A cocktail of thermally stable, chemically synthesized capture agents for the efficient detection of anti-gp41 antibodies from human sera and techniques

This thesis reports on a method to improve in vitro diagnostic assays that detect immune response, with specific application to HIV-1. The inherent polyclonal diversity of the humoral immune response was addressed by using sequential in situ click chemistry to develop a cocktail of peptide-based capture agents, the components of which were raised against different, representative anti-HIV antibodies that bind to a conserved epitope of the HIV-1 envelope protein gp41. The cocktail was used to detect anti-HIV-1 antibodies from a panel of sera collected from HIV-positive patients, with improved signal-to-noise ratio relative to the gold standard commercial recombinant protein antigen. The capture agents were stable when stored as a powder for two months at temperatures close to 60°C.

Structure-Guided Design and Biophysical Characterization of Novel Anti-HIV Reagents

Despite over 30 years of effort, an HIV-1 vaccine that elicits protective antibodies still does not exist. Recent clinical studies have identified that during natural infection about 20% of the population is capable of mounting a potent and protective antibody response. Closer inspection of these individuals reveal that a subset of these antibodies, recently termed potent VRC01-like (PVL), derive exclusively from a single human germline heavy chain gene. Induced clonal expansion of the B cell encoding this gene is the first step through which PVL antibodies may be elicited. Unfortunately, naturally occurring HIV gp120s fail to bind to this germline, and as a result cannot be used as the initial prime for a vaccine regimen. We have determined the crystal structure of an important germline antibody that is a promising target for vaccine design efforts, and have set out to engineer a more likely candidate using computationally-guided rational design.

In addition to prevention efforts on the side of vaccine design, recently characterized broadly neutralizing anti-HIV antibodies have excellent potential for use in gene therapy and passive immunotherapy. The separation distance between functional Fabs on an antibody is important due to the sparse distribution of envelop spikes on HIV compared to other viruses. We set out to build and characterize novel antibody architectures by incorporating structured linkers into the hinge region of an anti-HIV antibody b12. The goal was to observe whether these linkers increased the arm-span of the IgG dimer. When incorporated, flexible Gly4Ser repeats did not result in detectable extensions of the IgG antigen binding domains, by contrast to linkers including more rigid domains such as β2-microglobulin, Zn-α2-glycoprotein, and tetratricopeptide repeats (TPRs). This study adds an additional set of linkers with varying lengths and rigidities to the available linker repertoire, which may be useful for the modification and construction of antibodies and other fusion proteins.

Structural Characterizations of the Dimeric Anti-HIV Antibody 2G12 and the HIV-2 Envelope Glycoprotein

More than thirty years after the discovery that Human Immunodeficiency Virus (HIV) was the causative agent of Acquired Immunodeficiency Syndrome (AIDS), the disease remains pandemic as long as no effective universal vaccine is found. Over 34 million individuals in the world are infected with the virus, and the vast majority of them have no access to the antiretroviral therapies that have largely reduced HIV to a chronic disease in the developed world. The first chapter of this thesis introduces the history of the virus. The key to the infectious mechanism of the virus lies in its envelope glycoprotein (Env), a trimeric spike on the viral surface that utilizes host T cell receptors for entry. Though HIV-1 Env is immunogenic, most infected patients do not mount an effective neutralizing antibody response against it. Broadly-neutralizing anti-Env antibodies (bNAbs) present in the serum of a minority of infected individuals are usually sufficient to prevent the progression to full blown AIDS. Thus, the molecular details of these bNAbs as well as the antibody-antigen interface are of prime interest for structural studies, as insight gained would contribute to the design of a more effective immunogen and potential vaccine candidate. The second chapter of this thesis describes the low-resolution crystal structure of one such antibody, 2G12 dimer, which targets a high mannose epitope on the surface of Env. Patients infected with HIV-2, a related virus with ~35% sequence identity in the Env region, can generally mount a robust antibody response sufficient for viral control for reasons still unknown. The final two chapters of this thesis focus on the first reported structural studies of HIV-2 Env, the molecular details of which may inform HIV-1 therapy and immunogen design.

Structural Characterization of Pro-inflammatory and Anti-inflammatory Immunoglobulin G Fc Proteins

Immunoglobulin G (IgG) is central in mediating host defense due to its ability to target and eliminate invading pathogens. The fragment antigen binding (Fab) regions are responsible for antigen recognition; however the effector responses are encoded on the Fc region of IgG. IgG Fc displays considerable glycan heterogeneity, accounting for its complex effector functions of inflammation, modulation and immune suppression. Intravenous immunoglobulin G (IVIG) is pooled serum IgG from multiple donors and is used to treat individuals with autoimmune and inflammatory disorders such as rheumatoid arthritis and Kawasaki’s disease, respectively. It contains all the subtypes of IgG (IgG1-4) and over 120 glycovariants due to variation of an Asparagine 297-linked glycan on the Fc. The species identified as the activating component of IVIG is sialylated IgG Fc. Comparisons of wild type Fc and sialylated Fc X-ray crystal structures suggests that sialylation causes an increase in conformational flexibility, which may be important for its anti-inflammatory properties.

Although glycan modifications can promote the anti-inflammatory properties of the Fc, there are amino acid substitutions that cause Fcs to initiate an enhanced immune response. Mutations in the Fc can cause up to a 100-fold increase in binding affinity to activating Fc gamma receptors located on immune cells, and have been shown to enhance antibody dependent cell-mediated cytotoxicity. This is important in developing therapeutic antibodies against cancer and infectious diseases. Structural studies of mutant Fcs in complex with activating receptors gave insight into new protein-protein interactions that lead to an enhanced binding affinity.

Together these studies show how dynamic and diverse the Fc region is and how both protein and carbohydrate modifications can alter structure, leading to IgG Fc’s switch from a pro-inflammatory to an anti-inflammatory protein.

Observations on the downstream movements of brown trout fry (Salmo trutta L.)in the Lissuraga [Translation from: Bulletin Francais de la Pisciculture No.274 1-17, 1979]

The phenomenon of the downstream movement of brown trout fry has been noticed for a very long time by fish biologists. The work presented here, and taking place in the framework of the hydrobiological research of the INRA, represents the results of three years' observation of the movement downstream in the Lissuraga, a small stream in the French Basque country, in connection with certain environmental factors, which are shown. The authors have used a live experiment to compare, in an artificial stream, the ”descending” (or ”Nomadic”) fry with the ”resident” fry, caught by electric fishing in other parts of the stream.

Investigations of the sand movements in the district of the Elbe estuary [Translation from: Hamburger Kuestenforschung 19, [pages 61-63 only], 1975]

The present work is concerned with the processes of sand movement in the region of the Elbe estuary. In the first part the results of various investigations which have given indications of the regional transport directions are collected together. The interpretation of the results of a large number of continuous current recordings gives a picture of the resulting transport to be expected under the influence of the tides with those current conditions. This partial translation of the original paper provides the summary of this paper the regional distribution of the flood and ebb flow zones.

Avaliação do potencial anti-inflamatório agudo e crônico e imunossupressor do extrato etanólico de Pterodon polygalaeflorus através de estudos in vivo e in vitro

O gênero Pterodon pertence à família das Papilonaceas e inclui cinco espécies nativas do Brasil: P. pubescens Benth., P. emarginatus Vog., P. apparicioi Pedersoli e P. abruptus Benth., sendo a espécie objeto deste estudo a P. polygalaeflorus Benth.. Seus frutos são livremente comercializados em mercados da flora medicinal e utilizados pela medicina popular devido a propriedades anti-reumática, analgésica, antiinflamatória, dentre outros efeitos associados a esses frutos. O principal uso popular está relacionado ao efeito antiartrítico que parece se encontrar na fração oleosa do fruto. O objetivo deste trabalho foi avaliar o extrato etanólico de Pterodon polygalaeflorus (EEPpg) quanto ao seu potencial antiinflamatório crônico através do modelo de artrite induzida por colágeno (CIA) e seu efeito sobre os linfócitos in vitro, bem como sobre a expansão de células MAC-1+ induzida por adjuvante completo de Freund (AFC). A caracterização química do EEPpg foi realizada por cromatografia em camada delgada (TLC), cromatografia líquida de alta performance (HPLC) e cromatografia gasosa acoplada a espectrômetro de massa (GC-MS), através dos quais uma gama de compostos, incluindo terpenóides de polaridades variadas e flavonóides, foram observados. No modelo de CIA, o EEPpg reduziu significativamente parâmetros associados ao desenvolvimento e progressão da doença e à severidade da doença , inibindo em até 99% o seu desenvolvimento e levando a ausência de sinais clínicos evidentes após tratamento com as menores doses do extrato (0,01 mg/kg e 0,001 mg/kg). O tratamento com EEPpg também reduziu características histopatológicas típicas de articulações de animais com CIA, que também são observadas na artrite reumatóide. O EEPpg reduziu significativamente o peso dos linfonodos dos camundongos, bem como o número absoluto de segmentados, monócitos e linfócitos no sangue. In vitro, O EEPpg mostrou uma atividade anti-proliferativa dos esplenócitos estimulados com concanavalina A (Con A) ou lipopolissacarídeo (LPS) analisada através do ensaio de redução do sal de tetrazólio MTT, corroborada pelo seu efeito sobre o ciclo celular de linfócitos estimulados com Con A, onde o EEPpg nas concentrações de 5, 10 e 20 μg/mL reduziu significativamente, de maneira concentração-dependente, o número de células nas fases S+G2/M e aumentou na fase G0/G1 do ciclo celular. O efeito anti-proliferativo do EEPpg parece também estar associado ao aumento da apoptose dos linfócitos após estimulação com Con A, com aumento estatisticamente significativo no percentual de células mortas por apoptose nas maiores concentrações . O EEPpg inibiu a expansão de células Mac-1+ induzida por AFC no baço, porém não no peritônio. Esse resultado sugere um efeito inibidor do EEPpg sobre a migração celular para as articulações artríticas. Esses resultados contribuem para a validação do uso popular de P. polygalaeflorus contra doenças relacionadas a processos inflamatórios e imunes, sobretudo na artrite reumatóide, antes nunca demonstrado.

Study of ion movements in isolated chicken retinas during spreading depression

Spreading depression (SD) is a phenomenon observed in several sections of vertebrate central nervous system. It can occur spontaneously or be evoked by a variety of stimuli, and consists of a wave of depression of the normal electrical activity of the nervous tissue which spreads slowly in all directions in the tissue. This wave of depression is accompanied by several concomitants including ion movements. All the concomitants of SD can be explained by an increase in the sodium permeability of the plasma membranes of cellular elements involved in this phenomenon.

In the chicken retina, SD is accompanied by a transparency change which can be detected with the naked eye. The isolated retina is a thin (0.1 mm) membrane in which the extracellular fluid quickly and completely equilibrates with the incubation solutions. This preparation was therefore used to study the ion movements during SD by measuring and comparing the ion contents and the extracellular space (ECS) of retinas incubated in various solutions of which some inhibited SD, whereas others allowed this phenomenon to occur.

The present study has shown that during SD there is a shift of extracellular sodium into the intracellular compartment of the retina, a release of intracellular K and a decrease in the magnitude of ECS. These results are in agreement with previous postulates about SD, although the in vitro experimental condition makes the ion movements appear larger and the loss of ECS smaller than observed in the intact cortical tissue. The movements of Na and K, in opposite directions, are reversible. The development and magnitudes of SD is very little affected by deprivation of the oxygen supply.

It was established that the inward sodium shift is not a consequence of an arrest of the Na-pump. It can be prevented, together with SD by the membrane stabilizers, magnesium and procaine. Spreading depression and the ion movements are incompletely inhibited by tetrodotoxin, which blocks the sodium influx into nerve fibers during the action potential. The replacement of Na in the bathing solution by Li does not prevent SD, which is accompanied by Li accumulation in the intracellular compartment. From these experiments and others it was concluded that the mechanism underlying SD and the ion shifts is an increase in the sodium permeability of cell membranes.

O diagnóstico anti-HIV no município do Rio de Janeiro: processos dos cuidados em saúde.

A magnitude e as modificações resultantes da epidemia de Aids no Brasil levaram o Ministério da Saúde a recomendar, a partir de 2001, a incorporação do diagnóstico sorológico da infecção pelo HIV em serviços de atenção básica da rede pública de saúde, visando a universalidade e a ampliação do acesso da população a esses exames. O processo diagnóstico, no caso da AIDS, envolve para além da simples disponibilização da testagem; cobre demandas de prevenção, profilaxia, tratamento e referências adequadas para o interior do sistema assistencial. O estudo realizado teve por objetivo investigar como vem se dando a oferta deste diagnóstico, previsto de estar acontecendo acompanhado de aconselhamento pré e pós-teste, usando como lócus um conjunto de serviços da rede básica de saúde no Município do Rio de Janeiro. Do tipo descritivo-analítico, o trabalho utilizou-se de uma abordagem metodológica qualitativa, realizando entrevistas semi-estruturadas com vinte e dois profissionais de saúde de diversas categorias, envolvidos nos processos de testagem anti-HIV, e com três gestores, buscando compreender como vem sendo ofertado esse cuidado em saúde. O exame do material obtido permitiu a identificação das seguintes categorias analíticas: oferta do teste na rede de atenção básica e dilemas relacionados a esse processo; ações de aconselhamento que acompanham a testagem; resultados do teste anti-HIV e dificuldades na sua comunicação aos usuários; dimensões estrutural e organizacional e gestão do processo de testagem; capacitação dos recursos humanos. Identificou-se que o processo de oferta do teste anti-HIV se circunscreve frequentemente à representação da doença e é necessária maior interlocução na relação profissional de saúde/usuário, considerando a intersubjetividade dos sujeitos envolvidos. Este processo diagnóstico demanda técnicas como apoio, acolhimento e escuta qualificada das necessidades de saúde, entendidas para além das queixas biológicas dos sujeitos, que nem sempre estão se fazendo presentes nos serviços de atenção investigados. Como desafio premente na oferta do diagnóstico anti-HIV, destaca-se que o aconselhamento deve ser uma ferramenta utilizada e reforçada no contexto dos serviços de saúde que atendem pacientes com DST/Aids. Outro desafio, além da capacitação qualificada dos recursos humanos envolvidos, é necessidade de permanente avaliação do processo de oferta que vem sendo oferecido nos serviços da rede básica, que possibilite repensar as atividades de prevenção, o acolhimento e a escuta, e o compartilhamento de idéias entre profissionais que atuam no cotidiano das unidades de saúde e os gestores locais. A pluralidade de questões no fazer em saúde exige que os serviços de saúde e seus responsáveis promovam novos arranjos para que a oferta do teste anti-HIV, como ação de saúde, seja realizada com base na humanização, na integralidade e no respeito aos direitos de cidadania, contribuindo para que a melhoria do atendimento na rede básica se concretize com qualidade.

Efeitos de uma dieta rica em gordura e de uma droga anti-inflamatória não-esteróide sobre a cicatrização cutânea de ratos Wistar propensos e resistentes a obesidade

O sobrepeso induzido por uma dieta rica em gordura atrasa a cicatrização através do prolongamento da fase inflamatória, entretanto, quando recebem uma dieta obesogênica, alguns ratos são suscetíveis a desenvolver sobrepeso, enquanto outros são resistentes. Drogas anti-inflamatórias não-esteróides são frequentemente utilizadas para reduzir a inflamação. Este estudo investigou a cicatrização cutânea em ratos propensos a obesidade induzida por dieta (DIO) e em ratos resistentes a dieta (DR) e avaliou a participação da administração do celecoxibe na cicatrização cutânea destes animais. Ratos machos foram alimentados com uma dieta padrão (Controle, C) ou com uma dieta rica em gordura saturada (30%). Após 19 semanas, o grupo experimental foi subdividido nos grupos DIO e DR. Uma lesão excisional foi feita e os animais foram mortos 7 ou 14 dias depois. Os grupos tratados receberam uma dose diária de 5 ou 10 mg/kg/dia de celecoxibe a partir de dois dias antes da lesão até 7 dias após a lesão, quando foram mortos. O peso corporal foi maior no grupo DIO comparado aos grupos C e DR. A gordura retroperitoneal foi maior no grupo DIO do que nos grupos C e DR e foi maior no grupo DR do que no grupo C. O tratamento com o celecoxibe não alterou o maior peso corporal apresentado pelo grupo DIO ou a maior porcentagem de gordura retroperitoneal apresentada pelos grupos DIO e DR. Todos os grupos tratados com celecoxibe 10 mg apresentaram atraso na cicatrização e não foram mais analisados. O grupo DIO apresentou intolerância a glicose, e ambos os grupos DIO e DR apresentaram atraso na contração e na reepitelização da lesão. O tratamento com celecoxibe 5 mg reverteu a intolerância a glicose no grupo DIO e a contração atrasada nos grupos DIO e DR. Comparado ao grupo DR, o grupo DIO apresentou maior quantidade de células inflamatórias, assim como maiores níveis de peroxidação lipídica. O tratamento com celecoxib (5 mg) não reduziu o número de PMN, mas reduziu o número de mastócitos no grupo DIO, o número de macrófagos e a peroxidação lipídica em ambos os grupos. A diferenciação miofibroblástica e o remodelamento dos vasos foram atrasados em ambos os grupos DIO e DR. O tratamento com celecoxibe 5 mg aumentou a diferenciação miofibroblástica, mas não alterou os vasos sanguíneos. A quantidade de hidroxiprolina foi semelhante nos grupos DIO e DR. O tratamento com celecoxibe 5 mg aumentou a quantidade de hidroxiprolina em todos os grupos. A quantidade de nitrito foi menor no grupo do que no grupo DR. A expressão de TNF-α foi aumentada no grupo DIO comparada ao grupo DR. Nossos resultados mostraram que os ratos DIO assim como os ratos DR apresentam retardo na cicatrização cutânea devido principalmente a intensa inflamação, e a baixa dose de celecoxibe acelerou o reparo cutâneo nestas condições.

Global movements, national grievances. Mobilizing for “real democracy” and social justice

In the ashes of political and socio-economic collapse, social movements sometimes rise like a phoenix. Little more than a year has passed since the Tunisian uprisings, the spark that ignited a series of “mobilizations of the indignant” that spread like wildfire around the world. Many observers have reported on these unprecedented global protests. They have portrayed citizens who declare feeling marginalized if not scapegoated, and who reject the increasing inequalities between rich and poor, the declining mobility of most, and the “disclassment” of many. They have shown, as well, massive protests against governments and politicians that are perceived as indifferent at best, duplicitous at worst, and in any event as blatantly closed to popular concerns. Many journalists have indeed asked what took so long for people to protest given this fatal combination. For the social scientist, however, the questions of who, why and how mobilizes are not so simple. There are specific problematics of mediation between structure, culture and individual or collective agency that need to be addressed.