A "Trojan horse" strategy to reverse drug-resistance in brain tumors

Los gliomas malignos representan una de las formas más agresivas de los tumores del sistema nervioso central (SNC). De acuerdo con la clasificación de los tumores cerebrales de la Organización Mundial de la Salud (OMS), los astrocitomas han sido categorizados en cuatro grados, determinados por la patología subyacente. Es así como los gliomas malignos (o de alto grado) incluyen el glioma anaplásico (grado III) así como el glioblastoma multiforme (GBM, grado IV),estos últimos los más agresivos con el peor pronóstico (1). El manejo terapéutico de los tumores del SNC se basa en la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia, dependiendo de las características del tumor, el estadio clínico y la edad (2),(3), sin embargo ninguno de los tratamientos estándar es completamente seguro y compatible con una calidad de vida aceptable (3), (4). En general, la quimioterapia es la primera opción en los tumores diseminados, como el glioblastoma invasivo y el meduloblastoma de alto riesgo o con metástasis múltiple, pero el pronóstico en estos pacientes es muy pobre (2),(3). Solamente nuevas terapias dirigidas (2) como las terapias anti-angiogénicas (4); o terapias génicas muestran un beneficio real en grupos limitados de pacientes con defectos moleculares específicos conocidos (4). De este modo, se hace necesario el desarrollo de nuevas terapias farmacológicas para atacar los tumores cerebrales. Frente a las terapias los gliomas malignos son con frecuencia quimioresistentes, y esta resistencia parece depender de al menos dos mecanismos: en primer lugar, la pobre penetración de muchas drogas anticáncer a través de la barrera hematoencefálica (BBB: Blood Brain Barrier), la barrera del fluido sangre-cerebroespinal (BCSFB: Blood-cerebrospinal fluid barrier) y la barrera sangre-tumor (BTB: blood-tumor barrier). Dicha resistencia se debe a la interacción de la droga con varios transportadores o bombas de eflujo de droga ABC (ABC: ATP-binding cassette) que se sobre expresan en las células endoteliales o epiteliales de estas barreras. En segundo lugar, estos transportadores de eflujo de drogas ABC propios de las células tumorales confieren un fenotipo conocido como resistencia a multidrogas (MDR: multidrug resistance), el cual es característico de varios tumores sólidos. Este fenotipo también está presente en los tumores del SNC y su papel en gliomas es objeto de investigación (5). Por consiguiente el suministro de medicamentos a través de la BBB es uno de los problemas vitales en los tratamientos de terapia dirigida. Estudios recientes han demostrado que algunas moléculas pequeñas utilizadas en estas terapias son sustratos de la glicoproteína P (Pgp: P-gycoprotein), así como también de otras bombas de eflujo como las proteínas relacionadas con la resistencia a multidrogas (MRPs: multidrug resistance-related proteins (MRPs) o la proteína relacionada con cáncer de seno (BCRP: breast-cancer resistance related protein)) que no permiten que las drogas de este tipo alcancen el tumor (1). Un sustrato de Pgp y BCRP es la DOXOrubicina (DOXO), un fármaco utilizado en la terapia anti cáncer, el cual es muy eficaz para atacar las células del tumor cerebral in vitro, pero con un uso clínico limitado por la poca entrega a través de la barrera hematoencefálica (BBB) y por la resistencia propia de los tumores. Por otra parte las células de BBB y las células del tumor cerebral tienen también proteínas superficiales, como el receptor de la lipoproteína de baja densidad (LDLR), que podría utilizarse como blanco terapéutico en BBB y tumores cerebrales. Es asi como la importancia de este estudio se basa en la generación de estrategias terapéuticas que promuevan el paso de las drogas a través de la barrera hematoencefalica y tumoral, y a su vez, se reconozcan mecanismos celulares que induzcan el incremento en la expresión de los transportadores ABC, de manera que puedan ser utilizados como blancos terapéuticos.Este estudio demostró que el uso de una nueva estrategia basada en el “Caballo de Troya���, donde se combina la droga DOXOrubicina, la cual es introducida dentro de un liposoma, salvaguarda la droga de manera que se evita su reconocimiento por parte de los transportadores ABC tanto de la BBB como de las células del tumor. La construcción del liposoma permitió utilizar el receptor LDLR de las células asegurando la entrada a través de la BBB y hacia las células tumorales a través de un proceso de endocitosis. Este mecanismo fue asociado al uso de estatinas o drogas anticolesterol las cuales favorecieron la expresión de LDLR y disminuyeron la actividad de los transportadores ABC por nitración de los mismos, incrementando la eficiencia de nuestro Caballo de Troya. Por consiguiente demostramos que el uso de una nueva estrategia o formulación denominada ApolipoDOXO más el uso de estatinas favorece la administración de fármacos a través de la BBB, venciendo la resistencia del tumor y reduciendo los efectos colaterales dosis dependiente de la DOXOrubicina. Además esta estrategia del "Caballo de Troya", es un nuevo enfoque terapéutico que puede ser considerado como una nueva estrategia para aumentar la eficacia de diferentes fármacos en varios tumores cerebrales y garantiza una alta eficiencia incluso en un medio hipóxico,característico de las células cancerosas, donde la expresión del transportador Pgp se vió aumentada. Teniendo en cuenta la relación entre algunas vías de señalización reconocidas como moduladores de la actividad de Pgp, este estudio presenta no solo la estrategia del Caballo de Troya, sino también otra propuesta terapéutica relacionada con el uso de Temozolomide más DOXOrubicina. Esta estrategia demostró que el temozolomide logra penetrar la BBB por que interviene en la via de señalización de la Wnt/GSK3/β-catenina, la cual modula la expresión del transportador Pgp. Se demostró que el TMZ disminuye la proteína y el mRNA de Wnt3 permitiendo plantear la hipótesis de que la droga al disminuir la transcripción del gen Wnt3 en células de BBB, incrementa la activación de la vía fosforilando la β-catenina y conduciendo a disminuir la β-catenina nuclear y por tanto su unión al promotor del gen mdr1. Con base en los resultados este estudio permitió el reconocimiento de tres mecanismos b��sicos relacionados con la expresión de los transportadores ABC y asociados a las estrategias empleadas: el primero fue el uso de las estatinas, el cual condujo a la nitración de los transportadores disminuyendo su actividad por la via del factor de transcripción NFκB; el segundo a partir del uso del temozolomide, el cual metila el gen de Wnt3 reduciendo la actividad de la via de señalización de la la β-catenina, disminuyendo la expresión del transportador Pgp. El tercero consistió en la determinación de la relación entre el eje RhoA/RhoA quinasa como un modulador de la via (no canónica) GSK3/β-catenina. Se demostró que la proteína quinasa RhoA promovió la activación de la proteína PTB1, la cual al fosforilar a GSK3 indujo la fosforilación de la β-catenina, lo cual dio lugar a su destrucción por el proteosoma, evitando su unión al promotor del gen mdr1 y por tanto reduciendo su expresión. En conclusión las estrategias propuestas en este trabajo incrementaron la citotoxicidad de las células tumorales al aumentar la permeabilidad no solo de la barrera hematoencefálica, sino también de la propia barrera tumoral. Igualmente, la estrategia del “Caballo de Troya��� podría ser útil para la terapia de otras enfermedades asociadas al sistema nervioso central. Por otra parte estos estudios indican que el reconocimiento de mecanismos asociados a la expresión de los transportadores ABC podría constituir una herramienta clave en el desarrollo de nuevas terapias anticáncer.

A multi-train movement simulator with moving blocking signalling

Abstract Being as a relatively new approach of signalling, moving-block scheme significantly increases line capacity, especially on congested railways. This paper describes a simulation system for multi-train operation under moving-block signalling scheme. The simulator can be used to calculate minimum headways and safety characteristics under pre-set timetables or headways and different geographic and traction conditions. Advanced software techniques are adopted to support the flexibility within the simulator so that it is a general-purpose computer-aided design tool to evaluate the performance of moving block signalling.

Scanning the genome for essential hypertension loci

1. Essential hypertension occurs in people with an underlying genetic predisposition who subject themselves to adverse environmental influences. The number of genes involved is unknown, as is the extent to which each contributes to final blood pressure and the severity of the disease. 2. In the past, studies of potential candidate genes have been performed by association (case-control) analysis of unrelated individuals or linkage (pedigree or sibpair) analysis of families. These studies have resulted in several positive findings but, as one may expect, also an enormous number of negative results. 3. In order to uncover the major genetic loci for essential hypertension, it is proposed that scanning the genome systematically in 100- 200 affected sibships should prove successful. 4. This involves genotyping sets of hypertensive sibships to determine their complement of several hundred microsatellite polymorphisms. Those that are highly informative, by having a high heterozygosity, are most suitable. Also, the markers need to be spaced sufficiently evenly across the genome so as to ensure adequate coverage. 5. Tests are performed to determine increased segregation of alleles of each marker with hypertension. The analytical tools involve specialized statistical programs that can detect such differences. Non- parametric multipoint analysis is an appropriate approach. 6. In this way, loci for essential hypertension are beginning to emerge.

A linkage and cross-sectional study of hypertension and obesity using a poly(A) Alu-repeat polymorphism at the glucagon receptor gene locus (17q25)

1. Previous glucagon receptor gene (GCGR) studies have shown a Gly40Ser mutation to be more prevalent in essential hypertension and to affect glucagon binding affinity to its receptor. An Alu-repeat poly(A) polymorphism colocalized to GCGR was used in the present study to test for association and linkage in hypertension as well as association in obesity development. 2. Using a cross-sectional approach, 85 hypertensives and 95 normotensives were genotyped using polymerase chain reaction primers flanking the Alu-repeat. Both hypertensive and normotensive populations were subdivided into lean and obese categories based on body mass index (BMI) to determine involvement of this variant in obesity. For the linkage study, 89 Australian Caucasian hypertension affected sibships (174 sibpairs) were genotyped and the results were analysed using GENE-HUNTER, Mapmaker Sibs, ERPA and SPLINK (all freely available from http://linlkage.rockefeller. edu/soft/list.html). 3. Cross-sectional results for both hypertension and obesity were analysed using Chi-squared and Monte Carlo analyses. Results did not show an association of this variant with either hypertension (χ2 = 6.9, P = 0.14; Monte Carlo χ2 = 7.0, P = 0.11; n = 5000) or obesity (χ2 = 3.3, P = 0.35; Monte Carlo χ2 = 3.26, P = 0.34; n = 5000). In addition, results from the linkage study using hypertensive sib-pairs did not indicate linkage of the poly(A) repent with hypertension. Hence, results did not indicate a role far the Alu-repeat in either hypertension or obesity. However, as the heterozygosity of this poly(A) repeat is low (35%), a larger number of hypertensive sib-pairs may be required to draw definitive conclusions.

Quantitative composition and distribution of the macrobenthic invertebrate fauna of the Continental Shelf ecosystems of the Northeastern United States

From the mid-1950's to the mid-1960's a series of quantitative surveys of the macrobenthic invertebrate fauna were conducted in the offshore New England region (Maine to Long Island, New York). The surveys were designed to 1) obtain measures of macrobenthic standing crop expressed in terms of density and biomass; 2) determine the taxonomic composition of the fauna (ca. 567 species); 3) map the general features of macrobenthic distribution; and 4) evaluate the fauna's relationships to water depth, bottom type, temperature range, and sediment organic carbon content. A total of 1,076 samples, ranging from 3 to 3,974 m in depth, were obtained and analyzed. The aggregate macrobenthic fauna consists of 44 major taxonomic groups (phyla, classes, orders). A striking fact is that only five of those groups (belonging to four phyla) account for over 80% of both total biomass and number of individuals of the macrobenthos. The five dominant groups are Bivalvia, Annelida, Amphipoda, Echninoidea, and Holothuroidea. Other salient features pertaining to the macrobenthos of the region are the following: substantial differences in quantity exist among different geographic subareas within the region, but with a general trend that both density and biomass increase from northeast to southwest; both density and biomass decrease with increasing depth; the composition of the bottom sediments significantly influences both the kind and quantity of macrobenthic invertebrates, the largest quantities of both measures of abundance occurring in the coarser grained sediments and diminishing with decreasing particle size; areas with marked seasonal changes in water temperature support an abundant and diverse fauna, whereas a uniform temperature regime is associated with a sparse, less diverse fauna; and no detectable trends are evident in the quantitative composition of the macrobenthos in relation to sediment organic carbon content. (PDF file contains 246 pages.)

Ichthyoplankton Adjacent to Live-Bottom Habitats in Onslow Bay, North Carolina

The abundance and distribution of ichthyoplankton adjacent to live-bottom habitats (rock outcroppings containing rich, sessile invertebrate communities and many species of tropical and subtropical fishes) in open-shelf waters « 55-m isobath) in Onslow Bay, North Carolina, were investigated. Larvae of reef-associated genera, especially the economically important subtropical and tropical members of the families Haemulidae (Haemulon), Lutjanidae (Lutjanus and Rltomboplites), Serranidae (Mycteroperca and Epinephelus), and Sparidae (Calamus and Pagrus) were targeted. Larvae representing 40 families were collected in neuston tows. Commonly collected reef-associated families were Balistidae, Blenniidae (dominated by the reef-associated Parablennius marmoreus) , Mullidae, and Gobiidae. Larvae representing 70 families were collected in subsurface tows. Reef-associated families commonly collected included Apogonidae, Balistidae, Gobiidae, Haemulidae, LutJanidae, Scaridae, and Serranidae. Larval Haemulon sp (p)., Lutjanus sp(p)., and Rltomboplites aurorubens were commonly collected and thus it is likely that these taxa spawn in Onslow Bay and recruit to live-bottom sites within the area. Other families of fishes commonly collected but generally not considered reef-associated included Bothidae, Callionymidae, Carangidae, Clupeidae, Engraulidae, and Ophidiidae. Estuarine-dependent species (e.g. the clupeid Brevoortia tyrannus and the sciaenids Leiostomus xanthurus and Micropogonias undulatus) were an important component of the ichthyoplankton during late fall and winter. The frequent occurrence of larvae from oceanic species (e.g. gonostomatids and myctophids) indicated that Gulf Stream waters had intruded onto the shelf, transporting these larvae to open-shelf waters off North Carolina.(PDF file containes 36 pages.)