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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.75.2020.tde-03072020-092108
Document
Author
Full name
Vinícius Guimarães Ferreira
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2020
Supervisor
Committee
Carrilho, Emanuel (President)
Funari, Cristiano Soleo de
Cavalheiro, Alberto Jose
Leitão, Andrei
Soares, Christiane Pienna
Title in Portuguese
Explorando o metabolismo como ferramenta para investigação e tratamento de doenças
Keywords in Portuguese
câncer de mama.
compostos metabólicos
mebolômica
microextração em fase sólida biocompatível
síndrome de cri-du-chat
Abstract in Portuguese

O estudo do conjunto de metabólitos produzidos por um organismo, ou a ação interventiva de compostos metabólicos na atividade celular, podem ser utilizados como ferramentas para a otimização de tratamentos de diversas doenças. Este trabalho teve como foco o metabolismo para buscar formas efetivas de melhorar o tratamento de duas doenças: câncer de mama triplo negativo (TNBC) e síndrome de cri-du-chat. A primeira parte do trabalho consistiu na avaliação da ação tóxica de 192 compostos metabólicos em células de TNBC, a partir dos seus efeitos na proximidade da morte celular programada (priming) pela técnica de BH3 profiling, a qual se baseia na quantidade de citocromos C liberados mediante a presença de proteínas da família Bcl-2, desta forma, o aumento da liberação de citocromo C devido ao tratamento com o composto metabólico, implica que este composto induz o priming na célula. Foram encontrados 4 compostos metabólicos capazes de induzir um aumento do priming especificamente nas células de câncer: elesclomol, spautin-1, artemisinin e CHR2797. A combinação de CHR2797 com quimioterápicos convencionais e de última geração apresentou um aumento significativo na potência e na eficiência do tratamento de câncer de mama. O segundo alvo do trabalho visou à análise metabolômica de pacientes com síndrome de cri-du-chat (SCDC), em busca de metabólitos que evidenciem rotas deficientes em pacientes, e que podem ser utilizadas para melhoramento do tratamento desta doença e até diagnóstico. Com esta finalidade, foram obtidas amostras de plasma de portadores e não portadores de SCDC, submetidas à extração de metabólitos por microextração em fase sólida biocompatível (bio-SPME), utilizando fibras de fase C18 em 150 µL de amostra e, posteriormente, 150 µL de metanol como solvente de dessorção. As amostras foram extraídas e dessorvidas durante 10 min e 1200 RPM de agitação. Após a extração e dessorção dos metabólitos, as amostras foram analisadas por espectrometria de massas por inserção direta (DIMS). Anteriormente a extração das amostras por Bio-SPME, foram realizados planejamentos experimentais com plasma de paciente saudável para otimização de parâmetros de extração e dessorção de metabólitos. Para viabilizar o tratamento dos dados de DIMS, foi desenvolvido um software para o alinhamento dos espectros. A análise dos dados por PLS-DA permitiu a separação dos grupos de controle e pacientes de acordo com faixas etárias, sendo os principais responsáveis pela separação os íons com m/z igual a 109.97, 304.28 e 347.14. 

Title in English
Exploring metabolism as a tool for research and treatment of diseases
Keywords in English
biocompatible solid phase microextraction
breast cancer
cri-du-chat syndrome
mebolomics
metabolic compounds
Abstract in English

The study of the set of metabolites produced by an organism, or the interventional action of metabolic compounds on cellular activity, can be used as tools for the optimization of treatments of various diseases. This study focused on the use of metabolism to seek effective ways to improve treatment of two diseases: triple-negative breast cancer (TNBC) and cri-du-chat syndrome. The first part of the work consisted of evaluating the toxic action of 192 metabolic compounds in TNBC cells, from their effects on the proximity of programmed cell death (priming) by the BH3 profiling technique, that is based in the cytochrome C release by the cell, under presence of Bcl-2 peptides, therefore, as higher the cytochrome C release, higher the priming inducing effect by the metabolic compound. Four metabolic compounds were found capable of inducing an increase in priming, specifically in cancer cells: elesclomol, spautin-1, artemisinin, and CHR2797. The combination of CHR2797 with conventional and last generation chemotherapy has significantly increased the potency and efficiency of breast cancer treatment. The second part of the work aimed at the metabolomic analysis of patients with the cri-du-chat syndrome (SCDC), looking for metabolites that show deficient paths in patients, and that can be used to improve the treatment of this disease. For this purpose, plasma samples were obtained from SCDC carriers and non-carriers, submitted to metabolite extraction by biocompatible solid-phase microextraction (bio-SPME) and subsequently analyzed by direct insertion mass spectrometry (DIMS). Before sample extraction by Bio-SPME, experimental designs were performed with healthy patient plasma to optimize metabolite extraction and desorption parameters. To be able to process the DIMS data, one software for spectra alignment was developed. Data analysis by PLS-DA allowed the separation of control groups and patients according to age groups, and the main responsible for the separation were ions with m/z equal to 109.97, 304.28, and 347.14. 

 
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Publishing Date
2020-07-03
 
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