Tesis Doctorals en Xarxa
Not a member yet
46997 research outputs found
Sort by
Novel molecular insights into the cholinergic C-type synapse: implications in healthy and diseased motor neurons
No full textLes motoneurones (MNs) reben sinapsis excitadores i inhibidores que regulen la seva activitat i, en última instància, el comportament motor. Entre aquestes, les sinapsis colinèrgiques de tipus C (botons C) destaquen com un dels aferents excitadors més grans, i presenten una organització postsinàptica única, que inclou una cisterna subsinàptica (SSC) i un conjunt de proteïnes, com el receptor colinèrgic muscarínic M2, el canal Kv2.1, la neuregulina-1 i el receptor sigma-1 (S1R). Aquesta maquinària molecular permet als botons C modular l’excitabilitat de les MNs en funció de la demanda motora. L’excitabilitat de les MNs sembla influir en la seva vulnerabilitat, i les alteracions dels botons C han emergit com a possibles contribuents a malalties de la MN. Tanmateix, el paper dels diferents components del botó C en la fisiologia i patologia de les MNs encara és poc conegut.
L’objectiu principal d’aquesta tesi ha estat aprofundir en el coneixement de la rellevància fisiològica i patològica de diferents components moleculars del botó C. Per a això, hem caracteritzat un nou component molecular d’aquestes sinapsis i hem investigat el paper del S1R en l’organització del botó C. A més, hem analitzat les alteracions d’aquestes sinapsis en l’atròfia muscular espinal (AME) i explorat la seva modulació mitjançant el nusinersen, una estratègia terapèutica dirigida al gen causant de la malaltia.
Per a aquests estudis, s’han emprat ratolins salvatges, ratolins knockout per a S1R (S1R-KO) i el model murí d’AME severa SMN∆7, entre d'altres, així com estratègies de microscòpia confocal i electrònica, complementades amb procediments moleculars i bioquímics.
Els nostres resultats han revelat que l’anticòs monoclonal Y172, dirigit contra el factor de transcripció fosfo (p)-c-Jun (serina [Ser]63), immunotenyeix un nou component molecular no identificat dels botons C, anomenat Y172-related protein. Aquest s’ha localitzat en la SSC de la regió postsinàptica del botó C, mostrant una estreta associació amb S1R. En ratolins S1R-KO, l’absència de S1R ha impedit l’agrupació de la Y172-related protein en les seves localitzacions específiques, induit una dilatació de l'SSC i augmentat els processos autofàgics en la regió postsinàptica dels botons C. No obstant això, la seva absència només ha afectat modestament l’agrupació d’altres molècules dels botons C i no ha alterat altres tipus sinàptics. El model SMN∆7 ha mostrat una reducció en la densitat dels components pre- i postsinàptics dels botons C en les etapes avançades de la malaltia, probablement a causa d’una degeneració sinàptica secundària a la patologia intrínseca de les MNs. Aquestes alteracions han estat parcialment previngudes pel tractament amb nusinersen.
En conclusió, aquest treball identifica la Y172-related protein com un nou component dels botons C i proporciona nous coneixements sobre el paper d’S1R en aquesta sinapsi. Els nostres resultats estableixen les bases per a futures investigacions dirigides a determinar la identitat molecular de la Y172-related protein i aclarir la seva relació amb S1R en la regulació de l’excitabilitat de les MNs. A més, indiquen que les alteracions en les proteïnes del botó C podrien contribuir secundàriament a la degeneració de les MNs i no s’haurien de desestimar com a possibles dianes terapèutiques complementàries per a les malalties de la MN.Las motoneuronas (MNs) reciben sinapsis excitatorias e inhibitorias que regulan su actividad y, en última instancia, el comportamiento motor. Entre ellas, las sinapsis colinérgicas de tipo C (botones C) destacan como uno de los aferentes excitatorios más grandes y presentan una organización postsináptica única, que incluye una cisterna subsináptica (SSC) y un conjunto de proteínas, como el receptor colinérgico muscarínico M2, el canal Kv2.1, la neuregulina-1 y el receptor sigma-1 (S1R). Esta maquinaria permite a los botones C modular la excitabilidad de las MNs en función de la demanda motora. La excitabilidad de las MNs influye en su vulnerabilidad, y las alteraciones en los botones C han emergido como posibles contribuyentes a enfermedades de la MN. Sin embargo, el papel de los distintos componentes del botón C en la fisiología y patología de las MNs sigue siendo poco comprendido.
El objetivo principal de esta tesis ha sido profundizar en el conocimiento de la relevancia fisiológica y patológica de distintos componentes moleculares del botón C. Para ello, hemos caracterizado un nuevo componente molecular de estas sinapsis e investigado el papel del S1R en la organización del botón C. Además, hemos analizado las alteraciones de estas sinapsis en la atrofia muscular espinal (AME) y explorado su modulación mediante nusinersen, una estrategia terapéutica dirigida al gen causante de la enfermedad.
Para estos estudios, se han empleado ratones silvestres, ratones knockout para S1R (S1R-KO) y el modelo murino de AME severa SMN∆7, entre otros; y estrategias de microscopía confocal y electrónica, complementadas con procedimientos moleculares y bioquímicos.
Nuestros hallazgos han revelado que el anticuerpo monoclonal Y172, dirigido contra el factor de transcripción fosfo (p)-c-Jun (serina [Ser]63), inmunotiñe un nuevo componente molecular no identificado de los botones C, denominado Y172-related protein. Éste se ha localizado en la SSC de la región postsináptica del botón C, estrechamente asociado con S1R. En ratones S1R-KO, la ausencia de S1R ha impedido la agrupación de la Y172-related protein en sus localizaciones específicas, inducido una dilatación de la SSC y aumentado los procesos autofágicos en la región postsináptica de los botones C. No obstante, su ausencia solo ha afectado modestamente a la agrupación de otras moléculas de los botones C y no ha alterado otros tipos sinápticos. El modelo SMN∆7 ha mostrado una reducción en la densidad de los componentes pre- y postsinápticos de los botones C en las etapas avanzadas de la enfermedad, probablemente debido a una degeneración sináptica secundaria a la patología intrínseca de las MNs. Estas alteraciones han sido parcialmente prevenidas por el tratamiento con nusinersen.
En conclusión, este trabajo identifica a la Y172-related protein como un nuevo componente de los botones C y proporciona nuevos conocimientos sobre el papel de S1R en esta sinapsis. Nuestros hallazgos sientan las bases para futuras investigaciones dirigidas a determinar la identidad de la Y172-related protein y esclarecer su relación con S1R en la regulación de la excitabilidad de las MNs. Además, indican que las alteraciones en las proteínas del botón C podrían contribuir secundariamente a la degeneración de las MNs y no deben desestimarse como posibles dianas terapéuticas complementarias para las enfermedades de la MN.Motor neurons (MNs) are innervated by a variety of excitatory and inhibitory synapses that control their activity and, ultimately, motor behavior. One of the largest excitatory inputs on MNs are cholinergic C-type synapses (C-boutons). These exhibit unique features in their postsynaptic counterpart, including a structure termed subsurface cistern (SSC) and a constellation of proteins such as the M2 muscarinic acetylcholine receptor, the Kv2.1 channel, neuregulin-1, and the sigma-1 receptor (S1R). This molecular machinery allows C-boutons to provide a task-dependent fine-tuning of MN excitability. Evidence indicates that MN excitability is a key determinant of MN vulnerability, and alterations in C-boutons are gaining relevance as potential contributors to MN diseases. However, the precise functions of C-bouton components and their impact on MN health and disease remain poorly understood.
This thesis aimed to gain new insights into the physiological and pathological significance of distinct molecular components of the C-bouton machinery. For this, we characterized a novel molecular component of these synapses and investigated the role of S1R in C-bouton organization. Additionally, we analyzed C-bouton alterations in spinal muscular atrophy (SMA), the most common genetic MN disease in childhood, and explored their modulation by nusinersen, a therapeutic strategy targeting the disease-causing gene.
To achieve this, wild-type mice, S1R knockout (S1R-KO) mice, and the SMN∆7 mouse model of severe SMA, among other in vivo and in vitro models, were analyzed using confocal and electron microscopy, complemented by molecular and biochemical procedures.
Our findings revealed that the monoclonal Y172 antibody against the transcription factor phospho(p)-c-Jun (serine [Ser]63) selectively immunostains a novel, unidentified molecular component of C-boutons, termed Y172-related protein. This protein is specifically localized at the SSC of the C-bouton postsynaptic counterpart and is closely associated with S1R. In S1R-KO mice, S1R deficiency impeded the formation of Y172-related protein clusters, induced SSC swelling, and enhanced autophagic-like processes within the postsynaptic counterpart of C-boutons. However, the absence of this protein had only modest effects on the clustering of other C-bouton molecules and did not impact other types of synapses contacting MNs. In the SMN∆7 mouse model, a reduced density of C-bouton pre- and postsynaptic components was observed at late disease stages, likely due to synaptic degeneration secondary to intrinsic MN pathology. These alterations were partially prevented by nusinersen treatment.
In conclusion, this work establishes the Y172-related protein as a novel component of C-boutons and provides new insights into the role of S1R at this synapse. Our findings lay a foundation for future investigations aiming to elucidate the molecular identity of the Y172-related protein and further clarify its relationship with S1R in the regulation of MN excitability. Furthermore, they underscore alterations in C-bouton-associated proteins as secondary contributors to MN degeneration that should not be overlooked as potential complementary therapeutic targets for MN diseases
From stem cells to cancer: novel methods for tracking clonal behavior and tumour heterogeneity
No full textPrograma de Doctorat en Biomedicina / Tesi realitzada a l'Institut de Recerca en Biomedicina (IRB Barcelona)[eng] Hematopoietic stem and progenitor cells serve as a cornerstone of tissue homeostasis, enabling the generation of diverse blood cell types and immune responses. However, aberrations in their clonal dynamics and differentiation trajectories underpin a range of pathological conditions, including hematological malignancies, cardiovascular diseases, and tumor progression. This thesis employs advanced single-cell and lineage-tracing methodologies to dissect the cellular and molecular mechanisms governing stem cell behavior, differentiation, and functional diversity across disease contexts.
In the first study, we elucidate the role of the cellular state of origin in dictating leukemic phenotypes. Using clonal tracing in mouse models, we demonstrate that low fitness stem cells, typically outcompeted during normal hematopoiesis, gain a competitive advantage following mutations in Dnmt3a-R878H or Npm1c. These mutations not only amplify specific clones but also reprogram their differentiation trajectories, underscoring the role of clonal "reaction norms" in cancer heterogeneity.
The second study presents EPI-clone, a transgene-free lineage-tracing framework leveraging somatic epimutations to resolve clonal dynamics at single-cell resolution. Applied to murine and human hematopoiesis, EPI-clone reveals that age-related myeloid bias arises from a restricted pool of expanded clones, while many functionally young-like clones persist. In humans, we identify a spectrum of age-related clonal expansions, both with and without driver mutations, establishing a continuum of clonal hematopoiesis in ageing.
The third study investigates the role of hematopoietic stem cells (HSCs) in emergency hematopoiesis (EH) following myocardial infarction (MI). By profiling human bone marrow from cardiac surgery patients, we uncover transcriptional and functional shifts in HSCs that promote pro-inflammatory myelopoiesis, contributing to impaired cardiac repair. Therapeutically, enforcing HSC quiescence via 4-oxo-retinoic acid mitigates inflammatory myelopoiesis, preserving cardiac function post-MI and providing a potential strategy for modulating excessive immune responses.
Finally, the fourth study explores neutrophil development and its implications for cancer progression. We identify the cationic amino acid transporter Slc7a7 as a critical regulator of neutrophil maturation and function. Loss of Slc7a7 disrupts differentiation trajectories, reduces pro-inflammatory responses, and diminishes neutrophil extracellular trap (NET) formation. Remarkably, Slc7a7 deficiency delays tumor progression in a melanoma model, highlighting amino acid metabolism as a promising therapeutic target to modulate neutrophil responses in inflammatory diseases and cancer.
Collectively, this thesis provides a comprehensive exploration of stem and progenitor cell biology across diverse pathological contexts, offering novel insights into clonal dynamics, differentiation plasticity, and therapeutic interventions. These findings advance our understanding of the cellular hierarchies and molecular pathways that underpin disease progression, with implications for targeted therapies in cancer, cardiovascular disease, and immune dysregulation.[cat] Les cèl·lules mare hematopoètiques i progenitores són una pedra angular de l'homeòstasi tissular, ja que permeten la generació de diversos tipus de cèl·lules sanguínies i respostes immunitàries. No obstant això, les alteracions en la dinàmica clonal i les trajectòries de diferenciació sustenten una àmplia gamma de condicions patològiques, incloent-hi malignitats hematològiques, malalties cardiovasculars i la progressió tumoral. Aquesta tesi utilitza metodologies avançades de seqüenciació unicel·lular i traçat de llinatge per disseccionar els mecanismes cel·lulars i moleculars que governen el comportament de les cèl·lules mare, la diferenciació i la seva diversitat funcional en diferents contextos patològics.
En el primer estudi, es posa de manifest el paper de l'estat cel·lular d'origen en la definició dels fenotips leucèmics. Mitjançant el traçat clonal en models murins, demostrem que les cèl·lules mare diferenciatives, que normalment són desplaçades durant l'hematopoesi normal, adquireixen un avantatge competitiu després de mutacions en Dnmt3a-R878H o Npm1c. Aquestes mutacions no només amplifiquen clons específics, sinó que també reprogramen les seves trajectòries de diferenciació, destacant la importància de les "normes de reacció clonal" en l'heterogeneïtat del càncer.
El segon estudi presenta EPI-clone, un sistema de traçat de llinatge sense transgens que aprofita les epimutacions somàtiques per resoldre la dinàmica clonal amb resolució unicel·lular. Aplicat a l’hematopoesi murina i humana, EPI-clone revela que el biaix mieloide relacionat amb l’envelliment sorgeix d’un grup restringit de clons expandits, mentre que molts clons funcionalment joves persisteixen. En humans, identifiquem un espectre d’expansions clonals relacionades amb l’edat, tant amb com sense mutacions conductores, establint un continu de l’hematopoesi clonal en l’envelliment.
El tercer estudi investiga el paper de les cèl·lules mare hematopoètiques (HSCs) en l’hematopoesi d’emergència (EH) després d’un infart de miocardi (IM). A través del perfil transcriptòmic de medul·la òssia humana de pacients sotmesos a cirurgia cardíaca, descobrim alteracions transcripcionals i funcionals en les HSCs que promouen la mielopoiesi proinflamatòria, contribuint a una reparació cardíaca deteriorada. Terapèuticament, la inducció de la quiescència de les HSCs mitjançant l’àcid 4-oxo-retinoic mitiga la mielopoiesi inflamatòria, preservant la funció cardíaca després de l’IM i oferint una estratègia potencial per modular respostes immunitàries excessives.
Finalment, el quart estudi explora el desenvolupament dels neutròfils i les seves implicacions en la progressió del càncer. Identifiquem el transportador d’aminoàcids catiònics Slc7a7 com a regulador crític de la maduració i funció dels neutròfils. La pèrdua de Slc7a7 altera les trajectòries de diferenciació, redueix les respostes proinflamatòries i disminueix la formació de trampes extracel·lulars dels neutròfils (NETs). Notablement, la deficiència de Slc7a7 retarda la progressió tumoral en un model de melanoma, destacant el metabolisme dels aminoàcids com
a objectiu terapèutic prometedor per modular les respostes dels neutròfils en malalties inflamatòries i el càncer.
En conjunt, aquesta tesi proporciona una exploració integral de la biologia de les cèl·lules mare i progenitores en diferents contextos patològics, oferint noves perspectives sobre la dinàmica clonal, la plasticitat de diferenciació i les intervencions terapèutiques. Aquests descobriments avancen la nostra comprensió sobre les jerarquies cel·lulars i les vies moleculars que sustenten la progressió de malalties, amb implicacions per a teràpies dirigides en càncer, malalties cardiovasculars i disfuncions immunitàries
Exploring novel target combinations for treating neurodegenerative diseases
No full textPrograma de Doctorat en Química Orgànica[eng] Neurodegenerative diseases, such as Alzheimer’s disease (AD) and Parkinson’s disease (PD), affect millions of people worldwide and share common multifactorial characteristics, including neuroinflammation, oxidative stress, and protein aggregation. Due to the complexity of these diseases, this thesis focuses on exploring novel therapeutic strategies that have been poorly exploited to address AD and PD.
Firstly, for AD, a bibliometric study on the development of multitarget drugs has revealed a significant increase in publications since 2011, with a predominant interest in linked hybrids, which mostly hit acetylcholinesterase (AChE), oxidative stress, and β-amyloid aggregation, while targets such as tau aggregation or GSK-3β remain relatively underexplored. Secondly, efforts have been made during this thesis to deepen into the understanding of protein aggregation by performing, in the frame of several collaborations, the evaluation in genetically modified Escherichia coli cells of the anti- aggregation activity of two structural series synthesized in this thesis and four different synthesized by others. It was observed that active anti-aggregating compounds display similar potencies against the aggregation of β-amyloid and tau proteins. Based on this information, new hybrid compounds have been designed to combine the inhibition of soluble epoxide hydrolase (sEH) and AChE with anti-aggregation properties. These compounds have demonstrated nanomolar potency against both targets, while effectively inhibiting the aggregation of β-amyloid, tau, and TDP-43 proteins. Moreover, they have shown to be non-neurotoxic, capable of crossing the blood-brain barrier, and have exhibited moderate aqueous solubility, making them good candidates for future in vivo evaluation. Regarding PD, this thesis has focused on the design of sEH inhibitors with specific anti-aggregation activity against α-synuclein. The new compounds have demonstrated high sEH inhibitory potency, significant α-synuclein anti-aggregation activity, and good DMPK and safety profile, thereby emerging as promising candidates for future preclinical studies in murine models. In addition to conventional multitarget strategies, targeted protein degradation (TPD) was explored as an alternative modality to tackle CNS-related proteins. One of the main needs in the field is to increase the toolbox of E3 ligases. In this context, novel ligands for KEAP1, an E3 ligase that degrades Nrf2—a key transcription factor with antioxidant effects—have been investigated. The aim is to develop a dual-action PROTACs, which could simultaneously increase Nrf2 levels to enhance antioxidant activity while degrading a protein of interest via KEAP1’s E3 ligase activity. Using MDMix calculations and virtual screening, 20 potential ligands were identified, five of which were biophysically validated. Among them three ligands showed micromolar affinity (Kd) towards the Kelch domain of KEAP1 and hints of upregulation of Nrf2-regulated genes. These results provided the foundation for the design and evaluation of new KEAP1-recruiting PROTACs incorporating the discovered ligands.[cat] Les malalties neurodegeneratives, com l'Alzheimer (MA) i el Parkinson (MP), afecten
milions de persones a tot el món i comparteixen característiques multifactorials
comunes, com la neuroinflamació, l'estrès oxidatiu i l'agregació proteica. A causa de la
complexitat d'aquestes malalties, la tesi se centra en explorar noves combinacions
terapèutiques no descrites prèviament per abordar la MA i la MP des d’estratègies
multidiana.
En primer lloc, per a la MA, es va dur a terme un estudi bibliomètric sobre el
desenvolupament de noves teràpies multidiana que va revelar un augment significatiu
en les publicacions des de 2011, amb un interès predominant en estratègies basades en
híbrids conjugats. Les dianes més investigades inclouen l'acetilcolinesterasa (AChE),
l'estrès oxidatiu i l'agregació de β-amiloide, mentre que dianes com l'agregació de tau o
la GSK-3β encara estan relativament poc explorades. En segon lloc, es va aprofundir en
la comprensió de l'agregació de proteïnes, portant a terme, en el sí de vàries
col·laboracions acadèmiques, l’avaluació de l'activitat antiagregant de 4 famílies
diferents de compostos i de les 2 famílies estructurals sintetitzades en aquesta tesi. Es
va observar que els compostos que son actius com a antiagregants presenten potències
similars enfront l’agregació de les proteïnes β-amiloide i tau. Partint d’aquesta
informació, es van dissenyar nous híbrids per combinar la inhibició de la hidrolasa
d’epòxids solubles (sEH) i l’AChE, afegint també propietats antiagregants. Aquests
compostos van demostrar potència nanomolar per a ambdues dianes, inhibint
efectivament l'agregació de β-amiloide, tau i TDP-43. A més, van demostrar no ser
neurotòxics, travessar la barrera hematoencefàlica i tenir una solubilitat aquosa
moderada, posicionant-los com a bons candidats per a futures avaluacions in vivo. Pel
que fa a la MP, aquesta tesi es va centrar l'atenció en el disseny d'inhibidors de sEH amb
activitat antiagregant específica contra la proteïna α-sinucleïna, un marcador clau de la
malaltia. Els nous compostos desenvolupats van mostrar alta potència inhibitòria de sEH,
amb una significativa activitat antiagregant d’α-sinucleïna i un bon perfil de propietats
DMPK i de seguretat, constituint així candidats prometedors per a futurs estudis
preclínics en models murins. A més de les estratègies multidiana convencionals, es va
explorar la degradació dirigida de proteïnes (TPD), una aproximació alternativa per
abordar proteïnes difícils de modular amb fàrmacs. En aquest context, es va investigar
KEAP1, una E3 ligasa que degrada Nrf2, un factor de transcripció clau amb efectes
antioxidants. Amb l’objectiu de crear els primers PROTACs amb acció dual, d’una banda
augmentant els nivells de Nrf2 i l’activitat antioxidant i d’altra banda per degradar una
proteïna d’interès fent servir l’acció E3 lligasa de KEAP1. Mitjançant càlculs MDMix i
cribatge virtual, es van identificar 20 possibles lligands, dels quals 5 van ser validats
experimentalment amb tècniques com surface plasmon resonance (SPR) i fluorescence
polarization (FP). D'aquests, 3 compostos van presentar una afinitat micromolar (Kd) i
van mostrar capacitat per augmentar l'expressió de gens regulats per Nrf2. Aquests
resultats van servir com a base per al disseny i l’avaluació de dos nous PROTACs que
incorporen els lligands descoberts
Optimization models for improving the logistics and coordination of fattening farms to slaughterhouses
No full textAquesta tesi proposa estratègies òptimes de lliurament per millorar la rendibilitat i reduir costos logístics en la PSC espanyola, adaptant-se al model integrat verticalment. Es desenvolupen DSTs amb tècniques d’optimització i s’analitzen estudis d’OR i DL en producció porcina. Es presenta un model per seleccionar escorxadors segons patrons de creixement i incerteses com el preu del porc, del pinso i la mortalitat. També s’integra MILP amb heurística PJS per optimitzar rutes amb incertesa. L’anàlisi inclou 187 granges durant 53 setmanes. Els resultats mostren que el grup de creixement mitjà és el més rendible. L’augment del preu del porc condueix a pesos més alts i períodes d’engreix més llargs; el pinso car redueix marges i avança el sacrifici. La mortalitat té poc impacte. L’optimització del transport millora la consolidació de càrregues. La VI millora l’ús de camions i augmenta beneficis: 12,49 ct €/kg a la granja; 111.834,54 €/any a l’escorxador.Esta tesis optimiza las estrategias de entrega en la PSC española para mejorar la rentabilidad y reducir costes. Se desarrollan DSTs con técnicas de optimización y se analizan estudios de OR y DL en producción porcina. Se propone un modelo que selecciona mataderos según patrones de crecimiento e incertidumbres (precio del cerdo, del pienso y mortalidad). También se integra MILP con heurística PJS para optimizar rutas bajo incertidumbre. El análisis de 187 granjas durante 53 semanas muestra que el grupo de crecimiento medio es el más rentable. El alza del precio del cerdo incrementa el peso de sacrificio; el pienso caro reduce márgenes y adelanta el sacrificio. La mortalidad tiene poco impacto. La optimización del transporte mejora la consolidación de cargas. La integración vertical mejora el uso de camiones y aumenta beneficios: 12,49 ct €/kg en la granja; 111.834,54 €/año en el matadero.This thesis optimizes delivery strategies in the Spanish PSC to increase profits and reduce logistics costs. DSTs using optimization techniques are developed to support decision making. After reviewing OR and DL studies in pig production, a DST is proposed for fattening farms to select profitable slaughterhouses based on growth patterns and market uncertainties. A single-period PDN model integrates MILP with PJS HA to solve the TOP under delivery uncertainty. Results show that selecting slaughterhouses based on growth patterns significantly increases profits. The medium-growth cluster yields the highest profit. Rising pig prices lead to higher slaughter weights; rising feed costs reduce margins, prompting earlier slaughter. Piglet mortality slightly raises costs with minimal delivery impact. Route optimization improves efficiency and load consolidation. VI increases truck use, reduces labor and routing time, and boosts profits. Farm profit is 12.49 ct €/kg; slaughterhouse profit is €111,834.54/year. DSTs show strong potential in PSC optimization
The measuring mind: cognitive mechanisms of rhythm and meter perception in humans and rats
No full textEl ritme és un component fonamental de la música, la parla i el moviment. En música, la pulsació i la mètrica són elements clau del ritme. La pulsació es defineix com una regularitat rítmica subjacent, mentre que la mètrica està determinada per l'agrupació jeràrquica de pulsacions fortes i febles. La percepció i producció de la mètrica s'ha estudiat en humans, per bé que aquesta facultat segueix essent una incògnita en animals no humans. A través d'una sèrie d'estudis conductuals i neurofisiològics, aquesta tesi explora els mecanismes cognitius i neurals subjacents a la percepció de la pulsació i de la mètrica en rates (Rattus norvegicus) i humans (Homo sapiens). Els resultats dels experiments conductuals han revelat que les rates són sensibles a l'organització temporal de seqüències rítmiques, demostrant la seva capacitat de reconèixer patrons rítmics i de discriminar entre seqüències a través de la informació temporal. No obstant això, les rates no han discriminat espontàniament les seqüències rítmiques en base a estructures mètriques, fet que suggereix que la inducció de la mètrica pot ser limitada o absent en espècies amb una integració audio-motora més feble. Respecte als experiments amb humans, els resultats han revelat sincronització neural a patrons d'agrupament de la pulsació coexistents, i que les respostes neurals a aquests patrons es debiliten quan es redueix la coherència tonal. A més, els participants han mostrat una preferència pels agrupaments binaris de la pulsació, cosa que suggereix un biaix específic de l'ésser humà. Aquest treball ofereix una visió sobre els fonaments cognitius i biològics de la percepció de la mètrica, destacant les diferències i similituds de cada espècie en la cognició del ritme, i proporcionant un marc per a futura recerca sobre els orígens evolutius del ritme.Rhythm is a fundamental component of music, speech and movement. In music, the beat and the meter are key elements of the rhythm. The beat is defined as an underlying rhythmic regularity, whereas the meter is determined by the hierarchical grouping of strong and weak beats. Meter perception and production has been studied in humans, though this faculty remains unknown in non-human animals. Through a series of behavioral and neurophysiological studies, this dissertation explores the cognitive and neural mechanisms underlying rhythm and meter perception in rats (Rattus norvegicus) and humans (Homo sapiens). The findings of the behavioral experiments revealed that rats are sensitive to the temporal organization of rhythmic sequences, demonstrating an ability to recognize rhythmic patterns and to discriminate between sequences based on temporal information. However, rats did not spontaneously discriminate rhythmic sequences based on metrical structures, suggesting that meter induction may be limited or absent in species with weaker auditory-motor integration. Regarding experiments with humans, the findings revealed that neural synchronization is observed separately in coexisting grouping patterns of the beat, and that neural responses to these patterns are weakened when tonal coherence is disrupted. Moreover, participants exhibited a preference for binary groupings of the beat, suggesting a human-specific bias. This work offers insights into the cognitive and biological foundations of meter perception, highlighting species-specific differences and similarities in rhythm cognition and providing a framework for future research on the evolutionary origins of rhythm.Universitat Pompeu Fabra. Doctorat en Biomedicin
Participatory research as a new approach to making decisions and increasing active engagement in health interventions for effectively improving healthy lifestyles behaviours
No full textEls estils saludables de vida (ESV) estan influenciats per factors intrínsecs i extrínsecs (FIE), com barreres i
facilitadors, i la seva identificació pot representar una oportunitat per adaptar les estratègies de millora dels ESV.
L'objectiu de la tesis va ser proporcionar evidència sobre la investigació participativa (IP) com un enfocament potencial
per prendre decisions basades en els FIE de la població diana i augmentar la participació en intervencions de salut per
millorar els ESV. Els estudis realitzats van concloure: 1) l'estudi de canvis en el temps, en dades d'adolescents
europeus de l'enquesta HBSC, van resultar en una millora del consum diari de fruites en 10 de 36 països i de verdures
en 12 de 36. Els adolescents de més edat, sexe masculí i nivell socioeconòmic baix van mostrar un comportament
dietètic deficient. 2) Un estudi transversal va determinar les necessitats, barreres, interessos i canvis en l'elecció
d'aliments en restaurants i clients abans i durant la pandèmia del COVID-19 a Tarragona (Espanya) i va identificar que
el primer confinament va augmentar les comandes de menjar per emportar , el sanejament i la comunicació digital als
restaurants. 3) Un estudi de comparació entre 4 intervencions co-creades del projecte SEEDS va aclarir que el tipus
d'activitats de les intervencions co-creades estan associades amb les barreres i facilitadors identificats pels
adolescents.Los estilos saludables de vida (ESV) están influenciados por factores intrínsecos y extrínsecos (FIE), y su
identificación puede representar una oportunidad para adaptar las estrategias de mejora de los ESV. El objetivo de la
tesis fue proporcionar evidencia sobre la investigación participativa (IP) como un enfoque potencial para tomar
decisiones basadas en FIE de la población diana y aumentar la participación en intervenciones de salud para mejorar
eficazmente los ESV. Los estudios realizados concluyeron: 1) el estudio de cambios en el tiempo, en datos de
adolescentes europeos de la encuesta HBSC, resultaron en una mejora del consumo diario de frutas en 10 de 36
países y de verduras en 12 de 36. Los adolescentes de mayor edad, sexo masculino y nivel socioeconómico bajo
mostraron un comportamiento dietético deficiente. 2) Un estudio transversal determinó las necesidades, barreras,
intereses y cambios en la elección de alimentos en restaurantes y clientes antes y durante la pandemia del COVID-19
en Tarragona (España) e identificó que el primer confinamiento aumentó los pedidos de comida para llevar, el
saneamiento y la comunicación digital en los restaurantes. 3) Un estudio de comparación entre 4 intervenciones cocreadas
del proyecto SEEDS, aclaró que el tipo de actividades de las intervenciones co-creadas están asociadas con
los FIE identificados por los adolescentes.Healthy lifestyles behaviours (HLBs) are influenced by some intrinsic and extrinsic factors such as barriers and
facilitators. The identification of these barriers and facilitators could represent an opportunity for adapting the strategies
to improve HBLs. This thesis aimed to provide evidence about participatory research (PR) as a potential new approach
to take decisions based on intrinsic and extrinsic factors of the target population and, to increase engagement in health
interventions for effectively improving healthy lifestyles behaviours. Studies conducted and obtained finding included: 1)
the changes in time study in European adolescents from HBSC data resulted by an improvement of daily fruit
consumption in 10 to 36 countries and daily vegetable consumption in 12 of 36 countries. Older, boys and low SES
adolescents showed a poor dietary behaviour. 2) A cross-sectional study determined the needs, barriers, interests, and
food choice changes in restaurants and customers before and during the COVID-19 pandemic in Tarragona Region
(Spain) and identified that the first COVID-19 lockdown increased takeaway orders, sanitation, and digital
communication in restaurants. 3) A study comparison among the 4 co-created interventions from the SEEDS project,
elucidated that the type of the activities co-designed in the intervention is associated with the barriers and necessities
identified by adolescents in the focus groups of each country
Development of a low input chromatin profiling technique to examine the role of PRC2 proteins in development and leukaemia
No full textPolycomb repressive complexes (PRC1/2) are key chromatin regulators in development. Their deregulation is implicated in various cancers including leukaemia. Meanwhile, MLL-rearrangements by chromosomal translocations and the resulting fusion proteins as MLL-AF9 are a known cause of leukaemia. Recent re-search show an interplay between PRC1/2 and MLL-AF9 during leukemogenesis. This raises the question of a potential role in embryonic development as well. However, conventional chromatin immunoprecipitation (ChIP) is not suited to ex-amine non-histone proteins in fewer than millions of cells and still has a high background signal. Recent alternatives as CUT&RUN and CUT&Tag show limitations as well, despite a promising, targeted approach. Here, an improved CUT&Tag protocol has been developed and validated for the examination of PRC1/2 in low cell numbers. Moreover, it has been used to examine MLL-AF9 activity during differentiation of mouse embryonic stem cells into embryoid bodies, and implications for PRC1/2 executing their silencing activity on key genes.Los complejos represivos Polycomb (PCR1/2) son reguladores clave de la cromatina durante el desarrollo cuya desregulación está implicada en varios tipos de cáncer incluyendo leucemia. En MLL, algunas de las causas conocidas son los reordenamientos cromosómicos debido a translaciones y la generación de proteínas resultantes de fusión, como MLL-AF9. Estudios recientes han demostrado la relación entre PCR1/2 y MLL-AF9 durante leucemogénesis lo cual apunta al desarrollo embrionario como un factor importante. Sin embargo, la inmunoprecipitación de cromatina convencional (ChIP) no es adecuada para el estudio de proteínas asociadas a la cromatina en experimentos con pocas células pues arriesga excesivo ruido de fondo. A pesar de su prometedor enfoque y especificidad, recientes alternativas como CUT&RUN y CUT&Tag todavía muestran limitaciones. Aquí, hemos desarrollado un protocolo mejorado de CUT&Tag validado para el estudio de PRC1/2 en pocas células. Además, hemos examinado la actividad de MLL-AF9 durante la diferenciación de células madre embrionarias de ratón en cuerpos embrionarios junto con cambios asociados a PRC1/2 en el silenciamiento de genes.Programa de Doctorat en Biomedicin
Hybrid diffuse optics methods to assess the emergence of dementia in older adults
No full textTesi amb continguts retallats per motius de confidencialitat(English) Hybrid diffuse optical devices offer a non-invasive and continuous and cost-effective method for monitoring cerebral blood flow and metabolism on the bedside use and realistic simulation applications. The incorporation of diffuse correlation spectroscopy (DCS) and near-infrared spectroscopy (NIRS) in these devices extends their versatility. This PhD project focused on utilizing diffuse optics to assess brain activity during functional and stress tests in older populations.
Ageing is the primary risk factor for various brain conditions such as stroke, cognitive disorders, and mobility issues. As the population becomes increasingly older, these age-related pathologies are becoming a significant social and economic burden. The underlying assumption is that microvascular damage and changes in brain blood flow regulation contribute significantly to an increased risk of cerebrovascular diseases, cognitive and mobility disorders. This underscores the importance of creating a widely accessible monitoring system and associated protocols able to detect these changes early on, ultimately leading to personalised interventions. Two multi-disciplinary studies were performed during my doctorate studies to identify alterations in the haemodynamic parameters of older adults in response to existing pathologies.
Microvascular cerebral blood flow (CBF) in a cohort of younger and older adults (>65 y.o.) with and without mild cognitive impairment (MCI) in overall good health was monitored during functional and stress tests. It was observed that CBF of older adults with MCI could not recover to baseline conditions compared to younger participants indicating possible autoregulation and vasoreactivity problems similar to those previously observed in chronic sleep apnea and chronic carotid stenosis patients. CBF measurements during functional cognitive tasks revealed gender differences. For a given test MCI participants presented a statistically higher response than normocognitive (NC) subjects. The combination of these results favour the "inefficiency hypothesis" that suggests that older adults activate the brain networks as NC individuals to cope with behavioural demands but with increased activity.
A new hybrid diffuse optics device was developed combining a custom-made fast-DCS with a commercial NIRS device along with external devices for physiological signal recordings in the second study. The project aimed to measure changes in cerebral haemodynamics in older adults with Motoric Risk Syndrome (MCR) during functional cognitive and motor tasks protocols to evaluate the pre-post impact at 3 and 6 months of physical exercise alone or combined with transcranial direct current stimulation (tDC). Results revealed higher CBF but not oxy-haemoglobin (HbO2) responses in dual tasks (DT) compared to single (ST). There were no differences between groups at baseline and 3 months but statistically different responses in CBF were observed at 6 months for both intervention groups compared to the control group but not in HbO2 response, indicating that intervention affects CBF response possibly due to improvements of vascular health, highlighting the importance of physical activity and transcranial stimulation on the maintenance of vascular health.
A big part of my research focused on the development of new algorithms for de-contaminating the measured data from extracerebral signal to develop an optimal model to minimise the effect for both studies.
In summary this study proves the capability of hybrid optics to capture the evoked haemodynamic responses in the pre-frontal cortex and offers insights into the use of techniques to assess cognitive function in older adults, specifically those with MCI and MCR. The findings highlight the complex relationship between blood flow responses and cognitive activities suggesting that compensatory mechanisms may play a role in individuals facing cognitive challenges. Future research in these areas holds promise, for enhancing our understanding of decline and developing interventions to mitigate its impact.(Català) Els dispositius òptics difusos híbrids ofereixen un mètode no invasiu, continu i cost-eficaç per monitorar el flux sanguini cerebral i el metabolisme en l'ús al llit i aplicacions de simulació realista. La incorporació de l'espectroscòpia de correlació difusa (DCS) i l'espectroscòpia d'infraroigs pròxims (NIRS) en aquests dispositius amplia la seva versatilitat. Aquest projecte de doctorat es va centrar en l'ús de l'òptica difusa per avaluar l'activitat cerebral durant proves funcionals i d'estrès en poblacions adultes grans.
L'envelliment és el principal factor de risc per a diverses condicions cerebrals com l'ictus, trastorns cognitius i problemes de mobilitat. A mesura que la població envelleix, aquestes patologies relacionades amb l'edat es converteixen en una càrrega social i econòmica significativa. La suposició subjacent és que els danys microvasculars i els canvis en la regulació del flux sanguini cerebral contribueixen significativament a un major risc de malalties cerebrovasculars,trastorns cognitius i de mobilitat. Això subratlla la importància de crear un sistema de monitoratge àmpliament accessible i protocols associats capaços de detectar aquests canvis de manera precoç,amb la finalitat de conduir a intervencions personalitzades. Es van realitzar dos estudis multidisciplinaris durant els meus estudis de doctorat per identificar alteracions en els paràmetres hemodinàmics de persones adultes grans en resposta a patologies existents.
El flux sanguini cerebral (CBF) microvascular en una cohorte de persones adultes més joves i majors de 65 anys amb i sense deteriorament cognitiu lleu (MCI),amb una salut general bona, va ser monitorat durant proves funcionals i d'estrès. Es va observar que el CBF de les persones adultes majors amb MCI no podia recuperar-se a les condicions inicials comparat amb els participants més joves,indicant possibles problemes d'autoregulació i vasoreactivitat. Les mesures de CBF durant tasques cognitives funcionals van revelar diferències de gènere. Per a una prova determinada,els participants amb MCI van presentar una resposta estadísticament més alta que els subjectes normocognitius (NC).La combinació d'aquests resultats afavorix la "hipòtesi d'ineficiència" que suggereix que les persones adultes majors activen les xarxes cerebrals com els individus NC per fer front a les demandes conductuals, però amb una activitat augmentada.
Es va desenvolupar un nou dispositiu òptic difús híbrid que combina un DCS ràpid fet a mida amb un dispositiu NIRS comercial juntament amb dispositius externs per a enregistraments de senyals fisiològics en el segon estudi. El projecte tenia com a objectiu mesurar els canvis en la hemodinàmica cerebral en persones adultes grans amb el Síndrome de Risc Motor (MCR) durant protocols de tasques cognitives i motoras funcionals per avaluar l'impacte pre-post a 3 i 6 mesos de l'exercici físic sol o combinat amb estimulació transcranial de corrent continu. Els resultats van revelar un CBF més alt, però no respostes d'oxi-hemoglobina (HbO2) en tasques dobles comparat amb les simples. No hi va haver diferències entre grups a la línia de base i als 3 mesos, però es van observar respostes estadísticament diferents en el CBF als 6 mesos per ambdós grups d'intervenció comparat amb el grup de control, però no en les respostes de HbO2 o Hb,indicant que la intervenció afecta la resposta de CBF,possiblement a causa de millores en la salut vascular,destacant la importància de l'activitat física i l'estimulació transcranial en el manteniment de la salut vascular.
Una part de la meva recerca es va centrar en el desenvolupament de nous algoritmes per descontaminar les dades mesurades del senyal extracerebral per desenvolupar un model òptim per minimitzar l'efecte per ambdós estudis.
aquest estudi demostra la capacitat de l'òptica híbrida per capturar les respostes hemodinàmiques evocades a l'escorça prefrontal i ofereix informació sobre l'ús de tècniques per avaluar la la funció cognitiva.DOCTORAT EN FOTÒNICA (Pla 2013
Trata de seres humanos como criminalidad económica: análisis sustantivo y procesal penal
No full textEn les últimes dècades el fenomen del tràfic d'éssers humans (TEH) ha estat objecte de nombrosos estudis, debats i iniciatives legislatives. Recentment, no obstant això, el vessant econòmic del TEH ha despertat un interès creixent en la comunitat internacional i en la literatura especialitzada. Així, la present tesi doctoral pretén aprofundir en aquest camp d'estudi analitzant el TEH com a criminalitat econòmica des d'un punt de vista jurídic-substantiu i jurídic-processal. D'acord amb aquest enfocament, s'analitza l'eficàcia d'uns certs mecanismes substantiu-processals penals amb una incidència econòmica amb els quals es busca, precisament, neutralitzar qualsevol enriquiment il·lícit derivat del delicte per a la seva posterior reinversió en millors polítiques preventives i tuïtives que redundin en benefici de les víctimes. Sobre la base dels resultats obtinguts després d'una exhaustiva revisió bibliogràfica i una anàlisi jurisprudencial de les sentències per TEH dictades pels Tribunals espanyols en l'última dècada, el present treball finalitza amb una sèrie de conclusions reflexives, així com algunes propostes en ordre a millorar la referida aproximació econòmica al tràfic d'éssers humans.En las últimas décadas el fenómeno de la trata de seres humanos (TSH) ha sido objeto de numerosos estudios, debates e iniciativas legislativas. Recientemente, sin embargo, la vertiente económica de la TSH ha despertado un interés creciente en la comunidad internacional y en la literatura especializada. Así, la presente tesis doctoral pretende ahondar en este campo de estudio analizando la TSH como criminalidad económica desde un punto de vista jurídico-sustantivo y jurídico-procesal. Acorde con este enfoque, se analiza la eficacia de ciertos mecanismos sustantivo-procesales penales con una incidencia económica con los que se busca, precisamente, neutralizar cualquier enriquecimiento ilícito derivado del delito para su posterior reinversión en mejores políticas preventivas y tuitivas que redunden en beneficio de las víctimas. En base a los resultados obtenidos tras una exhaustiva revisión bibliográfica y un análisis jurisprudencial de las sentencias por TSH dictadas por los Tribunales españoles en la última década, el presente trabajo finaliza con una serie de conclusiones reflexivas, así como algunas propuestas en aras a mejorar la referida aproximación económica a la trata de seres humanos.In recent decades, the phenomenon of trafficking in human beings (THB) has been the subject of numerous studies, debates and legislative initiatives. Recently, however, the economic aspect of THB has aroused growing interest in the international community and in the specialised literature. Thus, this doctoral thesis aims to delve into this field of study by analysing THB as an economic criminality from a legal-substantive and legal-procedural point of view. In accordance with this approach, the effectiveness of certain substantive-procedural criminal mechanisms with an economic impact is analysed in order to neutralise any illicit enrichment derived from the crime for its subsequent reinvestment in better preventive and protective policies that benefit the victims. Based on the results obtained after an exhaustive bibliographical review and a jurisprudential analysis of the THB sentences handed down by the Spanish courts in the last decade, this paper ends with a series of reflective conclusions, as well as some proposals for improving the economic approach to human trafficking
Design of a local delivery system for the treatment of abdominal aortic aneurysm
No full textL’ús de nanopartícules polimèriques s’ha postulat com una alternativa prometedora que permet l’alliberació controlada en el temps i en l’espai de principis actius làbils, fet que suposa avantatges terapèutics significatius respecte la medicina actual. Aquest fet esdevé de gran interès per a patologies en les que les condicions d’administració són complexes, com en el cas de les malalties cardiovasculars, on els elevats fluxos de sang dificulten l’alliberació de molècules terapèutiques en el teixit dels vasos. En aquesta tesi, amb l’objectiu de mitigar les metal·loproteïnases de tipus 2 de la matriu extracel·lular de la paret de l’aorta sobreexpresades en els aneurismes d’aorta abdominal, s’han desenvolupat dues estratègies innovadores diferents basades en l’ús de nanopartícules polimèriques que permeten realitzar teràpia farmacològica i teràpia basada en ARN.
Pel que fa a la teràpia farmacològica, per mitjà de la modificació química de l’àcid poli (làctic-co-glicòlic) amb pèptids capaços de internalitzar dins les cèl·lules i mitjançant nous mètodes desenvolupats basats en emulsions dobles, s’han formulat nanopartícules polimèriques encapsulant un nou candidat reposicionat per aquesta patologia, la Doxiciclina. Aquestes nanopartícules confereixen una protecció del fàrmac davant la degradació espontània del fàrmac, reduint-ne la generació de productes de degradació sense activitat farmacològica. S’han aconseguit elevades eficiències d’encapsulació, biocompatibilitat i alta efectivitat davant les metal·loproteïnases de tipus 2.
Per potenciar l’alliberació local, aquestes nanopartícules s’han adherit en les microfibres de poli-(caprolactona) del AX-GEN-01, un dispositiu mèdic biodegradable que potencia la regeneració del teixit de l’aorta. El sistema obtingut permet una alliberació local i sostinguda de les nanopartícules carregades amb Doxiciclina capaç de reduir la concentració de les metal·loproteïnases, revertint la condició patològica.
Finalment, pel que fa a la teràpia basada en ARN, s’ha demostrat la modulació de les proteïnes alterades en l’aneurisma d’aorta abdominal administrant ARNm codificant per TIMP-3, un dels principals inhibidors de les metal·loproteïnases de tipus 2. Així com, també s’ha realitzat teràpia combinada amb microRNA-21 per promoure la migració cel·lular en el dispositiu mèdic i afavorir la regeneració del teixit malmès de l’aorta reduint la proteïna PTEN. L’administració d’ambdós materials genètics mitjançant l’ús de nanopartícules de poli-(beta-aminoester), modificat amb pèptids catiònics que potencien la transfecció ha demostrat un augment dels nivells de TIMP-3 mitjançant l’ús de ARNm, i una reducció de PTEN mitjançant l’administració de microARN-21.
En conclusió, s’ha demostrat l’efectivitat de les dues estratègies desenvolupades en aquesta tesi mitjançant l’ús de partícules polimèriques biodegradables, amb capacitat de controlar l’alliberament de molècules terapèutiques, el que permet modular les proteïnes alterades en l’aneurisma d’aorta abdominal, i poden administrar-se de forma local gràcies al dispositiu mèdic AX-GEN-01.El uso de nanopartículas poliméricas se ha postulado como una alternativa prometedora que permite la liberación controlada en el tiempo y en el espacio de principios activos lábiles, lo que supone ventajas terapéuticas significativas respecto a la medicina actual. Este hecho resulta de gran interés para patologías en las que las condiciones de administración son complejas, como en el caso de las enfermedades cardiovasculares, donde los elevados flujos sanguíneos dificultan la liberación de moléculas terapéuticas en el tejido de los vasos sanguíneos. En esta tesis, con el objetivo de mitigar las metaloproteinasas de tipo 2 de la matriz extracelular de la pared de la aorta, sobreexpresadas en los aneurismas de aorta abdominal, se han desarrollado dos estrategias innovadoras diferentes basadas en el uso de nanopartículas poliméricas que permiten realizar terapia farmacológica y terapia basada en ARN.
En cuanto a la terapia farmacológica, mediante la modificación química del ácido poli (láctico-co-glicólico) con péptidos capaces de internalizar dentro de las células y mediante nuevos métodos desarrollados basados en emulsiones dobles, se han formulado nanopartículas poliméricas encapsulando un nuevo candidato reposicionado para esta patología, la Doxiciclina. Estas nanopartículas confieren una protección del fármaco ante la degradación espontánea, reduciendo la generación de productos de degradación sin actividad farmacológica. Se han logrado elevadas eficiencias de encapsulación, biocompatibilidad y alta efectividad ante las metaloproteinasas de tipo 2. Para potenciar la liberación local, estas nanopartículas se han adherido en las microfibras de poli-(caprolactona) del AX-GEN-01, un dispositivo médico biodegradable que potencia la regeneración del tejido de la aorta. El sistema obtenido permite una liberación local y sostenida de las nanopartículas cargadas con Doxiciclina capaz de reducir la concentración de las metaloproteinasas, revirtiendo la condición patológica.
Finalmente, en cuanto a la terapia basada en ARN, se ha demostrado la modulación de las proteínas alteradas en el aneurisma de aorta abdominal administrando ARNm codificante para TIMP-3, uno de los principales inhibidores de las metaloproteinasas de tipo 2. Así como también se ha realizado terapia combinada con microRNA-21 para promover la migración celular en el dispositivo médico y favorecer la regeneración del tejido dañado de la aorta reduciendo la proteína PTEN. La administración de ambos materiales genéticos mediante el uso de nanopartículas de poli-(beta-aminoéster), modificadas con péptidos catiónicos que potencian la transfección, ha demostrado un aumento de los niveles de TIMP-3 mediante el uso de ARNm, y una reducción de PTEN mediante la administración de microARN-21.
En conclusión, se ha demostrado la efectividad de las dos estrategias desarrolladas en esta tesis mediante el uso de partículas poliméricas biodegradables, con capacidad de controlar la liberación de moléculas terapéuticas, lo que permite modular las proteínas alteradas en el aneurisma de aorta abdominal, y pueden administrarse de forma local gracias al dispositivo médico AX-GEN-01.The use of polymeric nanoparticles has been proposed as a promising alternative that allows for controlled release of labile active principles over time and space, providing significant therapeutic advantages over current medicine. This is of great interest for conditions with complex administration requirements, such as cardiovascular diseases, where high blood flows hinder the release of therapeutic molecules into vessel tissues. In this thesis, with the aim of mitigating type 2 matrix metalloproteinases overexpressed in abdominal aortic aneurysms, two different innovative strategies based on the use of polymeric nanoparticles have been developed to perform pharmacological therapy and RNA-based therapy.
Regarding pharmacological therapy, through chemical modification of poly (lactic-co-glycolic acid) with peptides capable of internalizing into cells and using novel developed methods based on double emulsions, polymeric nanoparticles encapsulating a novel repositioned candidate for this condition, Doxycycline, have been formulated. These nanoparticles provide drug protection against spontaneous degradation, reducing the generation of degradation byproducts without pharmacological activity. High encapsulation efficiencies, biocompatibility, and high effectiveness against type 2 metalloproteinases have been achieved. To enhance local release, these nanoparticles have been attached to the poly-(caprolactone) microfibers of AX-GEN-01, a biodegradable Medical Device that enhances aortic tissue regeneration. The resulting system allows for local and sustained release of Doxycycline-loaded nanoparticles capable of reducing metalloproteinase concentrations, reversing the pathological condition.
Finally, regarding RNA-based therapy, modulation of altered proteins in abdominal aortic aneurysms has been demonstrated by administering mRNA encoding TIMP-3, a major inhibitor of type 2 metalloproteinases. Additionally, combined therapy with microRNA-21 has been performed to promote cell migration in the Medical Device and facilitate regeneration of damaged aortic tissue by reducing PTEN protein. Administration of both genetic materials using poly-(beta-aminoester) nanoparticles, modified with cationic peptides that enhance transfection, has shown an increase in TIMP-3 levels using mRNA and a reduction in PTEN using microRNA-21.
In conclusion, the effectiveness of both strategies developed in this thesis has been demonstrated using biodegradable polymeric particles, capable of controlling the release of therapeutic molecules, allowing for modulation of altered proteins in abdominal aortic aneurysms, administered locally thanks to the AX-GEN-01 Medical Device