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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.5.2023.tde-01042024-165325
Document
Author
Full name
Bruna Tiaki Tiyo
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Duarte, Alberto Jose da Silva (President)
Brito, Cyro Alves de
Santos, Jonnatan Julival dos
Sato, Maria Notomi
Title in Portuguese
Nanopartículas como estratégia de delivery de antígenos de HIV para o pulso de células dendríticas derivadas de monócitos: potencial aplicação na imunoterapia anti-HIV
Keywords in Portuguese
Células dendríticas
Citometria de fluxo.
Dióxido de silício
HIV
Imunoterapia
Nanopartículas
Abstract in Portuguese
A imunoterapia baseada em células dendríticas (DC) constitui uma ferramenta potencial para aperfeiçoar o tratamento da infecção pelo HIV, cujo intuito é estimular e direcionar uma resposta imune específica contra a infecção viral. O protocolo mais utilizado para a obtenção de DCs envolve a cultura de monócitos na presença de IL-4 e GM-CSF e posterior ativação das DCs imaturas com citocinas pró-inflamatórias. As aDC1, diferentemente das DCs derivadas de monócitos convencionais, exibem uma capacidade superior de induzir uma resposta de linfócito T CD8+, capaz de eliminar células infectadas pelo HIV-1. Além da importância da qualidade da DC, agentes carreadores têm ganhado notoriedade por melhorarem a entrega do antígeno para célula ou tecido de interesse. A nanopartícula de quitosana (QS) tem sido utilizada por ter origem de um polímero natural, não-tóxico, biocompatível e biodegradável, enquanto a nanopartícula de sílica tem sido amplamente aplicada no contexto de delivery de fármacos e antígenos por conta de sua estabilidade e possibilidade de diferentes formulações. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito do uso de nanopartículas para o delivery de antígenos de HIV em células dendríticas do tipo aDC1. Nos ensaios iniciais, a avaliação da viabilidade das células de linhagem RAW 264.7, estimuladas com nanopartículas de QS e sílica, foi avaliada por MTT. Entretanto, desafios como a instabilidade e a reprodutibilidade na produção das nanopartículas de QS foram decisivos para encerrarmos os ensaios com a QS. Dessa forma, optamos por dar continuidade somente com as nanopartículas de sílica. A proporção calculada para conjugação de nanopartículas de sílica aos peptídeos de HIV foi de 10:1. A avaliação da viabilidade e análise fenotípica de aDC1, pulsadas com nanopartículas de sílica, foi realizada por citometria de fluxo, assim como a avaliação dos diferentes tempos de internalização das partículas pelas células. Diferentemente, as nanopartículas de sílica, na concentração de 10 g/ml, conjugadas a 1 g/ml do peptídeo Gag.27 do HIV, parecem não interferir na viabilidade das aDC1, quando comparadas às nanopartículas sem conjugação à antígenos. Em relação à avaliação do perfil fenotípico das aDC1, na qual foram utilizados os marcadores de ativação e maturação CD40, CCR7, CD80, CD83 e HLA-DR, nenhuma diferença significativa foi observada entre as células que receberam as nanopartículas dos controles. Um achado inesperado foi o aumento na expressão da molécula CD14 nas aDC1 pulsadas com as nanopartículas de sílica, principalmente quando não associadas aos peptídeos, fato que pode estar relacionado à apoptose celular. Por fim, o tempo de 8 horas parece ser o suficiente para a internalização das nanopartículas de sílica conjugadas aos peptídeos de HIV por aDC1, achado demonstrado por citometria e microscopia de fluorescência. Em suma, reiteramos o potencial uso das nanopartículas de sílica conjugadas a peptídeos de HIV para culturas de células com aDC1
Title in English
Nanoparticles as a delivery strategy for HIV antigens to pulse monocyte derived dendritic cells: potential application in anti HIV immunotherapy
Keywords in English
Dendritic cells
Flow cytometry
HIV
Immunotherapy
Nanoparticles
Silicon dioxide
Abstract in English
Immunotherapy based on dendritic cells (DC) is a potential tool for improving the treatment of HIV infection, whose aim is to stimulate a direct and specific immune response against viral infection. The most commonly used protocol for obtaining DCs involve s culturing monocytes in the presence of IL 4 and GM CSF and subsequent activation of immature DCs with pro inflammatory cytokines. aDC1, unlike conventional monocyte derived DCs, exhibits a superior ability to induce a CD8+ T lymphocyte response capable o f eliminating HIV 1 infected cells. In addition to the importance of DC quality, carrier agents have gained notoriety for improving antigen delivery to the cells or tissues of interest. Chitosan nanoparticles (QS) have been used because they are from a nat ural source, non toxic, biocompatible, and biodegradable polymer, while silica nanoparticles have been widely applied in the context of drug and antigen delivery owing to their stability and the possibility of different formulations. Therefore, the objecti ve of this study was to evaluate the effect of nanoparticles on delivery of HIV antigens to aDC1 type dendritic cells. In the initial tests, the viability of RAW 264.7 cells, stimulated with QS and silica nanoparticles was evaluated by MTT. However, challe nges, such as instability and reproducibility in the production of QS nanoparticles, were decisive in ending QS trials. Therefore, we chose to continue using only silica nanoparticles. The ratio calculated for the conjugation of silica nanoparticles to HIV peptides was 10:1. Evaluation of the viability and phenotypic analysis of aDC1 pulsed with silica nanoparticles was carried out by flow cytometry, as well as evaluation of the different internalization times of the particles by the cells. In contrast, sil ica nanoparticles, at a concentration of 10 µg/ml, conjugated to 1 µg/ml of the HIV Gag.27 peptide, did not seem to interfere with the viability of aDC1, when compared to nanoparticles without conjugation to antigens. Regarding the evaluation of the phenot ypic profile of aDC1, in which the activation and maturation markers CD40, CCR7, CD80, CD83, and HLA DR were used, no significant difference was observed between the cells that received nanoparticles and the controls. An unexpected finding was the increase in the expression of the CD14 molecule in aDC1 pulsed with silica nanoparticles, especially when not associated with peptides, which may be related to cell apoptosis. Finally, 8 h seemed to be sufficient for the internalization of silica nanoparticles con jugated to HIV peptides by aDC1, as demonstrated by cytometry and fluorescence microscopy. In summary, we reiterated the potential use of silica nanoparticles conjugated to HIV peptides in aDC1 cell cultures.
 
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Publishing Date
2024-04-10
 
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