Tesis Doctorals en Xarxa
Not a member yet
46997 research outputs found
Sort by
Statistical Analysis of the Madden-Julian Oscillation
No full textL'oscil·lació de Madden-Julian (OEM) és un component fonamental de la variabilitat atmosfèrica tropical,
que influeix significativament en els patrons meteorològics globals. Modula la convecció tropical, impulsa la variabilitat subestacional i interactua amb fenòmens climàtics a gran escala
com ara l'Oscil·lació del Sud-El Niño (ENOS). Malgrat la seva importància, aspectes clau del seu
cicle de vida, en particular el seu inici, durada i finalització, continuen sent poc coneguts.
Comprendre aquestes dinàmiques és essencial per millorar les prediccions meteorològiques i la modelització climàtica.
Una anàlisi estadística dels esdeveniments d'OEM revela que les seves durades i mides segueixen una doble
distribució de llei de potència, cosa que suggereix una distinció entre esdeveniments petits i llargs, però sense
una escala característica en aquestes dues categories. Una durada crítica d'aproximadament 27 dies
marca un fort augment de la probabilitat de finalització d'un esdeveniment, independent de les
fases inicial i final. Això suggereix un mecanisme d'esgotament intern en lloc d'un
forçament extern, que pot tenir implicacions importants per a la predictibilitat de l'OEM
en escales de temps subestacionals.
En aquest marc, aquesta tesi doctoral examina l'evolució dels esdeveniments extrems de MJO i
els seus impactes específics a Sud-amèrica durant l'estiu austral. Els esdeveniments extrems de MJO,
definits per una classificació basada en llindars, es distingeixen dels esdeveniments febles mitjançant anàlisis compostes de la radiació d'ona llarga sortint (OLR), la funció del corrent de remolí i el potencial de velocitat. Els esdeveniments de MJO amb fases d'inici 2-3 i 6-7 s'analitzen en detall per determinar
quines fases condueixen als impactes regionals més significatius i com les anomalies associades
evolucionen amb el temps. Els resultats indiquen que els esdeveniments extrems de MJO produeixen anomalies de convecció més fortes
a la regió equatorial a nivell mundial, amb centres de convecció potenciats o suprimits
que presenten un desplaçament cap al sud-est en comparació amb els esdeveniments més febles.
A més, aquests esdeveniments extrems de MJO exerceixen una influència notable sobre el Dipol Sud-americà (SAD), una característica clau de la variabilitat climàtica regional. L'estudi també explora com
diferents fases ENSO modulen els esdeveniments extrems de MJO, afectant la seva freqüència, intensitat
i els impactes posteriors en els patrons meteorològics sud-americans.La Oscilación Madden-Julian (OMJ) es un componente fundamental de la variabilidad atmosférica tropical, que influye significativamente en los patrones climáticos globales. Modula la convección tropical, impulsa la variabilidad subestacional e interactúa con fenómenos climáticos a gran escala como El Niño-Oscilación del Sur (ENOS). A pesar de su importancia, aspectos clave de su ciclo de vida, en particular su inicio, duración y terminación, siguen siendo poco conocidos.
Comprender esta dinámica es esencial para mejorar las predicciones meteorológicas y la modelización climática.
Un análisis estadístico de los eventos de la OMJ revela que su duración y magnitud siguen una distribución de doble ley de potencia, lo que sugiere una distinción entre eventos pequeños y largos, pero sin una escala característica en estas dos categorías. Una duración crítica de aproximadamente 27 días marca un aumento drástico en la probabilidad de terminación de un evento, independientemente de las fases de inicio y fin. Esto sugiere un mecanismo de agotamiento interno en lugar de un forzamiento externo, lo cual podría tener implicaciones importantes para la predictibilidad de la OMJ en escalas de tiempo subestacionales.
Bajo este enfoque, esta tesis doctoral examina la evolución de los eventos extremos de OMJ y sus impactos específicos en Sudamérica durante el verano austral. Los eventos extremos de OMJ, definidos mediante una clasificación basada en umbrales, se distinguen de los eventos débiles mediante análisis de composites de la radiación de onda larga (OLR), la función corriente y el potencial de velocidad. Los eventos de OMJ con fases de iniciación 2-3 y 6-7 se analizan en detalle para determinar qué fases provocan los impactos regionales más significativos y cómo evolucionan las anomalías asociadas con el tiempo. Los resultados indican que los eventos extremos de OMJ producen anomalías de convección más intensas en la región ecuatorial a nivel mundial, con centros de convección activa o suprimida que muestran un desplazamiento hacia el sureste en comparación con los eventos más débiles.
Además, estos eventos extremos de OMJ ejercen una influencia notable en el Dipolo Sudamericano (SAD), una característica clave de la variabilidad climática regional. El estudio también explora cómo las diferentes fases del ENSO modulan los eventos extremos de OMJ, afectando su frecuencia, intensidad y sus consiguientes impactos en los patrones climáticos sudamericanos.The Madden-Julian Oscillation (MJO) is a fundamental component of tropical atmospheric variability, influencing significantly on global weather patterns. It modulates tropical convection, drives sub-seasonal variability, and interacts with large-scale climate phenomena such as the El Niño–Southern Oscillation (ENSO). Despite its importance, key aspects of its lifecycle, particularly its initiation, duration, and termination, remain poorly understood. Understanding these dynamics is essential for improving weather predictions and climate modeling.
A statistical analysis of MJO events reveals that their durations and sizes follow a double power-law distribution, suggesting a distinction between small and long events but without
a characteristic scale in this two categories. A critical duration of approximately 27 days marks a sharp increase in the probability of an event’s termination, independent of the
starting and ending phases. This suggests an internal exhaustion mechanism rather than external forcing, which may have important implications for the predictability of the MJO
on sub-seasonal timescales.
Under this framework, this PhD thesis examines the evolution of extreme MJO events and their specific impacts on South America during the austral summer. Extreme MJO events,
defined by a threshold-based classification, are distinguished from weak events through composite analyses of outgoing longwave radiation (OLR), eddy streamfunction, and velocity
potential. MJO events with initiation phases 2-3 and 6-7 are analyzed in detail to determine which phases lead to the most significant regional impacts and how the associated anomalies
evolve over time. Results indicate that extreme MJO events produce stronger convection anomalies in the equatorial region globally, with enhanced or suppressed convection centers
exhibiting a southeastern displacement compared to weaker events.
Furthermore, these MJO extreme events exert a notable influence on the South American Dipole (SAD), a key feature of regional climate variability. The study also explores how
different ENSO phases modulate extreme MJO events, affecting their frequency, intensity, and subsequent impacts on South American weather patterns.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Físic
Determinación de la cinética de cristalización de polímeros con el método NPK
No full textDurant la producció d‘objectes amb materials polimèrics, el procés de refredament juga un paper cabdal en la definició de les seves propietats finals. La velocitat de refredament, el temps i la temperatura influeixen directament en la cristal·lització del polímer, de manera que comprendre i controlar la cinètica de cristal·lització permet optimitzar el disseny del procés i garantir la qualitat final de l'objecte.
Models com els d'Avrami, Šesták-Berggren i Lauritzen i Hoffman s‘han utilitzat àmpliament per caracteritzar la cristal·lització dels polímers, tot i que la seva aplicació pot resultar complexa a causa de múltiples variables, com el tipus de polímer, la seva estructura i pes molecular, la presència d'additius i el seu comportament tèrmic.
El mètode NPK (Non Parametric Kinetics), dissenyat el 1998 per R. Serra, J. Sempere i R. Nomen, permet extreure dades cinètiques de registres d’anàlisi tèrmica i calorimetria, sense necessitat de suposar cap model per a la funció de temperatura ni per a la funció de conversió. No obstant això, mai s'havia utilitzat en un procés de cristal·lització de polímers en condiciones de refredament.
En la present tesi doctoral, s'ha aplicat el mètode NPK per determinar la cinètica de cristal·lització de diversos polímers comercials, com el polipropilè isotàctic (i-PP), el polietilè d'alta densitat (HDPE), el polietilè de baixa densitat (LDPE), el polietilè lineal de baixa densitat (LLDPE), el polietilè tereftalat reciclat (rPET) i el poliàcid làctic (PLA).
Els resultats obtinguts demostren que el mètode NPK és útil per determinar la cinètica de cristal·lització dels polímers. Els vectors u i v, que representen la funció de conversió i la funció de temperatura respectivament, responen, a més a més, a models cinètics clàssics com les equacions de Šestàk-Berggren i Avrami, així com al model de Lauritzen i Hoffman. Els resultats obtinguts demostren que el mètode NPK és capaç de reproduir amb gran precisió les corbes calorimètriques de cristal·lització obtingudes per DSC (calorimetria diferencial d'escombratge), amb errors relatius mitjans compresos normalment entre un 3 i un 5 % i sempre inferiors al 10%.
Per tant, el mètode NPK és una eina potent per al disseny i optimització de processos en la indústria de polímers.Durante la producción de objetos con material polimérico, el proceso de enfriamiento juega un papel crucial en la definición de sus propiedades finales. La velocidad de enfriamiento, el tiempo y la temperatura influyen directamente en la cristalización del polímero, por lo que comprender y controlar la cinética de cristalización permite optimizar el diseño del proceso y garantizar la calidad del objeto final.
Modelos como los de Avrami, Šesták-Berggren y Lauritzen y Hoffman han sido ampliamente utilizados para caracterizar la cristalización de los polímeros, aunque su aplicación puede resultar compleja debido a múltiples variables, como el tipo de polímero, su estructura y peso molecular, la presencia de aditivos y su comportamiento térmico.
El método NPK (Non Parametric Kinetics), diseñado en 1998 por R. Serra, J. Sempere y R. Nomen, permite extraer datos cinéticos de registros de análisis térmico y calorimetría, sin necesidad de suponer ningún modelo para la función de temperatura ni para la función de conversión. Sin embargo, nunca se había utilizado en un proceso de cristalización de polímeros en condiciones de enfriamiento.
En la presente tesis doctoral se ha aplicado el método NPK para determinar la cinética de cristalización de diversos polímeros comerciales, como el polipropileno isotáctico (i-PP), el polietileno de alta densidad (HDPE), el polietileno de baja densidad (LDPE), el polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), el polietileno tereftalato reciclado (rPET) y el poliácido láctico (PLA).
Los resultados obtenidos demuestran que el método NPK es útil para determinar la cinética de cristalización de los polímeros. Los vectores u y v, que representan la función de conversión y la función de temperatura, respectivamente, responden, además, a modelos cinéticos clásicos como las ecuaciones de Šesták-Berggren y Avrami, así como al modelo de Lauritzen y Hoffman. Los resultados obtenidos demuestran que el método NPK es capaz de reproducir con gran precisión las curvas calorimétricas de cristalización obtenidas por DSC (calorimetría diferencial de barrido), con errores relativos medios comprendidos normalmente entre un 3 y un 5 % y siempre inferiores al 10%.
Por consiguiente, es posible afirmar que el método NPK es una herramienta potente para el diseño y optimización de procesos en la industria de polímeros.During the production of objects with polymeric material, the cooling process plays a key role in defining their final properties. The cooling rate, time and temperature directly influence the crystallization of the polymer, so understanding and controlling the crystallization kinetics allows optimizing the process design and ensuring the final quality of the object.
Models such as those of Avrami, Šesták-Berggren and Lauritzen and Hoffman have been widely used to characterize the crystallization of polymers, although their application can be complex due to multiple variables, such as the type of polymer, its structure and molecular weight, the presence of additives and its thermal behavior.
The NPK (Non Parametric Kinetics) method, designed in 1998 by R. Serra, J. Sempere and R. Nomen, allows kinetic data to be extracted from thermal analysis and calorimetry records, without the need to assume any model for the temperature function or for the conversion function. However, it had never been used in a polymer crystallization process under cooling conditions.
In the present doctoral thesis, the NPK method has been applied to determine the crystallization kinetics of several commercial polymers, such as isotactic polypropylene (i-PP), high-density polyethylene (HDPE), low-density polyethylene (LDPE), linear low-density polyethylene (LLDPE), recycled polyethyleneterephthalate (rPET) and polylactic acid (PLA).
The results obtained demonstrate that the NPK method is useful for determining the crystallization kinetics of polymers. The vectors u and v, which represent the conversion function and the temperature function, respectively, also respond to classical kinetic models such as the Šesták-Berggren and Avrami equations, as well as the Lauritzen and Hoffman model for crystallization. The results obtained demonstrate that the NPK method is capable of reproducing with high precision the calorimetric crystallization curves obtained by DSC (differential scanning calorimetry), with average relative errors typically between 3 and 5% and always lower than 10%.
Therefore, the NPK method is a powerful tool for process design and optimization in the polymer industry
A Comparative Analysis of China’s Bilateral Agreements with the European Union and with Latin America and the Caribbean
No full textEl segle XXI es caracteritza per processos simultanis de “globalització i desglobalització”. Ha estat testimoni de turbulències globals i de la competència estratègica entre les grans potències, al costat de l'augment de les interaccions “estat-regió” que se sumen als habituals intercanvis entre estats. En aquest context, la implicació de la Xina amb determinades regions és un factor decisiu que influeix en la remodelació de l'estructura internacional contemporània i dels vincles trans-regionals. La Unió Europea (UE), un cas exemplar d'integració regional, ocupa una posició central en els assumptes mundials i es caracteritza per les seves relacions bilaterals complexes i multidimensionals amb la Xina. Per part seva, Amèrica Llatina i el Carib (ALC) és una regió amb els seus propis processos d'integració que ha intensificat la seva interacció amb la Xina. El seu acostament per a establir llaços més estrets ha estat impulsat per la necessitat de diversificació econòmica i la cooperació funcional Sud-Sud. No obstant això, encara escassegen estudis sistemàtics que analitzin com la Xina configura estratègicament la seva cooperació bilateral amb la UE i amb ALC mitjançant acords concrets, i hi ha poques anàlisis comparatives d'aquestes dues relacions. Per a omplir aquest buit, la present recerca doctoral integra teories de relacions internacionals i estudis regionals comparats, complementades amb metodologies de ciències socials computacionals. Seguint un enfocament analític estructurat “macro-micro-macro”, s'analitza qualitativament, a nivell macro, les relacions bilaterals entre la Xina i la UE, així com entre la Xina i ALC. A nivell micro, aplica un modelatge de temes quantitatiu a 1.560 acords bilaterals signats per 60 països entre 2001 i 2024, i utilitza visualitzacions de mineria de textos per a mostrar les prioritats i tendències de la cooperació de la Xina amb els 27 Estats de la UE i amb els 33 Estats de ALC. Finalment, es reprèn la perspectiva macro per a comparar i esclarir els enfocaments, característiques i tendències que distingeixen les estratègies de cooperació de la Xina cap a totes dues regions. En combinar de manera innovadora els enfocaments de relacions internacionals amb tècniques avançades de mineria textual, aquest estudi ofereix una visió completa de les estratègies de cooperació regional de la Xina amb la UE i ALC. A més, pretén estimular el debat acadèmic i proporcionar orientacions basades en evidències a organitzacions internacionals, responsables polítics i empreses multinacionals per a identificar oportunitats i riscos inherents a la cooperació trans-regional.El siglo XXI se caracteriza por procesos simultáneos de “globalización y desglobalización”. Ha sido testigo de turbulencias globales y de la competencia estratégica entre las grandes potencias, junto al aumento de las interacciones “estado-región” que se suman a los habituales intercambios entre estados. En este contexto, la implicación de China con determinadas regiones es un factor decisivo que influye en la remodelación de la estructura internacional contemporánea y de los vínculos transregionales. La Unión Europea (UE), un caso ejemplar de integración regional, ocupa una posición central en los asuntos mundiales y se caracteriza por sus relaciones bilaterales complejas y multidimensionales con China. Por su parte, América Latina y el Caribe (ALC) es una región con sus propios procesos de integración que ha intensificado su interacción con China. Su acercamiento para establecer lazos más estrechos ha sido impulsado por la necesidad de diversificación económica y la cooperación funcional Sur-Sur. Sin embargo, todavía escasean estudios sistemáticos que analicen cómo China configura estratégicamente su cooperación bilateral con la UE y con ALC mediante acuerdos concretos, y hay pocos análisis comparativos de estas dos relaciones. Para llenar este vacío, la presente investigación doctoral integra teorías de relaciones internacionales y estudios regionales comparados, complementadas con metodologías de ciencias sociales computacionales. Siguiendo un enfoque analítico estructurado “macro-micro-macro”, se analiza cualitativamente, a nivel macro, las relaciones bilaterales entre China y la UE, así como entre China y ALC. A nivel micro, aplica un modelado de temas cuantitativo a 1.560 acuerdos bilaterales firmados por 60 países entre 2001 y 2024, y utiliza visualizaciones de minería de textos para mostrar las prioridades y tendencias de la cooperación de China con los 27 Estados de la UE y con los 33 Estados de ALC. Por último, se retoma la perspectiva macro para comparar y esclarecer los enfoques, características y tendencias que distinguen las estrategias de cooperación de China hacia ambas regiones. Al combinar de forma innovadora los enfoques de relaciones internacionales con técnicas avanzadas de minería textual, este estudio ofrece una visión completa de las estrategias de cooperación regional de China con la UE y ALC. Además, pretende estimular el debate académico y proporcionar orientaciones basadas en evidencias a organizaciones internacionales, responsables políticos y empresas multinacionales para identificar oportunidades y riesgos inherentes a la cooperación transregional.The 21st century is characterized by simultaneous processes of ‘globalization and de-globalization’. It has witnessed global turbulence and strategic competition between great powers, along with the rise of ‘state-region’ interactions in addition to the usual state-to-state exchanges. In this context, China’s engagement with certain regions is a decisive factor influencing the reshaping of contemporary international structure and cross-regional ties. The European Union (EU), an exemplary case of regional integration, occupies a central position in global affairs and is characterized by complex and multi-dimensional bilateral relations with China. Latin America and the Caribbean (LAC) is a region with its own integration processes that has intensified its interaction with China. Its rapprochement towards closer ties has been driven by the need for economic diversification and functional South-South cooperation. However, systematic studies analyzing how China strategically shapes its bilateral cooperation with the EU and with LAC through specific bilateral agreements are still scarce, and there are few comparative analyses of these two relationships. To fill this gap, this doctoral research integrates theories of international relations and comparative regional studies, complemented by computational social science methodologies. Following a structured “macro-micro-macro” analytical approach, it qualitatively analyses, at the macro-level, bilateral relations between China and the EU, as well as between China and LAC. At the micro-level, it applies quantitative topic modelling to 1 560 bilateral agreements signed by 60 countries with China between 2001 and 2024, and uses text mining visualizations to reveal the priorities and trends of China’s cooperation with the 27 EU states and the 33 LAC states. Finally, the macro perspective is taken up to compare and illuminate the approaches, characteristics and trends that distinguish China’s cooperation strategies towards both regions. By innovatively combining international relations approaches with advanced text mining techniques, this study offers a comprehensive overview of China’s regional cooperation strategies with the EU and LAC. Furthermore, it aims to stimulate academic debate and provide evidence-based guidance to international organizations, policy-makers and multinational companies to identify opportunities and risks inherent in trans-regional cooperation.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Traducció i Estudis Intercultural
Study of neutron-rich β-delayed emitters relevant for understanding the formation of the r-process rare earth-peak around mass A~160
No full textTesi amb menció de Doctorat Internacional(English) The r-process is responsible for the formation of nearly half of all nuclei heavier than iron. New elements are synthesized via the r-process, involving neutron-rich nuclei characterized by the emission of neutrons following beta decay. Precise network computations are crucial for understanding the astrophysical conditions of the r-process and replicating observed abundance distributions. These calculations rely heavily on data regarding nuclear structure, often based on theoretical estimates for isotopes that are not experimentally accessible. High-precision experimental data for isotopes far from stability play a crucial role in refining nuclear structure models, which, in turn, enhance the reliability of r-process network calculations.
In this context, the beta-delayed neutrons at RIKE (BRIKEN) collaboration performed high-precision measurements of the half-lives and neutron emission probabilities of neutron-rich nuclides. The setup consisted of the Advanced Implantation Detector Array (AIDA) placed inside the BRIKEN neutron counter, an array of 3He neutron counters embedded in a polyethylene matrix. The experiment was performed in the Rare Isotope Beam Factory (RIBF) of the RIKEN Nishina Center (Japan).
The present thesis is centered on the analysis of the BRIKEN RIBF-148 experiment, specifically for nuclei spanning the range from 146Ba to 162Nd; these are pivotal in the r-process nucleosynthesis of rare-earth elements. The findings of this research include 36 T1/2 values that are consistent with earlier experimental data. Of these, 13 measurements also provide a reduced uncertainty compared to previously reported values. For the P1n study, it was the first experiment in this region, with 22 of the 24 values being new measurements.
Additionally, we developed a revised RHB+RQRPA nuclear structure model, incorporating several improvements. The model’s predictive capabilities were enhanced by refining its parameterization with the experimental data presented in this thesis.
In the final part of this work, we discussed the preliminary astrophysical impact of these new experimental data and the refined nuclear model on r-process abundances in the REP region through nuclear reaction network calculations.(Català) El procés r és el responsable de la formació de gairebé la meitat de tots els nuclis més pesants que el ferro. En aquest procés es sintetitzen nous elements, implicant nuclis rics en neutrons que es caracteritzen per l'emissió de neutrons després de la desintegració β. Els càlculs de xarxa precisos són crucials per a la comprensió de les condicions astrofísiques del procés r i per reproduir les distribucions d'abundància observades. Aquests càlculs depenen en gran manera de les dades de l'estructura nuclear, sovint basades en estimacions teòriques per a isòtops que no són accessibles experimentalment. Les dades experimentals d'alta precisió per a isòtops lluny de l'estabilitat tenen un paper crucial en la millora dels models d'estructura nuclear, la qual cosa, al seu torn, augmenta la fiabilitat dels càlculs de xarxa del procés r.
En aquest context, la col·laboració β-delayed neutrons at RIKEN (BRIKEN) va realitzar mesures d'alta precisió del període de semidesintegració i les probabilitats d'emissió de neutrons de núclids rics en neutrons. El muntatge experimental consistia en l'Advanced Implantation Detector Array (AIDA), col·locat dins del comptador de neutrons BRIKEN, que és un conjunt de comptadors de neutrons de 3He integrats en una matriu de polietilè. L'experiment es va realitzar al Rare Isotope Beam Factory (RIBF) del RIKEN Nishina center al Japó.
Aquesta tesi es centra en l'anàlisi de l'experiment BRIKEN RIBF-148, específicament en els nuclis entre el 146Ba al 162Nd. Aquests isòtops son clau en la nucleosíntesi d'elements que formen part de les terres rares del procés r. Les conclusions d'aquesta recerca inclouen 36 valors de T1/2 que són consistents amb dades experimentals anteriors. D'aquests, 13 mesures proporcionen una reducció en la incertesa en comparació amb els valors publicats prèviament. Pel que fa al P1n, aquest és el primer experiment en aquesta regió. Per tant, 22 dels 24 valors presentats en aquesta tesi són mesures fetes per primer cop.
També hem desenvolupat una revisió d’un model RHB+RQRPA d'estructura nuclear, incorporant nombroses millores. Les capacitats predictives del model s'han millorat refinant la seva parametrització amb les dades experimentals presentades en aquesta tesi.
Per concloure aquest treball, hem presentat una discussió preliminar de l'impacte astrofísic d'aquestes noves dades experimentals i del model nuclear refinat sobre les abundàncies del procés r a la regió de la REP, mitjançant càlculs de xarxa de reacció nuclear.(Español) El proceso r es el responsable de la formación de casi la mitad de todos los núcleos más pesados que el hierro. En este proceso se sintetizan nuevos elementos, implicando núcleos ricos en neutrones que se caracterizan por la emisión de neutrones después de la desintegración β. Los cálculos de red precisos son cruciales para la comprensión de las condiciones astrofísicas del proceso r y para reproducir las distribuciones de abundancia observadas.
Estos cálculos dependen en gran medida de los datos de la estructura nuclear, a menudo basados en estimaciones teóricas para isótopos que no son accesibles experimentalmente. Los datos experimentales de alta precisión para isótopos lejos de la estabilidad juegan un papel crucial en la mejora de los modelos de estructura nuclear, lo cual, a su vez, aumenta la fiabilidad de los cálculos de red del proceso r.
En este contexto, la colaboración β-delayed neutrons at RIKEN (BRIKEN) realizó mediciones de alta precisión del período de semidesintegración y las probabilidades de emisión de neutrones de núclidos ricos en neutrones. El montaje experimental consistía en el Advanced Implantation Detector Array (AIDA), colocado dentro del contador de neutrones BRIKEN, que es un conjunto de contadores de neutrones de 3He integrados en una matriz de polietileno. El experimento se realizó en la Rare Isotope Beam Factory (RIBF) del centro RIKEN Nishina en Japón.
Esta tesis se centra en el análisis del experimento BRIKEN RIBF-148, específicamente en los núcleos entre el 146Ba y el 162Nd. Estos isótopos son clave en la nucleosíntesis de elementos que forman parte de las tierras raras del proceso r.
Las conclusiones de esta investigación incluyen 36 valores de T1/2 que son consistentes con datos experimentales anteriores. De estos, 13 mediciones proporcionan una reducción en la incertidumbre en comparación con los valores publicados previamente. En cuanto al P1n, este es el primer experimento en esta región. Por lo tanto, 22 de los 24 valores presentados en esta tesis son mediciones realizadas por primera vez.
También hemos desarrollado una revisión de un modelo de RHB+RQRPA de estructura nuclear, incorporando numerosas mejoras. Las capacidades predictivas del modelo se han mejorado refinando su parametrización con los datos experimentales presentados en esta tesis.
Para concluir este trabajo, hemos presentado una discusión preliminar del impacto astrofísico de estos nuevos datos experimentales y del modelo nuclear refinado sobre las abundancias del proceso r en la región de la REP, mediante cálculos de red de reacción nuclear.DOCTORAT EN ENGINYERIA NUCLEAR I DE LES RADIACIONS IONITZANTS (Pla 2012
Networks of digital care A multimodal ethnography of civil society responses to technology-facilitated gender-related violence between Brazil, Spain and Italy
No full textAquesta tesi presenta una etnografia feminista multimodal sobre les respostes de la societat civil a les violències de gènere facilitades per la tecnologia entre el Brasil, Espanya i Itàlia. La recerca subratlla la importància d’abordar aquestes violències al llarg del continuum online-offline i d’enfortir enfocaments interseccionals que considerin els sistemes locals de poder i discriminació. La col·laboració amb xarxes de cures digitals revela que les seves intervencions operen en diversos nivells interconnectats que aborden tant les causes com les conseqüències d’aquestes violències: recerca i coneixement, comunicació, suport holístic a víctimes/supervivents, educació i experiència, creació de xarxes i moviments, finançament i infraestructura. Les cures digitals s’inspiren en pràctiques i polítiques de cura transfeministes, negres i indígenes brasileres, aplicant aquesta perspectiva a la seguretat digital holística. En conjunt, les cures digitals contribueixen a crear una internet més segura i a reflexionar sobre les desigualtats i violències (infra)estructurals de les tecnologies digitals, partint d’una concepció política de la cura.Esta tesis presenta una etnografía feminista multimodal sobre las respuestas de la sociedad civil a las violencias de género facilitadas por tecnologías en Brasil, España e Italia. La investigación subraya la importancia de abordar estas violencias en el continuo online-offline y de fortalecer enfoques interseccionales que consideren los sistemas locales de poder y discriminación. La colaboración con redes de cuidados digitales muestra que sus intervenciones actúan en niveles interconectados que abordan causas y consecuencias de estas violencias: investigación y conocimiento, comunicación, apoyo integral a víctimas/sobrevivientes, educación y experiencia, construcción de redes y movimientos, financiamiento e infraestructura. Los cuidados digitales se nutren de saberes y políticas de cuidado transfeministas, negras e indígenas brasileñas, aplicando esta perspectiva a la seguridad digital integral. En conjunto, el cuidado digital no solo contribuye a una internet más segura, sino que invita a reflexionar sobre las desigualdades y violencias (infra)estructurales presentes en las tecnologías digitales inspirándose en una comprensión política del cuidado.This thesis presents a multimodal feminist ethnography of civil society responses to technology-facilitated gender-related violences between Brazil, Spain, and Italy. this research emphasizes the importance of addressing the manifestations of gender-related violence across the online-offline continuum and strengthening intersectional understandings of TFGRV that consider localized systems of power and discrimination. The collaboration with networks of digital care reveals that their interventions operate across multiple interconnected levels which tackle the roots and consequences of TFGRV: research & knowledge, communication, and holistic support to victims/survivors, education & experience, network & movement building, funding, and infrastructure. Digital care draws from the Brazilian transfeminist, black, and indigenous practices and politics of care, and applies this perspective to holistic digital safety. Overall, digital care contributes not only to create a safer internet, but invites to think about the materiality and (infra)structural inequalities and violences embedded in digital technologies, drawing from care in the political sense."Universitat Rovira i Virgili. Programa de Doctorat en Antropologia i Comunicació
Involvement of the gut microbiota in the development of food addiction
No full textEn la societat occidental, l'abundància d'aliments saborosos augmenta el risc d'addicció al menjar, caracteritzada per compulsivitat, persistència i alta motivació pels aliments saborosos. Tot i les similituds amb l'addicció a les drogues, els mecanismes neurobiològics no s'entenen completament. Recentment, la microbiota intestinal ha guanyat atenció pel seu paper en la funció cerebral a través de l'eix intestí-cervell. Aquesta tesi investiga la neurobiologia de l'addicció al menjar i la comunicació entre l'intestí i el cervell. Primerament, utilitzant un model operant en ratolins i quimiogenètica es va estudiar la inflexibilitat cognitiva en l'addicció al menjar. En segon lloc, vam identificar signatures comunes de microbiota en humans i ratolins, i intervencions basades en la microbiota amb efectes protectors. Finalment, vam explorar el trasplantament de microbiota fecal i el rendiment cognitiu en ratolins. Els nostres resultats suggereixen que les teràpies basades en la microbiota podrien prevenir l'addicció al menjar i les disfuncions cognitives.En la sociedad occidental, la abundancia de alimentos sabrosos aumenta el riesgo de adicción a la comida, caracterizada por compulsividad, persistencia y alta motivación por los alimentos sabrosos. A pesar de las similitudes con la adicción a las drogas, los mecanismos neurobiológicos no se entienden completamente. Recientemente, la microbiota intestinal ha ganado atención por su papel en la función cerebral a través del eje intestino-cerebro. Esta tesis investiga la neurobiología de la adicción a la comida y la comunicación intestino-cerebro. Inicialmente, utilizando un modelo operante en ratones y quimiogenética, se estudió la inflexibilidad cognitiva en la adicción a la comida. Secundariamente, identificamos firmas comunes de microbiota en humanos y ratones, e intervenciones protectoras basadas en la microbiota. Finalmente, exploramos el trasplante de microbiota fecal y la cognición en ratones. Nuestros resultados sugieren que las terapias basadas en la microbiota podrían prevenir la adicción a la comida y las disfunciones cognitivas.In Western society, the abundance of palatable foods increases the risk of food addiction, characterized by compulsivity, persistence, and high motivation towards palatable foods. Although food addiction has overlaps with drug addiction, the neurobiological mechanisms are not fully understood. Recently, the gut microbiota has gained attention for its role in brain function via the gut-brain axis. Therefore, this thesis investigates the neurobiology of food addiction and the gut-brain crosstalk. Using an operant model in mice with chocolate-flavored pellets, firstly, we employed a chemogenetic approach to study cognitive inflexibility linked to food addiction. Secondly, we identified common microbiota signatures in humans and mice, revealing a specific gut microbiota profile in food-addicted individuals. This discovery led to microbiota-based interventions, showing protective effects against food addiction. Lastly, we explored fecal microbiota transplantation and its impact on cognitive performance in mice. Our findings suggest microbiota-based therapies could prevent food addiction and cognitive dysfunctions.Universitat Pompeu Fabra. Doctorat en Biomedicin
Improving genetic diagnosis of hereditary myopathies by integrating transcriptome, genome sequencing and reanalysis
No full textLes miopaties hereditàries són un grup de malalties neuromusculars causades per defectes al múscul esquelètic. Aquestes malalties presenten una heterogeneïtat clínica, i genètica que complica l’obtenció d’un diagnòstic precís. Tot i els avenços de la Seqüenciació de Segona Generació (Next Generation Sequencing, NGS), la meitat dels pacients amb miopaties hereditàries no obtenen un diagnòstic genètic després dels estudis a nivell assistencial. Per aquests pacients, la identificació del defecte molecular és essencial per a establir una correcta progressió de la malaltia, accedir a tractaments, i rebre un assessorament genètic i reproductiu adient. Diferents factors poden explicar la dificultat d’obtenir un diagnòstic molecular, incloent: la identificació d'un gran nombre de variants de significat clínic incert (VUS) en els estudis de seqüenciació massiva, el defecte molecular no és capturat durant la seqüenciació de l’exoma, o bé el gen associat amb la malaltia encara no ha estat descrit, entre d’altres.
A aquesta tesi s’ha aplicat una estratègia multiòmica incorporant l’anàlisi de l’ARN muscular, i el reanàlisi de dades genètiques prèvies en 79 casos sense un diagnòstic genètic definitiu després d’un primer estudi d’NGS. A més, també s’ha fet seqüenciació del genoma complet en una selecció de casos. Aquests estudis han permès identificar el defecte molecular en 27 de 79 pacients, representant un augment en la taxa diagnòstica del 34.2%.
La primera publicació inclosa en aquesta tesi, estudia pacients amb distrofinopatia diagnosticada segons la presentació clínica i l’anatomopatologia. Tot i això, els estudis genètics estàndards incloent MLPA del gen DMD i NGS, no han identificat cap variant patogènica en aquests pacients. L’anàlisi de l’ARN muscular ha identificat una alteració transcriptòmica a tots aquests casos, sent la inclusió d’un pseudoexó l’alteració patogènica més comuna. Aquests resultats posen de manifest la necessitat i la utilitat de realitzar estudis transcriptòmics addicionals en aquests pacients.
A la segona publicació, s’ha dut a terme la seqüenciació de l'ARN (RNAseq) muscular en 70 casos sense diagnòstic genètic. En total, l'RNAseq ha permès identificar el defecte molecular en 10 de 70 pacients (14.3%), mentre que la reanàlisi de dades genòmiques prèvies ha permès arribar al diagnòstic en 9/70 casos (12.9%). Una anàlisi de benchmarking de les eines bioinformàtiques de detecció de splicing aberrant ha permès identificar que FRAESR i FRASER2, d'acord amb la nostra cohort, són eines superiors a LeafCutterMD i rMATS-turbo.
Finalment, la publicació 3 descriu una nova forma autosòmica dominant associada a una variant fundadora al gen RYR1 a la població del País Basc. En set famílies, aquesta variant s’associa a alts nivells de creatina quinasa, una debilitat muscular no progressiva i miàlgia.
En resum, aquest treball ha contribuït en la identificació dels mecanismes moleculars subjacent les miopaties hereditàries, recalca la utilitat de tecnologies òmiques complementàries per interpretar variants de significat clínic incert, i millora el diagnòstic d’aquestes malalties. Hem demostrat que l’anàlisi de l’ARN és particularment útil en dos escenaris. Primer, en detectar variants en trans en individus amb una sola variant patogènica en heterozigosi, i, segon, en casos amb gens candidats d'acord amb la presentació clínica, com per exemple, les distrofinopaties o la distròfia muscular causada per defectes al col·lagen-VI. Aquest treball també ha permès confirmar que la combinació genòmica i transcriptòmica incrementa la probabilitat d’obtenir un diagnòstic genètic definitiu i accelera el temps d’identificació de variants causals de malaltia. En conjunt, aquestes anàlisis han contribuït a posar fi a l’odissea diagnòstica d’alguns pacients, i ha permès obtenir un coneixement més profund de les bases moleculars de les miopaties hereditàries gràcies a la identificació de nous gens candidats causals de malaltia, la identificació de nous mecanismes moleculars i l’expansió fenotípica de malalties ja conegudes.Las miopatías hereditarias son un grupo de enfermedades neuromusculares causadas por defectos en el músculo esquelético. Estas enfermedades presentan una heterogeneidad clínica y genética que complica la obtención de un diagnostico genético preciso. Aún con los grandes avances en las tecnologías de secuenciación de segunda generación (NGS), la mitad de los pacientes con miopatías hereditarias no obtienen un diagnóstico genético después de estudiarse a nivel asistencial. Para estos pacientes, identificar el defecto molecular es esencial para establecer una correcta progresión de la enfermedad, acceder a tratamientos, y recibir un asesoramiento genético y reproductivo. Distintos factores pueden explicar la dificultad en la obtención de un diagnóstico molecular, incluyendo la identificación de un gran número de variantes significado clínico inciertos (VUS) en los estudios de secuenciación masiva, que el defecto molecular no es capturado durante la secuenciación del exoma o bien que el gen asociado con la enfermedad aún no ha sido descrito, entre otros.
En esta tesis se ha aplicado una estrategia multiómica incorporando el análisis del ARN muscular, y el reanálisis de datos genéticos previos en 79 pacientes sin un diagnóstico genético definitivo después de un primer estudio de NGS. Además, también se ha realizado la secuenciación de genoma completo en una selección de casos. Estos estudios han permitido la identificación del defecto molecular en 27 de 79 pacientes, representando un aumento en la tasa diagnóstica del 34.2%.
La primera publicación incluida en la tesis, estudia pacientes con distrofinopatía diagnosticada en base a la presentación clínica i anatomopatológica. Aun así, los estudios genéticos estándar incluyendo MLPA del gen DMD y NGS, no han identificado ninguna variante patogénica en estos pacientes. El análisis del ARN muscular ha identificado una alteración transcriptómica en todos los casos estudiados, siendo la inclusión de un pseudoexón la alteración patogénica más frecuente. Estos resultados resaltan la necesidad y utilidad de realizar estudios transcriptómicos adicionales en estos pacientes.
En la segunda publicación se ha secuenciado el ARN muscular (RNAseq) en 70 pacientes sin diagnóstico genético tres el estudio a nivel asistencial. En total, el RNAseq ha permitido identificar el defecto molecular en 10 de 70 pacientes (14.3%), mientras que el reanálisis de datos genómicos previos ha permitido llegar al diagnóstico en 9/70 casos (12.9%).
Finalmente, la publicación 3 describe una nueva forma autosómica dominante asociada a una variante fundadora en el gen RYR1 en la población del País Vasco. En siete familias, esta variante se asocia a altos niveles de creatina quinasa, una debilidad muscular no progresiva y mialgia.
En resumen, este trabajo ha contribuido en la identificación de mecanismos moleculares subyacentes de las miopatías hereditarias, recalca la utilidad de tecnologías ómicas complementarias para interpretar variantes de significado clínico incierto, y mejora el diagnóstico de estas enfermedades. Hemos demostrado que el análisis del ARN es particularmente útil en dos escenarios. Primero, al detectar variantes en trans en individuos con una sola variante patogénica en heterocigosis, y, segundo, en casos con genes candidatos de acuerdo con la presentación clínica, como por ejemplo, las distrofinopatías o la distrofia muscular causada por defectos en el colágeno-VI. Este trabajo también ha permitido confirmar que la combinación genómica y transcriptómica incrementa la probabilidad de obtener un diagnóstico genético definitivo y acelera el tiempo de identificación de variantes causales de enfermedad. En conjunto, estos análisis han contribuido a poner fin a la odisea diagnóstica de algunos pacientes, y ha permitido obtener un conocimiento más profundo de las bases moleculares de las miopatías hereditarias gracias a la identificación de nuevos genes candidatos causales de enfermedad, la identificación de nuevos mecanismos moleculares y la expansión fenotípica de enfermedades ya conocidas.Hereditary myopathies are a group of neuromuscular diseases primarily caused by defects in the skeletal muscle. These conditions show high clinical and genetic heterogeneity, which complicates reaching a precise diagnosis. Despite the advances with the implementation of Next Generation Sequencing (NGS), half of the patients with hereditary myopathies do not have a definitive genetic diagnosis after clinical genetic testing. Pinpointing the molecular defect is crucial for establishing disease prognosis and access to treatments, as well as receiving accurate genetic and reproductive counselling. Several factors can explain the difficulty in reaching a precise molecular diagnosis, including: many variants of uncertain significance are identified, the molecular defect is not captured in exome sequencing (ES), or the gene associated with the disease has not been described to date, among others.
In this thesis, we applied a stepwise multiomics strategy involving muscle RNA analysis and genetic reanalysis in 79 cases where a definitive genetic diagnosis was not established after the first NGS study. In addition, we performed genome sequencing on selected cases. These studies established the genetic cause in 27 out of 79 patients, representing a diagnostic yield of 34.2%.
The first publication included in this thesis focuses on seven dystrophinopathy cases with clear clinical and anatomopathological indications. However, standard genetic testing, including MLPA and ES, did not identify pathogenic variants in these patients. Muscle RNA analysis of the DMD gene showed an alteration in all studied cases, with pseudoexon inclusion being the most common pathogenic alteration. These results highlighted the need to perform additional transcriptomic studies in undiagnosed dystrophinopathy patients.
In the second publication, muscle RNA sequencing was performed in 70 undiagnosed cases with muscular dystrophies or myopathies. RNAseq established a molecular diagnosis in 10/70 (14.3%) patients, while reanalysis of the first NGS test allowed the diagnosis of 9/70 (12.9%) individuals. Seven cases (10%) are still under study since we have identified candidate variants in neuromuscular genes, an OMIM gene with an expanded phenotype and candidate non-OMIM genes highly expressed in skeletal muscle. In addition, a benchmarking of aberrant splicing detection tools was performed in this cohort, and based on our data, FRASER and FRASER2 outperformed LeafCutterMD and rMATS-turbo.
Finally, publication 3 describes a novel autosomal dominant RYR1 founder variant in the Basque population. We showed that the p.Leu2286Val variant is associated with nonprogressive muscle weakness, high CK levels and myalgia in seven families.
Overall, this work contributes to identifying the molecular mechanisms underlying muscle diseases, highlights the utility of complementary omic technologies in interpreting variants of uncertain significance, and improves the diagnosis of hereditary myopathies. We have shown that muscle RNA analysis is instrumental in two scenarios. First, to detect an in trans variant in cases with a single heterozygous pathogenic variant; and second, in cases with strong candidate gene(s) based on clinical presentation, such as dystrophinopathies or COL6-related dystrophies. We also show that the combination of genomics and transcriptomics increases the success rate and accelerates turnaround times to identify causative variants. Altogether, these analyses have contributed to put an end to the patients’ diagnostic odyssey, and have provided a deeper understanding of the molecular basis of hereditary myopathies through the discovery of novel candidate genes, new disease mechanisms and the phenotypic expansion of known conditions.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Genètic
Development of new protein nanoconjugation strategies to improve enzyme replacement therapy
No full textEn les últimes dècades, la teràpia de reemplaçament enzimàtic (TRE) ha revolucionat el tractament dels pacients amb malalties per dipòsit lisosòmal (LSD). La malaltia de Gaucher (MG), un trastorn causat per mutacions en el gen GBA1 que codifica l'enzim β-glucocerebrosidasa (GBA), és l'LSD més comú. La infusió intravenosa de GBA funcional en pacients amb MG reverteix la majoria de les manifestacions viscerals de la malaltia. No obstant això, existeixen importants inconvenients associats a la TRE, com l'escassa estabilitat i la inactivació de l'enzim durant el seu transport pel torrent sanguini. Això limita la biodistribució i el potencial terapèutic de la TRE, que ha demostrat ser ineficaç en el tractament de la malaltia òssia. A més, la incapacitat de la GBA per a travessar la barrera hematoencefàlica (BHE) fa que aquesta teràpia sigui ineficaç per a tractar les manifestacions neurològiques de la MG.
Per això, és necessari desenvolupar estratègies de TRE millorades i TRE dirigides al cervell amb GBA. De fet, la penetració cerebral en el cas específic de GBA, no sols obre la possibilitat de tractar la MG neuropàtica, sinó que també permet el possible tractament de la malaltia de Parkinson (MP). La clara associació genètica del gen GBA1 amb la MP com a factor de risc que afecta l'edat d'inici i a la patogenicitat de la malaltia representa una oportunitat per al tractament de la MP. A més, la proporcionalitat inversa entre l'activitat enzimàtica de GBA i els nivells de Syn i agregació proporcionen una oportunitat de tractament modificador del mecanisme de la malaltia.
La nanotecnologia ofereix poderoses eines per a superar les limitacions de la terapèutica proteica, particularment a través dels sistemes d'administració de fàrmacs que protegeixen els enzims de la degradació i milloren la seva biodisponibilitat. Entre ells, la conjugació proteïna-polímer s'ha revelat com una estratègia capdavantera que millora l'estabilitat i farmacocinètica de les proteïnes. Encara que la Pegilació ha dominat aquest camp, la preocupació per la no biodegradabilitat i la immunogenicitat del PEG han suscitat l'interès per altres alternatives. El poli (àcid α-L-glutàmic) (PGA) és un polímer biodegradable, sintetitzable i de baixa immunogenicitat, la qual cosa ho converteix en un candidat atractiu i adaptable per als conjugats proteïna-polímer de pròxima generació.
En aquesta tesi, proposem un mètode per a la conjugació de GBA recombinant amb el polímer PGA utilitzant diferents tècniques de conjugació. Els conjugats GBA-PGA se sintetitzen eficaçment, es caracteritzen fisicoquímicamente i s'avaluen in vitro en models cel·lulars GBA Knock-Out.
En aquesta tesi s'ha demostrat la seva eficàcia in vivo com TRE millorada per al tractament de la MG visceral mitjançant l'administració intravenosa comparativa de conjugats de GBA i GBA-PGA en animals model de ratolí amb MG. Els conjugats GBA-PGA administrats per via intravenosa confereixen un tractament nou per a la MG amb capacitat per a abordar les manifestacions òssies de la malaltia. No obstant això, els conjugats GBA-PGA administrats per via intravenosa no travessen la BHE.
En aquesta tesi s'ha avaluat a fons l'administració de fàrmacs via intranasal cap al cervell com a via alternativa d'administració que evita la BHE. Unes modificacions mínimes del polímer PGA van conferir als conjugats GBA-PGA propietats de mucoadhesión i capacitat d'administració cerebral a través de la via olfactòria, seguint potencialment el transport interneuronal al bulb olfactori. Malgrat els nostres esforços, quantitats mínimes de conjugats GBA-PGA van aconseguir el compartiment cerebral seguint aquesta estratègia a causa de diversos mecanismes de defensa dels organismes tractats, incloent-hi el desacoblament GBA-PGA, la retallada PGA i esdeveniments inmunomediados. S'estan duent a terme noves optimitzacions per a resoldre aquests múltiples problemes i aconseguir una administració cerebral eficaç dels conjugats GBA-PGA.En las últimas décadas, la terapia de reemplazo enzimático (TRE) ha revolucionado el tratamiento de los pacientes con enfermedades por depósito lisosomal (LSD). La enfermedad de Gaucher (EG), un trastorno causado por mutaciones en el gen GBA1 que codifica la enzima β-glucocerebrosidasa (GBA), es la LSD más común. La infusión intravenosa de GBA funcional en pacientes con EG revierte la mayoría de las manifestaciones viscerales de la enfermedad. Sin embargo, existen importantes inconvenientes asociados a la TRE, como la escasa estabilidad y la inactivación de la enzima durante su transporte por el torrente sanguíneo. Esto limita la biodistribución y el potencial terapéutico de la TRE, que ha demostrado ser ineficaz en el tratamiento de la enfermedad ósea. Además, la incapacidad de la GBA para atravesar la barrera hematoencefálica (BHE) hace que esta terapia sea ineficaz para tratar las manifestaciones neurológicas de la EG.
Por ello, es necesario desarrollar estrategias de TRE mejoradas y TRE dirigidas al cerebro con GBA. De hecho, la penetración cerebral en el caso específico de GBA, no sólo abre la posibilidad de tratar la EG neuropática, sino que también permite el posible tratamiento de la enfermedad de Parkinson (EP). La clara asociación genética del gen GBA1 con la EP como factor de riesgo que afecta a la edad de inicio y a la patogenicidad de la enfermedad representa una oportunidad para el tratamiento de la EP. Además, la proporcionalidad inversa entre la actividad enzimática de GBA y los niveles de Syn y agregación proporcionan una oportunidad de tratamiento modificador del mecanismo de la enfermedad.
La nanotecnología ofrece poderosas herramientas para superar las limitaciones de la terapéutica proteica, particularmente a través de los sistemas de administración de fármacos que protegen a las enzimas de la degradación y mejoran su biodisponibilidad. Entre ellos, la conjugación proteína-polímero se ha revelado como una estrategia puntera que mejora la estabilidad y farmacocinética de las proteínas. Aunque la PEGilación ha dominado este campo, la preocupación por la no biodegradabilidad y la inmunogenicidad del PEG han suscitado el interés por otras alternativas. El poli (ácido α-L-glutámico) (PGA) es un polímero biodegradable, sintetizable y de baja inmunogenicidad, lo que lo convierte en un candidato atractivo y adaptable para los conjugados proteína-polímero de próxima generación.
En esta tesis, proponemos un método para la conjugación de GBA recombinante con el polímero PGA utilizando diferentes técnicas de conjugación. Los conjugados GBA-PGA se sintetizan eficazmente, se caracterizan fisicoquímicamente y se evalúan in vitro en modelos celulares GBA Knock-Out.
En esta tesis se ha demostrado su eficacia in vivo como TRE mejorada para el tratamiento de la EG visceral mediante la administración intravenosa comparativa de conjugados de GBA y GBA-PGA en animales modelo de ratón con EG. Los conjugados GBA-PGA administrados por vía intravenosa confieren un tratamiento novedoso para la EG con capacidad para abordar las manifestaciones óseas de la enfermedad. Sin embargo, los conjugados GBA-PGA administrados por vía intravenosa no atraviesan la BHE.
En esta tesis se ha evaluado a fondo la administración de fármacos vía intranasal hacia el cerebro como vía alternativa de administración que evita la BHE. Unas modificaciones mínimas del polímero PGA confirieron a los conjugados GBA-PGA propiedades de mucoadhesión y capacidad de administración cerebral a través de la vía olfativa, siguiendo potencialmente el transporte interneuronal al bulbo olfativo. A pesar de nuestros esfuerzos, cantidades mínimas de conjugados GBA-PGA alcanzaron el compartimento cerebral siguiendo esta estrategia debido a varios mecanismos de defensa de los organismos tratados, incluyendo el desacoplamiento GBA-PGA, el recorte PGA y eventos inmunomediados. Se están llevando a cabo nuevas optimizaciones para resolver estos múltiples problemas y conseguir una administración cerebral eficaz de los conjugados GBA-PGA.Enzyme replacement therapy (ERT) has revolutionized the management of patients with lysosomal storage disorders (LSDs) over the last few decades. Gaucher disease (GD), a disorder caused by mutations in the GBA1 gene encoding the enzyme β-glucocerebrosidase (GBA), is the most common LSD. Intravenous infusion of functional GBA into GD patients reverses most of the visceral manifestations of the disease. However, there are important drawbacks associated with ERT, such as poor stability and enzyme inactivation during transport throughout the bloodstream. This limits the biodistribution and therapeutic potential of ERT, which has been shown to be ineffective in the treatment of bone disease. Furthermore, the inability of GBA to cross the blood-brain barrier (BBB) makes this therapy ineffective for treating the neurological manifestations of GD.
For that reason, there’s a need for the development of enhanced ERT strategies and brain-targeted ERT with GBA. In fact, brain penetration in the specific case of GBA, not only opens the possibility to treat neuropathic GD, but also allows the possible treatment of Parkinson's disease (PD). The clear genetic association of GBA1 gene with PD as a risk factor affecting age of onset and disease pathogenicity represents an opportunity for PD treatment. Furthermore, the inverse proportionality between GBA enzymatic activity and Syn levels and aggregation provide a mechanistic disease modifying treatment opportunity.
Nanotechnology offers powerful tools to overcome the limitations of protein therapeutics, particularly through drug delivery systems (DDS) that protect enzymes from degradation and improve their bioavailability. Among these, protein–polymer conjugation has emerged as a leading strategy, enhancing protein stability and pharmacokinetics. While PEGylation has dominated the field, concerns over PEG’s non-biodegradability and immunogenicity have prompted interest in alternatives. Poly(α-L-glutamic acid) (PGA) is a biodegradable, synthetically tunable polymer with low immunogenicity, making it an attractive and adaptable candidate for next-generation protein–polymer conjugates.
In this thesis, we propose a method for recombinant GBA conjugation to PGA polymer using different conjugation techniques. GBA-PGA conjugates are effectively synthetized, physico-chemically characterized and in vitro evaluated in GBA Knock-Out cellular models.
Its efficacy in vivo as an enhanced ERT for visceral GD treatment has been proven in this thesis by comparative intravenous administration of GBA and GBA-PGA conjugates in GD mouse model animals. Intravenously administered GBA-PGA conjugates confer a novel treatment for GD with the capacity to address bone manifestations of the disease. However, intravenously administered GBA-PGA conjugates does not cross the BBB.
Nose-to-brain drug delivery has been thoroughly assessed in this thesis as an alternative route of administration by-passing the BBB. Minimal modifications on PGA polymer conferred to GBA-PGA conjugates mucoadhesion properties and brain targeting capacity through the olfactory pathway, potentially following intraneuronal transport to the olfactory bulb. Despite our efforts, minimal amounts of GBA-PGA conjugates reached the brain compartment following this strategy due to several defence mechanisms of the treated organisms, including GBA-PGA uncoupling, PGA trimming and immune-mediated events. Further optimization is on-going to address these multiple issues for effective brain delivery of GBA-PGA conjugates.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Bioquímica, Biologia Molecular i Biomedicin
Design and Synthesis of Dual Tyrosine Kinase Inhibitors Against Pancreatic Cancer
No full textEntre els diferents tipus de càncer, l'adenocarcinoma ductal de pàncrees (pancreatic ductal adenocarcinoma, PDAC) es considera un dels càncers més agressius, amb una taxa de supervivència del 8% el 2022. Aquest fet és resultat de la seva tardana detecció, donat que els símptomes es mostren una vegada la malaltia ha arribat a estadis tardans, o en etapes amb metàstasis. A més, a causa de la seva capacitat de desenvolupar resistència als fàrmacs, la quimioteràpia és típicament usada com a pal·liatiu. Per aquests motius, el càncer de pàncrees s'ha convertit en una gran preocupació per a la comunitat científica, generant multitud de projectes de recerca amb l'objectiu de desenvolupar tractaments més efectius.
Entre aquests, els tractaments basats en la inhibició de proteïnes tirosina cinasa (PTK) han demostrat resultats prometedors, per la qual cosa l’interès pel disseny d'inhibidors de tirosina cinasa (TKI) per al tractament del PDAC ha crescut , amb diversos exemples que han arribat a assajos clínics. Així mateix, en el desenvolupament d'aquests compostos, la inhibició de PTK de manera individual ha demostrat resultats deficients, ja que l'habilitat de la cèl·lula per a autoregular-se li permet generar immunitat enfront del fàrmac, recuperant la seva activitat basal. Degut el mecanisme d'aquest procés, per a prevenir-lo necessitaríem la inhibició simultanieja de diverses PTK, usant per exemple TKI duals.
En el desenvolupament de nous fàrmacs, el disseny de fàrmacs assistit per ordinador, incloent-hi la modelització molecular i estratègies basades en machine learning, ha estat crucial per a elucidar les característiques necessàries perquè aquestes molècules tinguin bona activitat com a inhibidors. Particularment per al desenvolupament d’inhibidors duals, permetent la identificació de les característiques no òbvies entre les diferents dianes.
En aquest treball, hem desenvolupat i aplicat amb èxit diferents models de predicció QSAR per a la generació de TKI duals basats en l'estructura pirido[2,3-d]pirimidina. Això ens ha portat a identificar diversos candidats amb activitat IC50 submicromolar contra dues proteïnes clau en el PDAC: FGFR2 i IGF1R.
Al mateix temps, degut a les cinc posicions susceptibles de funcionalització en l'estructura elegida, els candidats derivats d'aquesta tendien a mostrar un gran grau de substitució. Per aquest motiu, es requerien de llargues i complexes síntesis. Per evitar aquest fet, s'han desenvolupat dues metodologies: un mètode computacional de simplificació racional d'estructures, i l’obtenció d’un compost intermedi modificable ortogonalment que simplifica la síntesi de pirido[2,3-d]pirimidines altament substituïdes.Entre los diferentes tipos de cáncer, el adenocarcinoma ductal de páncreas (pancreatic ductal adenocarcinoma, PDAC) se considera uno de los más agresivos, con una tasa de supervivencia del 8% en 2022. Este hecho está asociado con su tardía detección, debido a que los síntomas se muestran una vez la enfermedad ha llegado a estadios tardíos, o en etapas metastásicas. Además, debido a su capacidad de desarrollar resistencia a los fármacos, la quimioterapia es típicamente usada como paliativo. Por todo esto, el cáncer de páncreas se ha convertido en una de las principales preocupaciones de la comunidad científica, generando multitud de proyectos de investigación con el objetivo de desarrollar tratamientos más efectivos.
Entre estos tratamientos, aquellos que están basados en la inhibición de proteínas tirosina quinasa (PTK) han demostrado resultados prometedores, por lo que el diseño de inhibidores de tirosina quinasas (TKI) para el tratamiento del PDAC ha crecido en interés, con varios ejemplos que han llegado a ensayos clínicos. Asimismo, en el desarrollo de estos compuestos, la inhibición de PTK de manera individual ha demostrado resultados deficientes, ya que la habilidad de la célula para autorregularse le permite generar resistencia al fármaco, recuperando su actividad basal. Debido el mecanismo de este proceso, para prevenirlo es necesaria la inhibición simultanea de varios PTK, usando por ejemplo TKI duales.
En el desarrollo de nuevos fármacos, el diseño de fármacos asistido por computación, incluyendo la modelización molecular y estrategias basadas en machine learning, ha sido crucial para descubrir características necesarias para que estas moléculas sean buenos inhibidores. Concretamente para el desarrollo de inhibidores duales, permitiendo la identificación de las características no obvias entre las distintas dianas.
En este trabajo, hemos desarrollado y aplicado exitosamente diferentes modelos de predicción QSAR para la generación de TKI duales basados en la estructura pirido[2,3-d]pirimidinas. Esto nos ha llevado a identificar varios candidatos con actividad IC50 submicromolar contra dos proteínas clave en el PDAC: FGFR2 y IGF1R.
Al mismo tiempo, debido a las cinco posiciones funcionalizables en la estructura elegida, los candidatos derivados de esta tendían a poseer un gran grado de sustitución. Por ello, estos requerían de síntesis más largas y complejas. Para hacer frente a esto, se han desarrollado dos metodologías: un método computacional de simplificación racional de estructuras, y la obtención de un compuestos intermedio modificable ortogonalmente que simplifica la síntesis de pirido[2,3-d]pirimidinas altamente substituidas.Among the different types of cancer, pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is considered one of the most aggressive, having an 8% survival rate in 2022. This is the result of its late detection, displaying symptoms only in late stages of the disease, or once a metastatic stage is reached. In addition, due to its ability to develop drug resistance, chemotherapy is often used solely as a palliative. For all this, it has become a common worry among scientists, with numerous research projects focusing on finding improved treatments.
Among these, those therapeutical treatments based on targeting protein tyrosine kinases (PTK) have shown very promising results, for which the design of tyrosine kinase inhibitors (TKI) as treatment for PDAC have growth in interest, with various TKIs reaching clinical trials. Furthermore, in the development of these compounds, single-target inhibition showed poor results, as the ability of the cell to self-regulate itself would lead to drug resistance, restoring basal cell activity. Because of the mechanisms behind this, the simultaneous inhibition of various PTKs would be necessary to prevent it, for example, by dual TKIs.
In the development of new drugs, Computer Aided Drug Design, including molecular modelling and machine learning approaches, has been crucial in providing insights into the features that effective inhibitors should include. Particularly, in the development of dual inhibitors, allowing the elucidation of non-obvious characteristics shared between the different targets.
In this work, we have been able to successfully develop and apply different QSAR prediction models for the development of dual TKIs based on the versatile pyrido[2,3-d]pyrimidine scaffold. This led to the discovery of several candidates that reached sub-micromolar IC50 against two key proteins in PDAC: FGFR2 and IGF1R.
At the same time, due to the five positions amenable to functionalization within the chosen scaffold, candidates would often show a high degree of substitution. Thus, high complexity and long synthetic paths would be necessary. To surpass this limitation, two methodologies were developed where either a computational method would allow the rational simplification of such structures, or an orthogonally modifiable intermediate would ease the synthesis of highly substituted pyrido[2,3-d]pyrimidines
A Multi-Omics Approach to Unravel the Epigenetic and Topological Mechanisms Underlying Colorectal Tumorigenesis
No full textLa transcripció, a més d'estar modulada per factors de transcripció, activadors i repressors, entre d'altres, està regulada per una interacció dinàmica i complexa de capes epigenètiques, que inclouen l'accessibilitat a la cromatina, les modificacions de les histones i l'organització tridimensional del genoma. Tanmateix, la mesura en què aquestes capes contribueixen al càncer colorectal (CCR) encara no s'ha caracteritzat prou. L'objectiu d'aquesta Tesi Doctoral és integrar la topologia espacial del genoma amb l'expressió gènica i capes òmiques addicionals (ATAC-seq i CUT&RUN per a H3K27ac i H3K27me3) en organoides de còlon de ratolí sans i en organoides que porten les mutacions més freqüents en pacients amb CCR (Apc, Trp53, Smad4 i Kras). Aquest enfocament busca proporcionar nous coneixements biològics sobre com els mecanismes epigenètics impulsen la regulació transcripcional en el context del CCR.La transcripción, además de ser modulada por factores de transcripción, activadores y represores, entre otros, está regulada por una interacción dinámica y compleja de capas epigenéticas, incluyendo la accesibilidad de la cromatina, las modificaciones de las histonas y la organización tridimensional del genoma. Sin embargo, el grado en que estas capas contribuyen al cáncer colorrectal (CCR) sigue estando insuficientemente caracterizado. El objetivo de esta Tesis Doctoral es integrar la topología espacial del genoma con la expresión génica y capas ómicas adicionales (ATAC-seq y CUT&RUN para H3K27ac y H3K27me3) en organoides de colon de ratón sano y en organoides portadores de las mutaciones más frecuentes en pacientes con CCR (Apc, Trp53, Smad4 y Kras). Este enfoque busca proporcionar nuevos conocimientos biológicos sobre cómo los mecanismos epigenéticos impulsan la regulación transcripcional en el contexto del CCR.Transcription, besides being modulated by transcription factors, activators and repressors, among others, is regulated by a dynamic and complex interplay of epigenetic layers, including chromatin accessibility, histone modifications and the three-dimensional organization of the genome. However, the extent to which these layers contribute to colorectal cancer (CRC) remains insufficiently characterized. The aim of this Doctoral Thesis is to integrate the spatial genome topology with gene expression and additional omics layers (ATAC-seq and CUT&RUN for H3K27ac and H3K27me3) in healthy colonic mouse organoids and in organoids carrying the most frequent mutations in CRC patients (Apc, Trp53, Smad4 and Kras). This integrative approach seeks to provide novel biological insights into how epigenetic mechanisms drive transcriptional regulation in the context of CRC.Universitat Pompeu Fabra. Doctorat en Biomedicin