Preparation and Characterization of Chitosan Nanoparticles for Zidovudine Nasal Delivery

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Desenvolvimento de nanopartículas de quitosana para adminstração nasal de zidovudina

Zidovudine (AZT) is the drug most commonly used in AIDS treatment, isolated or in combination with other antiretroviral agents, but it has certain limitations due to its therapeutic dose-dependent haematological toxicity. In addition, it has low oral bioavailability, since it undergoes pre-systemic metabolism. The nasal route has been used as an alternative route for drug administration, because it can promote its direct absorption to blood circulation, avoiding hepatic metabolism. However, this route presents as a factor limiting the mucociliary clearance mechanisms that remove quickly the formulation of the nasal cavity. To prolong the residence time of formulations, in this direction, has been proposed the development of mucoadhesive systems. Among the various existing systems, the use of chitosan (QS), as mucoadhesive polymer, has been widely exploited in the preparation of nanoparticles (NPs). The objective of this study was to develop and characterize QS’s NPs for intranasal administration of AZT. For both NPs have been developed by ionic crosslinking of QS with sodium tripolyphosphate (TPP). These NPs were characterized by studies of particle size distribution, zeta potential, morphology, mucoadhesion tests, assessing the ability of encapsulation of the drug and permeation profile of AZT. The evaluation of AZT in the NPs was determined by UV-Vis spectroscopy. Mucoadhesion measures were made using a texture analyzer, using a mucin disk and porcine mucous membrane , and permeation assay were conducted using porcine nasal mucous membrane adapted to the Franz cell. These results suggest that the systems in hand have great potential for nasal AZT administration

Bidens pilosa L: efeitos protetores na inflamação intestinal

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Mucoadhesive Amphiphilic Methacrylic Copolymer-Functionalized Poly(epsilon-caprolactone) Nanocapsules for Nose-to-Brain Delivery of Olanzapine

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Desenvolvimento de dispersões sólidas e nanopartículas poliméricas mucoadesivas de Zidovudina e avaliação da interação biológica com a mucosa intestinal

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

The sialotranscriptome of Antricola delacruzi female ticks is compatible with non-hematophagous behavior and an alternative source of food

The hosts for Antricola delacruzi ticks are insectivorous, cave-dwelling bats on which only larvae are found. The mouthparts of nymphal and adult A. delacruzi are compatible with scavenging feeding because the hypostome is small and toothless. How a single blood meal of a larva provides energy for several molts as well as for oviposition by females is not known. Adults of A. delacruzi possibly feed upon an unknown food source in bat guano, a substrate on which nymphal and adult stages are always found. Guano produced by insectivorous bats contains twice the amount of protein and 60 times the amount of iron as beef. In addition, bacteria and chitin-rich fungi proliferate on guano. Comparative data on the transcriptome of the salivary glands of A. delacruzi is nonexistent and would help to understand the physiological adaptations of salivary glands that accompany different sources of food as well as the steps taken by the Acari toward haematophagy, believed to have evolved from scavenging dead animals. Annotation of the transcriptome of salivary glands from female instars of A. delacruzi collected on guano categorized 5.7% of the clusters of expressed genes as putative secreted proteins. They included abundantly expressed TIL-domain-containing proteins (possible anti-microbials), an abundantly expressed protein similar to a serum amyloid found in the sialotranscriptomes of Ornithodoros spp., a savignygrin, a family of mucin/peritrophin/cuticle-like proteins, anti-microbials and an HIV envelope-like glycoprotein also found in soft ticks. When comparing the transcriptome of A. delacruzi with those of blood-feeding female soft and hard ticks some notable differences were observed; they consisted of the following transcripts over- or under-represented or absent in the sialotranscriptome of A. delacruzi that may reflect its source of food: ferritin, mucins with chitin-binding domains and TIL-domain-containing proteins versus lipocalins, basic tail proteins, metalloproteases, glycine-rich proteins and Kunitz protease inhibitors, respectively. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

MUC1 gene polymorphism in three Nelore lines selected for growth and its association with growth and carcass traits

The objective of this study was to describe the VNTR polymorphism of the mucin 1 gene (MUC1) in three Nelore lines selected for yearling weight to determine whether allele and genotype frequencies of this polymorphism were affected by selection for growth. In addition, the effects of the polymorphism on growth and carcass traits were evaluated. Birth, weaning and yearling weights, rump height, Longissimus muscle area, backfat thickness, and rump fat thickness, were analyzed. A total of 295 Nelore heifers from the Beef Cattle Research Center, Instituto de Zootecnia de Sertozinho, were used, including 41 of the control line, 102 of the selection line and 152 of the traditional. The selection and traditional lines comprise animals selected for higher yearling weight, whereas control line animals are selected for yearling weight close to the average. Five alleles were identified, with allele 1 being the most frequent in the three lines, especially in the lines selected for higher means for yearling weight. Heterozygosity was significantly higher in the control line. Association analyses showed significant effects of allele 1 on birth weight and weaning weight while the allele 3 exert significant effects on yearling weight and back fat thickness. Despite these findings, application of this marker to marker-assisted selection requires more consistent results based on the genotyping of a larger number of animals in order to increase the accuracy of the statistical analyses.

Involvement of TSSA (trypomastigote small surface antigen) in Trypanosoma cruzi invasion of mammalian cells

TSSA (trypomastigote small surface antigen) is a polymorphic mucin-like molecule displayed on the surface of Trypanosoma cruzi trypomastigote forms. To evaluate its functional properties, we undertook comparative biochemical and genetic approaches on isoforms present in parasite stocks from extant evolutionary lineages (CL Brener and Sylvio X-10). We show that CL Brener TSSA, but not the Sylvio X-10 counterpart, exhibits dose-dependent and saturable binding towards non-macrophagic cell lines. This binding triggers Ca2+-based signalling responses in the target cell while providing an anchor for the invading parasite. Accordingly, exogenous addition of either TSSA-derived peptides or specific antibodies significantly inhibits invasion of CL Brener, but not Sylvio X-10, trypomastigotes. Non-infective epimastigote forms, which do not express detectable levels of TSSA, were stably transfected with TSSA cDNA from either parasite stock. Although both transfectants produced a surface-associated mucin-like TSSA product, epimastigotes expressing CL Brener TSSA showed a similar to 2-fold increase in their attachment to mammalian cells. Overall, these findings indicate that CL Brener TSSA functions as a parasite adhesin, engaging surface receptor(s) and inducing signalling pathways on the host cell as a prerequisite for parasite internalization. More importantly, the contrasting functional features of TSSA isoforms provide one appealing mechanism underlying the differential infectivity of T. cruzi stocks.

Expression of non-TLR pattern recognition receptors in the spleen of BALB/c mice infected with Plasmodium yoelii and Plasmodium chabaudi chabaudi AS

The spleen plays a crucial role in the development of immunity to malaria, but the role of pattern recognition receptors (PRRs) in splenic effector cells during malaria infection is poorly understood. In the present study, we analysed the expression of selected PRRs in splenic effector cells from BALB/c mice infected with the lethal and non-lethal Plasmodium yoelii strains 17XL and 17X, respectively, and the non-lethal Plasmodium chabaudi chabaudi AS strain. The results of these experiments showed fewer significant changes in the expression of PRRs in AS-infected mice than in 17X and 17XL-infected mice. Mannose receptor C type 2 (MRC2) expression increased with parasitemia, whereas Toll-like receptors and sialoadhesin (Sn) decreased in mice infected with P. chabaudi AS. In contrast, MRC type 1 (MRC1), MRC2 and EGF-like module containing mucin-like hormone receptor-like sequence 1 (F4/80) expression decreased with parasitemia in mice infected with 17X, whereas MRC1 an MRC2 increased and F4/80 decreased in mice infected with 17XL. Furthermore, macrophage receptor with collagenous structure and CD68 declined rapidly after initial parasitemia. SIGNR1 and Sn expression demonstrated minor variations in the spleens of mice infected with either strain. Notably, macrophage scavenger receptor (Msr1) and dendritic cell-associated C-type lectin 2 expression increased at both the transcript and protein levels in 17XL-infected mice with 50% parasitemia. Furthermore, the increased lethality of 17X infection in Msr1 -/- mice demonstrated a protective role for Msr1. Our results suggest a dual role for these receptors in parasite clearance and protection in 17X infection and lethality in 17XL infection.

Identification of protein expression signatures in gastric carcinomas using clustering analysis

Background and Aim: The identification of gastric carcinomas (GC) has traditionally been based on histomorphology. Recently, DNA microarrays have successfully been used to identify tumors through clustering of the expression profiles. Random forest clustering is widely used for tissue microarrays and other immunohistochemical data, because it handles highly-skewed tumor marker expressions well, and weighs the contribution of each marker according to its relatedness with other tumor markers. In the present study, we e identified biologically- and clinically-meaningful groups of GC by hierarchical clustering analysis of immunohistochemical protein expression. Methods: We selected 28 proteins (p16, p27, p21, cyclin D1, cyclin A, cyclin B1, pRb, p53, c-met, c-erbB-2, vascular endothelial growth factor, transforming growth factor [TGF]-beta I, TGF-beta II, MutS homolog-2, bcl-2, bax, bak, bcl-x, adenomatous polyposis coli, clathrin, E-cadherin, beta-catenin, mucin (MUC) 1, MUC2, MUC5AC, MUC6, matrix metalloproteinase [ MMP]-2, and MMP-9) to be investigated by immunohistochemistry in 482 GC. The analyses of the data were done using a random forest-clustering method. Results: Proteins related to cell cycle, growth factor, cell motility, cell adhesion, apoptosis, and matrix remodeling were highly expressed in GC. We identified protein expressions associated with poor survival in diffuse-type GC. Conclusions: Based on the expression analysis of 28 proteins, we identified two groups of GC that could not be explained by any clinicopathological variables, and a subgroup of long-surviving diffuse-type GC patients with a distinct molecular profile. These results provide not only a new molecular basis for understanding the biological properties of GC, but also better prediction of survival than the classic pathological grouping.

Die Synthese von Glycopeptiden und Glycopeptid-Protein-Konjugaten mit einer Partialstruktur des tumorassoziierten Mucins MUC1 zur Entwicklung von Tumorvakzinen

„Synthese von Glycopeptiden und Glycopeptid-Protein-Konjugaten mit einer Partialstruktur des tumorassoziierten Mucins MUC1 zur Entwicklung von Tumorvakzinen“ Das Glycoprotein MUC1 ist in Tumorepithelzellen sonderlich stark überexprimiert und wegen der vorzeitig einsetzenden Sialylierung sind die Saccharid-Epitope der O-Glycanketten stark verkürzt (sog. tumorassoziierte Antigene). Dadurch werden auch bisher verborgene Peptidepitope des Glycoprotein-Rückgrates auf der Zelloberfläche der Epithelzellen zugänglich, die als fremd von den Zellen des Immunsystems erkannt werden können. Dies macht das MUC1-Zelloberfächenmolekül zu einem Zielmolekül in der Entwicklung von Tumorvakzinen. Diese beiden strukturellen Besonderheiten wurden in der Synthese von Glycohexadecapeptiden verbunden, indem die veränderten tumorassoziierten Saccharidstrukturen TN-, STN- und T-Antigen als Glycosylaminosäure-Festphasenbausteine synthetisiert wurden und in das Peptidepitop der Wiederholungseinheit des MUC1 durch Glycopeptid-Festphasensynthese eingebaut wurden. Wegen der inhärenten schwachen Immunogenität der kurzen Glycopeptide müssen die synthetisierten Glycopeptidstrukturen an ein Trägerprotein, welches das Immunsystem stimuliert, gebunden werden. Zur Anbindung der Glycopeptide ist ein selektives Kupplungsverfahren nötig, um definierte und strukturell einheitliche Glycopeptid-Protein-Konjugate zu erhalten. Es konnte eine neue Methode entwickelt werden, bei der die Konjugation durch eine radikalische Additionsreaktion von als Allylamide funktionalisierten Glycopeptiden an ein Thiol-modifiziertes Trägerprotein erfolgte. Dazu wurde anhand von synthetisierten, als Allylamide modifizierten Modellaminosäuren untersucht, ob diese Reaktion generell für eine Biokonjugation geeignet ist und etwaige Nebenreaktionen auftreten können. Mit dieser Methode konnten verschiedene MUC1-Glycopeptid-Trägerprotein-Konjugate hergestellt werden, deren immunologische Untersuchung noch bevorsteht. Das tumorassoziierte MUC1 nimmt in der immundominanten Region seiner Wiederholungseinheit eine knaufartige Struktur ein. Für die Entwicklung von selektiven Tumorvakzinen ist es von großer Bedeutung möglichst genau die Struktur der veränderten Zelloberflächenmoleküle nachzubilden. Durch die Synthese von cyclischen (Glyco)Peptiden wurde dieses Strukturelement fixiert. Dazu wurden olefinische Aminosäure Festphasenbausteine hergestellt, die zusammen mit den oben genannten Glycosylaminosäuren mittels einer Glycopeptid-Festphasensynthese in acyclische Glycopeptide eingebaut wurden. Diese wurden dann durch Ringschlussmetathese zyklisiert und im Anschluss reduziert und vollständig deblockiert. In einem dritten Projekt wurde der Syntheseweg zur Herstellung einer C-Glycosylaminosäure mit einer N-Acetylgalactosamin-Einheit entwickelt. Wichtige Schritte bei der von Glucosamin ausgehenden Synthese sind die Keck-Allylierung, eine Epimerisierung, die Herstellung eines Brom-Dehydroalanin-Derivates und eine B-Alkyl-Suzuki-Miyaura-Kreuzkupplung sowie Schutzgruppenoperationen. Der racemische Baustein konnte dann in der Peptid-Festphasensynthese eines komplexen MUC1-Tetanustoxin-Konjugates eingesetzt werden.

Mucinartige Glycopeptide als Inhibitoren selektinvermittelter Zelladhäsionsprozesse

Es wurden Glycopeptide mit einer Partialsequenz aus der N-terminalen Domäne des natürlichen Selektinliganden PSGL-1 synthetisiert, welche prinzipiell als kompetitive Inhibitoren unerwünschter selektinvermittelter Zelladhäsionsphänomene fungieren könnten. Grundsätzlich könnte es möglich sein, auf diesem Wege entsprechende chronisch entzündliche Krankheiten wie rheumatoide Arthritis zu behandeln und bestimmte akut eintretende schwere Schädigungen von gesundem Gewebe sowie die Metastasenbildung maligner Tumore zu unterdrücken. Das tatsächliche Potential der hergestellten Glycopeptide als Liganden der Selektine kann nun in biologischen Tests geprüft werden. Der gewählte Ausschnitt aus dem P-Selektin-Glycoprotein-Liganden-1 (PSGL-1) reicht von Tyr48 bis Pro59 und umfasst so sämtliche Aminosäurereste der Sequenz, die für das Auftreten einer hochaffinen Rezeptorbindung erforderlich sind. Dabei ist die Seitenkette von Thr57 mit einem O-Glycan modifiziert, welches das in natürlichen Selektinliganden häufig vorkommende Tetrasaccharid Sialyl-Lewisx bzw. ein Mimetikum desselben enthält und die für Mucine typische Form der Anbindung an das peptidische Rückgrat über eine N-Acetyl-α-D-galactosamineinheit aufweist. Zum Aufbau der komplexen Glycopeptidstrukturen wurde zunächst eine Strategie für die Synthese des an die Hydroxylaminosäure gebundenen Oligosaccharids im Gramm-Maßstab ausgearbeitet. Dabei kam der Wahl eines geeigneten Schutzgruppenmusters besondere Bedeutung zu. Das entwickelte Konzept basiert allein auf chemischen Methoden und ermöglicht die parallele Herstellung potentieller Mimetika. So wurde in dieser Arbeit L-Fucose durch D-Arabinose und N-Acetyl-D-neuraminsäure durch (S)-Cyclohexylmilchsäure ersetzt. Die erhaltenen Glycosylaminosäure-Bausteine wurden schließlich in die Glycopeptid-synthesen an der festen Phase eingebracht, welche nach vollständiger Deblockierung die gewünschten Zielverbindungen lieferten.rn

Synthese von tumorassoziierten Glycopeptiden basierend auf der epithelialen Struktur des MUC1

In epithelialen Tumorzellen zeigen Membranglycoproteine ein charakteristisch verändertes Glycosylierungsmuster, das durch eine veränderte Aktivität von Glycosyltransferasen hervorgerufen wird. Diese veränderte Aktivität führt zur Expression von stark verkürzten und frühzeitig sialylierten Kohlenhydratseitenketten der mucinartigen Glycoproteine auf Tumorzellen, welche als tumorassoziierte Antigene bezeichnet werden. Die tumorassoziierten Peptidepitope stellen eine wichtige Zielstruktur für eine potentielle selektive Immuntherapie dar. Das Ziel ist es, dass das Immunsystem zwischen den tumorassoziierten und den normal exprimierten Glycoproteinen unterscheiden kann, und damit in der Lage ist, eine selektiv gegen Tumorzellen gerichtete Immunantwort auszulösen. Daher ist eine Synthese von strukturell exakt definierten synthetischen Glycopeptiden und deren Einbau in Vakzine ein entscheidender Schritt für eine angestrebte Immuntherapie gegen Krebs. Ein Ziel dieser Arbeit war in diesem Zusammenhang die Synthese exakt definierter tumorassoziierter Glycopeptide, wobei Peptide aus der Tandem Repeat-Domäne des MUC1 synthetisiert wurden. Die verschiedenen Saccharidantigene wurden als glycosylierte Aminosäurebausteine in die immundominante Domäne der MUC1-Peptidsequenz eingebaut (TN-Antigen sowie das Sialyl-TN-Antigen, das (2,6)-Sialyl-T- und das (2,3)-Sialyl-T-Antigen). Zum einen wurden die MUC1-Glycopeptide anschließend über einen nicht immunogenen Triethylenglycol-Spacer an Carrier-Proteine wie Ovalbumin-OVA323-339-Sequenz und Rinderserumalbumin (BSA) konjugiert, so dass potenzielle Tumorvakzine erhalten wurden. Diese wurden in ersten ELISA-Experimenten untersucht und haben gezeigt, dass mit den synthetischen Glycopeptidantigenen feine Strukturunterschiede immunologisch differenziert werden können, was für die Unterscheidung zwischen Tumorzellen und gesunden Zellen bedeutsam ist. rnFür Immunisierungen ohne Freunds Adjuvanz wurde der TLR2-Agonist Pam3CSKKKK synthetisiert, der in einer Fragmentkondensation mit einem OVA-Spacer-MUC1-Glycopeptid konjugiert wurde. Die immunologischen Evaluierungen stehen noch aus.rnrn

Synthese perfluoralkylierter mucinanaloger Glycolipopeptide zur multivalenten Antigenpräsentation

In dieser Dissertation konnten neuartige perfluoralkylierte Membranankersysteme basierend auf Tris(hydroxymehtyl)aminomethan (TRIS) dargestellt werden. Die perfluoralkylierte Ankersysteme mit C4F9-, C6F13- und C8F17-Ketten konnten in Glycolipopeptide des Mucins MUC1 eingebaut und immunologisch evaluiert werden. In allen untersuchten perfluoralkylierten Glycolipopeptiden konnten spezifische Wechselwirkungen mit Antikörpern nachgewiesen werden. Die Immunisierungen von Mäusen mit diesen nicht-natürlichen Verbindungen führten zur Bildung tumorspezifischer Antikörper. Insgesamt sind die Bindungsaffinitäten der gebildeten Antikörper noch zu gering in Bezug auf die Entwicklung effektiver anti-tumor Vakzine. Diese Bindungsaffinitäten könnte jedoch in künftigen Forschungsarbeiten durch die multivalente Präsentation der perfluoralkylierten Antigene in liposomalen Vakzinen verstärkt werden.rnrn

Synthese fluorierter Glycopeptidkonjugate zur Entwicklung von tumorselektiven Vakzinen

Das Auftreten von antigenen, für Tumorzellen charakteristische Zelloberflächenstrukturen bildet die Voraussetzung für eine aktive Krebsimmuntherapie, mit deren Hilfe die gezielte Bekämpfung von (Mikro-)Metastasen durch das körpereigene Immunsystem erreicht werden soll. Eine gut untersuchte Zielstruktur für eine derartige Immuntherapie stellt das Mucin MUC1 dar, ein hochgradig O-glycosyliertes Peptid, welches bspw. von Epithelzellen der Leber exprimiert wird. rnDas Glycosylierungsmuster des tumorassoziierten MUC1 ist gegenüber dem von gesunden Zellen stark verändert. In Tumorzellen kommt es aufgrund einer fehlerhaften Glucosylamintransferase-Aktivität und einer Überexpression von Sialyltransferasen zur Bildung von kürzeren, hochgradig sialylierten O-Glycanketten. Allerdings wirkt sich neben der relativ schwachen Immunogenität besonders die geringe metabolische Stabilität des natürlichen Glycopeptidfragments nachteilig auf einen Einsatz in Krebsvakzinen aus.rnEine bislang kaum untersuchte Möglichkeit, die Stabilität und Immunogenität der Kohlenhydratantigene zu erhöhen, könnte durch den „bioisosteren“ Austausch von OH-Gruppen gegen Fluor erreicht werden.rnIm Rahmen dieser Arbeit konnten in 3’- und 4’- Position monofluorierte T-Antigene bzw. in 6’-Position difluorierte T- und in 6-Position difluorierte TN-Antigene synthetisiert werden. In ersten metabilischen Tests erwiesen sich die fluorierten T-Antigene gegenüber einem Abbau durch eine alpha-Galactosidase aus Rinderhoden als stabiler als ihr natürliches, nicht-fluoriertes Analogon. Diese Strukturen wurden nicht zu den entsprechenden Monosacchariden hydrolysiert und stellen somit geeignete Bausteine zur Entwicklung potenter Tumorvakzine dar.rnDie in 3- und 4-Position fluorierten T-Antigene wurden in der weiteren Synthese in eine aus 20 Aminosäuren bestehende MUC1-Peptidsequenz eingebaut und durch einen nicht immunognene Spacer auf Basis von Triethylenglycol an BSA (Rinderserumalbumin) bzw. Tetanus-Toxoid angebunden. Auf diese Weise konnte die Synthese eines tumorselektiven Vakzins fertiggestellt werden.rnIn einer ersten immunologischen Evaluierung der fluorierten T-Antigen-Glycopeptide konnte gezeigt werden, dass bereits erhaltene Antikörper gegen strukturell sehr ähnliche Vakzine in der Lage sind, die neuartigen Glycopeptide zu erkennen und an ihnen zu binden. Dies stellt die Grundlage für weiterführende immunologische Tests dar, indem in einem nächsten Schritt das synthetisierte Tetanut-Toxoid-Konjugat als Vakzin in Experimenten an Mäusen zum Einsatz kommen soll.rn