Chemical constituents from Tabernaemontana catharinensis root bark: a brief NMR review of indole alkaloids and in vitro cytotoxicity

This work describes the isolation and structural determination of pharmacological compounds present in the bark of roots of Tabernaemontana catharinensis (Apocynaceae). Among the 27 substances detected 12 were identified as terpenoid-indole alkaloids, 2 steroids and 13 pentacyclic triterpenes. Structures were outlined based on HMQC, COSY, DEPT, 13C, and ¹H NMR data and MS. Spectral data of indole alkaloids were reviewed. An in vitro screening of the extracts and isolated compounds was carried out. Compounds ibogamine (5), 3-oxo-coronaridine (9) and 12-methoxy-4-methylvoachalotine (MMV) demonstrated effective cytotoxicity towards SKBR-3 breast adenocarcinoma and C-8161 human melanoma tumor cell lines.

In vitro evaluation of the cytotoxic and trypanocidal activities of Ampelozizyphus amazonicus (Rhamnaceae)

Ampelozizyphus amazonicus Ducke is a tree commonly found in the Amazon region and an extract of its stem bark is popularly used as an antimalarial and anti-inflammatory agent and as an antidote to snake venom. Ursolic acid; five lupane type triterpenes: betulin, betulinic acid, lupenone, 3ß-hydroxylup-20(29)-ene-27,28-dioic acid, and 2a,3ß-dihydroxylup-20(29)-ene-27,28-dioic acid, and three phytosteroids: stigmasterol, sitosterol and campesterol, have been isolated from stem extracts of A. amazonicus Ducke. Their structures were characterized by spectral data including COSY and HMQC. In an in vitro biological screening of the isolated compounds, 3ß-hydroxylup-20(29)-ene-27,28-dioic acid was cytotoxic against the SKBR-3 human adenocarcinoma cell line (1 to 10 mg/mL), while 2a,3ß-dihydroxylup-20(29)-ene-27,28-dioic acid exhibited cytotoxicity against both SKBR-3 human adenocarcinoma and C-8161 human melanoma tumor cell lines (>0.1 mg/mL). In the present study, different extracts and some fractions of this plant were also investigated for trypanocidal activity due to the presence of pentacyclic triterpenes. The triterpene classes are potent against Trypanosoma cruzi. The bioassays were carried out using blood collected from Swiss albino mice by cardiac puncture during the parasitemic peak (7th day) after infection with the Y strain of T. cruzi. The results obtained showed that A. amazonicus is a potential source of bioactive compounds since its extracts and fractions isolated from it exhibited in vitro parasite lysis against trypomastigote forms of T. cruzi at concentrations >100 µg/mL. Fractions containing mainly betulin, lupenone, 3ß-hydroxylup-20(29)-ene-27,28-dioic acid, and 2a,3ß-dihydroxylup-20(29)-ene-27,28-dioic acid showed more activity than crude extracts.

Étude du rôle de l'adaptateur Nck2 dans la progression métastatique du mélanome humain

La dissémination métastatique est associée à de faibles chances de survie dans les cas de mélanomes humains, comme pour d’autres cancers. Le développement de métastases est un processus qui se fait en plusieurs étapes et nécessite la réorganisation du cytosquelette d’actine pour permettre la migration et l’invasion cellulaire. La protéine Nck2 est un adaptateur protéique principalement impliqué dans la réorganisation du cytosquelette. Une étude préliminaire réalisée dans notre laboratoire avait révélé que les niveaux de la protéine Nck2 et de son ARNm sont augmentés dans les lignées de mélanome métastatiques en comparaison aux lignées primaires. Le but de la présente recherche était donc d’étudier le rôle de l’adaptateur Nck2 dans la progression métastatique. Les résultats obtenus confirment que l’expression de Nck2 augmente de façon marquée au cours de la progression métastatique du mélanome humain. Cette étude révèle en plus que l’expression de hauts niveaux de Nck2 dans les cellules de mélanome primaire stimule la prolifération cellulaire et la migration, n’affecte pas l’invasion d’une matrice de collagène de type I, mais semble affaiblir les contacts cellule-cellule et l’adhésion au substrat. Une étude préliminaire effectuée in vivo révèle que ces phénomènes se traduisent par une légère augmentation de la tumorigenèse et de la croissance tumorale. Dans l’ensemble, les résultats obtenus suggèrent que Nck2 pourrait effectivement jouer un rôle dans la progression métastatique du mélanome en favorisant la prolifération des cellules tumorales et en facilitant leur détachement de la tumeur primaire, les rendant plus aptes à se disperser dans l’organisme et à établir des colonies métastatiques. Au niveau moléculaire, nous proposons que Nck2 est recruté dans les invadopodes pour favoriser la formation de complexes protéiques qui stimulent l’invasion. La mobilisation de Nck2 dans ces structures membranaires diminuerait sa disponibilité pour l’établissent d’autres complexes protéiques, entre autres dans les complexes d’adhésion focaux (FAs) et dans les jonctions adhérentes, diminuant ainsi les contacts des cellules cancéreuses avec la matrice extracellulaire et les cellules avoisinantes.

Interconverting flavanone glucosides and other phenolic compounds in Lippia salviaefolia Cham. ethanol extracts

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

Imuno-histoquímica para o diagnóstico precoce de vitiligo

O vitiligo é uma doença de pele freqüente que acomete 1% da população e é caracterizada por máculas despigmentadas conseqüentes à perda progressiva e localizada dos melanócitos da epiderme. Na maioria dos pacientes, o diagnóstico é feito por exame clínico. A biópsia da pele é realizada quando há necessidade de diagnóstico diferencial com doenças hipocromiantes. O diagnóstico histopatológico de vitiligo é difícil nos preparados corados por hematoxilina e eosina (HE). Há poucos estudos sobre a melhoria da qualidade diagnóstica no vitiligo. OBJETIVO: Avaliar a utilidade dos marcadores imuno-histoquímicos proteína S-100, human melanoma black-45 (HMB-45) e Melan-A para o diagnóstico precoce em casos clinicamente suspeitos ou duvidosos de vitiligo. Material e métodos: Lâminas histológicas de biópsias de pele sã e lesada de 10 pacientes com suspeita clínica de vitiligo coradas pelos métodos de HE, proteína S-100, HMB-45 e Melan-A. Utilizou-se contracoloração com Giemsa como modificação técnica para diferenciar a melanina da imunomarcação. RESULTADOS: Seis casos, com manifestação clínica recente, apresentaram infiltrado linfocitário, do tipo dermatite de interface, na pele lesada na HE. As colorações por S-100, HMB-45 e Melan-A marcaram os melanócitos da camada basal da pele sã, e a proteína S-100 evidenciou as células de Langerhans. Na pele lesada, os melanócitos estavam ausentes ou diminuídos quando comparados com a pele normal. A proteína S-100 demonstrou maior número de células de Langerhans, o que é característico das lesões de vitiligo. CONCLUSÃO: A imuno-histoquímica pode ser utilizada como método auxiliar no diagnóstico dos casos duvidosos de vitiligo.

Cytotoxic Clerodane Diterpenes from Casearia rupestris

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

HMB-45 - A review

HMB-45, named for the immunogen used (human melanoma, black) is a monoclonal antibody developed 10 years ago by Gown and colleagues to a whole-cell extract of a human melanoma. Over the years, it has been demonstrated that HMB-45 is a highly sensitive and specific reagent for the identification of melanoma. More recently, it has been found that HMB-45 reacts with a protein designated gp100-cl, which is apparently related to the pmel 17 gene product. Because gp100-cl is a melanosomal matrix protein, HMB-45 is more correctly identified as an organelle-specific rather than tumor-specific reagent. HMB-45 immunoreactivity is seen in normal fetal and neonatal melanocytes but not in adult resting melanocytes. Reactive or proliferating melanocytes present in inflamed adult skin or in skin overlying certain dermal neoplasms, can also ''re-express'' the HMB-45-defined antigen. Whereas the vast majority of melanomas are HMB-45-positive, one important exception is desmoplastic malignant melanoma, which consistently demonstrates a much lower rate of expression of the HMB-45-defined antigen compared with other types of melanoma. In recent years there have been scattered reports of HMB-45 immunoreactivity in nonmelanomatous tumors, such as breast and other carcinomas, but virtually all these reports employed commercial ascites fluid preparations of HMB-45 antibody that were subsequently shown to be contaminated with nonspecific antibodies. Thus, for most practical purposes, a positive reaction with HMB-45 indicates active melanosome formation and, therefore, melanocytic differentiation. There is also a set of HMB-45-positive tumors that consistently manifest HMB-45 immunoreactivity but do not display obvious pigmentation: clear cell ''sugar'' tumor of the lung, angiomyolipoma, and lymphangiomyomatosis. Nonetheless, these lesions are all unified by recent ultrastructural studies that confirm the presence premelanosomes. Curiously, all three lesions also manifest evidence for simultaneous smooth-muscle differentiation. HMB-45 remains, therefore, a reliable marker of melanoma but may also provide insights into a rare group of tumors.

In vitro evaluation of the safety profile of cosmeceuticals containing growth factors and their analogues

Introduction: Aging skin is a condition that affects (or will affect) all people, and its treatment is considered a clinical challenge. Growth factors and their analogues are emerging as a promising therapeutic option. Objectives: To evaluate the safety profile of some dermocosmetic products with formulations based on growth factors - or their analogs intended for that purpose - using in vitro human skin cell culture models. Methods: Two types of cell cultures were studied, and the effects of the study products on the proliferation of melanoma cells and normal human fibroblasts were evaluated. Results: No significant morphological alterations were found in the cultured human melanoma, and no significant decrease in the number of healthy cells was verified in the normal fibroblasts culture. In some cases there was even a proliferation of those cells. Conclusions: These preliminary data demonstrate that cosmeceutical products containing growth factors as an active principle can be considered safe for topical application.

Cooperative effects of aminopeptidase N (CD13) expressed by nonmalignant and cancer cells within the tumor microenvironment

Processes that promote cancer progression such as angiogenesis require a functional interplay between malignant and nonmalignant cells in the tumor microenvironment. The metalloprotease aminopeptidase N (APN; CD13) is often overexpressed in tumor cells and has been implicated in angiogenesis and cancer progression. Our previous studies of APN-null mice revealed impaired neoangiogenesis in model systems without cancer cells and suggested the hypothesis that APN expressed by nonmalignant cells might promote tumor growth. We tested this hypothesis by comparing the effects of APN deficiency in allografted malignant (tumor) and nonmalignant (host) cells on tumor growth and metastasis in APN-null mice. In two independent tumor graft models, APN activity in both the tumors and the host cells cooperate to promote tumor vascularization and growth. Loss of APN expression by the host and/or the malignant cells also impaired lung metastasis in experimental mouse models. Thus, cooperation in APN expression by both cancer cells and nonmalignant stromal cells within the tumor microenvironment promotes angiogenesis, tumor growth, and metastasis.

Identifizierung und Charakterisierung T-zellerkannter tumorassoziierter Antigene im Melanommodell D41

In der vorliegenden Arbeit wurden Zielstrukturen autologer, tumorreaktiver CD8+ T-Zellen im Modell des Melanompatienten D41 charakterisiert, der im metastasierten Stadium nach Vakzinierung mit autologen dendritischen Zellen und bestrahlten Tumorzellen eine dauerhafte komplette Remission erreichte (O´Rourke et al., Melanoma Res. 17:316, 2007). Aus kryokonservierten Blutlymphozyten verschiedener Zeitpunkte wurden durch Stimulation mit autologen Tumorzellen (D41-MEL) in unabhängigen gemischten Lymphozyten-/Tumorzell-Kulturen (MLTCs) tumorreaktive CD8+ T-Zellen angereichert. Als Erstes wurde überprüft, ob sie gegen bekannte Melanomantigene in Assoziation mit den HLA-Klasse I-Allelen des Patienten gerichtet waren. Dabei zeigten sich Reaktivitäten gegen das melanosomale Differenzierungsantigen Melan-A mit HLA-A*0201 und darüber hinaus gegen die Cancer/Testis-Antigene (CTA) MAGE-A3 und MAGE-A6 mit HLA-A*0101, sowie NY-ESO-1, MAGE-A4 und MAGE-A10 mit HLA-A*0201. In einem zweiten Schritt wurde mit T-Zell-Klonen aus D41-MLTC 2, die keines dieser Antigene erkannten, eine cDNA-Expressionsbank von D41-MEL gescreent. Dies führte zur Klonierung einer für TSPY 1 (testis-specific protein Y-encoded 1) kodierenden cDNA mit einem der T-Zell-Klone. Er erkannte mit hoher Affinität die synthetischen TSPY 1-Peptide LLDDIMAEV (Aminosäurepositionen 66-73) und LLLDDIMAEV (Aminosäurepositionen 65-73) in Assoziation mit HLA-A*0201. Serologische Immunantworten gegen das als CTA einzustufende TSPY 1 sind bekannt. In der vorliegenden Arbeit wurde erstmals eine T-Zell-Antwort gegen TSPY 1 nachgewiesen. TSPY 1 trägt mutmaßlich zu Entstehung des Gonadoblastoms bei, seine Expression wurde jedoch z.B. auch in Seminomen, Leberzellkarzinomen und Melanomen nachgewiesen. Die Expression von TSPY 1 in der Zelllinie D41-MEL-Zellen war sehr heterogen. Einzelne Klone der Linie exprimierten TSPY 1 auf stabil hohem, andere Klone auf ebenso stabil intermediärem bzw. nicht detektierbarem Niveau. Die Expression und die Erkennung durch TSPY 1-reaktive T-Zell-Klone wurde durch die demethylierende Substanz 5-Aza-2´-deoxycytidine gesteigert. Dies spricht für eine Promotor-Hypermethylierung als Ursache fehlender bzw. niedriger Expression, wie dies für verschiedene CTA zutrifft. Die im Blut des Patienten D41 detektierbare antitumorale T-Zell-Reaktivität war bereits vor der Vakzinierung mit Tumorzellen nachweisbar und hatte sich somit spontan entwickelt. Ihre Individualität war vorgegeben durch das Antigenexpressionsmuster der D41-Tumorzellen, sowie durch den HLA-Phänotyp und mutmaßlich auch das T-Zellrepertoire des Patienten. Die detaillierte Analyse komplexer antitumoraler T-Zellantworten legt den Grundstein für eine Immuntherapie, die sich auf das tatsächliche Potential des individuellen T-Zellsystems stützen kann.

Analyse der Beteiligung von Toll-like-Rezeptoren an der DC-Aktivierung nach Parvovirus-H-1-Infektion

Ziel dieser Dissertation war es die funktionelle Rolle der Toll-like Rezeptoren (TLRs) und ihrer Signalwege bei der Aktivierung von dendritischen Zellen (DC) durch Parvovirus H-1- rn(H-1PV) induzierte Tumorzelllysate (TCL) zu untersuchen. rnDas angeborene Immunsystem bekämpft die Bildung und das Wachstum von Tumoren, insbesondere durch Interaktion von Effektor-Immunzellen mit Tumorzellen. Die Aktivierung dieser Immunreaktionen in der Antitumortherapie ist wünschenswert, aber in vielen Situationen nicht zufriedenstellend, da sie durch klassische systemische Therapie allein nicht immer erreicht werden kann. Die therapeutische Anwendung von onkolytischen Viren bei Patienten mit malignen Erkrankungen (Virotherapie) ist ein vielversprechendes Gebiet der Forschung. Die onkosuppressive und immunstimulierende Wirkung von H-1PV auf humane Tumor- und Immunzellen spricht für eine Verwendung in der Krebstherapie. Ein Aktivierung des Immunsystems durch H-1PV konnte bereits in unserer Arbeitsgruppe gezeigt werden.rnIn dieser Arbeit wurden wichtige Aspekte bezüglich der Aktivierung von Toll-like Rezeptoren bei einer H-1PV Infektion untersucht. Zunächst wurde die Rolle von TLRs nach der H-1PV Infektion untersucht. Humane embryonale Nierenzellen (HEK293) wurden stabil mit humanen TLRs transfiziert, um die Rolle spezifischer TLRs während der Aktivierung des Immunsystems zu untersuchen. TLR3 und TLR9 wurden durch eine H-1PV Infektion, die mit der NFκB-Translokation in den Zellkern korreliert, aktiviert. Mit Hilfe eines Reporterplasmides (pNiFty-Luc), wurde durch erhöhte Expression eines NFκB-induzierbaren Reportergens die NFκB-Aktivität im Anschluss an eine H-1PV Infektion nachgewiesen. Zudem wurde die immunologische Wirkung von H-1PV-induzierten Tumorzelllysaten (TCL) auf die humane antitumor-gerichtete Immunantworten analysiert. Ein humanes ex vivo-Modell, bestehend aus einer HLA-A2-positiven humanen Melanom-Zelllinie (SK29Mel) wurde verwendet, um Immunreaktionen mit entsprechenden HLA-restringierten humanen DCs zu untersuchen. DCs die mit H-1PV-infizierten SK29Mel Zellen koinkubiert wurden, zeigten eine erhöhte TLR3- und TLR9-Expression. Diese Daten deuten darauf hin, dass H-1PV-induzierte TCLs humane DCs stimulieren und dies zumindest teilweise durch TLR-abhängige Signalwege geschieht. Demnach wird eine DC-Reifung durch Kokultur mit H-1PV-induzierten TCLs über den TLR-Signalweg erreicht und führte u.a. zu einer NFκB-abhängigen Aktivierung des adaptiven Immunsystems. Die onkolytischen Virotherapie mit H-1PV erhöht so durch unterschiedliche Auswirkungen auf DCs die Immunreaktion und verstärkt die Anti-Tumor-Immunität. Diese Ergebnisse zeigen einen neuen potenziellen Ansatz für den Einsatz onkolytischer Viren für TLR-zielgerichtete Therapieoptionen und stellen eine ideale Möglichkeit zur Erweiterung der Krebsbehandlung dar.rn

Untersuchungen zur antitumoralen Wirkungsweise eines bispezifischen MCSP-CD3 Antikörpers in vitro und im humanisierten Tumormausmodell

Humanes MCSP ist ein gut charakterisiertes Tumorantigen, das auf der Mehrzahl aller malignen Melanome hoch exprimiert wird, und stellt somit eine gute Zielstruktur für immuntherapeutische Ansätze dar. rnInnerhalb der vorliegenden Arbeit wurden die Wirkmechanismen eines neuen bispezifischen Antikörpers, der gegen humanes MCSP und CD3 auf T-Zellen gerichtet ist, in vitro und im humanisierten Tumormausmodell in vivo untersucht. In humanen T Zellkokulturen induzierte der bispezifische MCSP-CD3 Antikörper in Gegenwart MCSP-positiver Melanomzellen konzentrationsabhängige T-Zellaktivierung, Sekretion von Zytokinen und effiziente Tumorzelllyse durch CD4- und CD8-positive T-Zellen. Die induzierte Lyse war hierbei unabhängig von der T-Zellrezeptorspezifität sowie kostimulatorischen Molekülen und allein abhängig von der Expression des Tumorantigens sowie CD3 auf den T-Zellen. Wie hier diskutiert, liegt es nahe, dass die Freisetzung lytischer Moleküle (Perforin und Granzym-B) durch CD8- und auch CD4 positiver T-Zellen den Hauptmechanismus in der Lyse der Melanomzellen darstellt. rnUm die Wirksamkeit in vivo testen zu können, wurde ein humanisiertes Tumormausmodell etabliert. Die Injektion humaner hämatopoetischer Stammzellen in neugeborene Rag2-/-gc-/- Mäuse führte zur Entwicklung funktioneller T-Zellen im murinen Thymus, welche lymphatische Organe besiedelten. In vitro induzierten die T-Zellen humanisierter Mäuse in Anwesenheit des bispezifischen MCSP-CD3 Antikörpers ebenfalls konzentrationsabhängige Lyse der Melanomzellen. Wie hier gezeigt, induzierte die Injektion humaner Melanomzellen in humanisierte Mäuse keine messbare Abstoβungsreaktion. Unter Behandlung mit MCSP-CD3 wurde zwar eine erhöhte Anzahl humaner T-Zellen im Tumorgewebe nachgewiesen, jedoch verfügte die verwendete Melanomzelllinie über eine geringe basale T Zellinfiltration, geringe Vaskularisierung und ein noduläres Wachstumsverhalten. Wie innerhalb dieser Arbeit diskutiert, kann durch die Kombination mit Therapien, die eine erhöhte T-Zellinfiltration in das Tumorgewebe ermöglichen, die Wirksamkeit von bispezifischen Antikörpern möglicherweise gesteigert werden. rn

Function of liver activation-regulated chemokine/CC chemokine ligand 20 is differently affected by cathepsin B and cathepsin D processing

Chemokine processing by proteases is emerging as an important regulatory mechanism of leukocyte functions and possibly also of cancer progression. We screened a large panel of chemokines for degradation by cathepsins B and D, two proteases involved in tumor progression. Among the few substrates processed by both proteases, we focused on CCL20, the unique chemokine ligand of CCR6 that is expressed on immature dendritic cells and subtypes of memory lymphocytes. Analysis of the cleavage sites demonstrate that cathepsin B specifically cleaves off four C-terminally located amino acids and generates a CCL20(1-66) isoform with full functional activity. By contrast, cathepsin D totally inactivates the chemotactic potency of CCL20 by generating CCL20(1-55), CCL20(1-52), and a 12-aa C-terminal peptide CCL20(59-70). Proteolytic cleavage of CCL20 occurs also with chemokine bound to glycosaminoglycans. In addition, we characterized human melanoma cells as a novel CCL20 source and as cathepsin producers. CCL20 production was up-regulated by IL-1alpha and TNF-alpha in all cell lines tested, and in human metastatic melanoma cells. Whereas cathepsin D is secreted in the extracellular milieu, cathepsin B activity is confined to cytosol and cellular membranes. Our studies suggest that CCL20 processing in the extracellular environment of melanoma cells is exclusively mediated by cathepsin D. Thus, we propose a model where cathepsin D inactivates CCL20 and possibly prevents the establishment of an effective antitumoral immune response in melanomas.

Host factors in metastasis: Direct lysis of bloodborne metastatic tumor cells by murine vascular endothelial cells

During the process of cancer metastasis, the majority of circulating tumor cells arrest in microcapillary beds and then rapidly die. To study whether vascular endothelial cells can directly lyse tumor cells, we isolated vascular endothelial cells by perfusion of lungs from immunocompetent or nude mice. The cells were grown in culture, and then cloned and characterized. Cloned endothelial cells were incubated with several lymphokines and cytokines. Cells incubated with IFN-$\gamma$ and TNF lysed a variety of tumor cells with different metastatic potential. Mouse skin and lung fibroblasts treated with the same cytokines did not. Endothelial cell mediated tumor cell lysis was not due to different binding ability of tumor cells to cytokine treated and untreated endothelial monolayers. Kinetic studies demonstrated that the continuous presence of cytokines in the tumor-endothelial cocultures was necessary to produce maximal lysis of tumor cells. Target cell lysis was not due to the direct effects of IFN-$\gamma$ or TNF, since vascular endothelial cells isolated from the lung of nude mice lysed human melanoma cells that are sensitive or resistant to TNF. Cytokine treated endothelial cells produced a high level of nitric oxide, which is known to be cytotoxic to a variety of target cells. The level of nitric oxide production was directly correlated with the degree of tumor cell lysis. A specific inhibitor of nitric oxide synthesis(N$\sp{\rm G}$-monomethyl-L-arginine), completely inhibited production of nitric oxide and tumor cell lysis. Treatment of cytokine activated endothelial cells with dexamethasone also inhibited tumor cell lysis. This inhibition was independent of tumor-endothelial adhesion but correlated with inhibition of nitric oxide production. Collectively, these results suggest that vascular endothelial cells can directly destory tumor emboli and thus play an active role in the pathogenesis of cancer metastasis. ^

Indium-111 labeled gold nanoparticles for in-vivo molecular targeting.

The present report describes the synthesis and biological evaluation of a molecular imaging platform based on gold nanoparticles directly labeled with indium-111. The direct labeling approach facilitated radiolabeling with high activities while maintaining excellent stability within the biological environment. The resulting imaging platform exhibited low interference of the radiolabel with targeting molecules, which is highly desirable for in-vivo probe tracking and molecular targeted tumor imaging. The indium-111 labeled gold nanoparticles were synthesized using a simple procedure that allowed stable labeling of the nanoparticle core with various indium-111 activities. Subsequent surface modification of the particle cores with RGD-based ligands at various densities allowed for molecular targeting of the αvß3 integrin in-vitro and for molecular targeted imaging in human melanoma and glioblastoma models in-vivo. The results demonstrate the vast potential of direct labeling with radioisotopes for tracking gold nanoparticles within biological systems.