Home / Produção Intelectual / Dissertações / 2022

DISSERTAÇÕES

Título: Influência da Perda Evolutiva do Ácido Siálico Neu5gc no Repertório Global de Anticorpos Naturais

Aluno: PHILIPPE CALOBA OLIVEIRA DE MATTOS CRUZ

Orientador(es): FREDERICO ALISSON DA SILVA

Resumo

CALOBA, Philippe. Influência da perda evolutiva do ácido siálico Neu5Gc no repertório global de anticorpos naturais. Dissertação (Mestrado em Imunologia e Inflamação) – Instituto de Microbiologia Paulo de Góes, Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2022. Todas as nossas células são decoradas com uma camada de glicanas conhecida como glicocálice. Essas glicanas podem estar ligadas a proteínas ou lipídeos e são majoritariamente terminadas em ácido siálico, um açúcar de nove carbonos que medeia diversas interações proteína-ligante. Glicoproteínas sialiladas de células humanas são terminadas somente pelo ácido N-acetilneuramínico (Neu5Ac), enquanto a maioria dos mamíferos contém glicanas terminadas em Neu5Ac e em ácido N-glicolilneuramínico (Neu5Gc). Os humanos perderam o gene CMAH que codifica a enzima que hidroxila Neu5Ac em Neu5Gc. Uma vez que estudos anteriores demonstraram que a perda de Neu5Gc resulta em um aumento na ativação e funções efetoras de células do sistema imunológico em humanos, buscamos investigar se a perda de Neu5Gc pode estar relacionada com o perfil de autorreatividade de anticorpos naturais (NAbs). Para testar essa hipótese, testamos o soro ou sobrenadantes (SNs) de cultura de linfócitos B peritoneais de camundongos selvagens e Cmah-/- contra proteínas de lisados de músculo e cérebro de animais selvagens e Cmah-/- , através de Western Blot. Nossos dados mostram uma maior ligação de IgM de soro e SN de animais Cmah-/- contra ambos os extratos de músculo quando comparados à IgM de animais selvagens, sugerindo que a perda de Neu5Gc aumenta o perfil de reatividade de IgM contra diferentes antígenos próprios. Além disso, a ligação dos SNs é diretamente influenciada por estruturas glicanas presentes nas proteínas do músculo, uma vez que a incubação com a enzima peptídeo Nglicosidase F (PNGase-F), que remove completamente N-glicanas, ou com Neuraminidase, que remove somente unidades terminais de ácido siálico, modulou diretamente a ligação da IgM presente nos SNs de animais selvagens e Cmah-/- . Tendo em vista que o repertório de anticorpos naturais pode ser modulado pela microbiota intestinal e que dados anteriores demonstraram diferenças na microbiota intestinal de animais selvagens e Cmah-/- , realizamos ensaios de citometria de fluxo para avaliar a antigenicidade de bactérias presentes nas fezes. Nós demonstramos que há um maior percentual de bactérias IgA+ em animais selvagens do que em animais Cmah-/- , sugerindo que a antigenicidade da microbiota intestinal não é o mecanismo responsável pelo aumento na ligação de IgM. Em seguida, analisamos o efeito da coabitação de animais selvagens e Cmah-/- , avaliando a reatividade de IgM sérica dos dias 0, 15 e 30 pós-coabitação contra extratos de músculo. A IgM sérica de animais Cmah-/- apresentou um aumento na imunorreatividade a extratos de músculo nos dias 15 e 30 póscoabitação, enquanto não houve alterações nos animais selvagens, sugerindo que a modificação da microbiota intestinal de animais Cmah-/- pode modular o seu repertório de anticorpos naturais. Experimentos futuros avaliando a ingestão de Neu5Gc pela dieta são necessários para compreender melhor até que ponto o Neu5Gc pode modular os NAbs. Em conjunto, nossos dados sugerem que a perda evolutiva de Neu5Gc pode ter aumentado a reatividade do repertório de anticorpos naturais em humanos e que a microbiota intestinal apresenta um papel importante neste fenômeno. Palavras-chave: Neu5Gc; anticorpos naturais; microbiota

Palavras-chave:

Neu5Gc;anticorpos naturais;microbiot

Abstract

CALOBA, Philippe. Influence of the evolutionary loss of Neu5Gc on the natural antibody repertoire. Dissertation (Master’s Degree in Immunology and Inflammation) – Instituto de Microbiologia Paulo de Góes, Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2022. Every cell in the body is decorated with a layer of glycans known as the glycocalyx. These glycans are attached to proteins and most of them terminate in sialic acid, a nine-carbon sugar that mediates many protein-ligand interactions. Sialylated glycoproteins from human cells terminate only with the N-acetylneuraminic acid (Neu5Ac) isoform of sialic acid, a pattern that differs from the majority of other mammals, whose glycans can also terminate with Nglycolylneuraminic acid (Neu5Gc). This is due to the evolutionary loss of the Cmah gene, which encodes the enzyme that hydroxylates Neu5Ac in Neu5Gc. Previous studies have shown that Neu5Gc loss increased activation and effector functions of immune cells in humans, therefore we hypothesize that the absence of Neu5Gc could influence the autoreactivity profile of natural antibodies (NAbs). To test this hypothesis, we blotted serum or peritoneal B cell culture supernatants (SNs) from WT and Cmah-null C57BL/6 mice against WT and Cmah-null mice proteins from muscle lysates. Our data shows increased binding of IgM from Cmah-null mice to both WT and Cmah-null mice muscle lysates when compared to IgM from WT mice, suggesting that the absence of Neu5Gc increases IgM reactivity against self-antigens. Moreover, SNs’ binding is directly influenced by glycan strucutures bound to proteins present in the muscle, since peptide N-glycosydase F (PNGase-F) and Neuraminidase treatment directly modulated both WT and Cmah-null SNs IgM binding to the muscle. Because the natural antibody repertoire can be modulated by gut microbiota and previous data have shown that WT and Cmah-null mice have differences in their gut microbiota, we performed a flow cytometry assay to evaluate the antigenicity of their gut bacteria. We show that bacteria from WT mice have more IgA bound to them, suggesting that the antigenicity of the gut microbiota is not the mechanism responsible for the increased IgM binding profile. Next, we analyzed a WT versus Cmah-null mice co-housing experiment, evaluating binding of serum IgM from 0, 15 and 30 days post co-housing to the muscle lysate. Serum IgM from Cmah-null mice showed increased binding to muscle lysates after 15 or 30 days in co-housing, while no changes were seen in WT mice IgM, suggesting that the addition of bacteria from WT mice to Cmah-null mice’s gut microbiota can modulate their NAbs repertoire. Further experiments on dietary intake of Neu5Gc are necessary to better comprehend to what extent Neu5Gc can modulate NAbs. Taken together, our data suggest that the evolutionary loss of Neu5Gc might have increased the reactivity of the natural antibody repertoire in humans and that gut microbiota plays an important role on this phenomena. Keywords: Neu5Gc; natural antibodies; microbiota

Keywords:

Neu5Gc;natural antibodies;microbiota

Título: Investigação de Hidroxipropil-Beta-Ciclodextrina como Droga Antiviral e Imunomodulatória para Tratamento de SARS-CoV-2

Aluno: BRUNO BRAZ BEZERRA

Orientador(es): LUCIANA BARROS DE ARRUDA

Resumo

A COVID-19, causada pelo vírus SARS-CoV-2, resultou em cenário pandêmico, mantido até hoje. A doença geralmente resulta em sintomas respiratórios leves a moderados, com parte dos pacientes progredindo para a síndrome respiratória aguda grave (SRAG), acometendo o trato respiratório inferior, com hipoxemia e dispneia. Além disto, também há acometimento de outros órgãos, como coração e fígado, além de danos vasculares com alterações de coagulação. Altos níveis séricos de mediadores inflamatórios, como TNFa, IL-6, IL-10 e IL-1b, bem com infiltrados inflamatórios teciduais, incluindo monócitos, linfócitos e neutrófilos, são frequentemente observados e associados com a gravidade da infecção. Estudos indicam que a fisiopatologia da COVID-19 é resultado da replicação direta do vírus no epitélio e células do trato respiratório, e de respostas hiperinflamatórias. A epidemiologia de SARSCoV-2 é marcada pelo surgimento de ondas de infecção, normalmente relacionadas à emergência de novas variantes, com potenciais diferenças na transmissibilidade e patogenicidade e escape da resposta imune. Apesar da vacinação, o desenvolvimento de tratamento é relevante para populações de maior risco e indivíduos não vacinados. Entretanto, os tratamentos disponíveis até o momento têm aplicação limitada, e resultados discretos. A hidroxipropil-betaciclodextrina (HP-BCD) é uma molécula ativa, que sequestra colesterol de membranas biológicas, e vem sendo estudada há 2 décadas como antivirais. Estudos in vitro e in vivo demonstraram seu efeito inibitório sobre a replicação de diferentes vírus, agindo tanto na partícula viral, quanto na célula hospedeira. Adicionalmente, mostramos que HP-BCD tem efeito imunomodulatório em modelo de monócitos estimulados com LPS, suprimindo a expressão das citocinas TNFa e IL-10. Nesse estudo, hipotetizamos que HP-BCD poderia afetar a replicação de SARS-CoV-2 e a expressão de citocinas em resposta a infecção. Observamos que o tratamento de SARS-CoV-2 ou de células Vero E6 com HP-BCD inibiram significativamente a replicação viral, e que o efeito foi observado contra diferentes variantes de preocupação. O tratamento não afetou a expressão dos receptores ACE2 ou CD147, nem inibiu de forma significativa a adsorção ou entrada de SARS-CoV-2, a menos que as partículas virais fossem tratadas. O tratamento com HP-BCD 1h após a infecção ainda teve efeito significativo sobre a replicação, indicando que o fármaco atua em etapas posteriores a adsorção viral nas células alvo e reduz a infecciosidade das partículas virais. De fato, foi detectada maior taxa de redução de liberação de RNA ou partículas infecciosas, em relação a inibição da concentração de RNA viral intracelular. Ainda, análises de microscopia de fluorescência revelaram que o tratamento com HP-BCD alterou a distribuição de colesterol e sua interação com RNA viral, impactando também na indução de efeito citopático. Por fim, mostramos que o tratamento de célula de linhagem epitelial de pulmão, Calu3, e monócitos primários humanos com HP-BCD, além de inibir significativamente a replicação de SARS-CoV-2, reduziu a expressão das citocinas TNFa, IL-6, IL-10 e da quimiocina CCL2. Portanto, nossos resultados indicam que HP-BCD inibe a replicação e expressão de citocinas durante infecção por diferentes variantes de SARS-CoV-2 e que o estudo de seus mecanismos de ação deve ser investigado, visando futuros testes clínicos. Palavras-Chave: SARS-CoV-2; hidroxipropil-betaciclodextrina; colesterol; inflamação.

Palavras-chave:

SARS-CoV-2;hidroxipropil-betaciclodextrina;colesterol;inflamação

Abstract

Title: INVESTIGATION OF HYDROXYPROPYL-BETA-CICLODEXTRIN AS AN ANTIVIRAL AND IMMUNOMODULATORY DRUG FOR SARS-COV-2 TREATMENT Abstract: COVID-19, caused by SARS-CoV-2, has resulted in a pandemic scenario, maintained until today. The disease normally results in respiratory symptoms, ranging from mild to moderate, and some patients progress to acute respiratory distress syndrome (ARDS), affecting the lower respiratory tract, with hypoxia and dyspnea. Additionally, there is involvement of other organs, such as heart and liver, and also vascular damage impacting coagulation. High levels of serum inflammatory mediators, TNFa, IL-6, IL-10 and IL-1b, as well as infiltration of inflammatory cells in tissues, including monocytes, lymphocytes and neutrophils, is frequently observed and associated with disease severity. Studies indicate that COVID-19’s pathophysiology is a result of both direct viral replication in epithelial and cells from the respiratory tract, and inflammatory responses. SARS-CoV-2 epidemiology is marked by emergence of infection waves, frequently related to appearance of new variants, with potential differences in transmissibility and pathogenicity, as well as immune evasion. Despite vaccination, the development of therapies is relevant for higher risk population and unvaccinated individuals. However, the available treatment until today has limited application, showing discrete results. Hydroxypropyl-betacyclodextrin (HP-BCD) is an active molecule, that depletes cholesterol from biological membranes, and has been studied for more than 2 decades as an antiviral. In vitro and in vivo studies demonstrated inhibition of replication of different viruses, acting both on virus particle and host cell. In addition, we showed that HPBCD has immunomodulatory effects in a model of monocytes stimulated with LPS, suppressing the expression of the cytokines TNFa and IL-10. In the present study, we hypothesized that HP-BCD could affect SARS-CoV-2 replication, and cytokine expression in response to infection. We observed that SARS-CoV-2 or Vero E6 cell treatment significantly inhibited viral replication, and the effect was observed against different variants of concern. The treatment didn’t affect the expression of viral receptors ACE2 or CD147, neither inhibited significantly adsorption or entry steps of SARS-CoV-2, unless viral particles were treated. When cells were treated 1h after infection, we still observed significant effect over replication, indicating that the drug acts on further steps after viral adsorption in host cells and reduces viral particles infectivity. In fact, we detected higher rates of inhibition in RNA release and infectious particles, in relation to intracellular viral RNA concentration. Still, fluorescence microscopy revealed that HP-BCD treatment altered cholesterol distribution and its interaction with viral RNA, also impacting induction of cytopathic effect. Finally, we showed that cell treatment of lung epithelial cell lineage, Calu3, and human primary monocyte with HP-BCD, beyond inhibiting significantly SARS-CoV-2 replication, reduced expression of TNFa, IL-6 and IL-10 and chemokine CCL2. Therefore, our results indicate that HP-BCD inhibits replication and cytokine expression during infection of different variants of SARS-CoV-2 and that further studies should be performed to investigate its action mechanisms, aiming future clinical tests. Key words: SARS-CoV-2; hydroxypropyl-betacyclodextrin; cholesterol; inflammation.

Keywords:

SARS-CoV-2;hydroxypropyl-betacyclodextrin;cholesterol;inflammation

Título: Papel da Imunodeficiência Ligada ao X (Xid) na Infecção por Cryptococcus Gattii e Imunomodulação da Glucuronoxilomanana Capsular de Cryptococcus Gattii

Aluno: ISRAEL DINIZ LIMA

Orientador(es): CELIO GERALDO FREIRE DE LIMA

Resumo

DINIZ-LIMA, Israel. Papel da imunodeficiência ligada ao X (XID) na infecção por Cryptococcus gattii e imunomodulação da glucuronoxilomanana capsular de Cryptococcus gattii. Rio de Janeiro, 2022. Dissertação (Mestrado em Ciências Biológicas – Imunologia e Inflamação), Instituto de Microbiologia Paulo de Góes, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2022. A criptococose é uma doença invasiva causada pelas espécies patogênicas de fungo Cryptococcus gattii e Cryptococcus neoformans. Ela promove um quadro de pneumonia severa que nos estágios finais da infecção pode desenvolver a forma mais grave da doença, a meningoencefalite criptocócica. Ao contrário do C. neoformans que estabelece a infecção em indivíduos imunocomprometidos, C. gattii é caracterizado como uma criptococose mais grave acometendo indivíduos imunocompetentes. No Brasil e no mundo, a criptococose causada por C. gattii vem aumentando em número, principalmente em regiões onde sua prevalência era menor. Portanto, diversos estudos tem investigado a epidemiologia e imunopatologia deste fungo nos últimos anos. Ambas as espécies patogênicas de Cryptococcus, promovem o aumento do volume celular e o espessamento capsular durante a infecção, estando associado com a titanização da levedura, o que dificulta sua fagocitose e facilita a disseminação do fungo para locais críticos, como o sistema nervoso central (SNC). O principal fator de virulência e componente majoritário presente na cápsula de ambas as espécies de fungo é a glucuronoxilomanana (GXM). O GXM promove efeitos pró-apoptóticos e imunorreguladores nas células do sistema imune, principalmente em fagócitos, indo desde a redução da produção de citocinas pró-inflamatórias até o bloqueio dos receptores de reconhecimento de padrões moleculares associados à microrganismos (MAMPs). Ainda não se tem com clareza a relação entre composição estrutural de GXM e os efeitos imunorreguladores observados, entretanto, existem indícios de que frações de diferentes massas moleculares de GXM de C. neoformans elicitam diferentes perfis imunomoduladores in vitro; sobre os efeitos do GXM de C. gattii ainda se sabe pouco. No contexto da imunidade antifúngica, tanto a imunidade celular quanto a imunidade humoral são decisivas para o controle da infecção, especificamente a subpopulação de linfócitos B-1 tem demostrando importante papel no controle dos estágios iniciais da criptococose, tanto pela promoção de um microambiente imunológico favorável ao combate da criptococose, quanto pela produção de anticorpos contra autoantígenos. Entretanto, existem poucos estudos investigando o papel desta população celular durante a criptococose, principalmente a causada por C. gattii. Portanto, devido ao potencial antifúngico da população de células B-1 e à influência que GXM de C. gattii pode elicitar na regulação celular, neste trabalho avaliamos o papel da população de células B-1 durante a infecção experimental de C. gattii e também investigamos os efeitos imunomoduladores de frações de diferentes massas moleculares de GXM de C. gattii em macrófagos da linhagem RAW. Usando modelo de transferência de células B-1 e soro contendo anticorpos contra autoantígenos em camundongos deficientes de B-1, observamos a redução da carga fúngica pulmonar, a limitação da passagem do fungo para o SNC e a redução da titanização das leveduras. Vimos também, que as frações de menor massa molecular de GXM de C. gattii induzem em células RAW in vitro a liberação de IL-10, TGF-β e a ativação do apoptose via receptor Fas. O GXM de C. gattii ainda demostrou maior potencial indutor de apoptose do que o GXM oriundo de C. neoformans. Assim, descrevemos alguns aspectos da imunidade anticriptocócia de células B-1 e da imunorregulação do GXM de C. gattii. Palavras-chave: Cryptococcus gattii; criptococose; células B-1; XID; glucuronoxilomanana; imunomodulação

Palavras-chave:

Cryptococcus gattii;criptococose;células B-1; XID;  Mglucuronoxilomanana; imunomodulaçãO

Abstract

DINIZ-LIMA, Israel. Papel da imunodeficiência ligada ao X (XID) na infecção por Cryptococcus gattii e imunomodulação da glucuronoxilomanana capsular de Cryptococcus gattii. Rio de Janeiro, 2022. Dissertação (Mestrado em Ciências Biológicas – Imunologia e Inflamação), Instituto de Microbiologia Paulo de Góes, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2022. Cryptococcosis is an invasive disease caused by the pathogenic fungus Cryptococcus gattii and Cryptococcus neoformans. It develops in a severe pneumonia that in the final stages of infection can lead to the most severe disease aspect, the cryptococcal meningoencephalitis. Unlike C. neoformans, which establishes the infection in immunocompromised individuals, C. gattii is characterized as a more severe cryptococcosis affecting immunocompetent individuals. In Brazil and in the world, cryptococcosis caused by C. gattii has been increasing in number, especially in regions where its prevalence was lower. Therefore, several studies have investigated the epidemiology and immunopathology of this fungus in recent years. Both pathogenic species of Cryptococcus promote the increase in cell volume and capsular thickening during infection, being associated with the titanization of the yeast, which makes its phagocytosis difficult and facilitates the dissemination of the fungus to critical sites, such as the central nervous system (CNS). The main virulence factor and major component present in the capsule of both fungal species is glucuronoxylomannan (GXM). GXM mainly elicits pro-apoptotic and immunoregulatory effects on the immune system cells, mainly phagocytes, ranging from reducing the production of ro-inflammatory cytokines to blocking microbeassociated molecular patterns (MAMPs) recognition receptors. The relation between the composition of the GXM molecule and the observed immunoregulatory effects is still not clear, however, there are indications that fractions of different molecular masses of GXM from C. neoformans elicit different immunomodulatory profiles in vitro; about the effects of C. gattii GXM little is known. In the context of antifungal immunity, both cellular immunity and humoral immunity are decisive for infection control, specifically the subpopulation of B-1 lymphocytes has shown an important role in controlling the early stages of cryptococcosis, by promoting a favorable immune microenvironment against cryptococcosis, as well as the production of natural antibodies. However, there are few studies investigating the role of this cell population during cryptococcosis, specially the one caused by C. gattii. Therefore, due to the antifungal potential of the B-1 cell population and the influence that C. gattii GXM can exert on immunity, in this work we evaluated the role of the B-1 cell population during experimental C. gattii infection and also investigated the immunomodulatory effects of fractions of different molecular weights of C. gattii GXM on RAW macrophages in vitro. Using a B-1 cell and a natural antibody containing serum transfer model in B-1 deficient mice, we observed the reduction in pulmonary fungal load, the limitation of the fungal passage to the CNS and the reduction in the yeasts titanization. We also saw that the lower molecular mass fractions of GXM from C. gattii induce in vitro the release of IL-10, TGF-β and the activation of apoptosis via Fas receptor in macrophages of RAW lineage. The GXM from C. gattii still showed a greater apoptosis-inducing potential than the GXM from C. neoformans. Thus, we describe some aspects of B-1 cell anticryptococcal immunity and C. gattii GXM immunoregulation. Key-words: Cryptococcus gattii; cryptococcosis; B-1 cells; XID; glucuronoxylomannan; immunomodulation

Keywords:

Cryptococcus gattii; cryptococcosis; B-1 cells; XID; glucuronoxylomannan; immunomodulation

Título: Redes Extracelulares de Neutrófilos (NETs) Promovem a Secreção de Vesículas Extracelulares em Células de Carcinoma Mamário Humano

Aluno: MANOELA RIBEIRO BASTOS

Orientador(es): ROBSON DE QUEIROZ MONTEIRO

Resumo

Vesículas extracelulares (VEs) são partículas delimitadas por uma bicamada lipídica, liberadas naturalmente das células, e que são incapazes de se replicarem. Virtualmente, todas as células são capazes de secretar VEs, incluindo as células cancerígenas. A liberação de VEs tem sido associada a diversos aspectos da progressão tumoral. Além disso, elas têm um papel complexo na comunicação celular, afetando células do estroma e células do sistema imunitário, como os neutrófilos. Nosso grupo mostrou que as redes extracelulares de neutrófilos (NETs) promovem um fenótipo mais agressivo em linhagens de carcinoma mamário humano, através da transição epitelial-mesenquimal (EMT). Pouco se sabe sobre o papel dos NETs na vesiculação de células cancerígenas. Assim, este trabalho teve como objetivo analisar a capacidade das NETs de estimular a secreção de VEs por células de câncer de mama. Foi utilizada a linhagem de carcinoma mamário humano MCF-7, descrita como luminal A, com fenótipo epitelial e pouco agressiva. NETs foram isoladas da cultura de neutrófilos provenientes de sangue de doadores saudáveis estimulados com phorbol 12-miristato 13-acetato (PMA). As células tumorais foram tratadas com NETs por 24h e as VEs foram isoladas do meio condicionado usando um protocolo estabelecido. VEs isoladas foram submetidas à análise de partículas pelo Zetaview, quantificação de proteínas e microscopia eletrônica. Para análise in silico, foi utilizada a plataforma online GEPIA2 a fim de avaliar a correlação entre assinaturas de genes de estados de neutrófilos / estado de liberação de NETs com genes relacionados à geração de VEs (RABs) na coorte do Atlas do genoma do câncer humano – Carcinoma mamário invasivo (TCGA-BRCA). Nossos resultados sugerem que, embora o tamanho das VEs permaneça semelhante com ou sem estímulo de NETs, o tratamento com NETs induz um aumento na secreção de VEs pelas células MCF-7. A microscopia eletrônica de transmissão confirmou que as NETs aumentam a vesiculação de MCF-7. Ensaios de rtPCR mostraram que o tratamento com as NETs aumenta a expressão gênica de RAB27B nas células MCF-7. Análises de bioinformática revelaram uma correlação positiva entre a maioria dos genes de vesiculação (RABs) e estados de neutrófilos/ estado de liberação de NETs, com destaque para RAB27A, RAB27B, RAB9a e RAB14. RAB27A apresentou a maior correlação (>0,35) com estados de neutrófilos e estado de liberação de NETs em comparação com as demais RABs. Integrando os dados in vitro com os dados in silico, concluimos que o efeito pró tumoral das NETs pode derivar, pelo menos em parte, de sua capacidade de aumentar a liberação de VEs das células tumorais.

Palavras-chave:Vesículas extracelulares;NETs;MCF-7

Abstract

Extracellular vesicles (EVs) are non-replicating particles delimited by a lipid bilayer, which are naturally released from cells. Virtually all cells are capable of secreting VEs, including cancer cells. VEs release has been linked to metastasis. Also, VEs have a complex role in cellular communication affecting the stroma and immune cells, such as neutrophils. Our group has shown that neutrophils extracellular traps (NETs) induce a change in MCF7 cells into a more aggressive phenotype through the epithelial-mesenchymal transition (EMT). Little is known about the role of NETs in the vesiculation of cancer cells. Thus, this study aims to analyze NETs’ ability to stimulate VEs secretion from human MCF7 breast cancer cells. We used the breast cancer cell line MCF7, described as luminal A, epithelial-like, and less aggressive. Neutrophils isolated from the blood of healthy donors were stimulated with Phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) to produce NETs which were further isolated using an established protocol. Tumor cells were treated with isolated NETs for 24h and VEs were further isolated from the conditioned media by ultracentrifugation. Isolated VEs were submitted to Zetaview particle analysis, protein quantification and microscopy evaluation. For in silico analysis, we used the online platform GEPIA2 to evaluate the correlation between neutrophil states and NETs gene-signatures and EV generationrelated genes (RABs) in The Cancer Genome Atlas (TCGA-BRCA) cohort. Our results suggest that although VEs size remains similar with or without NET stimulus, treatment with NETs induce an increase in the secretion of VEs by MCF7 cells. Transmission electron microscopy confirmed that NETs enhance the MCF7 vesiculation. We found a positive correlation between vesiculation genes (RABs) and neutrophil states / NETs gene signatures, with emphasis on RAB27A, RAB27B, RAB9a and RAB14. RAB27A showed a higher correlation (>0,35) with neutrophil states / NETs gene signatures compared with other RABs. Real-time PCR showed that NETs upregulated the mRNA expression of RAB27B in MCF7 cells. Overall, the protumor effect of NETs may derive, at least in part, from their ability to enhance the release of VEs from tumor cells

Keywords:

Extracellular vesicles;NETs;MCF-7

Título: Vesículas Extracelulares de Saccharomyces Cerevisiae: Uma Potencial Plataforma para o Desenvolvimento de Formulações Vacinais

Aluno: NATALIA MARTINS DA SILVA

Orientador(es): LEONARDO NIMRICHTER

Resumo

SILVA, Natalia Martins da. Vesículas extracelulares de Saccharomyces cerevisiae: uma potencial plataforma para o desenvolvimento de formulações vacinais. Dissertação (Mestrado em Imunologia e Inflamação), Instituto de Microbiologia Paulo de Góes, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2022. Infecções fúngicas sistêmicas vêm emergindo ao longo das últimas décadas, acometendo principalmente indivíduos imunocomprometidos. Os fármacos disponíveis atualmente apresentam efeitos colaterais significativos e diversos casos de resistência, além de serem utilizados em protocolos longos, caros e com interações medicamentosas frequentes e perigosas. Por isso, a busca por novas alternativas terapêuticas é urgente. Estudos mais recentes avaliam a utilização de anticorpos monoclonais e peptídeos antifúngicos. No entanto, esses métodos esbarram, respectivamente, em problemas como baixo espectro de ação e elevado custo. Nesse cenário, a busca por vacinas antifúngicas vem sendo estimulada. Vacinas com “antígeno único” são atualmente utilizadas em testes clínicos; no entanto, problemas de eficácia são observados devido a variabilidade genética e imunológica das diferentes populações, além da própria plasticidade das espécies fúngicas. As propostas atuais sugerem o uso de vacinas multivalentes e capazes de promover uma resposta de memória frente a diferentes espécies fúngicas. Resultados do nosso grupo mostram que vesículas extracelulares (VEs) produzidas por Candida albicans e Cryptococcus neoformans são capazes de modular a atividade de fagócitos, levando a produção de óxido nítrico e citocinas pró inflamatórias, além de promover a expressão de moléculas co-estimulatórias em células dendríticas (CDs). Além disso, dados também do nosso grupo e da literatura, respectivamente, apontam uma atividade protetora das VEs de C. albicans e C. neoformans frente ao desafio letal por esses patógenos em camundongos vacinados. Em conjunto, esses resultados sugerem que esses compartimentos ativam a resposta imune inata e podem mediar a resposta adaptativa, suportando o uso das VEs fúngicas como formulações vacinais multiantigênicas. O objetivo deste projeto é investigar se VEs de Saccharomyces cerevisiae, um fungo classicamente não patogênico, apresentam atividade imunomoduladora e protetora contra infecções fúngicas. As VEs da cepa S288c foram inicialmente caracterizadas quanto ao tamanho médio e conteúdo proteico. Posteriormente, a atividade biológica e imunomoduladora destes compartimentos foi observada. Dados anteriores de nosso grupo mostram que VEs de C. albicans são capazes de acelerar o crescimento do mesmo fungo, VEs de S. cerevisiae não parecem ter o mesmo efeito. Além disso, VEs de S. cerevisiae se mostraram capazes de ativar CDs, as apresentadoras de antígeno principais, induzindo aumento na expressão de CD86 e MHC II, e produção da citocina pró-inflamatória IL-6. Ainda, estes compartimentos mostraram atividade protetora contra diversos patógenos fúngicos em modelo de Galleria mellonella, sugerindo, portanto, um papel da imunidade inata nesse mecanismo. Contudo, em modelo murino de Histoplasmose, as VEs de S. cerevisiae não foram capazes de proteger os animais em um experimento piloto. No entanto, nossos resultados confirmam uma atividade imunomodulatória e potencialmente protetora das VEs de S. cerevisiae. O uso de VEs geneticamente modificadas pode ser uma alternativa para melhorar a resposta imune promovida por esses compartimentos. Atualmente, estamos endereçando antígenos heterólogos para VEs de S. cerevisiae e em estudos futuros essas vesículas serão testadas in vitro e in vivo. Palavras-chave: vesículas extracelulares, S. cerevisiae, infecções fúngicas sistêmicas.

Palavras-chave:

vesículas extracelulares;S. cerevisiae;infecções fúngicas sistêmicas

Abstract

Systemic fungal infections have emerged over the past decades, mainly affecting immunocompromised individuals. The antifungal drugs currently available have considerable side effects and several resistant strains have been reported. In addition, frequent and dangerous drug interactions, long administration protocols and high costs also impact the treatment. Thus, the search for new treatment alternatives is imperative. Recent studies point out the use of monoclonal antibodies and antifungal peptides. However, these alternatives are limited, respectively, by the reduced broad-spectrum activity and higher costs. In this scenario, the search for antifungal vaccines has been stimulated. “Single antigen” vaccines are currently in clinical trials; however, efficacy problems are observed due to genetic and immunological variability of different populations and fungal strains’ plasticity. Current proposals suggest the use of multivalent vaccines and capable of promoting a memory response to different fungal species. Our previous results demonstrated that extracellular vesicles (EVs) secreted by C. neoformans and C. albicans stimulate phagocytes activity, leading to nitric oxide and proinflammatory cytokines production. In addition, these EVs promote the expression of costimulatory molecules by dendritic cells (DCs). Furthermore, data also from our laboratory and from the literature, respectively, demonstrated that mice vaccination with C. albicans and C. neoformans EVs protected these animals from subsequent lethal challenge with the same species. Together, these results suggest that EVs can activate the innate immune system and potentially mediate an adaptive response, supporting the use of EVs as a multiantigen vaccine platform. The goal of our studies is to investigate if S. cerevisiae EVs, a classically nonpathogenic fungus, shows immunomodulatory and protective activity against fungal infections. EVs from the S. cerevisiae strain S288c were first characterized and their size and protein content determined. Then, biological and immunomodulatory activity was observed. Previous data from our group show that C. albicans EVs have a self-effect, stimulating fungal growth. S. cerevisiae EVs, otherwise, do not seem to have the same effect. Besides, S. Cerevisiae EVs were capable of activating dendritic cells, the principal antigen-presenting cells, stimulating higher levels of CD86 and MHCII expression and secretion of IL-6 proinflammatory cytokine. These compartments also showed protective activity against several fungal pathogens using Galleria mellonella model, suggesting a role of innate immunity. On the other hand, in the murine model of Histoplasmosis, S. cerevisiae EVs were not able to protect mice in a pilot experiment. However, our results confirm an immunomodulatory and potentially protective activity of S. cerevisiae EVs. The use of genetically modified EVs seems to be an interesting alternative to improve the immune response promoted by these compartments. We are currently addressing heterologous antigens to S. cerevisiae EVs and in future studies these modified EVs will be tested in vitro and in vivo. Keywords: extracellular vesicles, S. cerevisiae, systemic fungal infections

Keywords:

extracellular vesicles;S. cerevisiae;systemic fungal infections

Siga nosso perfil no Instagram

Links Úteis

Universidade Federal do Rio de Janeiro Centro de Ciências da Saúde – Bloco D (sala D1-029) Cidade Universitária  – Ilha do Fundão
CEP 21.941-590 – Rio de Janeiro – RJ – Telefone: (21) 3938-6748 – E-mail: pos_imuno@micro.ufrj.br

Universidade Federal do Rio de Janeiro

Centro de Ciências da Saúde – Bloco D (sala D1-029) Cidade Universitária  – Ilha do Fundão
CEP 21.941-590 – Rio de Janeiro – RJ

Telefone: (21) 3938-6748
E-mail: pos_imuno@micro.ufrj.br