A "Trojan horse" strategy to reverse drug-resistance in brain tumors

Los gliomas malignos representan una de las formas más agresivas de los tumores del sistema nervioso central (SNC). De acuerdo con la clasificación de los tumores cerebrales de la Organización Mundial de la Salud (OMS), los astrocitomas han sido categorizados en cuatro grados, determinados por la patología subyacente. Es así como los gliomas malignos (o de alto grado) incluyen el glioma anaplásico (grado III) así como el glioblastoma multiforme (GBM, grado IV),estos últimos los más agresivos con el peor pronóstico (1). El manejo terapéutico de los tumores del SNC se basa en la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia, dependiendo de las características del tumor, el estadio clínico y la edad (2),(3), sin embargo ninguno de los tratamientos estándar es completamente seguro y compatible con una calidad de vida aceptable (3), (4). En general, la quimioterapia es la primera opción en los tumores diseminados, como el glioblastoma invasivo y el meduloblastoma de alto riesgo o con metástasis múltiple, pero el pronóstico en estos pacientes es muy pobre (2),(3). Solamente nuevas terapias dirigidas (2) como las terapias anti-angiogénicas (4); o terapias génicas muestran un beneficio real en grupos limitados de pacientes con defectos moleculares específicos conocidos (4). De este modo, se hace necesario el desarrollo de nuevas terapias farmacológicas para atacar los tumores cerebrales. Frente a las terapias los gliomas malignos son con frecuencia quimioresistentes, y esta resistencia parece depender de al menos dos mecanismos: en primer lugar, la pobre penetración de muchas drogas anticáncer a través de la barrera hematoencefálica (BBB: Blood Brain Barrier), la barrera del fluido sangre-cerebroespinal (BCSFB: Blood-cerebrospinal fluid barrier) y la barrera sangre-tumor (BTB: blood-tumor barrier). Dicha resistencia se debe a la interacción de la droga con varios transportadores o bombas de eflujo de droga ABC (ABC: ATP-binding cassette) que se sobre expresan en las células endoteliales o epiteliales de estas barreras. En segundo lugar, estos transportadores de eflujo de drogas ABC propios de las células tumorales confieren un fenotipo conocido como resistencia a multidrogas (MDR: multidrug resistance), el cual es característico de varios tumores sólidos. Este fenotipo también está presente en los tumores del SNC y su papel en gliomas es objeto de investigación (5). Por consiguiente el suministro de medicamentos a través de la BBB es uno de los problemas vitales en los tratamientos de terapia dirigida. Estudios recientes han demostrado que algunas moléculas pequeñas utilizadas en estas terapias son sustratos de la glicoproteína P (Pgp: P-gycoprotein), así como también de otras bombas de eflujo como las proteínas relacionadas con la resistencia a multidrogas (MRPs: multidrug resistance-related proteins (MRPs) o la proteína relacionada con cáncer de seno (BCRP: breast-cancer resistance related protein)) que no permiten que las drogas de este tipo alcancen el tumor (1). Un sustrato de Pgp y BCRP es la DOXOrubicina (DOXO), un fármaco utilizado en la terapia anti cáncer, el cual es muy eficaz para atacar las células del tumor cerebral in vitro, pero con un uso clínico limitado por la poca entrega a través de la barrera hematoencefálica (BBB) y por la resistencia propia de los tumores. Por otra parte las células de BBB y las células del tumor cerebral tienen también proteínas superficiales, como el receptor de la lipoproteína de baja densidad (LDLR), que podría utilizarse como blanco terapéutico en BBB y tumores cerebrales. Es asi como la importancia de este estudio se basa en la generación de estrategias terapéuticas que promuevan el paso de las drogas a través de la barrera hematoencefalica y tumoral, y a su vez, se reconozcan mecanismos celulares que induzcan el incremento en la expresión de los transportadores ABC, de manera que puedan ser utilizados como blancos terapéuticos.Este estudio demostró que el uso de una nueva estrategia basada en el “Caballo de Troya”, donde se combina la droga DOXOrubicina, la cual es introducida dentro de un liposoma, salvaguarda la droga de manera que se evita su reconocimiento por parte de los transportadores ABC tanto de la BBB como de las células del tumor. La construcción del liposoma permitió utilizar el receptor LDLR de las células asegurando la entrada a través de la BBB y hacia las células tumorales a través de un proceso de endocitosis. Este mecanismo fue asociado al uso de estatinas o drogas anticolesterol las cuales favorecieron la expresión de LDLR y disminuyeron la actividad de los transportadores ABC por nitración de los mismos, incrementando la eficiencia de nuestro Caballo de Troya. Por consiguiente demostramos que el uso de una nueva estrategia o formulación denominada ApolipoDOXO más el uso de estatinas favorece la administración de fármacos a través de la BBB, venciendo la resistencia del tumor y reduciendo los efectos colaterales dosis dependiente de la DOXOrubicina. Además esta estrategia del "Caballo de Troya", es un nuevo enfoque terapéutico que puede ser considerado como una nueva estrategia para aumentar la eficacia de diferentes fármacos en varios tumores cerebrales y garantiza una alta eficiencia incluso en un medio hipóxico,característico de las células cancerosas, donde la expresión del transportador Pgp se vió aumentada. Teniendo en cuenta la relación entre algunas vías de señalización reconocidas como moduladores de la actividad de Pgp, este estudio presenta no solo la estrategia del Caballo de Troya, sino también otra propuesta terapéutica relacionada con el uso de Temozolomide más DOXOrubicina. Esta estrategia demostró que el temozolomide logra penetrar la BBB por que interviene en la via de señalización de la Wnt/GSK3/β-catenina, la cual modula la expresión del transportador Pgp. Se demostró que el TMZ disminuye la proteína y el mRNA de Wnt3 permitiendo plantear la hipótesis de que la droga al disminuir la transcripción del gen Wnt3 en células de BBB, incrementa la activación de la vía fosforilando la β-catenina y conduciendo a disminuir la β-catenina nuclear y por tanto su unión al promotor del gen mdr1. Con base en los resultados este estudio permitió el reconocimiento de tres mecanismos básicos relacionados con la expresión de los transportadores ABC y asociados a las estrategias empleadas: el primero fue el uso de las estatinas, el cual condujo a la nitración de los transportadores disminuyendo su actividad por la via del factor de transcripción NFκB; el segundo a partir del uso del temozolomide, el cual metila el gen de Wnt3 reduciendo la actividad de la via de señalización de la la β-catenina, disminuyendo la expresión del transportador Pgp. El tercero consistió en la determinación de la relación entre el eje RhoA/RhoA quinasa como un modulador de la via (no canónica) GSK3/β-catenina. Se demostró que la proteína quinasa RhoA promovió la activación de la proteína PTB1, la cual al fosforilar a GSK3 indujo la fosforilación de la β-catenina, lo cual dio lugar a su destrucción por el proteosoma, evitando su unión al promotor del gen mdr1 y por tanto reduciendo su expresión. En conclusión las estrategias propuestas en este trabajo incrementaron la citotoxicidad de las células tumorales al aumentar la permeabilidad no solo de la barrera hematoencefálica, sino también de la propia barrera tumoral. Igualmente, la estrategia del “Caballo de Troya” podría ser útil para la terapia de otras enfermedades asociadas al sistema nervioso central. Por otra parte estos estudios indican que el reconocimiento de mecanismos asociados a la expresión de los transportadores ABC podría constituir una herramienta clave en el desarrollo de nuevas terapias anticáncer.

El uso de la charge con animaci??n como Tecnolog??a de la Informaci??n y Comunicaci??n en el proceso de ense??anza aprendizaje de Espa??ol como Lengua Extranjera

Se presenta el uso de la "charge", una ilustraci??n sat??rica que representa un acontecimiento actual, en el aula de ense??anza de espa??ol. Para ello se utilizan las nuevas tecnolog??as, herramientas multimedias y distintos softwares destinados al estudio de idiomas en Brasil.

Charge transfer in DNA: hole charge is confined to a single base pair due to solvation effects

We include solvation effects in tight-binding Hamiltonians for hole states in DNA. The corresponding linear-response parameters are derived from accurate estimates of solvation energy calculated for several hole charge distributions in DNA stacks. Two models are considered: (A) the correction to a diagonal Hamiltonian matrix element depends only on the charge localized on the corresponding site and (B) in addition to this term, the reaction field due to adjacent base pairs is accounted for. We show that both schemes give very similar results. The effects of the polar medium on the hole distribution in DNA are studied. We conclude that the effects of polar surroundings essentially suppress charge delocalization in DNA, and hole states in (GC)n sequences are localized on individual guanines

A lightweight balloon-carried cloud charge sensor

Despite the importance of microphysical cloud processes on the climate system, some topics are under-explored. For example, few measurements of droplet charges in nonthunderstorm clouds exist. Balloon carried charge sensors can be used to provide new measurements. A charge sensor is described for use with meteorological balloons, which has been tested over a range of atmospheric temperatures from -60 to 20 degrees C, in cloudy and clear air. The rapid time response of the sensor (to >10 V s(-1)) permits charge densities from 100 fC m(-3) to 1 nC m(-3) to be determined, which is sufficient for it to act as a cloud edge charge detector at weakly charged horizontal cloud boundaries.

The development and contribution of surface charge by crop residues in two Malawian acid soils

The effects of maize and soya bean residues on the pH and charge of a loamy sand (Kawalazi) and a sandy clay loam (Naming'omba) from Malawi were measured to determine both the indirect effect of the residues on soil charge through the changes in pH, and the direct contribution of charge carried on the residue surfaces. The soils had pH values (10 mM CaCl2) of 4.3 and 5.0 and organic matter contents were 1.4% and 2.7%, respectively. The clay fractions were dominated by kaolinite and goethite, and mica was present in both samples. The soils were incubated for 28 days with maize (Zea mays) and soya bean (Glycine max) residues. The maximum addition of residue (12.0%) in the Kawalazi and Naming'omba soils increased the pH from 4.3 and 5.0 to 4.8 and 5.3 (maize) and to 9.0 and 8.8 (soya bean), respectively. Negative charge increased from 2.1 and 4.7 cmol(c) kg(-1) to 3.8 and 7.5 (maize) and to 5.3 and 9.3 cmol(c) kg(-1) (soya bean). Positive charge increased from 0.72 and 0.62 to 0.87 and 0.85 cmol(c) kg(-1) (maize) and to 0.75 and 0.68 (soya bean). The charge contribution by the residues was calculated by difference between the charge on a sample incubated with residue and the charge on a soil without residue limed to the same pH value. Up to 100 cmolc negative charge and 10 cmol(c) of positive charge per kg of residue were directly contributed to the soil-residue mixture, the amounts depending on the type of residue, the extent to which the residue was decomposed in the soil and the pH of the mixture. The Anderson and Sposito method [Soil Sci. Soc. Am. J. 55 (1991) 1569] was used to partition the permanent negative charge (holding Cs+) from variable negative charge (holding Li+). In the pH range 3.7-6.5 the maize residue contributed between 3 and 26 cmol(c) of variable charge per kg of residue in the Kawalazi soil and between 6 and 25 cmol(c) per kg of residue in the Naming'omba soil. For soya bean the values were between I and 28 and between 4 and 68 cmolc per kg of residue, respectively. At a given pH value, the charge tended to increase with time of incubation and for a given addition of residue, pH decreased during incubation. Addition of residues contributed no permanent negative charge and the charge on the soil measured by Cs adsorption was independent of pH change caused by the residue showing that the method is valid for soil-residue mixtures. With time there was a decrease in the amount of permanent charge probably due to masking as humic material become adsorbed on mineral surfaces. (C) 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Chlorine tolerant, multilayer reverse-somosis membranes with high permeate flux and high salt rejection

A new class of high molecular weight polyethersulfone ionomers is described in which the ionic content can be varied, at will, over a very wide and fully-controllable range. A novel type of coating process enables these materials to be deposited from alcohol-type solvents as cohesive but very thin (50 – 250 nm) films on porous support-membranes, giving high-flux membranes (3.3 – 5.0 L m-2 h-1 bar-1) with very good, though not outstanding salt rejection (typically 92 - 96%). A secondary layer, of formaldehyde-cross-linked polyvinyl alcohol, can be deposited from aqueous solution on the surface of the ionomer membrane, and this layer increases salt rejection to greater than 99% without serious loss of water permeability. The final multi-layer membrane shows excellent chlorine tolerance in reverse-osmosis operation.

Microbe-associated molecular pattern (MAMP) signatures, synergy, size and charge: influences on perception or mobility and host defence responses

Triggering of defences by microbes has mainly been investigated using single elicitors or microbe-associated molecular patterns (MAMPs), but MAMPs are released in planta as complex mixtures together with endogenous oligogalacturonan (OGA) elicitor. We investigated the early responses in Arabidopsis of calcium influx and oxidative burst induced by non-saturating concentrations of bacterial MAMPs, used singly and in combination: flagellin peptide (flg22), elongation factor peptide (elf18), peptidoglycan (PGN) and component muropeptides, lipo-oligosaccharide (LOS) and core oligosaccharides. This revealed that some MAMPs have additive (e.g. flg22 with elf18) and even synergistic (flg22 and LOS) effects, whereas others mutually interfere (flg22 with OGA). OGA suppression of flg22-induced defences was not a result of the interference with the binding of flg22 to its receptor flagellin-sensitive 2 (FLS2). MAMPs induce different calcium influx signatures, but these are concentration dependent and unlikely to explain the differential induction of defence genes [pathogenesis-related gene 1 (PR1), plant defensin gene 1.2 (PDF1.2) and phenylalanine ammonia lyase gene 1 (PAL1)] by flg22, elf18 and OGA. The peptide MAMPs are potent elicitors at subnanomolar levels, whereas PGN and LOS at high concentrations induce low and late host responses. This difference might be a result of the restricted access by plant cell walls of MAMPs to their putative cellular receptors. flg22 is restricted by ionic effects, yet rapidly permeates a cell wall matrix, whereas LOS, which forms supramolecular aggregates, is severely constrained, presumably by molecular sieving. Thus, MAMPs can interact with each other, whether directly or indirectly, and with the host wall matrix. These phenomena, which have not been considered in detail previously, are likely to influence the speed, magnitude, versatility and composition of plant defences.

Development of a reverse genetics system enabling the rescue of recombinant avian influenza virus A/Turkey/England/50-92/91 (H5N1)

We previously described the use of an established reverse genetics system for the generation of recombinant human influenza A viruses from cloned cDNAs. Here, we have assembled a set of plasmids to allow recovery of the avian H5N1 influenza virus A/Turkey/England/50-92/91 entirely from cDNA. This system enables us to introduce mutations or truncations into the cDNAs to create mutant viruses altered specifically in a chosen gene. These mutant viruses can then be used in future pathogenesis studies in chickens and in studies to understand the host range restrictions of avian influenza viruses in humans.

A hexadecanuclear copper(I)-copper(II) mixed-valence compound: structure, magnetic properties, intervalence charge transfer, EPR, and NMR

Hexadecanuclear copper mixed-valence complex 2 containing 10 Cu-II, centers and 6 Cu-I centers was isolated with N,O donor ligands. From the X-ray crystal structure, 2 was found to contain a centrosymmetric dimeric cation - each monomeric unit composed of eight copper centers. It displays a very broad and weak intervalence charge-transfer band around 1100 nm at room temperature in the solid state. Variable-temperature magnetic susceptibility measurements indicate an S = 1/2 ground state for half of 2, explicitly, each Cu-8 moiety has a g value around 2.26. Complex 2 was examined by NMR spectroscopy at room temperature in solution and by EPR at low temperature; the data indicates that the valence is delocalized in 2 at room temperature but localized at low temperature. ((C) Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 69451 Weinheim, Germany, 2007)

Novel charge transfer supramolecular assemblies with Keggin anions and 2-amino-5-nitropyridine

Several novel compounds with the non-linear optical chromophore 2-amino-5-nitropyridine (2A5NP) and Keggin polyoxoanions (alpha-isomers), having the general formula (2A5NP)(m)H-n[XM12O40]center dot xH(2)O, M = Mo, W, were synthesised. Compounds were obtained with X = P, n = 3, m = 3 and 4 and X = Si, n = m = 4 ( x = 2 - 6). Thus, for each of the anions [PMo12O40](3-) and [PW12O40](3-) two different compounds were obtained, with the same anion and organic counterpart but with a different stoichiometric ratio. These presented different charge transfer properties and thermal stability. All compounds were characterised by spectroscopic and analytical techniques. The single crystal X-ray diffraction structure of (2A5NP)(4)H-3[PMo12O40]center dot 2.5H(2)O center dot 0.5C(2)H(5)OH showed that the water solvent molecules and the organic chromophores are assembled via infinite one-dimensional chains of hydrogen bonds with formation of open channels, which accommodate [ PMo12O40] 3- and ethanol solvent molecules.

Modeling the structure of amorphous MoS3: a neutron diffraction and reverse Monte Carlo study

A model for the structure of amorphous molybdenum trisulfide, a-MoS3, has been created using reverse Monte Carlo methods. This model, which consists of chains Of MoS6 units sharing three sulfurs with each of its two neighbors and forming alternate long, nonbonded, and short, bonded, Mo-Mo separations, is a good fit to the neutron diffraction data and is chemically and physically realistic. The paper identifies the limitations of previous models based on Mo-3 triangular clusters in accounting for the available experimental data.