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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.76.2018.tde-17092018-103515
Documento
Autor
Nome completo
Cristiane Casonato Melo
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2018
Orientador
Banca examinadora
Bernardi, Juliana Cancino (Presidente)
Camargo, Emerson Rodrigues de
Martinez, Diego Stéfani Teodoro
Título em português
Nanopartículas de quitosana como veículo para entrega de oligodeoxiribonucleotídeos antisense
Palavras-chave em português
Expressão de proteína verde fluorescente
Gelatinização ionotrópica
Nanopartículas
Oligodeoxiribonucleotídeo antisense
Quitosana
Resumo em português
Em 1978, o trabalho realizado por Stephenson e Zamecnik demonstrou a capacidade de um oligonucleotídeo de impedir a expressão de uma proteína específica. Atualmente, duas tecnologias são mais utilizadas para este propósito: os oligodeoxiribonucleotídeos antisense e o RNA de interferência (siRNA), que se aproveitam da capacidade de anelação entre as fitas complementares. A maior diferença entre as duas técnicas é a maquinaria proteica recrutada, isso é, o complexo RISC atua no funcionamento do siRNA, e a protease RNase H atua na clivagem da fita de RNA quando hibridizada com DNA. Apesar da grande aplicabilidade destas tecnologias, tanto para doenças metabólicas quanto para canceres, o veículo de entrega e proteção dessas sequências é de fundamental importância, visto que a aplicação desses oligonucleotídeos livres está sujeita à rápida degradação e ineficiência. A modificação das bases é uma das estratégias para conferir maior estabilidade às sequências, porém estas tem sido relacionadas a um aumento da toxicidade. Nessa dissertação, a quitosana, um polissacarídeo catiônico é utilizado para síntese de nanopartículas e encapsulamento dos oligodeoxiribonucleotídeos antisense (ASO). Para isso, foram realizadas modificações na quitosana comercial como despolimerização, trimetilação ou conjugação com PEG, seguida da síntese das nanopartículas com a adição de tripolifosfato de sódio (TPP) pelo método de gelatinização ionotrópica. A estabilidade das nanopartículas foi medida em função do tempo, da variação de temperatura e da diferença de pH. Além disso, a toxicidade dessas nanopartículas foi analisada através da viabilidade celular em diferentes linhagens, NB-4, HepaRG, HTC e BHK-570. A expressão da proteína verde fluorescente (GFP) na célula NB-4 foi utilizada para avaliar a entrega do ASO desenhado, sendo sua fluorescência monitorada por microscopia confocal. Os resultados demonstram que as nanopartículas se mantiveram estáveis durante o período de tempo analisado, assim como com a temperatura variando de 22 a 45°C e em pH ácido. Cada linhagem celular respondeu de forma diferente ao tratamento com as nanopartículas sem ASO, sendo a linhagem saudável BHK-570 com a maior resistência. Ademais, todas as células apresentaram viabilidade reduzida quando tratadas com concentrações na ordem de 1011 nanopartículas/mL a base de quitosana trimetilada. A fluorescência das células NB-4 quando tratada com as nanopartículas com ASO diminuiu consideravelmente nas 18 primeiras horas, seguida de um aumento após 42 horas. Dessa forma, pode-se concluir que as nanopartículas de quitosana propostas nessa dissertação apresentaram uma excelente alternativa para a entrega de material genético, principalmente para o trato gastro-intestinal, devido à sua estabilidade em pH ácido.
Título em inglês
Chitosan nanoparticles as delivery vehicle for antisense oligodeoxyribonucleotides
Palavras-chave em inglês
Antisense oligodeoxyribonucleotide
Chitosan
Green fluorescent protein expression
Ionotropic gelation
Nanoparticles
Resumo em inglês
The property of an oligonucleotide to interfere in the expression of a protein was observed in 1978 by Stephenson and Zamecnik. To perform such interference, there are today, two main techniques being explored: antisense oligodeoxyribonucleotides and interference RNA. In both cases, the particularity of their chemical structure is taken into account as soon as they can bind in a complementary manner to the messenger RNA and inhibit its translation. The great difference between these techniques is related to the proteases involved in the process, while for interference RNA the RISC machinery acts, for antisense oligodeoxyribonucleotides RNase H cleaves the RNA in the duplex DNA-RNA. Although these tools to edit the translation process are relevant to the treatment and even cure of metabolic disorders and cancers, it is still not effective when employed without a coating to protect the sequences before it reaches the destiny in vivo. Efforts have been made in developing modified bases to be more stable, but they show some toxicity. In this dissertation, chitosan, a natural cationic polyssacharide, is used to produce nanoparticles to protect the antisense oligodeoxyribonucleotide (ASO). For this reason, the commercial chitosan was modified, depolymerized, trimetilated or PEGlated and the nanoparticles were synthesized with sodium tripolyphosphate (TPP) by ionotropic gelation method. The stability along time, in different pHs and temperatures was assessed. The toxicity of nanoparticles without ASO was quantified by MTT tests in NB-4, HepaRG, HTC and BHK-570 cell lines. A green fluorescent protein (GFP) expressed by NB-4 cells was the target to evaluate the delivery efficiency of the ASO, and its fluorescence was measured by confocal microscopy. Results showed that nanoparticles were stable over time as well as in temperatures ranging from 22 to 45°C and in acidic pH. Each cell line responded in a different manner to the treatment, with the health cell BHK-570 showing higher resistance. Furthermore, all of them presented lower viability when treated with trimetilated chitosan nanoparticles in the highest concentrations (ca 1011 nanoparticles/mL). NB-4 cells presented a decrease in fluorescence in 18 hours of treatment followed by an increase after 42 hours. We conclude that chitosan nanoparticles are a good alternative to the delivery of genetic material even more in the gastro intestinal tract due to its great stability in acid pH values.
 
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Data de Publicação
2018-09-25
 
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