Clonació del gen de l'envolta de vih en el plàsmid pnl Δenv-Ren per la obtenció de recombinants

Estudi elaborat a partir d’una estada al Laboratori de Inmunopatología del SIDA del Dr Alcamí a l’Instituto de Salud Carlos III-Centro Nacional de Microbiologia, entre finals de desembre de 2006 i març de 2007. L’objectiu ha estat millorar la caracterització de l’envolta del VIH-1 mitjançant l’obtenció de virus recombinants, ja que això permet estudiar l’envolta viral tant genètica com fenotípicament. En aquest cas, s’ha estudiat l'envolta viral dels pacients sotmesos a vacunació terapèutica amb cèl•lules dendrítiques polsades amb virus autòlegs. Durant aquesta estada es realitza un aprenentatge profund de les tècniques adequades per a l'amplificació i clonatge del gen complet de l'envolta del VIH-1 (env), així com de l’obtenció de virus recombinants amb l’envolta del pacient i els corresponents assaigs de tropisme viral i neutralització sèrica. Aquesta metodologia empra el virus quimèric pNL4.3 delta_env Renilla, construït a partir del virus de referència NL4.3 i que té dues característiques importants: la primera és que conté un gen marcador Renilla, que a l’interior de les cèl•lules infectades té activitat luciferasa. La utilització del virus pNL4.3 delta_env Renilla en assaigs de neutralització presenta diversos avantatges front altres assaigs més convencionals, tant a nivell de sensibilitat i especificitat com d’estalvi de temps.

Analysis of the transcriptional activity of endogenous NFAT5 in primary cells using transgenic NFAT-luciferase reporter mice

Background: The transcription factor NFAT5/TonEBP regulates the response of mammalian cells to hypertonicity. However, little is known about the physiopathologic tonicity thresholds that trigger its transcriptional activity in primary cells. Wilkins et al. recently developed a transgenic mouse carrying a luciferase reporter (9xNFAT-Luc) driven by a cluster of NFAT sites, that was activated by calcineurin-dependent NFATc proteins. Since the NFAT site of this reporter was very similar to an optimal NFAT5 site, we tested whether this reporter could detect the activation of NFAT5 in transgenic cells.Results: The 9xNFAT-Luc reporter was activated by hypertonicity in an NFAT5-dependent manner in different types of non-transformed transgenic cells: lymphocytes, macrophages and fibroblasts. Activation of this reporter by the phorbol ester PMA plus ionomycin was independent of NFAT5 and mediated by NFATc proteins. Transcriptional activation of NFAT5 in T lymphocytes was detected at hypertonic conditions of 360–380 mOsm/kg (isotonic conditions being 300 mOsm/kg) and strongly induced at 400 mOsm/kg. Such levels have been recorded in plasma in patients with osmoregulatory disorders and in mice deficient in aquaporins and vasopressin receptor. The hypertonicity threshold required to activate NFAT5 was higher in bone marrow-derived macrophages (430 mOsm/kg) and embryonic fibroblasts (480 mOsm/kg). Activation of the 9xNFAT-Luc reporter by hypertonicity in lymphocytes was insensitive to the ERK inhibitor PD98059, partially inhibited by the PI3-kinase inhibitor wortmannin (0.5 μM) and the PKA inhibitor H89, and substantially downregulated by p38 inhibitors (SB203580 and SB202190) and by inhibition of PI3-kinase-related kinases with 25 μM LY294002. Sensitivity of the reporter to FK506 varied among cell types and was greater in primary T cells than in fibroblasts and macrophages.Conclusion: Our results indicate that NFAT5 is a sensitive responder to pathologic increases in extracellular tonicity in T lymphocytes. Activation of NFAT5 by hypertonicity in lymphocytes was mediated by a combination of signaling pathways that differed from those required in other cell types. We propose that the 9xNFAT-Luc transgenic mouse model might be useful to study the physiopathological regulation of both NFAT5 and NFATc factors in primary cells.

Phenotypic plasticity in the Caribbean sponge Callyspongia vaginalis (Porifera: Haplosclerida)

Sponge morphological plasticity has been a long-standing source of taxonomic difficulty. In the Caribbean, several morphotypes of the sponge Callyspongia vaginalis have been observed. To determine the taxonomic status of three of these morphotypes and their relationship with the congeneric species C. plicifera and C. fallax, we compared the spicule composition, spongin fiber skeleton and sequenced fragments of the mitochondrial genes 16S and COI and nuclear genes 28S and 18S ribosomal RNA. Phylogenetic analyses with ribosomal markers 18S and 28S rRNA confirmed the position of our sequences within the Callyspongiidae. None of the genetic markers provided evidence for consistent differentiation among the three morphotypes of C. vaginalis and C. fallax, and only C. plicifera stood as a distinct species. The 16S mtDNA gene was the most variable molecular marker for this group, presenting a nucleotide variability (π = 0.024) higher than that reported for COI. Unlike recent studies for other sponge genera, our results indicate that species in the genus Callyspongia maintain a high degree of phenotypic plasticity, and that morphological characteristics may not reflect reproductive boundaries in C. vaginalis.

Expression cloning of a rat hepatic reduced glutathione transporter with canalicular characteristics

Using the Xenopus oocyte expression system, we have previously identified an approximately 4-kb fraction of mRNA from rat liver that expresses sulfobromophthalein-glutathione (BSP-GSH)-insensitive reduced glutathione (GSH) transport (Fernandez-Checa, J., J. R. Yi, C. Garcia-Ruiz, Z. Knezic, S. Tahara, and N. Kaplowitz. 1993. J. Biol. Chem. 268:2324-2328). Starting with a cDNA library constructed from this fraction, we have now isolated a single clone that expresses GSH transporter activity. The cDNA for the rat canalicular GSH transporter (RcGshT) is 4.05 kb with an open reading frame of 2,505 nucleotides encoding for a polypeptide of 835 amino acids (95,785 daltons). No identifiable homologies were found in searching various databases. An approximately 96-kD protein is generated in in vitro translation of cRNA for RcGshT. Northern blot analysis reveals a single 4-kb transcript in liver, kidney, intestine, lung, and brain. The abundance of mRNA for RcGshT in rat liver increased 3, 6, and 12 h after a single dose of phenobarbital. Insensitivity to BSP-GSH and induction by phenobarbital, unique characteristics of canalicular GSH secretion, suggest that RcGshT encodes for the canalicular GSH transporter.

Sponge Mass Mortalities in a Warming Mediterranean Sea: Are Cyanobacteria-Harboring Species Worse Off?

Mass mortality events are increasing dramatically in all coastal marine environments. Determining the underlying causes of mass mortality events has proven difficult in the past because of the lack of prior quantitative data on populations and environmental variables. Four-year surveys of two shallow-water sponge species, Ircinia fasciculata and Sarcotragus spinosulum, were carried out in the western Mediterranean Sea. These surveys provided evidence of two severe sponge die-offs (total mortality ranging from 80 to 95% of specimens) occurring in the summers of 2008 and 2009. These events primarily affected I. fasciculata, which hosts both phototrophic and heterotrophic microsymbionts, while they did not affect S. spinosulum, which harbors only heterotrophic bacteria. We observed a significant positive correlation between the percentage of injured I. fasciculata specimens and exposure time to elevated temperature conditions in all populations, suggesting a key role of temperature in triggering mortality events. A comparative ultrastructural study of injured and healthy I. fasciculata specimens showed that cyanobacteria disappeared from injured specimens, which suggests that cyanobacterial decay could be involved in I. fasciculata mortality. A laboratory experiment confirmed that the cyanobacteria harbored by I. fasciculata displayed a significant reduction in photosynthetic efficiency in the highest temperature treatment. The sponge disease reported here led to a severe decrease in the abundance of the surveyed populations. It represents one of the most dramatic mass mortality events to date in the Mediterranean Sea

Estudi del comportament de materials nanoestructurats en el tractament d'aigües contaminades amb arsènic

El SPION (Super Paramagnetic Iron Oxide Nanoparticles) ha estat estudiat com un nou adsorbent per eliminar l’arsènic d’aigües contaminades. Les condicions òptimes de treball es van assolir per un pH de 3,6 i per concentracions inferiors als 100ppm. No es van trobar interferències significatives produïdes pels cations Cu, Ni i Zn en l’adsorció de l’As, sent el fosfat l’anió que més interfereix. Una esponja de cel·lulosa s’ha utilitzat com a suport del SPION, per disminuir les agregacions de les nanopartícules en suspensió i per proporcionar una material adequat per l’adsorció en continu, experiment amb columnes. Així, es va obtenir un augment de la capacitat d’adsorció del SPION per l’As(V), mentre que per l’As(III) continua sent baixa, per tant s’augmenta la selectivitat per l’As(V). Les interferències aniòniques afecten d’igual manera a l’adsorció de l’As(III) i l’As(V) quan l’adsorció és en continu o en discontinu. Els cations metàl·lics no interfereixen en l’adsorció de l’arsènic, a excepció del coure que és adsorbit i porta a la disminució de l’adsorció d’arsènic.

Diversitat bacteriana a les esponges marines

L’objectiu principal del projecte era aprofundir en el coneixement de les malalties de les esponges, centrant-nos en la diversitat bacteriana que acullen. Als estius 2008 i 2009 va haver episodis d’elevades temperatures de l’aigua de mar que van suposar importants mortalitats massives d’esponges a la Mediterrània. Contra tot pronòstic, els estius del projecte, el 2010 i el 2011, no van resultar especialment calorosos i no hi va haver episodis de mortalitat. És un fet molt positiu per les comunitats bentòniques però algun dels objectius específics de la meva proposta no es va poder dur a terme com havien estat platejats inicialment. Disposàvem de diferents mostres d’esponges malaltes de l’espècie Ircinia fasciculata, sanes i aigua circumdant recollides l’estiu 2009 i fixades per DNA, per això s’han pogut identificar i caracteritzar els canvis en la comunitat microbiològica de les esponges malaltes respecte de les sanes. Hem constatat que més que una infecció per un o pocs patògens puntuals, com havien proposat alguns autors, hi ha un canvi dràstic en la comunitat microbiològica associada a les esponges. Les esponges malaltes, on dominen els bacteris heterotròfics, presenten una major diversitat bacteriana que les sanes, on dominen els autòtrofs. Tot i que no es va poder realitzar un nou mostreig d’individus malalts, i algun objectiu específic no es va poder desenvolupar, vaig aprofitar l’estada en un centre de referència en estudis de la diversitat microbiana, per ampliar el coneixement general de les comunitats bacterianes associades a esponges. Es van realitzar nous estudis en què vam testar si totes les esponges (bacteriosponges i no) presenten simbionts reals o si les no-bacteriosponges presenten un enriquiment de les comunitats de l’aigua de mar però no una flora específica. El resultat és que totes les esponges presenten associacions molt específiques malgrat hi ha fortes diferències entre les comunitats microbianes associades a bacteriosponges i a no-bacteriosponges.

Hypoxia and vasculature in models of lung cancer: implications for targeted therapeutics

Estudi realitzat a partir d’una estada a la Stanford University School of Medicine. Division of Radiation Oncology, Estats Units, entre 2010 i 2012. Durant els dos anys de beca postdoctoral he estat treballant en dos projectes diferents. En primer lloc, i com a continuació d'estudis previs del grup, volíem estudiar la causa de les diferències en nivells d'hipòxia que havíem observat en models de càncer de pulmó. La nostra hipòtesi es basava en el fet que aquestes diferències es devien a la funcionalitat de la vasculatura. Vam utilitzar dos models preclínics: un en què els tumors es formaven espontàniament als pulmons i l'altre on nosaltres injectàvem les cèl•lules de manera subcutània. Vam utilitzar tècniques com la ressonància magnètica dinàmica amb agent de contrast (DCE-MRI) i l'assaig de perfusió amb el Hoeschst 33342 i ambdues van demostrar que la funcionalitat de la vasculatura dels tumors espontanis era molt més elevada comparada amb la dels tumors subcutanis. D'aquest estudi, en podem concloure que les diferències en els nivells d'hipòxia en els diferents models tumorals de càncer de pulmó podrien ser deguts a la variació en la formació i funcionalitat de la vasculatura. Per tant, la selecció de models preclínics és essencial, tant pels estudi d'hipòxia i angiogènesi, com per a teràpies adreçades a aquests fenòmens. L'altre projecte que he estat desenvolupant es basa en l'estudi de la radioteràpia i els seus possibles efectes a l’hora de potenciar l'autoregeneració del tumor a partir de les cèl•lules tumorals circulants (CTC). Aquest efecte s'ha descrit en alguns models tumorals preclínics. Per tal de dur a terme els nostres estudis, vam utilitzar una línia tumoral de càncer de mama de ratolí, marcada permanentment amb el gen de Photinus pyralis o sense marcar i vam fer estudis in vitro i in vivo. Ambdós estudis han demostrat que la radiació tumoral promou la invasió cel•lular i l'autoregeneració del tumor per CTC. Aquest descobriment s'ha de considerar dins d'un context de radioteràpia clínica per tal d'aconseguir el millor tractament en pacients amb nivells de CTC elevats.