Cellular reprogramming strategies for degenerative disorders involving the retinal pigment epithelium

RESUMO: A reprogramação celular permite que uma célula somática seja reprogramada para outra célula diferente através da expressão forçada de factores de transcrição (FTs) específicos de determinada linhagem celular, e constitui uma área de investigação emergente nos últimos anos. As células somáticas podem ser experimentalmente manipuladas de modo a obter células estaminais pluripotentes induzidas (CEPi), ou convertidas directamente noutro tipo de célula somática. Estas descobertas inovadoras oferecem oportunidades promissoras para o desenvolvimento de novas terapias de substituição celular e modelos de doença, funcionando também como ferramentas valiosas para o estudo dos mecanismos moleculares que estabelecem a identidade celular e regulam os processos de desenvolvimento. Existem várias doenças degenerativas hereditárias e adquiridas da retina que causam deficiência visual devido a uma disfunção no tecido de suporte da retina, o epitélio pigmentar da retina (EPR). Uma destas doenças é a Coroideremia (CHM), uma doença hereditária monogénica ligada ao cromossoma X causada por mutações que implicam a perda de função duma proteína com funções importantes na regulação do tráfico intracelular. A CHM é caracterizada pela degenerescência progressiva do EPR, assim como dos foto-receptores e da coróide. Resultados experimentais sugerem que o EPR desempenha um papel importante na patogénese da CHM, o que parece indicar uma possível vantagem terapêutica na substituição do EPR nos doentes com CHM. Por outro lado, existe uma lacuna em termos de modelos in vitro de EPR para estudar a CHM, o que pode explicar o ainda desconhecimento dos mecanismos moleculares que explicam a patogénese desta doença. Assim, este trabalho focou-se principalmente na exploração das potencialidades das técnicas de reprogramação celular no contexto das doenças de degenerescência da retina, em particular no caso da CHM. Células de murganho de estirpe selvagem, bem como células derivadas de um ratinho modelo de knockout condicional de Chm, foram convertidos com sucesso em CEPi recorrendo a um sistema lentiviral induzido que permite a expressão forçada dos 4 factores clássicos de reprogramação, a saber Oct4, Sox2, Klf4 e c-Myc. Estas células mostraram ter equivalência morfológica, molecular e funcional a células estaminais embrionárias (CES). As CEPi obtidas foram seguidamente submetidas a protocolos de diferenciação com o objectivo final de obter células do EPR. Os resultados promissores obtidos revelam a possibilidade de gerar um valioso modelo de EPR-CHM para estudos in vitro. Em alternativa, a conversão directa de linhagens partindo de fibroblastos para obter células do EPR foi também abordada. Uma vasta gama de ferramentas moleculares foi gerada de modo a implementar uma estratégia mediada por FTs-chave, seleccionados devido ao seu papel fundamental no desenvolvimento embrionário e especificação do EPR. Conjuntos de 10 ou menos FTs foram usados para transduzir fibroblastos, que adquiriram morfologia pigmentada e expressão de alguns marcadores específicos do EPR. Adicionalmente, observou-se a activação de regiões promotoras de genes específicos de EPR, indicando que a identidade transcricional das células foi alterada no sentido pretendido. Em conclusão, avanços significativos foram atingidos no sentido da implementação de tecnologias de reprogramação celular já estabelecidas, bem como na concepção de novas estratégias inovadoras. Metodologias de reprogramação, quer para pluripotência, quer via conversão directa, foram aplicadas com o objectivo final de gerar células do EPR. O trabalho aqui descrito abre novos caminhos para o estabelecimento de terapias de substituição celular e, de uma maneira mais directa, levanta a possibilidade de modelar doenças degenerativas da retina com disfunção do EPR numa placa de petri, em particular no caso da CHM.---------------ABSTRACT: Cellular reprogramming is an emerging research field in which a somatic cell is reprogrammed into a different cell type by forcing the expression of lineage-specific transcription factors (TFs). Cellular identities can be manipulated using experimental techniques with the attainment of pluripotency properties and the generation of induced Pluripotent Stem (iPS) cells, or the direct conversion of one somatic cell into another somatic cell type. These pioneering discoveries offer new unprecedented opportunities for the establishment of novel cell-based therapies and disease models, as well as serving as valuable tools for the study of molecular mechanisms governing cell fate establishment and developmental processes. Several retinal degenerative disorders, inherited and acquired, lead to visual impairment due to an underlying dysfunction of the support cells of the retina, the retinal pigment epithelium (RPE). Choroideremia (CHM), an X-linked monogenic disease caused by a loss of function mutation in a key regulator of intracellular trafficking, is characterized by a progressive degeneration of the RPE and other components of the retina, such as the photoreceptors and the choroid. Evidence suggest that RPE plays an important role in CHM pathogenesis, thus implying that regenerative approaches aiming at rescuing RPE function may be of great benefit for CHM patients. Additionally, lack of appropriate in vitro models has contributed to the still poorly-characterized molecular events in the base of CHM degenerative process. Therefore, the main focus of this work was to explore the potential applications of cellular reprogramming technology in the context of RPE-related retinal degenerations. The generation of mouse iPS cells was established and optimized using an inducible lentiviral system to force the expression of the classic set of TFs, namely Oct4, Sox2, Klf4 and c-Myc. Wild-type cells, as well as cells derived from a conditional knockout (KO) mouse model of Chm, were successfully converted into a pluripotent state, that displayed morphology, molecular and functional equivalence to Embryonic Stem (ES) cells. Generated iPS cells were then subjected to differentiation protocols towards the attainment of a RPE cell fate, with promising results highlighting the possibility of generating a valuable Chm-RPE in vitro model. In alternative, direct lineage conversion of fibroblasts into RPE-like cells was also tackled. A TF-mediated approach was implemented after the generation of a panoply of molecular tools needed for such studies. After transduction with pools of 10 or less TFs, selected for their key role on RPE developmental process and specification, fibroblasts acquired a pigmented morphology and expression of some RPE-specific markers. Additionally, promoter regions of RPE-specific genes were activated indicating that the transcriptional identity of the cells was being altered into the pursued cell fate. In conclusion, highly significant progress was made towards the implementation of already established cellular reprogramming technologies, as well as the designing of new innovative ones. Reprogramming into pluripotency and lineage conversion methodologies were applied to ultimately generate RPE cells. These studies open new avenues for the establishment of cell replacement therapies and, more straightforwardly,raise the possibility of modelling retinal degenerations with underlying RPE defects in apetri dish, particularly CHM.

Measurements of the nuclear modification factor for jets in Pb+Pb collisions at sNN =2.76TeV with the ATLAS detector

Measurements of inclusive jet production are performed in pp and Pb+Pb collisions at sNN−−−√=2.76 TeV with the ATLAS detector at the LHC, corresponding to integrated luminosities of 4.0 pb−1 and 0.14 nb−1 , respectively. The jets are identified with the anti-kt algorithm with R=0.4, and the spectra are measured over the kinematic range of jet transverse momentum 32nuclear modification factor, RAA, is evaluated and jets are found to be suppressed by approximately a factor of two in central collisions compared to pp collisions. The RAA shows a slight increase with pT and no significant variation with rapidity.

Reprogramming energy metabolism and inducing angiogenesis : co-expression of monocarboxylate transporters with VEGF family members in cervical adenocarcinomas

Reprogramming energy metabolism and inducing angiogenesis: co-expression of monocarboxylate transporters with VEGF family members in cervical adenocarcinomas.

Ressonância nuclear magnética no diagnóstico de pseudoaneurisma de ventrículo esquerdo. Antigo problema, nova opção

Paciente feminina, 67 anos, internada por infarto agudo do miocárdio de parede lateral, com edema agudo de pulmão e evolução para choque cardiogênico nas primeiras horas. Ecocardiograma transesofágico e ressonância nuclear magnética confirmaram o diagnóstico de pseudoaneurisma de ventrículo esquerdo. A paciente foi submetida a tratamento cirúrgico com sucesso.

Atrioventricular pacemaker. Incidence and causes of reprogramming in long-term follow-up

OBJECTIVE: To assess the incidence of problems requiring reprogramming of atrioventricular pacemakers in a long-term follow-up, and also the causes for this procedure. METHODS: During the period from May '98 to December '99, 657 patients were retrospectively studied, An actuarial curve for the event reprogramming of the stimulation mode was drawn. RESULTS: The follow-up period ranged from 12 to 178 months (mean = 81 months). Eighty-two (12.4%) patients underwent reprogramming of the stimulation mode as follows: 63 (9.5%) changed to VVI,(R/C); 10 (1.5%) changed to DVI,C; 6 (0.9%) changed to VDD,C; and 3 (0.5%) changed to DOO. The causes for the reprogramming were as follows: arrhythmia conducted by the pacemaker in 39 (37.6%) patients; loss of atrial sensitivity or capture, or both, in 39 (38.6%) patients; and microfracture of atrial electrode in 5 (4.9%) patients. The stimulation mode reprogramming free probability after 15 years was 58%. CONCLUSION: In a long-term follow-up, the atrioventricular pacemaker provided a low incidence of complications, a high probability of permanence in the DDD,C mode, and the most common cause of reprogramming was arrhythmia conducted by the pacemaker.

Enhancing longevity of pacemakers through reprogramming. Underutilization and cost-effectiveness

OBJECTIVE: This study was performed to observe the number of pacemakers that had never been reprogrammed after implantation, and the effect of optimised output programming on estimated longevity of pulse generators in patients with pacemaker METHODS: Sixty patients with Teletronics Reflex pacemakers were evaluated in a pacemaker clinic, from the time of the beginning of its activities, in June 1998, until March 1999. Telemetry was performed during the first clinic visit, and we observed how many pulse generators retained nominal output settings of the manufactures indicating the absence of reprogramming until that date. After evaluation of the capture threshold, reprogramming of pacemakers was performed with a safety margin of 2 to 2.5:1, and we compared the estimated longevity based on battery current at the manufacturer's settings with that based on settings achieved after reprogramming. RESULTS: In 95% of the cases, the original programmed setting was never reprogrammed before the patients attended the pacemaker clinic. Reprogramming the pacemaker prolonged estimated pulse generator life by 19.7±15.6 months (35.5%). CONCLUSION: The majority of the pacemakers evaluated had never been reprogrammed. Estimated pulse generator longevity can be prolonged significantly, using this simple, safe, efficacious, and cost-effective procedure.

Genetic diversity and population structure in Vicia faba L. landraces and wild related species assessed by nuclear SSRs

Research Article

Estudio básico y aplicado de polímeros elastómeros mediante la Técnica de Resonancia Magnética Nuclear (RMN)

Los polímeros son materiales que poseen una variedad muy grande de aplicaciones. Por esta razón, el estudio de sus propiedades físicas y químicas resulta de gran interés. Un polímero es una macromolécula cuyo peso molecular puede llegar a varios millones de umas. Mediante la selección de el o los monómeros y de su secuenciamiento en el proceso de polimerización (microestructura del polímero), se puede lograr que el material tenga propiedades predeterminadas. Es posible, entonces, encontrar o desarrollar polímeros para las más variadas aplicaciones: elásticos, rígidos, resistentes a la temperatura, conductores, aisladores, inertes, etc. (...) La Resonancia Magnética Nuclear (RMN) de alta resolución es una de las técnicas más poderosas para la caracterización de los polímeros, brindando información sobre la microestructura y la dinámica de estas macromoléculas, tanto cuando se encuentran en estado sólido como cuando están disueltas en soluciones líquidas. El entendimiento de la microestructura de un polímero es de interés porque ella está íntimamente relacionada con las propiedades macroscópicas del material. Por otra parte, la microestructura de un polímero depende del proceso de polimerización utilizado y en consecuencia, es posible obtener información sobre los mecanismos de reacción química que ocurren durante su síntesis, dentro de los reactores de polimerización. NMR permite, también, obtener información detallada sobre la dinámica de los polímeros. La gran longitud de los polímeros hace que su dinámica molecular sea sumamente compleja. Sin embargo, mediante el empleo de secuencias de pulsos particulares y mediciones de los tiempos de relajación característicos de los espines nucleares, se obtiene información sobre la dinámica de la macromolécula, de los segmentos que la componen y de los grupos colgantes que pueda poseer. Objetivos Generales y Específicos El trabajo a realizar en el período correspondiente al subsidio solicitado, es la continuación de las investigaciones comenzadas en septiembre de 1995. Se avanzará en el entendimiento de los elastómeros que se están estudiando actualmente. El estudio abarca los elastómeros sin tratamientos térmicos y con tratamientos térmicos (vulcanizados).

Investigación básica y aplicada, y desarrollos empleando la Resonancia Magnética Nuclear

La Resonancia Magnética Nuclear (RMN) es una técnica experimental de gran utilidad y de amplia aplicación a un variado campo de investigación multidisciplinario. En particular la RMN en sólidos requiere de la disponibilidad de un complejo equipamiento que contempla sofisticados accesorios experimentales. Sin embargo, se compensa el gasto que involucra la compra de equipamiento con el amplio número de usuarios del mismo. Este PIT refleja la necesidad de un equipo permanente que tienen los distintos investigadores que forman parte de este proyecto. Las tareas de investigación se desarrollarán en el Laboratorio de Investigación y Servicios de Resonancia Magnética Nuclear (LANAIS de RMN) de la Facultad de Matemática, Astronomía y Física (FAMAF) de la UNC. La adquisición del equipamiento permanente solicitado es de fundamental importancia para la concreción de los planes de investigación como también a la formación de recursos humanos a nivel de doctorado en Física. El Objetivo General de este PIT es el de contribuir de una forma centralizada al mantenimiento del equipamiento con que cuenta este LANAIS de RMN, a incorporar mejoras que sean necesarias y a adquirir accesorios que incrementen sus posibilidades, que sean de uso y utilidad general a los proyectos antes mencionados y que permitan realizar nuevos experimentos, no factibles actualmente. El Objetivo Específico a lograr en estos tres años es el de incorporar y desarrollar la capacidad de realizar estudios de alta resolución de líquidos, debiéndose adquirir un cabezal de banda ancha que cubra el rango de frecuencias desde Ag-109 hasta P-31 (15-120 MHz), para portamuestras de 10 mm de diámetro y con capacidad para variar la temperatura alrededor de la temperatura ambiente. Este cabezal tiene uso inmediato en los siguientes proyectos: * Estudio de polimorfismos y estructuración del agua en polímeros. * Propiedades estructurales y dinámicas de organizaciones supramoleculares de interés biológico. * Estudios por Resonancia Magnética Nuclear. * Utilización de Resonancia Magnética Nuclear de sólidos en el campo farmacéutico.

Estudios sobre mecanismos de acción de hormonas tiroideas: Participación del receptor nuclear

Objetivo General: El objetivo general del plan de trabajo propuesto es aclarar algunos aspectos de los mecanismos que intervienen en la regulación de la acción de las hormonas tiroideas a nivel celular. Debido al papel determinante del receptor nuclear de T3 en la acción de la hormona, se pondrá especial énfasis en la correlación entre cambios a nivel del receptor y su repercusión en la expresión de efectos metabólicos tisulares específicos de la hormona. Se espera que los resultados a obtener aporten información sobre el efecto potencial que diversos factores puedan ejercer sobre el funcionalismo tiroideo. Objetivos Específicos: Tema 1: Estudiar el efecto de dos factores de crecimiento (GH e IGH-I) sobre la expresión de efectos metabólicos tisulares específicos de la hormona tiroidea (actividad de dos enzimas hepáticas dependientes de la T3: alfa-GPD y EM). En tales cirscunstancias, estudiar las posibles modificaciones operadas sobre el receptor nuclear de T3 mediante la evaluación de la expresión del gen (niveles de mRNA), capacidad máxima de unión de T3, afinidad, etc. El interés del estudio de los efectos de estos factores de crecimiento sobre el funcionalismo tiroideo, se debe a la reciente introducción de GH e IGF-I obtenidos por técnicas recombinantes, en el uso clínico para el tratamiento de alteraciones en el crecimiento y desarrollo en endocrinología pediátrica. Tema 2: Investigar la posible regulación por TSH de la expresión de los genes que codifican a los receptores de T3 y de la actividad funcional (capacidad máxima de unión de T3 y constante afinidad) de los mismos en el tejido tiroideo. Se estudiará además el efecto de T3 sobre la biosíntesis de hormonas tiroideas. El conocimiento de los mecanismos involucrados en la regulación de la expresión de los receptores a T3, así como los efectos de T3 sobre su propia biosíntesis permitirá interpretar los mecanismos involucrados en la autorregulación de la glándula tiroides, así como también esclarecer la fisiopatología de algunas de sus enfermedades.

Aplicación de la Resonancia Magnética Nuclear al estudio de sólidos moleculares

La Resonancia Magnética Nuclear (RMN) y la Resonancia Cuadrupolar Nuclear (RCN) son técnicas sumamente útiles para el estudio microscópico de diversas propiedades estructurales y dinámicas en sólidos. Nuestro grupo de investigación posee una amplia experiencia en la aplicación de ambas técnicas para la caracterización de cristales moleculares. Sin embargo, la limitada infraestructura existente en el área de la RMN ha hecho que esta importante técnica no fuera utilizada en toda su potencialidad. Objetivos generales y específicos El Objetivo de este plan de trabajo es optimizar la infraestructura experimental con el propósito de utilizar esta técnica en los diversos proyectos de la Física del Sólido que se desarrolla en nuestro grupo de trabajo. En particular, se aplicará el estudio de compuestos pertenecientes a la familia de los bifenilos clorados analizando cómo afectan las interacciones intermoleculares a la conformación de la molécula llegando a originar, en algunos casos, la aparición de transiciones de fase a estructuras desordenadas o parcialmente desordenadas evidenciadas en cambios estructurales y dinámicos de la molécula. También se planifica estudiar cómo perturbaciones a las interacciones intermoleculares modifican las características de las transiciones a estas estructuras parcialmente desordenadas. Se espera desarrollar una infraestructura experimental que permita el desarrollo de nuevas líneas de investigación, muchas de las cuales se realizan de manera precaria con el instrumental existente. (...) El objetivo de este proyecto es desarrollar la infraestructura experimental del grupo de investigación de manera tal de aplicar la técnica de RMN al estudio de las propiedades estructurales y dinámicas de los sólidos moleculares que presentan un cierto grado de desorden estructural. Es por ello que se planean como objetivos específicos: a) Puesta en funcionamiento del espectrómetro de RMN donado por la Facultad de Farmacia y Bioquímica de la Universidad de Buenos Aires. (...) b) Aplicación de la técnica de RMN para el estudio de cristales moleculares pertenecientes a la familia de los bifenilos clorados.

Resonancia Magnética Nuclear en aleaciones moleculares y sistemas heterogéneos

La Resonancia Cuadrupolar Nuclear ha tratado desde siempre de resolver uno de los problemas de la Física del Sólido que es el estudio de cristales impuros, en particular, la naturaleza y concentración de moléculas de impurezas en cristales moleculares. Estos estudios han presentado problemas relacionados con los diagramas de estado de las soluciones sólidas y las condiciones asociadas al enfriamiento ya que se encontraban una variedad de soluciones con concentraciones diferentes a las del "melt". Las aleaciones de compuestos moleculares A(x)B(1-x) son materiales cuya originalidad y riqueza están en que variando la composición, la temperatura de fusión puede ser ajustada a condiciones óptimas de trabajo. Estas propiedades los convierte en tecnológicamente atractivos, particularmente como almacenadores de energía y protectores térmicos. Para comprender el proceso de formación de una aleación molecular es de fundamental importancia el conocimiento de las estructuras, las diferentes fases termodinámicas y la estabilidad de las mismas. (...) Los objetivos más inmediatos del estudio de las aleaciones por RCN son: a) Determinar la naturaleza física de las interacciones que se manifiestan en los espectros de RCN. b) Determinar las leyes estadísticas que describen la distribución de moléculas de "impurezas sustitucionales" en el cristal de la aleación. c) Determinar la influencia de factores de simetría en el espectro de RCN de las aleaciones. Por otra parte, dado lo laborioso y complejo de la determinación de los diagramas de fase y estabilidad de las mismas, se utilizan los métodos de la Mecánica Estadística para calcular los diagramas de fase de las aleaciones moleculares. Las simulaciones Montecarlo de hamiltonianos tipo Ising utilizadas para modelar estas aleaciones binarias permitirán además comprobar la validez de los potenciales transferibles átomo-átomo en los bencenos sustituidos al utilizarlos éstos para calcular las constantes de acoplamiento Jij.