Laser-engineered dissolving microneedle arrays for protein delivery: potential for enhanced intradermal vaccination

OBJECTIVES: We aimed to highlight the utility of novel dissolving microneedle (MN)-based delivery systems for enhanced transdermal protein delivery. Vaccination remains the most accepted and effective approach in offering protection from infectious diseases. In recent years, much interest has focused on the possibility of using minimally invasive MN technologies to replace conventional hypodermic vaccine injections.

METHODS: The focus of this study was exploitation of dissolving MN array devices fabricated from 20% w/w poly(methyl vinyl ether/maleic acid) using a micromoulding technique, for the facilitated delivery of a model antigen, ovalbumin (OVA).

KEY FINDINGS: A series of in-vitro and in-vivo experiments were designed to demonstrate that MN arrays loaded with OVA penetrated the stratum corneum and delivered their payload systemically. The latter was evidenced by the activation of both humoral and cellular inflammatory responses in mice, indicated by the production of immunoglobulins (IgG, IgG1, IgG2a) and inflammatory cytokines, specifically interferon-gamma and interleukin-4. Importantly, the structural integrity of the OVA following incorporation into the MN arrays was maintained.

CONCLUSION: While enhanced manufacturing strategies are required to improve delivery efficiency and reduce waste, dissolving MN are a promising candidate for 'reduced-risk' vaccination and protein delivery strategies.

Transcriptional response of T cells to IFN-alpha:changes induced in IFN-alpha-sensitive and resistant cutaneous T cell lymphoma

Interferon-alpha (IFN-alpha) therapy is commonly used in the treatment of neoplastic and autoimmune diseases, including cutaneous T cell lymphoma (CTCL). However, the IFN-alpha response is unpredictable, and the IFN-alpha cell targets and pathways are only partially understood. To delineate the molecular mechanisms of IFN-alpha activity, gene expression profiling was performed in a time-course experiment of both IFN-alpha sensitive and IFN-alpha-resistant variants of a CTCL cell line. These experiments revealed that IFN-alpha is responsible for the regulation of hundreds of genes in both variants and predominantly involves genes implicated in signal transduction, cell cycle control, apoptosis, and transcription regulation. Specifically, the IFN-alpha response of tumoral T cells is due to a combination of induction of apoptosis in which TNFSF10 and HSXIAPAF1 may play an important role and cell cycle arrest achieved by downregulation of CDK4 and CCNG2 and upregulation of CDKN2C and tumor suppressor genes (TSGs). Resistance to IFN-alpha appears to be associated with failure to induce IRF1 and IRF7 and deregulation of the apoptotic signals of HSXIAPAF1, TRADD, BAD, and BNIP3. Additionally, cell cycle progression is heralded by upregulation of CDC25A and CDC42. A critical role of NF-kappaB in promoting cell survival in IFN-alpha-resistant cells is indicated by the upregulation of RELB and LTB.

Chemistry and Distribution of Daughter Species in the Circumstellar Envelopes of O-Rich AGB Stars

Context. Thanks to the advent of Herschel and ALMA, new high-quality observations of molecules present in the circumstellar envelopes of asymptotic giant branch (AGB) stars are being reported that reveal large differences from the existing chemical models. New molecular data and more comprehensive models of the chemistry in circumstellar envelopes are now available.
Aims: The aims are to determine and study the important formation and destruction pathways in the envelopes of O-rich AGB stars and to provide more reliable predictions of abundances, column densities, and radial distributions for potentially detectable species with physical conditions applicable to the envelope surrounding IK Tau.
Methods: We use a large gas-phase chemical model of an AGB envelope including the effects of CO and N2 self-shielding in a spherical geometry and a newly compiled list of inner-circumstellar envelope parent species derived from detailed modeling and observations. We trace the dominant chemistry in the expanding envelope and investigate the chemistry as a probe for the physics of the AGB phase by studying variations of abundances with mass-loss rates and expansion velocities.
Results: We find a pattern of daughter molecules forming from the photodissociation products of parent species with contributions from ion-neutral abstraction and dissociative recombination. The chemistry in the outer zones differs from that in traditional PDRs in that photoionization of daughter species plays a significant role. With the proper treatment of self-shielding, the N → N2 and C+→ CO transitions are shifted outward by factors of 7 and 2, respectively, compared with earlier models. An upper limit on the abundance of CH4 as a parent species of (≲2.5 × 10-6 with respect to H2) is found for IK Tau, and several potentially observable molecules with relatively simple chemical links to other parent species are determined. The assumed stellar mass-loss rate, in particular, has an impact on the calculated abundances of cations and the peak-abundance radius of both cations and neutrals: as the mass-loss rate increases, the peak abundance of cations generally decreases and the peak-abundance radius of all species moves outwards. The effects of varying the envelope expansion velocity and cosmic-ray ionization rate are not as significant.

Induction and antagonism of antiviral responses in respiratory syncytial virus-infected pediatric airway epithelium.

Airway epithelium is the primary target of many respiratory viruses. However, virus induction and antagonism of host responses by human airway epithelium remains poorly understood. To address this, we developed a model of respiratory syncytial virus (RSV) infection based on well- differentiated pediatric primary bronchial epithelial cell cultures (WD-PBECs) that mimics hallmarks of RSV disease in infants. RSV is the most important respiratory viral pathogen in young infants worldwide. We found that RSV induces a potent antiviral state in WD-PBECs that was mediated in part by secreted factors, including interferon lambda-1 (IFNλ1)/IL-29. In contrast, type I interferons were not detected following RSV infection of WD-PBECs., Interferon (IFN) responses in RSV-infected WD-PBECs reflected those in lower airway samples from RSV-hospitalized infants. In view of the prominence of IL-29, we determined whether recombinant IL-29 treatment of WD-PBECs before or after infection abrogated RSV replication. Interestingly, IL-29 demonstrated prophylactic, but not therapeutic, potential against RSV. The absence of therapeutic potential reflected effective RSV antagonism of IFN-mediated antiviral responses in infected cells. Our data are consistent with RSV non-structural proteins 1 and/or 2 perturbing the Jak-STAT signaling pathway, with concomitant reduced expression of antiviral effector molecules, such as MxA/B. Antagonism of Jak-STAT signaling was restricted to RSV-infected cells in WD-PBEC cultures. Importantly, our study provides the rationale to further explore IL-29 as a novel RSV prophylactic.

Ultraviolet emission lines of Si II in cool star and solar spectra

Recent atomic physics calculations for Si II are employed within the CLOUDY modelling code to analyse Hubble Space Telescope (HST) STIS ultraviolet spectra of three cool stars, β Geminorum, α Centauri A and B, as well as previously published HST/GHRS observations of α Tau, plus solar quiet Sun data from the High Resolution Telescope and Spectrograph. Discrepancies found previously between theory and observation for line intensity ratios involving the 3s²3p ²PJ-3s3p^{2 4}P^J' intercombination multiplet of Si II at ~ 2335 Å are significantly reduced, as are those for ratios containing the 3s²3p ²PJ-3s3p^{2 2}DJ ~ transitions at ~1816 Å. This is primarily due to the effect of the new Si II transition probabilities. However, these atomic data are not only very different from previous calculations, but also show large disagreements with measurements, specifically those of Calamai et al. for the intercombination lines. New measurements of transition probabilities for Si II are hence urgently required to confirm (or otherwise) the accuracy of the recently calculated values. If the new calculations are confirmed, then a long-standing discrepancy between theory and observation will have finally been resolved. However, if the older measurements are found to be correct, then the agreement between theory and observation is simply a coincidence and the existing discrepancies remain.

Aß biology and its contribution to Alzheimer's disease

A doença de Alzheimer (DA) é uma desordem neurodegenerativa progressiva patologicamente caracterizada pela presença de placas de amilóide (placas senis) insolúveis e também pela presença de tranças neurofibrilhares,formadas pela proteína Tau hiperfosforiladada. O principal constituinte das placas senis é o peptídeo beta-amilóide (Ab), que deriva do processamento proteolítico da proteína precursora de amilóide de Alzheimer (APP). Embora Ab exista como um agregado pouco solúvel nas placas senis, ele é secretado pelas células como uma molécula solúvel. O Ab “per se” pode afectar o metabolismo da APP. Alguns autores sugerem que o Ab exerce o seu efeito alterando o processamento ou catabolismo da APP, outros sugerem que ele também induz a transcrição da APP, onde aumentando os níveis da APP pode estar a contribuir para a sua própria produção (mecanismo de “feedback” positivo). Assim sendo, torna-se difícil consolidar todas estas observações e identificar as potenciais funções fisiológicas do Ab “in vivo”, ou as consequências da sua produção. Neste trabalho caracterizaram-se os efeitos do Ab no metabolismo da APP. Os nossos estudos revelaram que um dos mecanismos induzidos pelo Ab é a acumulação intracelular do fragmento neuroprotector sAPP (isAPPa) em estruturas com características vesiculares associadas ao citosqueleto. Estudos adicionais em culturas primárias revelaram que o Ab estava a exercer o seu efeito ao nível da secreção vesicular, provavelmente interferindo com o transporte de APP/sAPP ao longo da rede do citosqueleto. Esta hipótese é sustentada pelo facto do Ab estar a afectar a estabilidade e a polimerização de proteínas envolvidas na dinâmica do citosqueleto. Contrariamente a publicações anteriores o Ab não induziu a transcrição da APP, na verdade em culturas primárias neuronais foi observado uma diminuição nos níveis de expressão da APP. Isto foi acompanhado por um aumento nos fragmentos C-terminais da APP (CTFs) e uma diminuição na localização nuclear do seu domínio intracelular (AICD), sugerindo alterações na sinalização nuclear da APP. O Ab pode afectar outras vias de sinalização, particularmente alterando o balanço entre as actividades das proteínas cinases e fosfatases, o que pode ter consequências para o desenvolvimento da doença. Os dados obtidos indicam que o Ab é capaz de inibir a actividade da proteína fosfatase1, a sua importância numa perspectiva de futuras terapias é discutida. Devido à relevância da agregação do Ab para a sua toxicidade, a formação de complexos com proteínas que promovem a sua desagregação/degradação e o seu efeito no processamento da APP foi avaliado. Na presença destes complexos observou-se uma reversão da acumulação isAPP, demonstrando o potencial terapêutico destas proteínas como moduladores do metabolismo da APP. Este trabalho permitiu compreender melhor os mecanismos envolvidos nos efeitos do Ab no processamento da APP e descobrir algumas moléculas que podem ser relevantes numa perspectiva de diagnóstico e terapia na DA.

Progesterone actions in protein phosphorylation in the central nervous system

O presente trabalho propõe-se esclarecer o papel que a progesterona e os seus metabolitos exercem no sistema nervoso central. Nos últimos anos, com a descoberta da síntese local de esteróides no cérebro, a progesterona, assim como outras hormonas sexuais, ganharam uma relevância crescente em fenómenos tais como plasticidade neuronal e neuroprotecção. Ainda que já se comece a entender o papel de muitas hormonas no cérebro, tal como o estrogénio, o papel da progesterona continua menos conhecido. Deste modo, o nosso trabalho centrou-se na elucidação dos efeitos da progesterona em fenómenos de sobrevivência celular, plasticidade neuronal/sináptica. Graças à colaboração com um grupo pioneiro em estudos sobre hormonas sexuais neuroactivas, o presente trabalho fornece uma importante contribuição ao entendimento do papel desta hormona no sistema nervoso central. Este trabalho fornece novos dados, relativamente ao papel da progesterona e dos seus metabolitos reduzidos na regulação de vias de sinalização associadas com sobrevivência celular, tal como Akt/PI3K e ERK. Também é analisado o efeito do tratamento hormonal na expressão e estado de fosforilação da proteína Tau, sendo ainda motivo de estudo cinases e fosfatases envolvidas nestes mecanismos.

Genetic profiling of ApoE in dementia

A demência é uma das principais causas de incapacidade entre os idosos, afetando mais de 36 milhões de pessoas em todo o mundo. É caracterizada pela deterioração progressiva das funções cognitivas, resultando em dificuldades no desempenho das atividades diárias do indivíduo. A idade de aparecimento dos sintomas, bem como a sua taxa de progressão, são variáveis entre a maior parte das demências, sendo estas geralmente caracterizadas por uma natureza progressiva, aumentando de gravidade ao longo do tempo. Entre os tipos mais frequentes de demência encontram-se a Doença de Alzheimer (DA), Demência Vascular, Demência de Corpos de Lewy e Demência Frontotemporal. O diagnóstico diferencial das demências é realizado tipicamente por testes neuro-psicológicos (para a exclusão de outras demências) e por exames imagiológicos. Contudo, muitos dos sintomas clínicos característicos podem sobrepor-se entre os diversos tipos de demência, o que pode constituir um problema devido a falta de especificidade e erros de diagnóstico. A compreensão dos fatores de risco ambientais e genéticos que podem modular o aparecimento e/ou progressão de doenças abre novas perspetivas relativamente à gestão destas neuropatologias. O gene da apolipoproteína E (ApoE) é reconhecido como o maior fator de risco na demência, desempenhando um papel central em particular no desenvolvimento da DA, sendo que os portadores do alelo ε4 são mais suscetíveis para a doença. Além disso, possíveis associações foram também propostas entre este gene e outras doenças neurológicas, sendo no entanto estes dados ainda controversos. Assim, o objetivo principal deste trabalho consistiu em determinar as frequências alélicas e genotípicas do gene ApoE num grupo de estudo piloto de pacientes com demência na região de Aveiro. Este grupo foi subdividido com base no diagnóstico neuroquímico, no qual foram avaliados os níveis de Aβ1-42, Tau-total e fosfo-Tau 181 no líquido cefalorraquidiano dos pacientes. Como resultado, observou-se que o alelo ε3 foi o mais frequente no grupo total, independentemente do tipo de patologia, e que o alelo ε2 foi o menos comum. O alelo ε4 foi de facto mais frequente em pacientes com DA do que em pacientes com outras neuropatologias, o que está de acordo com a relação proposta por outros autores. Adicionalmente, foi possível verificar que a frequência deste alelo nos pacientes com patologia amilóide é semelhante à observada no grupo DA, sugerindo um papel relevante para o ApoE no metabolismo e acumulação cerebral do Aβ. Consequentemente, estes indivíduos podem ter uma maior suscetibilidade para o desenvolvimento de DA no futuro. Deste modo, os nossos dados corroboram a ideia de que o alelo ε4 é um forte fator de risco para a DA e que deve ser considerado como um teste genético relevante que pode contribuir para o diagnóstico clínico da demência.

Línguas em Timor-Leste: que gestão escolar do plurilinguismo?

O presente estudo tem por objetivo compreender, no contexto geopolítico de Timor-Leste, quais as imagens, funções e estatutos das línguas que aí circulam e, simultaneamente, percecionar de que modo a Escola gere essa pluralidade linguística. Para o efeito, tivemos em conta as representações/imagens relativamente às línguas, às suas funções e estatutos, não só dos alunos e dos diferentes atores educativos (professores, diretores de escola e formadores do 1.º e 2.º ciclo), mas também aquelas que circulam em contexto social alargado, onde incluímos os intervenientes e os responsáveis pelas políticas educativas e outros elementos da população. Foi deste modo que procurámos perceber de que forma tais representações se influenciam reciprocamente e se refletem na Escola. O estudo realizado foi de cariz etnográfico. Assim, o investigadorobservador, colocado no terreno, foi produzindo um diário do observador e recolhendo informação etnográfica, através da sua convivência com a sociedade timorense (escritos do quotidiano, questionário à polícia, observação de aula, entre outros), auscultando as “vozes” quer dos alunos (por meio de biografias linguísticas e desenhos), quer dos atores educativos (através de biografias linguísticas e entrevistas), quer ainda dos intervenientes nas políticas educativas (com recurso a entrevistas) e de alguns jovens timorenses, recorrendo de novo às entrevistas. Simultaneamente, foi feita uma recolha documental, ao longo de todo o período em que o estudo decorreu, que integrou fontes escritas (documentos oficiais, como sejam os documentos reguladores das políticas linguísticas e os manuais, fontes não oficiais, incluindo documentos vários e testemunhos e fontes estatísticas, como os Censos) e fontes não escritas (imagens e sons registados, estes posteriormente transcritos). Todos estes dados foram classificados em dados primários e secundários, em função da sua relevância para o estudo. Para a sua análise socorremo-nos da análise de conteúdo para as biografias, as entrevistas e os manuais de língua portuguesa, estes no quadro de uma abordagem para a diversidade linguística e cultural, de uma análise documental para os documentos reguladores do Sistema Educativa e outros documentos oficiais relativos às línguas e, finalmente, recorremos a uma análise biográfica (Molinié, 2011) para os desenhos realizados pelos alunos. Os resultados obtidos vieram evidenciar o multilinguismo social e escolar que se vive no país, as imagens e as funções que as línguas desempenham nestes dois contextos, o escolar e o da sociedade alargada, permitindo-nos compreender que a Escola não é apenas um microcosmos dentro da sociedade, mas um espaço de encontro, por vezes de confronto, entre diversas línguas, culturas e identidades. Ela é também espaço onde as questões do plurilinguismo são mais desafiantes na medida em que as línguas não são apenas objeto de ensino aprendizagem, mas desempenham igualmente funções importantes na aquisição dos saberes escolares, na interação social e no desenvolvimento cognitivo dos alunos. Nestes contextos, ocorrem duas situações relevantes, uma é o facto de a Escola ser um lugar onde os repertórios linguísticos plurilingues dos alunos entram em contacto com as línguas de escolarização, o português, o tétum e o malaio indonésio e outra é que saberes escolares e saberes culturais utilizam línguas diferentes, isto é, os primeiros são veiculados em tétum e português, eventualmente em malaio indonésio, mas os saberes culturais são expressos nas línguas autóctones, ameaçadas, porém, por uma crescente expansão do tétum. Contudo, estas línguas criam também espaços privados, identitários e de coesão social dentro da grande cidade que é Díli. São línguas “secretas” e “de defesa.” Por fim, referiremos a urgência para que se tomem medidas no sentido de se criar um consenso sobre a normalização do tétum, que conduza à sua aplicação em contexto educativo e ao seu desenvolvimento funcional, isto é, que leve à planificação do seu estatuto. Visa-se, com este estudo, contribuir para que os atores, acima referidos, possam «repensar» a Escola, em Timor Leste, e, em particular, no que diz respeito à gestão das línguas que nela circulam, através de uma política linguística (educativa) que beneficie o Sistema Educativo, com eventuais repercussões no âmbito do currículo, da produção de materiais e da formação de professores. Face aos resultados obtidos, ainda que consideremos este estudo como parcelar, pelo facto de ter decorrido, sobretudo, na capital timorense, permitimo-nos sugerir a necessidade de esbater fronteiras entre o espaço escolar e as realidades dos alunos, encontrando uma gestão escolar deste plurilinguismo que crie um currículo mais integrador dos saberes linguísticos dos alunos.

Molecular cloning, full-length sequence and preliminary characterization of a 56-kDa protein induced by human interferons

Among the various proteins which are induced when human cells are are treatened with interferon, a predominant protein of unknown function, with molecular mass 56 kDa, has been observed. With the aim of exploring the molecular basis of the regulation of this protein and of its mRNA, in order to understand its biological functionand its possible contribution to the various antiviral and non-antiviral actions exerted by interferons.

Novas abordagens no desenvolvimento de fármacos modificadores da doença de Alzheimer

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

O papel dos biomarcadores na doença de Alzheimer

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

Interrelation entre déficits métaboliques et neuropathologie associée à la maladie d’Alzheimer chez la souris 3xTg-AD

La maladie d’Alzheimer (MA) est la maladie neurodégénérative qui cause le plus important nombre de cas de démence. On estime que près de 15% des canadiens âgés de plus de 65 ans sont atteints de la MA. Avec le vieillissement de la population, le nombre de cas augmentera de manière substantielle dans les prochaines années. À l’heure actuelle, aucun traitement ne permet de ralentir la progression de la maladie. Pour plus de 99% des cas, ses causes exactes demeurent indéterminées. Toutefois, de nombreux facteurs de risque ont été identifiés. Parmi eux, on retrouve plusieurs facteurs liés au métabolisme énergétique dont l’obésité et le diabète de type 2 (DT2). De manière intéressante, des modifications du métabolisme, telles qu’une résistance à l’insuline centrale et périphérique, sont également observées chez les patients Alzheimer. Afin de mieux comprendre l’interaction entre le DT2 et la MA, nous avons d’abord étudié les altérations métaboliques chez la souris triple transgénique (3xTg-AD), un modèle murin de la MA. Nous avons, en premier lieu, observé une intolérance au glucose qui progresse avec l’âge, qui est plus importante chez les femelles et qui semble liée à l’accumulation du peptide beta-amyloïde (Aβ) humain dans le pancréas. Ensuite, nous avons nourri cette souris avec une diète riche en gras pour vérifier l’impact d’une aggravation des déficits métaboliques sur la pathologie Alzheimer. L’aggravation de l’intolérance au glucose chez les souris 3xTg-AD semblait liée à l’atrophie des îlots de Langerhans et, en conséquence, à une réduction de la production d’insuline en réponse à l’injection de glucose. En plus de l’aggravation des déficits métaboliques, la diète riche en gras a augmenté de manière drastique l’accumulation de la forme soluble du peptide Aβ dans le cortex et a déterioré la mémoire des souris 3xTg-AD. De manière intéressante, l’élévation du peptide Aβ et les troubles de la mémoire ont été rétablis par l’administration d’une seule dose d’insuline. Aussi, nous avons observé une augmentation du peptide Aβ dans le plasma 30 minutes à la suite de l’injection d’insuline, suggérant qu’il est possible que la baisse rapide du peptide soit en partie causée par une élévation de la clairance du peptide au cerveau. Ces résultats renforcent les évidences supportant le potentiel thérapeutique de l’insuline dans le traitement de la MA. Toutefois, les résultats chez les patients mettent en lumière l’inefficacité de l’administration intranasale d’insuline chez les porteurs de l’allèle 4 du gène de l’apolipoprotéine E (APOE4). Afin de comprendre les raisons qui expliquent cette différence de réponse à l’insuline chez les porteurs de l’APOE4, nous avons injecté des souris exprimant l’APOE3 et l’APOE4 humain avec de l’insuline dans le but de vérifier l’effet central et périphérique de l’insuline chez ces animaux. Les souris APOE4 montrent une plus importante élévation de la signalisation de l’insuline au cerveau comparativement aux souris APOE3. Cette plus haute réponse est aussi associée à une élévation plus importante de la phosphorylation de la protéine tau, un marqueur neuropathologique de la MA. En somme, ces résultats suggèrent qu’il existe un cercle vicieux entre la MA et le DT2. L’administration d’insuline a un potentiel thérapeutique intéressant pour la MA, malgré des effets limités chez les patients APOE4 en raison de son impact probable sur la phosphorylation de la protéine tau.