Development of a Piggybac based direct reprogramming system for derivation of integration free induced pluripotent stem cells

Induced pluripotent stem cells (iPSc) have great potential for applications in regenerative medicine, disease modeling and basic research. Several methods have been developed for their derivation. The original method of Takahashi and Yamanaka involved the use of retroviral vectors which result in insertional mutagenesis, presence in the genome of potential oncogenes and effects of residual transgene expression on differentiation bias of each particular iPSc line. Other methods have been developed, using different viral vectors (adenovirus and Sendai virus), transient plasmid transfection, mRNA transduction, protein transduction and use of small molecules. However, these methods suffer from low efficiencies; can be extremely labor intensive, or both. An additional method makes use of the piggybac transposon, which has the advantage of inserting its payload into the host genome and being perfectly excised upon re-expression of the transposon transposase. Briefly, a policistronic cassette expressing Oct4, Sox2, Klf4 and C-Myc flanked by piggybac terminal repeats is delivered to the cells along with a plasmid transiently expressing piggybac transposase. Once reprogramming occurs, the cells are re-transfected with transposase and subclones free of tranposon integrations screened for. The procedure is therefore very labor intensive, requiring multiple manipulations and successive rounds of cloning and screening. The original method for reprogramming with the the PiggyBac transposon was created by Woltjen et al in 2009 (schematized here) and describes a process with which it is possible to obtain insert-free iPSc. Insert-free iPSc enables the establishment of better cellular models of iPS and adds a new level of security to the use of these cells in regenerative medicine. Due to the fact that it was based on several low efficiency steps, the overall efficiency of the method is very low (<1%). Moreover, the stochastic transfection, integration, excision and the inexistence of an active way of selection leaves this method in need of extensive characterization and screening of the final clones. In this work we aime to develop a non-integrative iPSc derivation system in which integration and excision of the transgenes can be controlled by simple media manipulations, avoiding labor intensive and potentially mutagenic procedures. To reach our goal we developed a two vector system which is simultaneously delivered to original population of fibroblasts. The first vector, Remo I, carries the reprogramming cassette and GFP under the regulation of a constitutive promoter (CAG). The second vector, Eneas, carries the piggybac transposase associated with an estrogen receptor fragment (ERT2), regulated in a TET-OFF fashion, and its equivalent reverse trans-activator associated with a positive-negative selection cassette under a constitutive promoter. We tested its functionality in HEK 293T cells. The protocol is divided in two the following steps: 1) Obtaining acceptable transfection efficiency into human fibroblasts. 2) Testing the functionality of the construct 3) Determining the ideal concentration of DOX for repressing mPB-ERT2 expression 4) Determining the ideal concentration of TM for transposition into the genome 5) Determining the ideal Windows of no DOX/TM pulse for transposition into the genome 6) 3, 4 and 5) for transposition out of the genome 7) Determination of the ideal concentration of GCV for negative selection We successfully demonstrated that ENEAS behaved as expected in terms of DOX regulation of the expression of mPB-ERT2. We also demonstrated that by delivering the plasmid into 293T HEK cells and manipulating the levels of DOX and TM in the medium, we could obtain puromycin resistant lines. The number of puromycin resistant colonies obtained was significantly higher when DOX as absent, suggesting that the colonies resulted from transposition events. Presence of TM added an extra layer of regulation, albeit weaker. Our PCR analysis, while not a clean as would be desired, suggested that transposition was indeed occurring, although a background level of random integration could not be ruled out. Finally, our attempt to determine whether we could use GVC to select clones that had successfully mobilized PB out of the genome was unsuccessful. Unexpectedly, 293T HEK cells that had been transfected with ENEAS and selected for puromycin resistance were insensitive to GCV.

Nanopartículas poliméricas com aplicação na administracão pulmunar de proteínas

O interesse da indústria farmacêutica na administração de biomoléculas não é recente, uma vez que desde que a insulina foi comercializada pela primeira vez em 1923, temos vindo a assistir ao aumento do número de trabalhos relacionados com as aplicações terapêuticas deste tipo de moléculas. No entanto, a aplicação terapêutica destas moléculas regista várias limitações devidas essencialmente à sua estrutura e propriedades físico-químicas, bem como à sua estabilidade. Com o aparecimento e evolução da nanomedicina, tornou-se possível o desenvolvimento e funcionalização de nanopartículas transportadoras de biomoléculas, dotando este sistema de um enorme potencial para várias terapêuticas. As vantagens deste tipo de sistema de administração incluem a proteção das moléculas ativas encapsuladas, proporcionando um aumento da biodisponibilidade, e tornam também possível a administração das biomoléculas por vias menos invasivas. Esta dissertação tem por objetivo explorar as potencialidades da via pulmonar para a administração de biomoléculas. Neste sentido, serão focadas os vários tipos de nanopartículas de polímeros naturais e sintéticos como sistema de administração com aplicação na administração por esta via.

Study of the association of Gla Rich Protein (GRP) to human blood cells

Dissertação de mestrado, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Biomedicina, Universidade do Algarve, 2013

Caracterização funcional da microalga extremófila Coccomyxa sp.

Dissertação de mestrado, Biologia Molecular e Microbiana, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Aplicação dos lipossomas como estratégia para superar a resistência bacteriana aos antibióticos

Dissertação de mestrado, Ciências Farmacêuticas, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Suplementos alimentares na menopausa

Dissertação de mestrado, Ciências Farmacêuticas, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Metodologias de síntese de tetraoxanos com potencial utilização em química medicinal

Dissertação de Mestrado, Ciências Farmacêuticas, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Desenvolvimento de um sistema multidimensional para classificação e gestão de informação em saúde: aplicabilidade à informação clínica

Introdução: A profusão de informação na área médica cria problemas de gestão, sendo necessários métodos sistematizados para armazenamento e recuperação. Quando a informação se insere no contexto do processo clínico, os métodos devem integrar terminologias biomédicas controladas e igualmente devem integrar as características desejáveis dirigidas à estrutura, conteúdo e resultados clínicos. O objectivo deste artigo é testar a aplicabilidade e capacidade de recuperação, de um sistema multidimensional desenvolvido para classificação e gestão de informação em saúde. Métodos: A partir das questões recebidas em seis anos (Serviço de Informação de Medicamentos, Serviços Farmacêuticos, Hospitais da Universidade de Coimbra), seleccionaram-se 300 questões sobre informação clínica, por método aleatório informatizado. Caracterizou-se e avaliou-se a aplicabilidade pela quantidade classificada e pela necessidade de alterações ao sistema que é constituído por várias dimensões independentes e que englobam conceitos por vezes hierarquizados. A recuperação das questões foi testada pesquisando informação numa dimensão ou cruzamento de dimensões. Resultados: Todas as questões foram classificadas: 53% são casos clínicos com incidência nas doenças geniturinárias; doenças metabólicas, nutricionais e endócrinas; neoplasias; infecções e doenças do sistema nervoso. Em 81%, o objecto é o medicamento, sobretudo anti-infecciosos e anti-neoplásicos. As áreas de terapêutica e segurança foram as mais solicitadas, incidindo principalmente sobre os assuntos: utilização, reacções adversas, identificação de medicamentos e tecnologia farmacêutica. Na aplicabilidade, foi necessário adicionar alguns conceitos e modificar alguns grupos hierárquicos que não modificaram a estrutura base, nem colidiram com as características desejáveis. As limitações prenderam-se com os sistemas de classificação externos integrados. A pesquisa na dimensão assunto, do conceito administração de medicamentos, recuperou 19 questões. O cruzamento de duas dimensões: anti-infecciosos (externa) e teratogenicidade (assunto), recuperou três questões. Nos dois exemplos recupera-se informação a partir de qualquer um dos níveis da hierarquia, do mais geral ao mais específico e mesmo a partir de dimensões externas. Conclusões: A utilização do sistema nesta amostra demonstrou aplicabilidade na classificação e arquivo de informação clínica, capacidade de recuperação e flexibilidade, sofrendo alterações sem interferir com as características desejáveis. Esta ferramenta permite a recuperação da evidência que interessa orientada para o doente. Introduction: The large amount of information in the medical area creates management problems, being necessary systematic methods for filing and retrieval. With information on the context of clinical records, methods must integrate controlled biomedical terminologies and desirable characteristics oriented to the structure, content and clinical results. The objective is to test the applicability and capacity for retrieval of a multidimensional system developed for classification and management of health information. Methods: Three hundred questions were randomly selected, by computerized method, from the questions received in six years (Medicine Information Service, Pharmaceutical Department, Coimbra University Hospitals). They were characterized and applicability evaluated by classified amount and need to alter the system, which is composed of various independent dimensions, incorporating concepts sometimes hierarchical. Questions retrieval was tested searching information in a dimension or between dimensions. Results: All questions were classified: 53% are clinical cases with illnesses incidence in the genitourinary system; metabolic, nutritional and endocrine disease; cancer; infections and nervous system. In 81%, the object is a drug, mostly anti-infectious and anti-neoplastic agents. The therapeutic and safety areas had been the most requested, regarding the subjects: use, adverse reactions, drug identification and pharmaceutical technology. As to applicability, it was necessary to add some concepts and modify same hierarchical groups, that didn’t modify the basic structure, nor had collided with the desirable characteristics. The limitations were related with the incorporated external classification systems. The search in the subject dimension of the concept drug administration retrieved 19 questions. The search between two dimensions: antiinfectious (external) and teratogenicity (subject) retrieved three questions. In the two examples, it was possible to retrieve information from any one of the levels of the hierarchy, from the most general to the most specific and even from external dimensions. Conclusions: The use of the system in this sample showed its applicability in clinical information classification and filing, retrieval capacity and flexibility, supporting modifications without interfering with desirable characteristics. This tool allows retrieval of patient-oriented evidence that matters.

Serviços farmacêuticos ou serviços das farmácias?

Artigo de Opinião

Knowledge representation for data integration and exploration in translational medicine

Tese de doutoramento, Informática (Bioinformática), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

Synthesis and computer-assisted design of mitochondrial electron transport-chain inhibitors as antimalarial agents

Tese de doutoramento, Farmácia (Química Farmacêutica e Terapêutica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2014

Peroxide-based hybrid and prodrug antimalarials to deliver cysteine protease inhibitors into the parasitic food vacuole

Tese de doutoramento, Farmácia (Química Farmacêutica e Terapêutica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2014

Desenvolvimento de indicadores de comunicação em cuidados farmacêuticos : estudo piloto da sua aplicabilidade em farmácias comunitárias europeias

Tese de mestrado, Cuidados Farmacêuticos, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2013

Péptidos para a detecção de agregados de alfa-sinucleína

Tese de mestrado, Química Farmacêutica e Terapêutica, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2013

Development of new methodologies for C-H insertion

Tese de doutoramento, Farmácia (Química Farmacêutica e Terapêutica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2014