Investigating the role of apoptosis regulator EndoG on exogenous DNA uptake, stability, replication and recombination

Endonuclease G (EndoG) is a well conserved mitochondrial nuclease with dual lethal and vital roles in the cell. It non-specifically cleaves endogenous DNA following apoptosis induction, but is also active in non-apoptotic cells for mitochondrial DNA (mtDNA) replication and may also be important for replication, repair and recombination of genomic DNA. The aim of our study was to examine whether EndoG exerts similar activities on exogenous DNA substrates such as plasmid DNA (pDNA) and viral DNA vectors, considering their importance in gene therapy applications. The effects of EndoG knockdown on pDNA stability and levels of encoded reporter gene expression were evaluated in the cervical carcinoma HeLa cells. Transfection of pDNA vectors encoding short-hairpin RNAs (shRNAs) reduced levels of EndoG mRNA and nuclease activity in HeLa cells. In physiological circumstances, EndoG knockdown did not have an effect on the stability of pDNA or the levels of encoded transgene expression as measured over a four day time-course. However, when endogenous expression of EndoG was induced by an extrinsic stimulus (a cationic liposome transfection reagent), targeting of EndoG by shRNA improved the perceived stability and transgene expression of pDNA vectors. Therefore, EndoG is not a mediator of exogenous DNA clearance, but in non-physiological circumstances it may non-specifically cleave intracellular DNA regardless of its origin. To investigate possible effects of EndoG on viral DNA vectors, we constructed and evaluated AdsiEndoG, a first generation adenovirus (Ad5 ΔE1) vector encoding a shRNA directed against EndoG mRNA, along with appropriate Ad5 ΔE1 controls. Infection of HeLa cells with AdsiEndoG at a multiplicity of infection (MOI) of 10 p.f.u./cell resulted in an early cell proliferation defect, absent from cells infected at equivalent MOI with control Ad5 ΔE1 vectors. Replication of Ad5 ΔE1 DNA was detected for all vectors, but AdsiEndoG DNA accumulated to levels that were 50 fold higher than initially, four days after infection, compared to 14 fold for the next highest control Ad5 ΔE1 vector. Deregulation of the cell cycle by EndoG depletion, which is characterized by an accumulation of cells in the G2/M transition, is the most likely reason for the observed cell proliferation defect. The enhanced replication of AdsiEndoG is consistent with this conclusion, as Ad5 ΔE1 DNA replication is intimately related to cell cycling and prolongation or delay in G2/M greatly enhances this process. Furthermore, infection of HeLa with AdsiEndoG at MOI of 50 p.f.u./cell resulted in an almost complete disappearance of viable, adherent tumour cells from culture, whereas almost a third of the cells were still adherent after infection with control Ad5 ΔE1 vectors, relative to the non-infected control. Therefore, targeting of EndoG by RNAi is a viable strategy for improving the oncolytic properties of first generation adenovirus vectors. In addition, AdsiEndoG-mediated knockdown of EndoG reduced homologous recombination between pDNA substrates in HeLa cells. The effect was modest but, nevertheless demonstrated that the proposed role of EndoG in homologous recombination of cellular DNA also extends to exogenous DNA substrates.

UNDERSTANDING THE RELATIONSHIP BETWEEN ONCOLYTIC AD5 DELETED E1b55KDA LYTIC INFECTION AND P53 IN MAMMALIAN CELLS

Adenoviruses are the most commonly used in the development of oncolytic therapy. Oncolytic adenoviruses are genetically modified to selectivity replicate in and kill tumor cells. The p53 molecule is a tumor suppressor protein that responds to viral infection through the activation of apoptosis, which is inhibited by adenovirus E1B55kDa protein leading to progressive viral lytic cycle. The non-specificity of replication has limited the use of wild type adenovirus in cancer therapy. This issue was resolved by using an E1b deleted Ad that can only replicate in cells with a deficiency in the p53 protein, a common feature of most cancer cells. Although demonstrating a moderate success rate, E1b55kDa deleted Ad has not been approved as a standard therapy for all cancer types. Several studies have revealed that E1b deleted Ad replication was independent of p53 status in the cell, as the virus replicated better in some p53 deficient cancers more than others. However, this mechanism has not been investigated deeply. Therefore, the objective of this study is to understand the relationship between p53 status, levels and functional activity, and oncolytic Ad5dlE1b55kDa replication efficiency. Firstly, five transient p53 expression vectors that contain different regulatory elements were engineered and then evaluated in H1299, HEK293 and HeLa cell lines. Data indicated that vector that contains the MARs and HPRE regulatory elements achieved the highest stability of p53 expression. Secondly, we used these vectors to examine the effect of various p53 expression levels on the replication efficiency of oncolytic Ad5dlE1b55kDa. We found that the level of p53 in the cell had an insignificant effect on the oncolytic viruses’ replication. However, the functional activity of p53 had a significant effect on its replication, as Ad5dlE1b55kDa was shown to have selective activity in H1299 cells (p53-null). In contrast, a decrease in viral replication was found in HeLa cells (p53-positive). Finally, the effect of p53’s functional activity on the replication efficiency of oncolytic Ad5dlE1b55kDa was examined. Viral growth was evaluated in H1299 cells expressing number of p53 mutants. P53-R175H mutant successfully rescued viral growth by allowing the virus to exert its mechanism of selectivity. The mechanism entailed deregulating the expression of specific genes, cell cycle and apoptosis, in the p53 pathway to promote its production leading to efficient oncolytic effect. These results confirmed that oncolytic Ad5dlE1b55kDa sensitivity is mutation-type specific. Therefore, before it is applied clinically as cancer therapy for p53 deficient tumors, the type of p53 mutation must be determined for efficient antitumor effect.

Efectos toxicológicos de vectores adenovirales en fetos de rata

Tesis (Maestría en Ciencias con Especialidad en Biología Molecular e Ingeniería Génetica) UANL

Toxicidad debida a la transducción adenoviral en ratas gestantes

Tesis (Maestría en Ciencias con Especialidad en Biología Molecular e Ingeniería Genética) UANL

Efecto de la pre-inmunización con vectores adenovirales sobre la efectividad terapéutica y la toxicidad de la terapia génica antitumoral

Tesis (Doctorado en Ciencias con Especialidad en Biología Molecular e Ingeniería Genética) UANL

Identification and characterization of the transcriptional targets of the WNT/β-catenin signaling pathway in granulosa cells

Les Wnts représentent une famille de glycoprotéines de signalisation qui sont connues pour les nombreux rôles qu'ils jouent durant le développement embryonnaire et dans la cancerogénèse. Plusieurs Wnts, leurs récepteurs (Fzd) et d'autres composants des voies de signalisation des Wnt sont exprimés dans l’ovaire postnatal, et il a été démontré que l’expression de certains de ces gènes est régulée pendant le développement et l'ovulation/luteinization folliculaires. Toutefois, leurs rôles physiologiques dans l’ovaire demeurent mal définis. Pour étudier le rôle de WNT4 dans le développement folliculaire, nous avons entrepris d’identifier ses cibles transcriptionnels dans les cellules de la granulosa. Pour ce faire, nous avons employé la souris Catnbflox(ex3)/flox(ex3), chez laquelle une activation constitutive de la voie de Wnt/β-catenin a lieu suite à l’action de la recombinare Cre. Des cellules de la granulosa de ces souris ont été mises en culture et infectées avec un adenovirus pour causer la surexpression de WNT4 ou l’expression de Cre. L’ARN a alors été extrait de ces cellules et analysé par micro-puce. Les résultats ont démontré qu’une forte proportion des gènes induits par WNT4 étaient des gènes impliqués dans la réponse cellulaire au stress. Presque tous gènes induits par WNT4 ont également été induits par Cre, indiquant que WNT4 signale via la voie Wnt/β-catenin dans ces cellules. Nos résultats suggèrent donc que WNT4 favorise la survie des follicules par l’induction de gènes de réponse au stress dans les cellules de la granulosa, augmentant ainsi la résistance cellulaire à l'apoptose.

Développement de procédés efficaces pour la construction et la production de vecteurs adénoviraux

L’adénovirus possède plusieurs caractéristiques faisant de ce virus un candidat de choix pour la construction de vecteurs utiles dans les études de génomique fonctionnelle. Dans la majorité de ces applications, on a recours à un vecteur adénoviral de première génération délété de sa région E1. L’utilisation de vecteurs adénoviraux comprend deux maillons faibles : la construction du vecteur et la production subséquente de ce dernier. Le développement de méthodes alternatives est donc nécessaire pour renforcer ces deux maillons, permettant ainsi une utilisation étendue de ces vecteurs. Ce développement va s’articuler sur deux axes : l’ingénierie du vecteur de transfert pour la construction de l’adénovirus recombinant et l’ingénierie d’une lignée cellulaire pour la production du vecteur. En utilisant un vecteur de transfert adénoviral co-exprimant, à partir d’un promoteur régulable à la tétracycline, la protéase de l’adénovirus et une protéine de fluorescence verte (GFP) par l’intermédiaire d’un site d’entrée ribosomal interne (IRES), notre groupe a établi que la sélection positive, via l’expression ectopique de la protéase, est un processus efficace pour la création de librairie d’adénovirus recombinants. Par contre, la diversité atteinte dans ce premier système est relativement faible, environ 1 adénovirus recombinant par 1 000 cellules. Le travail effectué dans le cadre de cette thèse vise à construire un nouveau transfert de vecteur dans lequel l’expression de la protéase sera indépendante de celle du transgène permettant ainsi d’optimiser l’expression de la protéase. Ce travail d’optimisation a permis de réduire le phénomène de transcomplémentation du virus parental ce qui a fait grimper la diversité à 1 virus recombinant par 75 cellules. Ce système a été mis à l’épreuve en générerant une librairie adénovirale antisens dirigée contre la GFP. La diversité de cette librairie a été suffisante pour sélectionner un antisens réduisant de 75% l’expression de la GFP. L’amplification de ce vecteur adénoviral de première génération doit se faire dans une lignée cellulaire exprimant la région E1 telle que les cellules 293. Par contre, un adénovirus de première génération se répliquant dans les cellules 293 peut échanger, par recombinaison homologue, son transgène avec la région E1 de la cellule créant ainsi un adénovirus recombinant réplicatif (RCA), compromettant ainsi la pureté des stocks. Notre groupe a déjà breveté une lignée cellulaire A549 (BMAdE1) exprimant la région E1, mais qui ne peut pas recombiner avec le transgène du virus. Par contre, le niveau de réplication de l’adénovirus dans les BMAdE1 est sous-optimal, à peine 15-30% du niveau obtenu dans les cellules 293. Le travail fait dans le cadre de cette thèse a permis de mettre en évidence qu’une expression insuffisante d’E1B-55K était responsable de la mauvaise réplication du virus dans les BMAdE1. Nous avons produit de nouveaux clones à partir de la lignée parentale via une transduction avec un vecteur lentiviral exprimant E1B-55K. Nous avons confirmé que certains clones exprimaient une plus grande quantité d’E1B-55K et que ces clones amplifiaient de manière plus efficace un vecteur adénoviral de première génération. Ce clone a par la suite été adapté à la culture en suspension sans sérum.

Facteurs de risque associés à la prévalence d'aérosacculite à l'abattoir chez le poulet de chair

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Développement d'un promoteur efficace et muscle spécifique pour la thérapie génique de la dystrophie musculaire de Duchenne

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Étude de l'autoimmunité contre le foie induite par mimétisme moléculaire

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Nouvelle approche pour modifier le tropisme des vecteurs adénoviraux à l’aide de ligands bispécifiques

L’adénovirus a été étudié dans l’optique de développer de nouveaux traitements pour différentes maladies. Les vecteurs adénoviraux (AdV) sont des outils intéressants du fait qu’ils peuvent être produits en grandes quantités (1X1012 particules par millilitre) et de par leur capacité à infecter des cellules quiescentes ou en division rapide. Les AdVs ont subi bon nombre de modifications pour leur permettre de traiter des cellules tumorales ou pour transporter des séquences génétiques exogènes essentielles pour le traitement de maladies monogéniques. Toutefois, les faibles niveaux d’expression du récepteur primaire de l’adénovirus, le CAR (récepteur à l’adénovirus et au virus coxsackie), réduit grandement l’efficacité de transduction dans plusieurs tumeurs. De plus, certains tissus normaux comme les muscles n’expriment que très peu de CAR, rendant l’utilisation des AdVs moins significative. Pour pallier à cette limitation, plusieurs modifications ont été générées sur les capsides virales. L’objectif de ces modifications était d’augmenter l’affinité des AdVs pour des récepteurs cellulaires spécifiques surexprimés dans les tumeurs et qui seraient exempts dans les tissus sains avoisinant. On peut mentionner dans les approches étudiées: l’utilisation de ligands bispécifiques, l’incorporation de peptides dans différentes régions de la fibre ou la substitution par une fibre de sérotypes différents. Notre hypothèse était que les domaines d’interaction complémentaire (K-Coil et ECoil) permettraient aux ligands de s’associer aux particules virales et d’altérer le tropisme de l’AdV. Pour ce faire, nous avons inclus un domaine d’interaction synthétique, le K-Coil,dans différentes régions de la fibre virale en plus de générer des mutations spécifiques pour abolir le tropisme naturel. Pour permettre la liaison avec les récepteurs d’intérêt dont l’EGF-R, l’IGF-IR et le CEA6, nous avons fusionné le domaine d’interaction complémentaire, le E-Coil, soit dans les ligands des récepteurs ciblés dont l’EGF et l’IGF-I, soit sur un anticorps à un seul domaine reconnaissant la protéine membranaire CEA6, l’AFAI. Suite à la construction des différents ligands de même que des différentes fibres virales modifiées, nous avons determiné tout d’abord que les différents ligands de même que les virus modifiés pouvaient être produits et que les différentes composantes pouvaient interagir ensemble. Les productions virales ont été optimisées par l’utilisation d’un nouveau protocole utilisant l’iodixanol. Ensuite, nous avons démontré que l’association des ligands avec le virus arborant une fibre modifiée pouvait entraîner une augmentation de transduction de 2 à 21 fois dans différentes lignées cellulaires. À cause de la difficulté des adénovirus à infecter les fibres musculaires occasionnée par l’absence du CAR, nous avons cherché à savoir si le changement de tropisme pourrait accroître l’infectivité des AdVs. Nous avons démontré que l’association avec le ligand bispécifique IGF-E5 permettait d’accroître la transduction autant dans les myoblastes que dans les myotubes de souris. Nous avons finalement réussi à démontrer que notre système pouvait induire une augmentation de 1,6 fois de la transduction suite à l’infection des muscles de souriceaux MDX. Ces résultats nous amènent à la conclusion que le système est fonctionnel et qu’il pourrait être évalué dans des AdVs encodant pour différents gènes thérapeutiques.

Caracterización de la población con bronquiolitis en la Clínica infantil Colsubsidio en el año 2013

Introducción: La bronquiolitis es la infección viral más común del tracto respiratorio en menores de 2 años. En Colombia existen pocos estudios respecto a este tema, lo cual nos motivó a realizar un estudio para evaluar el panorama actual de la población Colombiana. Objetivo: Caracterizar la población hospitalizada con diagnóstico de bronquiolitis en la Clínica Infantil Colsubsidio Materiales y Método: Es un estudio descriptivo – retrospectivo donde se revisaron variables demográficas, clínicas, paraclínicas y de tratamiento, en las historias clínicas de pacientes hospitalizados con bronquiolitis en la Clínica Infantil Colsubsidio. Resultados: Se evaluaron 1230 historias, 906 cumplieron criterios de inclusión. Un 55,7% fueron niños. La edad promedio fue de 5,5 meses. El principal factor de riesgo fue ser pretérmino (57%). El principal germen aislado fue el Virus Sincitial Respiratorio, seguido por el adenovirus. En cuanto al manejo, el medicamento más utilizado fue el salbutamol en el 98%, con un uso de antibióticos en el 25%, siendo la razón de su uso la sospecha de coinfección bacteriana. El 65,78% tuvo una estancia hospitalaria menor a 5 días y el 3,64% requirió ingreso a la Unidad de Cuidados intensivos. La mortalidad fue 0%. Conclusión: Las características demográficas de nuestra población, el comportamiento de la enfermedad, requerimiento de UCI y la estancia hospitalaria son similares a los descritos en la literatura mundial. Evidenciamos un gran número de ayudas diagnósticas y uso de medicamentos, que obliga a replantearnos el manejo que damos y adherirnos a la evidencia actual

Over expression of Plk1 does not induce cell division in rat cardiac myocytes in vitro

BACKGROUND: Mammalian cardiac myocytes withdraw from the cell cycle during post-natal development, resulting in a non-proliferating, fully differentiated adult phenotype that is unable to repair damage to the myocardium, such as occurs following a myocardial infarction. We and others previously have shown that forced expression of certain cell cycle molecules in adult cardiac myocytes can promote cell cycle progression and division in these cells. The mitotic serine/threonine kinase, Polo-like kinase-1 (Plk1), is known to phosphorylate and activate a number of mitotic targets, including Cdc2/Cyclin B1, and to promote cell division. PRINCIPAL FINDINGS: The mammalian Plk family are all differentially regulated during the development of rat cardiac myocytes, with Plk1 showing the most dramatic decrease in both mRNA, protein and activity in the adult. We determined the potential of Plk1 to induce cell cycle progression and division in cultured rat cardiac myocytes. A persistent and progressive loss of Plk1 expression was observed during myocyte development that correlated with the withdrawal of adult rat cardiac myocytes from the cell cycle. Interestingly, when Plk1 was over-expressed in cardiac myocytes by adenovirus infection, it was not able to promote cell cycle progression, as determined by cell number and percent binucleation. CONCLUSIONS: We conclude that, in contrast to Cdc2/Cyclin B1 over-expression, the forced expression of Plk1 in adult cardiac myocytes is not sufficient to induce cell division and myocardial repair.

Inhibition of coxsackie B virus infection by soluble forms of its receptors: Binding affinities, altered particle formation, and competition with cellular receptors

We previously reported that soluble decay-accelerating factor (DAF) and coxsackievirus-adenovirus receptor (CAR) blocked coxsackievirus 133 (CVB3) myocarditis in mice, but only soluble CAR blocked CVB3-mediated pancreatitis. Here, we report that the in vitro mechanisms of viral inhibition by these soluble receptors also differ. Soluble DAF inhibited virus infection through the formation of reversible complexes with CVB3, while binding of soluble CAR to CVB induced the formation of altered (A) particles with a resultant irreversible loss of infectivity. A-particle formation was characterized by loss of VP4 from the virions and required incubation of CVB3-CAR complexes at 37 degrees C. Dimeric soluble DAF (DAF-Fc) was found to be 125-fold-more effective at inhibiting CVB3 than monomeric DAF, which corresponded to a 100-fold increase in binding affinity as determined by surface plasmon resonance analysis. Soluble CAR and soluble dimeric CAR (CAR-Fc) bound to CVB3 with 5,000- and 10,000-fold-higher affinities than the equivalent forms of DAF. While DAF-Fc was 125-fold-more effective at inhibiting virus than monomeric DAF, complement regulation by DAF-Fc was decreased 4 fold. Therefore, while the virus binding was a cooperative event, complement regulation was hindered by the molecular orientation of DAF-Fc, indicating that the regions responsible for complement regulation and virus binding do not completely overlap. Relative contributions of CVB binding affinity, receptor binding footprint on the virus capsid, and induction of capsid conformation alterations for the ability of cellular DAF and CAR to act as receptors are discussed.

Effect of low extracellular pH on NF-κB activation in macrophages

Objective: Many diseases, including atherosclerosis, involve chronic inflammation. The master transcription factor for inflammation is NF-κB. Inflammatory sites have a low extracellular pH. Our objective was to demonstrate the effect of pH on NF-κB activation and cytokine secretion. Methods: Mouse J774 macrophages or human THP-1 or monocyte-derived macrophages were incubated at pH 7.0–7.4 and inflammatory cytokine secretion and NF-κB activity were measured. Results: A pH of 7.0 greatly decreased pro-inflammatory cytokine secretion (TNF or IL-6) by J774 macrophages, but not THP-1 or human monocyte-derived macrophages. Upon stimulation of mouse macrophages, the levels of IκBα, which inhibits NF-κB, fell but low pH prevented its later increase, which normally restores the baseline activity of NF-κB, even though the levels of mRNA for IκBα were increased. pH 7.0 greatly increased and prolonged NF-κB binding to its consensus promoter sequence, especially the anti-inflammatory p50:p50 homodimers. Human p50 was overexpressed using adenovirus in THP-1 macrophages and monocyte-derived macrophages to see if it would confer pH sensitivity to NF-κB activity in human cells. Overexpression of p50 increased p50:p50 DNA-binding and in THP-1 macrophages inhibited considerably TNF and IL-6 secretion, but there was still no effect of pH on p50:p50 DNA binding or cytokine secretion. Conclusion: A modest decrease in pH can sometimes have marked effects on NF-κB activation and cytokine secretion and might be one reason to explain why mice normally develop less atherosclerosis than do humans.