Pre-clinical trials for Machado-Joseph Disease: Hypothesis-based and hypothesis-free therapeutic approaches

Tese de Doutoramento em Ciências da Saúde

Factores de virulencia involucrados en el Síndrome Urémico Hemolítico y desarrollo de estrategias terapéuticas. Factors of virulence involved in the Hemolytic Uremic Syndrome and development of therapeutic strategies.

La alta incidencia del Síndrome Urémico Hemolítico(SUH) en Argentina conjuntamente con la severidad de esta patología en niños, han motivado la investigación de numerosos grupos. Si bien se ha reconocido la participación de apoptósis a nivel renal y de leucocitos, aun no se ha profundizado el posible rol del estrés oxidativo en el daño a estas células y otras que son afectadas durante esta patología, ni la relación con el estímulo de especies reactivas del oxígeno(ERO) y del nitrógeno (ERN). Hipótesis: El daño sufrido por el organismo durante el SUH se debe a más de un factor de virulencia incluyendo la Shiga toxina (Stx) o Vero toxina (VT), los que en conjunto causan injuria oxidativa principalmente en células sanguíneas y renales; siendo más sensibles al estrés los niños con falencias en las defensas antioxidantes, que serían los que derivan a fallas renales severas. Es posible que un tratamiento protector antiestrés oxidativo después de la detección del SUH prevenga el curso hacia el daño renal crónico y otras graves secuelas de éste síndrome. Obj.general: Efectuar aportes al conocimiento y tratamiento del SUH, investigando el mecanismo de acción de los principales factores de virulencia de E.coli Entero Hemorrágica (EHEC), planteando estrategias terapéuticas futuras para contrarrestar el estrés oxidativo que pudiese estar involucrado. Obj.específicos: Investigar si la Stx y/o la hemolisina (Hly) de E.coli estimulan la producción de ERO y ERN en células del huésped, causando oxidación de proteínas y lípidos. Estudiar si la respuesta de los eritrocitos ante injurias oxidativas se podría utilizar como parámetro para detectar mayor susceptibilidad a Stx y Hly. Investigar si las defensas antioxidantes intracelulares y plasmáticas se incrementan con secuestrantes de radicales y antioxidantes naturales; estabilizando el potencial de membrana e impidiendo el incremento de biomarcadores de estrés oxidativo. Esclarecer aspectos que involucran al estrés oxidativo en la acción de antibióticos sobre células sanguíneas, líneas celulares y E.coli en estado planctónico o en biofilms, investigando qué antimicrobianos aumentan la liberación de Stx y Hly. Estudiar sustancias antioxidantes naturales y alimentos que puedan ser aplicados en terapia y prevención del SUH. Mat.y Met.: Se trabajará con cepas de bacterias que fueron obtenidas de pacientes con SUH. Stx y Hly serán purificadas por cromatografía afinidad y de intercambio iónico, respectivamente. Ensayos de quimioluminiscencia serán aplicados para determinar el estímulo de ERO, mientras que ERN se cuantificarán por Griess. Los niveles de marcadores de daño oxidativo se estudiarán para oxidación de lípidos, proteínas y otros productos avanzados de oxidación proteica. Rdos esperados: Se espera encontrar acción estresante de Stx y/o Hly sobre eritrocitos y otras células, así como biomarcadores de oxidación en diferentes macromoléculas sanguíneas. Es probable que exista diferente nivel de defensa contra esta injuria en niños con SUH; de ser así estos pacientes son susceptibles de recaídas y cronicidad en el proceso por falta de niveles adecuados de antioxidantes. Es necesario entonces encontrar terapias a largo plazo que aumenten las defensas contra el estrés oxidativo causado por E.coli u otras noxas con que se enfrente el niño predispuesto. Se cuenta con antecedentes en el laboratorio que indican conveniente una dieta rica en antioxidantes, así como otros probables fármacos en estudio. Importancia del proyecto. Este proyecto permitirá continuar con investigaciones propias que muestran acción estresante de ERO en eritrocitos por parte de cepas causantes de SUH. La continuidad de estos estudios puede representar un avance en la terapia de una patología cada vez más frecuente en Argentina. Los avances que se consigan podrían posibilitar un tratamiento preventivo en niños en general, así como una mejor evolución de los casos que derivan actualmente en diálisis.

search for a novel diagnostic marker or therapeutic target for gastrointestinal cancer

Gastrointestinal cancers, HCC, ectopeptidases, differential display, gasdermin-like

Spectrum of cardiac lesions associated with Isolated Cleft Mitral Valve and their impact on therapeutic choices

Abstract Background: Isolated cleft mitral valve (ICMV) may occur alone or in association with other congenital heart lesions. The aim of this study was to describe the profile of cardiac lesions associated with ICMV and their potential impact on therapeutic management. Methods: We conducted a descriptive study with data retrieved from the Congenital Heart Disease (CHD) single-center registry of our institution, including patients with ICMV registered between December 2008 and November 2014. Results: Among 2177 patients retrieved from the CHD registry, 22 (1%) had ICMV. Median age at diagnosis was 5 years (6 days to 36 years). Nine patients (40.9%) had Down syndrome. Seventeen patients (77.3%) had associated lesions, including 11 (64.7%) with accessory chordae in the left ventricular outflow tract (LVOT) with no obstruction, 15 (88.2%) had ventricular septal defect (VSD), three had secundum atrial septal defect, and four had patent ductus arteriosus. Thirteen patients (59.1%) required surgical repair. The decision to proceed with surgery was mainly based on the severity of the associated lesion in eight patients (61.5%) and on the severity of the mitral regurgitation in four patients (30.8%). In one patient, surgery was decided based on the severity of both the associated lesion and mitral regurgitation. Conclusion: Our study shows that ICMV is rare and strongly associated with Down syndrome. The most common associated cardiac abnormalities were VSD and accessory chordae in the LVOT. We conclude that cardiac lesions associated with ICMV are of major interest, since in this study patients with cardiac lesions were diagnosed earlier. The decision to operate on these patients must take into account the severity of both mitral regurgitation and associated cardiac lesions.

Impact of genetic SLC28 transporter and ITPA variants on ribavirin 21 serum level, hemoglobin drop and therapeutic response in patients with HCV infection

Background: T reatment o f chronic hepatitis C i s evolving, a nd direct acting antivirals ( DAAs) are now a dded to p egylated interferon-α ( Peg- INF-α) and ribavirin (RBV) for the treatment o f hepatitis C v irus ( HCV) genotype 1 infection. DAAs c ause d ifferent side effects and can even worsen RBV induced hemolytic anemia. T herefore, identifying host genetic d eterminants of R BV bioavailability and therapeutic e fficacy will remain crucial for individualized treatment. Recent d ata showed associations between R BV induced h emolytic anemia and genetic polymorphisms o f concentrative nucleoside transporters s uch as C NT3 (SLC28A3) and i nosine t riphosphatase (ITPA). T o analyze t he association of genetic variants of SLC28 transporters and ITPA with RBV induced hemolytic anemia and treatment o utcome. Methods: I n our study, 173 patients f rom t he S wiss Hepatitis C C ohort Study and 2 2 patients from Swiss Association for the Study of the Liver study 24 (61% HCV g enotype 1, 3 9% genotypes 2 o r 3) were analyzed for SLC28A2 single nucleotide p olymorphism (SNP) rs11854484, SLC28A3 rs56350726 and SLC28A3 rs10868138 as well as ITPA SNPs rs1127354 and rs7270101. RBV serum levels during treatment were measured in 49 patients. Results: SLC28A2 r s11854484 genotype TT was associated with significantly higher dosage- and body weight-adjusted RBV levels as compared to genotypes TC and CC (p=0.04 and p=0.02 at weeks 4 and 8, respectively). ITPA SNPs rs1127354 and rs7270101 were associated with h emolytic a nemia both in genotype as w ell as i n allelic a nalyses. SLC28A3 rs56350726 genotype TT (vs. AT/AA, RR=2.1; 95% CI 1.1-4.1) as well as the T allele (vs. A; RR=1.8, 95% CI 1.1-3.2) were associated with increased SVR rates. The combined analysis of overall ITPA activity and SLC28 v ariants together revealed n o significant a dditive effects on either treatment-related anemia or SVR. Conclusions: T he newly identified association between RBV serum levels a nd SLC28A2 rs11854484 genotype as well as the replicated association of ITPA and SLC28A3 g enetic p olymorphisms w ith RBV induced hemolytic anemia and treatment r esponse underpin the need for further studies on host genetic d eterminants of R BV bioavailability and therapeutic e fficacy f or individualized treatment of chronic hepatitis C.

Bioluminescent sensor proteins for point-of-care therapeutic drug monitoring.

For many drugs, finding the balance between efficacy and toxicity requires monitoring their concentrations in the patient's blood. Quantifying drug levels at the bedside or at home would have advantages in terms of therapeutic outcome and convenience, but current techniques require the setting of a diagnostic laboratory. We have developed semisynthetic bioluminescent sensors that permit precise measurements of drug concentrations in patient samples by spotting minimal volumes on paper and recording the signal using a simple point-and-shoot camera. Our sensors have a modular design consisting of a protein-based and a synthetic part and can be engineered to selectively recognize a wide range of drugs, including immunosuppressants, antiepileptics, anticancer agents and antiarrhythmics. This low-cost point-of-care method could make therapies safer, increase the convenience of doctors and patients and make therapeutic drug monitoring available in regions with poor infrastructure.

Acute flare induced by the calcific tendonitis of the rotator cuff: inhibition of IL-1 a potential therapeutic target?

Introduction: Calcific tendonitis of rotator cuff is observed on plainradiographs in 10% of adults, but remains asymptomatic in half thesecases. Sometimes, these calcifications induce acute flares withmassive inflammation similar to gout or CPPD crisis. Analgesics/anti-inflammatory medications are usually not sufficient to controlssymptoms in these situations. Local steroid infiltration with or withoutremoval of the calcific deposition with a needle aspiration may beuseful. A new approach could be IL-1 inhibitors. Indeed, basic calciumphosphate crystals are capable of stimulating the release of activeIL-1β in vitro. These crystals trigger IL-1β release, in an analogousmanner to MSU crystals in acute gout, suggesting that IL-1β blockademay be clinically useful.Case presentation: This report describes a 70-year old woman withacute rest pain of the right shoulder since 48 hours. On examination,we found massive limitations of active and passive movements. Thepatient evaluated, on the visual scale, her symptoms at 10/10 the nightand 5/10 the day. The radiography and showed a rounded, 8 mmcalcification in the subscapularis tendon. The ultrasound aspectrevealed a heterogeneous calcification partially non solid, surroundedby massive inflammation on Doppler. C-reactive protein anderythrocyte sedimentation rate were high (74 mg/ml, 54 mm/hour).The patient received subcutaneous injections of anakinra: 100 mgdaily for 3 days (D1-D3). We evaluated the patient in our consult at dayD1, D2, D3, D7, D16 and by phone at D70.This treatment rapidly relieved the inflammatory symptoms (within afew hours with no relapse). The mobility of the shoulder, the biologicsparameters improved and the size of the calcification as well thedegree of inflammation regressed on ultrasound after 3 days.Conclusion: This is the first report of a woman with an acute flareinduced by calcific tendonitis who received anakinra. IL-1 inhibitionmay be a therapeutic target in calcific tendonitis. To analyse thisresponse more precisely and elaborate definitive conclusions, aprospective pilot study is on-going in our ambulatory institute.

Effects of motive-oriented therapeutic relationship in a ten-session general psychiatric treatment of borderline personality disorder: a randomized controlled trial.

Background: Motive-oriented therapeutic relationship (MOTR) was postulated to be a particularly helpful therapeutic ingredient in the early treatment phase of patients with personality disorders, in particular with borderline personality disorder (BPD). The present randomized controlled study using an add-on design is the first study to test this assumption in a 10-session general psychiatric treatment with patients presenting with BPD on symptom reduction and therapeutic alliance. Methods: A total of 85 patients were randomized. They were either allocated to a manual-based short variant of the general psychiatric management (GPM) treatment (in 10 sessions) or to the same treatment where MOTR was deliberately added to the treatment. Treatment attrition and integrity analyses yielded satisfactory results. Results: The results of the intent-to-treat analyses suggested a global efficacy of MOTR, in the sense of an additional reduction of general problems, i.e. symptoms, interpersonal and social problems (F1, 73 = 7.25, p < 0.05). However, they also showed that MOTR did not yield an additional reduction of specific borderline symptoms. It was also shown that a stronger therapeutic alliance, as assessed by the therapist, developed in MOTR treatments compared to GPM (Z55 = 0.99, p < 0.04). Conclusions: These results suggest that adding MOTR to psychiatric and psychotherapeutic treatments of BPD is promising. Moreover, the findings shed additional light on the perspective of shortening treatments for patients presenting with BPD. © 2014 S. Karger AG, Basel.

Development of a bifunctional CD1d-anti-HER2 scFv fusion molecule to redirect the iNKT cell-mediated immune response to the tumor site

Abstract : Invariant natural killer T lymphocytes (iNKT) are a unique subpopulation of T lymphocytes recognizing glycolipid antigens in the context of the MHC class I-like molecule CD1d. Upon activation with the high affinity ligand α-galactosylceramide (αGalCer), iNKT cells rapidly produce large amounts of the pro-inflammatory cytokine interferon gamma (IFN-γ) and potently activate cells of the innate and adaptive immune response, such as dendritic cells (DCs), NK and T cells. In this context, iNKT cells have been shown to efficiently mediate antitumor activity, and recent research has focused on the manipulation of these cells for antitumor therapies. However, a major drawback of αGalCer as a free drug is that a single injection of this ligand leads to a short-lived iNKT cell activation followed by a long-term anergy, limiting its therapeutic use. In contrast, we demonstrate here that when αGalCer is loaded on a recombinant soluble CD1d molecule (αGalCer/sCD1d), repeated injections lead to a sustained iNKT and NK cell activation associated with IFN-γ secretion as well as with DC maturation. Most importantly, when the αGalCer/sCD1d is fused to an anti-HER2 scFv antibody fragment, potent inhibition of experimental lung metastasis and established subcutaneous tumors is obtained when systemic treatment is started two to seven days after the injection of HER2-expressing B16 melanoma cells, whereas at this time free αGalCer has no effect. The antitumor activity of the sCD1d-anti-HER2 fusion protein is associated with HER2-specific tumor localization and accumulation of iNKT, NK and T cells at the tumor site. Importantly, active T cell immunization combined with the sCD1d-anti-HER2 treatment leads to the accumulation of antigen-specific CD8 T cells exclusively in HER2-expressing tumors, resulting in potent tumor inhibition. In conclusion, sustained activation and tumor targeting of iNKT cells by recombinant αGalCer/sCD1d molecules thus may promote a combined innate and adaptive immune response at the tumor site that may prove to be effective in cancer immunotherapy. RESUME : Les lymphocytes «invariant Natural Killer T » (iNKT) forment une sous-population particulière de lymphocytes T reconnaissant des antigènes glycolipidiques présentés sur la molécule non-polymorphique CD1d, analogue aux protéines du complexe majeur d'histocompatibilité de classe I. Après activation avec le ligand de haute affinité α-galactosylceramide (αGalCer), les cellules iNKT produisent des grandes quantités de la cytokine pro-inflammatoire interferon gamma (IFN-γ) et activent les cellules du système immunitaire inné et acquis, telles que les cellules dendritiques (DC), NK et T. En conséquence, on a montré que les cellules iNKT exercent des activités anti-tumorales et la recherche s'est intéressée à la manipulation de ces cellules pour développer des thérapies anti-tumorales. Néanmoins, le désavantage majeur de l'αGalCer, injecté seul, est qu'une seule dose de ce ligand aboutit à une activation des cellules iNKT de courte durée suivie par un état anergique prolongé, limitant l'utilisation thérapeutique de ce glycolipide. En revanche, l'étude présentée ici démontre que, si l'αGalCer est chargé sur des molécules récombinantes soluble CD1d (αGalCer/sCDld), des injections répétées aboutissent à une activation prolongée des cellules iNKT et NK associée avec la sécrétion d'IFN-γ et la maturation des cellules DC. Plus important, si on fusionne la molécule αGalCer/sCD1d avec un fragment single-chain (scFv) de l'anticorps anti-HER2, on observe une importante inhibition de métastases expérimentales aux poumons et de tumeurs sous-cutanées même lorsque le traitement systémique est commencé 2 à 7 jours après la greffe des cellules de mélanome B16 transfectées avec l'antigène HER2. Dans les mêmes conditions le traitement avec l'αGalCer seul est inefficace. L'activité anti-tumorale de la protéine sCDld-anti-HER2 est associée à son accumulation spécifique dans des tumeurs exprimant le HER2 ainsi qu'avec une accumulation des cellules iNKT, NK et T à la tumeur. De plus, une immunisation active combinée avec le traitement sCD1d-anti-HER2 aboutit à une accumulation des lymphocytes T CD8 spécifiques de l'antigène d'immunisation, ceci exclusivement dans des tumeurs qui expriment l'antigène HER2. Cette combinaison résulte dans une activité anti-tumeur accrue. En conclusion, l'activation prolongée des cellules iNKT redirigées à la tumeur par des molécules recombinantes αGalCer/sCDld conduit à l'activation de la réponse innée et adaptative au site tumoral, offrant une nouvelle stratégie prometteuse d'immunothérapie contre le cancer. RESUME POUR UN LARGE PUBLIC : Le cancer est une cause majeure de décès dans le monde. Sur un total de 58 millions de décès enregistrés au niveau mondial en 2005, 7,6 millions (soit 13%) étaient dus au cancer. Les principaux traitements de nombreux cancers sont la chirurgie, en association avec la radiothérapie et la chimiothérapie. Néanmoins, ces traitements nuisent aussi aux cellules normales de notre corps et parfois, ils ne suffisent pas pour éliminer définitivement une tumeur. L'immunothérapie est l'une des nouvelles approches pour la lutte contre le cancer et elle vise à exploiter la spécificité du système immunitaire qui peut distinguer des cellules normales et tumorales. Une cellule exprimant un marqueur tumoral (antigène) peut être reconnue par le système immunitaire humoral (anticorps) et/ou cellulaire, induisant une réponse spécifique contre la tumeur. L'immunothérapie peut s'appuyer alors sur la perfusion d'anticorps monoclonaux dirigés contre des antigènes tumoraux, par exemple les anticorps dirigés contre les protéines oncogéniques Her-2/neu dans le cancer du sein. Ces anticorps ont le grand avantage de spécifiquement se localiser à la tumeur et d'induire la lyse ou d'inhiber la prolifération des cellules tumorales exprimant l'antigène. Aujourd'hui, six anticorps monoclonaux non-conjugés sont approuvés en clinique. Cependant l'efficacité de ces anticorps contre des tumeurs solides reste limitée et les traitements sont souvent combinés avec de la chimiothérapie. L'immunothérapie spécifique peut également être cellulaire et exploiter par immunisation active le développement de lymphocytes T cytotoxiques (CTL) capables de détruire spécifiquement les cellules malignes. De telles «vaccinations »sont actuellement testées en clinique, mais jusqu'à présent elles n'ont pas abouti aux résultats satisfaisants. Pour obtenir une réponse lymphocytaire T cytotoxique antitumorale, la cellule T doit reconnaître un antigène associé à la tumeur, présenté sous forme de peptide dans un complexe majeur d'histocompatibilité de classe I (CHM I). Cependant les cellules tumorales sont peu efficace dans la présentation d'antigène, car souvent elles se caractérisent par une diminution ou une absence d'expression des molécules d'histocompatibilité de classe I, et expriment peu ou pas de molécules d'adhésion et de cytokines costimulatrices. C'est en partie pourquoi, malgré l'induction de fortes réponses CTL spécifiquement dirigés contre des antigènes tumoraux, les régressions tumorales obtenus grâce à ces vaccinations sont relativement rares. Les lymphocytes «invariant Natural Killer T » (iNKT) forment une sous-population particulière de lymphocytes T reconnaissant des antigènes glycolipidiques présentés sur la molécule non-polymorphique CD1d, analogue aux protéines CMH I. Après activation avec le ligand de haute affinité α-galactosylceramide (αGalCer), les cellules iNKT produisent des grandes quantités de la cytokine pro-inflammatoire interferon gamma (IFN-γ) et activent les cellules du système immunitaire inné et acquis, telles que les cellules dendritiques (DC), NK et T. En conséquence, on a montré que les cellules iNKT exercent des activités anti-tumorales et la recherche s'est intéressée à la manipulation de ces cellules pour développer des thérapies anti-tumorales. Néanmoins, le désavantage majeur de l'αGalCer, injecté seul, est qu'une seule dose de ce ligand aboutit à une activation des cellules iNKT de courte durée suivie par un état anergique prolongé, limitant l'utilisation thérapeutique de ce glycolipide. Notre groupe de recherche a donc eu l'idée de développer une nouvelle approche thérapeutique où la réponse immunitaire des cellules iNKT serait prolongée et redirigée vers la tumeur par des anticorps monoclonaux. Concrètement, nous avons produit des molécules récombinantes soluble CD1d (sCD1d) qui, si elles sont chargés avec l'αGalCer (αGalCer/sCDld), aboutissent à une activation prolongée des cellules iNKT et NK associée avec la sécrétion d'IFN-γ et la maturation des cellules DC. Plus important, si la molécule αGalCer/sCD1d est fusionnée avec un fragment single-chain (scFv) de l'anticorps anti-HER2, la réponse immunitaire est redirigée à la tumeur pour autant que les cellules cancéreuses expriment l'antigène HER2. Les molécules αGalCer/sCDld ainsi présentées activent les lymphocytes iNKT. Avec cette stratégie, on observe une importante inhibition de métastases expérimentales aux poumons et de tumeurs sous-cutanées, même lorsque le traitement systémique est commencé 2 à 7 jours après la greffe des cellules de mélanome B16 transfectées avec l'antigène HER2. Dans les mêmes conditions le traitement avec l'αGalCer seul est inefficace. L'activité anti-tumorale de la protéine sCDld-anti-HER2 est associée à son accumulation spécifique dans des tumeurs exprimant le HER2 ainsi qu'avec une accumulation des cellules iNKT, NK et T à la tumeur. En conclusion, l'activation prolongée des cellules iNKT redirigées à la tumeur par des molécules récombinantes αGalCer/sCD1d conduit à l'activation de la réponse innée et adaptative au site tumoral, offrant une nouvelle stratégie prometteuse d'immunothérapie contre le cancer.

Nasal immunization of mice with human papillomavirus type 16 virus-like particles elicits neutralizing antibodies in mucosal secretions.

To specifically induce a mucosal antibody response to purified human papillomavirus type 16 (HPV16) virus-like particles (VLP), we immunized female BALB/c mice orally, intranasally, and/or parenterally and evaluated cholera toxin (CT) as a mucosal adjuvant. Anti-HPV16 VLP immunoglobulin G (IgG) and IgA titers in serum, saliva, and genital secretions were measured by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Systemic immunizations alone induced HPV16 VLP-specific IgG in serum and, to a lesser extent, in genital secretions but no secretory IgA. Oral immunization, even in the presence of CT, was inefficient. However, three nasal immunizations with 5 microgram of VLP given at weekly intervals to anesthetized mice induced high (>10(4)) and long-lasting (>15 weeks) titers of anti-HPV16 VLP antibodies in all samples, including IgA and IgG in saliva and genital secretions. CT enhanced the VLP-specific antibody response 10-fold in serum and to a lesser extent in saliva and genital secretions. Nasal immunization of conscious mice compared to anesthetized mice was inefficient and correlated with the absence of uptake of a marker into the lung. However, a 1-microgram VLP systemic priming followed by two 5-microgram VLP intranasal boosts in conscious mice induced both HPV16 VLP-specific IgG and IgA in secretions, although the titers were lower than in anesthetized mice given three intranasal immunizations. Antibodies in serum, saliva, and genital secretions of immunized mice were strongly neutralizing in vitro (50% neutralization with ELISA titers of 65 to 125). The mucosal and systemic/mucosal HPV16 VLP immunization protocols that induced significant titers of neutralizing IgG and secretory IgA in mucosal secretions in mice may be relevant to genital HPV VLP-based human vaccine trials.

Schistosomiasis mansoni: immunodiagnosis aspects and search for an immunological marker related to therapeutic efficacy

The recent findings on immunodiagnosis of schistosomiasis mansoni have shown that purified Schistosoma mansoni antigens do not provide maximum positivity. Therefore, the authors suggest the use of semi-purified antigens for diagnostic purposes. So far, no serological marker for cured patients as shown by negative stool examination was found. However, a tendency of IgG antibody titre decrease was observed, when egg antigen was used.