Comparació dels sistemes "ribosome skipping" i "splicing acceptor" per a l'expressió de transgenes en adenovirus oncolítics

Report for the scientific sojourn carried out at the University of St. Andrews, United Kingdom, from November 2007 until January 2008. Therapeutic transgene expression is a valuable strategy to counteract the limitations associated with oncolytic adenoviruses. Late phase expression is desirable to avoid early cell death for proper virus production. In this 3 months-collaboration, we have constructed a late expression system based on ribosome skipping downstream fiber protein and compared it with a splicing-based method of late gene expression. Despite expressing high amounts of the transgene when utilizing the ribosome skipping-system, flow cytomety assays indicate a delayed transgene-expression kinetics compared with the splicing-based one. Furthermore, when using the ribosome skipping system not only fiber protein expression is more altered but also viral production. These results suggest splicing-based expression strategy as a more suitable system for expression of transgenes late in the viral life cycle of an oncolytic adenovirus.

Protease-activated receptor 2 signalling promotes dendritic cell antigen transport and T cell activation in vivo

Rapport de synthèse : Le récepteur activé par protéase de type 2 (PAR2) intervient dans l'inflammation dans divers modèles expérimentaux de maladies inflammatoires et auto-immunes, mais le mécanisme par lequel il exerce cette fonction reste mal compris. PAR2 est exprimé sur des cellules endothéliales et immunitaires et a été impliqué dans la différentiation des cellules dendritiques (DC). Avec leur rôle central dans la réponse immune, les DC pourraient jouer un rôle clef, l'activation de PAR2 à leur surface modulant la réponse immune. Des recherches précédentes ont montré que PAR2 a un effet dans le développement et la maturation des DC de moelle osseuse in vitro, ainsi que dans la promotion de la réponse immune en allergie. Dans cette étude, nous avons évalué l'impact in vivo de l'activation de PAR2 sur les DC et les cellules T dans des souris déficientes en PAR2 (KO) en utilisant un peptide agoniste spécifique du PAR2 (AP2). L'activation de PAR2 a augmenté la fréquence de DC matures dans les ganglions lymphatiques 24 heures après l'administration d'AP2 d'une manière significative. En outre, ces DC avaient une expression augmentée des molécules de co-stimulation CD86 et du complexe majeur d'histocompatibilité type 2 (MHC-II). 48 heures après l'injection d'AP2, nous avons également observé une élévation significative des lymphocytes T CD4+ et CD8+ activés, (CD44+CD62-) dans ces ganglions. Des changements dans le profil d'activation des DC et des cellules T n'ont pas été observés au niveau de a rate. L'influence de la signalisation de PAR2 sur le transport d'antigène aux ganglions lymphatiques inguinaux a été évaluée dans le contexte d'hypersensibilité retardée de type IV. Les souris KO sensibilisées par peinture de la peau avec fluorescéine isothyocyanate (FITC) afin d'induire une hypersensibilité retardée avaient un pourcentage diminué de DC FITC+ dans les ganglions lymphatiques 24 heures après l'application du FITC en comparaison avec les souris sauvages avec le même fond génétique (0.47% vs 0.95% des cellules ganglionnaires totales). En conclusion, ces résultats démontrent que la signalisation de PAR2 favorise et renforce la maturation et le transport d'antigène par des DC .vers les ganglions lymphatiques ainsi que l'activation ultérieure des lymphocytes T, et de ce fait fournissent une explication pour l'effet pro inflammatoire de PAR2 dans les modèles animaux d'inflammation. Une meilleure compréhension de ce mécanisme de modulation du système immun via PAR2 peut s'avérer particulièrement utile pour le développement des vaccins, ainsi que pour la découverte de nouvelles cibles thérapeutiques dans le contexte de l'allergie, l'auto-immunité, et les maladies inflammatoires.

Ammonium accumulation and cell death in a rat 3D brain cell model of glutaric aciduria type I.

Glutaric aciduria type I (glutaryl-CoA dehydrogenase deficiency) is an inborn error of metabolism that usually manifests in infancy by an acute encephalopathic crisis and often results in permanent motor handicap. Biochemical hallmarks of this disease are elevated levels of glutarate and 3-hydroxyglutarate in blood and urine. The neuropathology of this disease is still poorly understood, as low lysine diet and carnitine supplementation do not always prevent brain damage, even in early-treated patients. We used a 3D in vitro model of rat organotypic brain cell cultures in aggregates to mimic glutaric aciduria type I by repeated administration of 1 mM glutarate or 3-hydroxyglutarate at two time points representing different developmental stages. Both metabolites were deleterious for the developing brain cells, with 3-hydroxyglutarate being the most toxic metabolite in our model. Astrocytes were the cells most strongly affected by metabolite exposure. In culture medium, we observed an up to 11-fold increase of ammonium in the culture medium with a concomitant decrease of glutamine. We further observed an increase in lactate and a concomitant decrease in glucose. Exposure to 3-hydroxyglutarate led to a significantly increased cell death rate. Thus, we propose a three step model for brain damage in glutaric aciduria type I: (i) 3-OHGA causes the death of astrocytes, (ii) deficiency of the astrocytic enzyme glutamine synthetase leads to intracerebral ammonium accumulation, and (iii) high ammonium triggers secondary death of other brain cells. These unexpected findings need to be further investigated and verified in vivo. They suggest that intracerebral ammonium accumulation might be an important target for the development of more effective treatment strategies to prevent brain damage in patients with glutaric aciduria type I.

An optimized method for establishing high purity murine CD8+ T cell cultures.

Establishing CD8(+) T cell cultures has been empirical and the published methods have been largely individual laboratory based. In this study, we optimized culturing conditions and show that IL-2 concentration is the most critical factor for the success of establishing CD8(+) T cell cultures. High IL-2 concentration encouraged T cells to non-specifically proliferate, express a B cell marker, B220, and undergo apoptosis. These cells also lose typical irregular T cell morphology and are incapable of sustaining long-term cultures. Using tetramer and intracellular cytokine assessments, we further demonstrated that many antigen-specific T cells have been rendered nonfunctional when expanded under high IL-2 concentration. When IL-2 is used in the correct range, B220-mediated cell depletion greatly enhanced the success rate of such T cell cultures.

Comparable Survival Between HIV+ and HIV- non-Hodgkin and Hodgkin Lymphoma Patients Undergoing Autologous Peripheral Blood Stem Cell Transplantation.

Autologous stem cell transplantation (ASCT) has been successfully used in HIV-related lymphoma (HIV-Ly) patients on highly active antiretroviral therapy. We report the first comparative analysis between HIV-Ly and a matched cohort of HIV(-) lymphoma patients. This retrospective European Group for Blood and Marrow Transplantation study included 53 patients (66% non-Hodgkin and 34% Hodgkin lymphoma) within each cohort. Both groups were comparable except for the higher proportion of males, mixed-cellularity Hodgkin lymphoma and patients receiving granulocyte colony-stimulating factor before engraftment and a smaller proportion receiving total body irradiation-based conditioning within the HIV-Ly cohort. Incidence of relapse, overall survival, and progression-free survival were similar in both cohorts. A higher nonrelapse mortality within the first year after ASCT was observed in the HIV-Ly group (8% vs 2%), predominantly because of early bacterial infections, although this was not statistically significant and did not influence survival. Thus, within the highly active antiretroviral therapy era, HIV patients should be considered for ASCT according to the same criteria adopted for HIV(-) lymphoma patients.

Could cell membranes produce acoustic streaming? Making the case for synechococcus self-propulsion

Sir James Lighthill proposed in 1992 that acoustic streaming occurs in the inner ear, as part of the cochlear amplifier mechanism. Here we hypothesize that some of the most ancient organisms use acoustic streaming not only for self-propulsion but also to enhance their nutrient uptake. We focus on a motile strain of Synechococcus, a yanobacteria whose mechanism for self-propulsion is not known. Molecular motors could work like piezoelectric transducers acting on the crystalline structure surrounding the outer cell membrane. Our calculations show that a traveling surface acoustic wave (SAW)could account for the observed velocities. These SAW waves will also produce a non-negligible Stokes layer surrounding the cell: motion within this region being essentially chaotic. Therefore, an AS mechanism would be biologically advantageous, enhancing localized diffusion processes and consequently, chemical reactions. We believe that acoustic streaming, produced by nanometer scale membrane vibrations could be widespread in cell biology. Other possible instances are yeast cells and erythrocytes. Flows generated by acoustic streaming may also be produced by silica coated diatoms along their raphe. We note that microelectromechanical (MEMS) acoustic streaming devices were first introduced in the 1990’s. Nature may have preceded this invention by 2.7 Gyr.

Pregnancy-related changes in activity energy expenditure and resting metabolic rate in Switzerland.

BACKGROUND/OBJECTIVES: To measure resting metabolic rate (RMR), activity energy expenditure (AEE), total energy expenditure (TEE) and physical activity pattern, that is, duration and intensity (in metabolic equivalents, METs) of activities performed in late pregnancy compared with postpartum in healthy, well-nourished women living in Switzerland. SUBJECTS/METHODS: Weight, height, RMR, AEE, TEE and physical activity patterns were measured longitudinally in 27 healthy women aged 23-40 years at 38.2+/-1.5 weeks of gestation and 40.0+/-7.2 weeks postpartum. RESULTS: The RMR during late pregnancy was 7480 kJ per day, that is, 1320+/-760 kJ per day (21.4%) higher than the postpartum RMR (P<0.001). Absolute changes in RMR were positively correlated with the corresponding changes in body weight (r=0.61, P<0.001). RMR per kg body weight was similar in late pregnancy vs postpartum (P=0.28). AEE per kg during pregnancy and postpartum was 40+/-13 and 50+/-20 kJ/kg, respectively (P=0.001). There were significant differences in daily time spent at METs<1.5 (1067 vs 998 min, P=0.045), at 2.5< or =METs <3.0 (58 vs 82 min, P=0.002) and METs> or =6 (1 vs 6 min, P=0.014) during pregnancy and postpartum, respectively. CONCLUSIONS: Energy expenditure in healthy women living in Switzerland increases in pregnancy compared with the postpartum state. Additional energy expenditure is primarily attributed to an increase in RMR, which is partly compensated by a decrease in AEE. The decrease in physical activity-related energy costs is achieved by selecting less demanding activities and should be taken into account when defining extra energy requirements for late pregnancy in Switzerland.

Selective bystander proliferation of memory CD4+ and CD8+ T cells upon NK T or T cell activation.

Ag-experienced or memory T cells have increased reactivity to recall Ag, and can be distinguished from naive T cells by altered expression of surface markers such as CD44. Memory T cells have a high turnover rate, and CD8(+) memory T cells proliferate upon viral infection, in the presence of IFN-alphabeta and/or IL-15. In this study, we extend these findings by showing that activated NKT cells and superantigen-activated T cells induce extensive bystander proliferation of both CD8(+) and CD4(+) memory T cells. Moreover, proliferation of memory T cells can be induced by an IFN-alphabeta-independent, but IFN-gamma- or IL-12-dependent pathway. In these conditions of bystander activation, proliferating memory (CD44(high)) T cells do not derive from activation of naive (CD44(low)) T cells, but rather from bona fide memory CD44(high) T cells. Together, these data demonstrate that distinct pathways can induce bystander proliferation of memory T cells.

DETERMINATION OF CELL-SPECIFIC NEUROTOXICITY OF MALONATE, METHYLMALONATE AND PROPIONATE IN A 3D RAT BRAIN CELL AGGREGATE SYSTEM

Malonate, methylmalonate and propionate are potentially neurotoxic metabolites in branched-chain organic acidurias. Their effects were tested on cultured 3D rat brain cell aggregates, using dosages of 0.1, 1.0 and 10.0 mM with a short but intense (twice a day over 3 days) and a longer but less intense treatment (every 3 rdday over 9 days). CNS cell-specific immunohistochemical stainings allowed the follow-up of neurons (axons, phosphorylated medium-weight neurofilament), astrocytes (glial fibrillary acidic protein) and oligodendrocytes (myelin basic protein). Methylmalonate and malonate were quantified by tandem mass spectrometry. Tandem mass spectrometry analysis of harvested brain cell aggregates revealed clear intracellular accumulation of methylmalonate and malonate. In immunohistochemical stainings oligodendrocytes appeared the most affected brain cells. The MBP signal disappeared already at 0.1 mM treatment with each metabolite. Mature astrocytes were not affected by propionate, while immature astrocytes on intense treatment with propionate developed cell swelling. 1 mM methylmalonate induced cell swelling of both immature and mature astrocytes , while 1 mM malonate only affected mature astrocytes. Neurons were not affected by methylmalonate, but 10.0 mM malonate on less intense treatment and 0.1, 1.0 and 10.0 mM propionate on intense treatment affected axonal growth. Our study shows significant uptake and deleterious effects of these metabolites on brain cells, principally on astrocytes and oligodendrocytes. This may be explained by the absence of the pathway in glial cells, which thus are not able to degrade these metabolites. Further studies are ongoing to elucidate the underlying mechanisms of the observed neurotoxic effects.

Utilització de plantes d'Arabidopsis thaliana mutants de CK2 per a l'establiment de línies cel·lulars i per a l'estudi de la implicació de la CK2 en l'estructuració de la cromatina

La proteïna CK2 és una Ser/Thr fosfotransferasa evolutivament conservada. Està formada per dues subunitats diferents, α (catalítica) i β (reguladora), que s’associen en un complex heterotetramèric (α2β2). L’activitat d’aquest enzim està regulada per varis mecanismes que la modulen diferencialment en funció del substrat, entre ells, la localització subcel·lular de les diferents subunitats. A partir de plantes transgèniques que contenen les subunitats de CK2 fusionades a una proteïna fluorescent (GFP o YFP) hem establert línies cel·lulars que permetran analitzar, en treballs futurs, els canvis de localització subcel·lular de les subunitats de CK2 provocats per diferents estímuls. La CK2 intervé en un gran nombre de processos cel·lulars, entre d’altres, metabolisme, transport a nucli, control del cicle cel·lular i reparació del DNA. Amb la finalitat d’estudiar el paper de la CK2 en el desenvolupament de les plantes, membres del grup van generar un mutant dominant negatiu per transformació estable de plantes d’Arabidopsis thaliana. Estudis previs mostraven que la pèrdua d’activitat CK2 en aquestes plantes provocava una alteració de l’activitat mitòtica i un bloqueig del cicle cel·lular. Els resultats obtinguts en aquest treball indiquen que aquests fenotips podrien ser conseqüència de la implicació de la CK2 en processos d’estructuració de la cromatina.

Programa de suport per a la millora de les competències musicals

El projecte desenvolupat ha assolit l'objectiu principal d'elaborar materials multimèdia per a la millora de les competències auditives dels estudiants de la Titulació de Mestre de Primària-Especialitat d'Educació Musical (Facultat de Ciències de l'Educació; Universitat Autònoma de Barcelona - UAB). Aquest material està a la lliure disposició de tot l'alumnat d'aquesta titulació, en els webs indicats en l'apartat 2.3. El seu ús està especialment recomanat per a aquells que tenen més dificultats en alguna de les diferents competències que s'han determinat com a essencials per a un mestre de música. Els materials inclouen: la lectura de ritmes (a una i a dues veus) i el reconeixement d'intervals, acords i tonalitats. El programari que s'ha creat permet l'autocorrecció i la repetició dels exercicis. Cada estudiant pot seguir el seu propi ritme d'aprenentatge segons les seves possibilitats de dedicació i d'exigència personal. Es pot escollir el nivell de dificultat i obtenir unes estadístiques per tal que professor i alumne en puguin fer un seguiment. Així mateix, i tal com s'havia previst en els objectius del projecte, s'ha dut a terme una anàlisi del perfil de l'alumnat que ha accedit a la titulació durant els cursos 2004-05, 05-06 i 06-07, fent especial incidència en aquells factors susceptibles de tenir alguna relació amb l'alta taxa d'abandonaments, la més alta de totes les titulacions de mestre de la UAB. S'ha pogut establir que la manca de formació musical està directament relacionada amb aquest fet. També és significativa l'opció amb què s'ha triat la titulació en el procés de preinscripció universitària. També s'ha elaborat un referencial de competències musicals a partir de la consulta de bibliografia i del contrast del criteri de cinc experts externs i del professorat de les assignatures on es fa més evident la manca de coneixements musicals previs.

Desenvolupament de problemes virtuals i interactius per a l’aprenentatge de la Microbiologia

La finalitat del projecte ha estat desenvolupar un espai virtual teòric-pràctic per a l’aprenentatge de la Microbiologia. Aquest espai virtual, basat en l'aprenentatge a través de problemes, s’ha anomenat “Microbiologia Interactiva” i proposa a l’alumne les següents àrees temàtiques: Introducció a les tècniques de la Microbiologia; Estructura i funció de la cèl.lula microbiana; Creixement i control microbià; Microbiologia molecular; Fisiologia i metabolisme microbians; Virologia; Ecologia Microbiana; Diversitat microbiana. Per a cada temàtica s’han definit unes competències a assolir a través de la resolució de problemes teòrics o pràctics. En aquest darrer cas, se li proposa a l’alumne que entri en el laboratori virtual per a la resolució dels casos pràctics plantejats. A més, per a la resolució dels problemes, l’alumne disposa d’un seguit de recursos per a cada temàtica. Finalment, també s’inclouen activitats de relació i d’ampliació per tal d’estimular la discussió, l’esperit crìtic, el treball en grup i la recerca bibliogràfica. A més, per tal de facilitar el seu ús, el web disposa també d'un tutorial. El web “Microbiologia Interactiva” es va introduir de forma pilat en l’ensenyament de l'assignatura de Microbiologia de la Llicenciatura de Biologia i de la de Microbiologia I de la llicenciatura de Biotecnologia de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) durant el curs 2007-08. Al llarg d'aquest curs es va valorar la seva utilitat i acceptació per part dels alumnes mitjançant enquestes. Els bons resultats obtinguts van aconsellar que aquesta eina fora ja utilitzada en totes les assignatures generals de Microbiologia de les llicenciatures de Biologia, Biotecnologia, Bioquímica, Química, Enginyeria Química, Ciències Ambientals i Ciència i Tecnologia dels Aliments de la UAB. Actualment el web s’està també utilitzant amb molt bons resultats a les assignatures de Microbiologia dels nous graus que ofereix la Facultat de Biociències de la UAB. Així doncs, en aquest projecte s’han assolit amb escreix els objectius previstos. Es pot consultar el web desenvolupat a l’adreça http://microbiologia.uab.cat//Microbiologia_Interactiva_Web/.

Concepció, disseny i implantació d'un sistema de proves psicomètriques de rendiment acadèmic per a la matèria d'Història de la Música

Amb aquest projecte s'ha treballat en la direcció de: 1) Implementar un nou recurs en un projecte global de millora de la qualitat docent i d’aplicació de les TIC a l’ensenyament de les diferents assignatures de la matèria d’Història de la Música a la UdL en curs des de fa alguns anys. Concretament, diverses eines per a l’autoavaluació de l’alumnat a través d’un banc de preguntes segons el format de les proves psicomètriques (proves objectives en l’avaluació del rendiment acadèmic dels estudiants o d’elecció múltiple). 2) Arribar a disposar d’un extens banc de preguntes d’elecció múltiple i correcció objectiva en diferents formats, ordenades per blocs, temes, nivells de dificultat, etc., que reuneixin els criteris mínims de fiabilitat, objectivitat i validesa necessaris per a una correcta avaluació del rendiment acadèmic. Entenem que l’avaluació ha de tenir utilitats diferents que van més enllà de la simple puntuació de l’alumnat. Ha de servir també per millorar la docència, per facilitar l’aprenentatge de l’alumne, per assegurar un nivell de competència mínim, per discriminar entre estudiants o per informar la pròpia institució. 3) Aconseguir que l’alumne, a través de l’autoavaluació, entengui que aquest tipus de proves són instruments per continuar aprenent. En aquest sentit les proves d’elecció múltiple permeten tot un seguit d’opcions que ho afavoreixen. 4) Elaborar una eina amb capacitat de generar estadístiques, índex de discriminació i de fer l’anàlisi d’items, tot permetent anar redefinint i millorant els ítems.