmica. Finalment he dut a terme experiments d'inhibició de l'expressió gènica en cèl.lules HeLa per tal d'avaluar l'activitat biològia d'aquests siRNAs modificats. Els resultats d'aquests estudis han posat de manifest que la presència de grups voluminosos com el propinil a l'extrem 5' del dúplex de siRNA (definit per la cadena guia o antisense) influeix de forma molt negativa en la seva activitat biològica. En canvi, grups menys voluminosos com el metil hi influeixen positivament, de manera que algunes de les cadenes sintetitzades han resultat ser més actives que els corresponents siRNAs naturals (wild type siRNAs). A més, aquest tipus de modificació contribueix positivament en l'estabilitat de cadenes de siRNA en sèrum humà. Aquest treball ha estat publicat (Terrazas, M.; Kool, E.T. "Major Groove Modifications Improve siRNA Stability and Biological Activity" Nucleic Acids Res. 2009, in press).

“Unmixing” Tissue Gene Expression Signatures from Tumor Biopsies

Emergent molecular measurement methods, such as DNA microarray, qRTPCR, andmany others, offer tremendous promise for the personalized treatment of cancer. Thesetechnologies measure the amount of specific proteins, RNA, DNA or other moleculartargets from tumor specimens with the goal of “fingerprinting” individual cancers. Tumorspecimens are heterogeneous; an individual specimen typically contains unknownamounts of multiple tissues types. Thus, the measured molecular concentrations resultfrom an unknown mixture of tissue types, and must be normalized to account for thecomposition of the mixture.For example, a breast tumor biopsy may contain normal, dysplastic and cancerousepithelial cells, as well as stromal components (fatty and connective tissue) and bloodand lymphatic vessels. Our diagnostic interest focuses solely on the dysplastic andcancerous epithelial cells. The remaining tissue components serve to “contaminate”the signal of interest. The proportion of each of the tissue components changes asa function of patient characteristics (e.g., age), and varies spatially across the tumorregion. Because each of the tissue components produces a different molecular signature,and the amount of each tissue type is specimen dependent, we must estimate the tissuecomposition of the specimen, and adjust the molecular signal for this composition.Using the idea of a chemical mass balance, we consider the total measured concentrationsto be a weighted sum of the individual tissue signatures, where weightsare determined by the relative amounts of the different tissue types. We develop acompositional source apportionment model to estimate the relative amounts of tissuecomponents in a tumor specimen. We then use these estimates to infer the tissuespecificconcentrations of key molecular targets for sub-typing individual tumors. Weanticipate these specific measurements will greatly improve our ability to discriminatebetween different classes of tumors, and allow more precise matching of each patient tothe appropriate treatment