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Além da aparência, em busca da essência: o que nos faz viver mais?
Full text linkDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde. Programa de Pós-Graduação em Saúde Pública.Esta pesquisa se propõe a contribuir com a discussão do papel do setor saúde na busca por vidas mais longas e saudáveis, ajudando na ressignificação corrente dos objetivos desta área do conhecimento e influenciando, por conseqüência, na assistência prestada e nos seus métodos de intervenção. Procurando traçar paralelos entre vários conceitos, faz-se um recorte teórico e encontra-se a possibilidade de se entender o bem-estar subjetivo como expressão da Promoção da Saúde. Podendo ser compreendido coloquialmente como felicidade, o bem-estar subjetivo acaba por ser apontado como item imprescindível para o entendimento dos conceitos de Promoção da Saúde e Qualidade de vida e para a possibilidade de um olhar diferenciado sobre os determinantes da longevidade. Observou-se que a partir de um patamar digno de condições socioeconômicas, a contribuição das questões materiais e objetivas para a longevidade não é comprovada. Este estudo objetivou identificar aspectos presentes ao longo da vida de sujeitos de pesquisa longevos e discutir a ligação desses aspectos com a longevidade. A pesquisa foi realizada pelo método de História de Vida na cidade de Antonio Carlos (SC), a 2a cidade em expectativa de vida no Brasil e que detém bons Índice de Desenvolvimento Humano e Índice de Exclusão Social. Encontrou-se a associação da longevidade com as categorias ocupação, autonomia, resiliência, solidariedade, espiritualidade, sentimento de realização, relacionamentos afetivos, celebração e esperança
Twenty Years of Promises: Fullerene in Medicinal Chemistry
No full textMany biological activities have been envisioned for fullerenes and some
of them seem to be very promising. The lack of solubility in biologically friendly
environments is the major obstacle in the development of this field. The possibility
of multiple fuctionalization can be exploited to get more soluble compounds but,
up to now, only a few polyadducts, presenting perfectly defined geometry, can be
selectively prepared avoiding long purification processes.
The toxicity of this third allotropic form of carbon is an aspect related to application
in medicine and biology, while the concern about the environmental impact is due
to the industrial production of fullerenes. Many studies are dedicated to both
aspects and, so far, it is not possible to have a definitive answer although the current
findings allow some optimistic vision.
In this chapter the main biological applications of fullerene and fullerene derivatives
will be reviewed, with special attention to the most recent advances in this field.
Antiviral and antibacterial activity, enzymatic inhibition, and DNA photocleavage are
some aspects considered herein, together with the use of these nanostructures as
possible vectors for drug and gene delivery. The most promising applications include
the use of endohedral fullerenes, filled by gadolinium in magnetic resonance imaging
(MRI) and the antioxidant capacity exploitation of some tris-adducts and fullerols
Local “repristinization” of oxidized single-walled carbon nanotubes by laser treatment
No full textThough having passed the second decade since their discovery, carbon nanotubes (CNTs) still hold promise in different fields, and many steps forward have been done. However, one major limit is given by their lack of solubility, which still represents a challenge, given the need to properly handle the material for many applications. The most efficient strategies to solve this problem often rely on a covalent chemical modification of CNT structure, in order to prevent inter-tube interactions. However, many applications, being based on CNT peculiar electronic properties, require structural integrity, and they are therefore incompatible with such strategies. We prepared strongly oxidized single-walled carbon nanotubes, with a dramatically improved dispersibility, and we performed a subsequent localized repristinization by means of laser-induced heating of the sample, during Raman analysis, consisting in both removal of the amorphous material and healing of structural defects. Our finding highlights an effect which all researchers in the field must be aware of, when using Raman spectroscopy for characterization purposes. Moreover, this local laser effect was systematically investigated in order to gain a deeper understanding of the phenomeno
Ottimizzazione della digestione anaerobica termofila di rifiuti vinicoli mediante l'aggiunta di micro-elementi: produzione di biogas e fertilizzante
No full textI rifiuti agro-industriali, ottenuti dalla lavorazione di frutta e verdura, posso
rappresentare un'interessante fonte per la produzione di prodotti ad alto valore aggiunto (Rebecchi et al., 2003) come il biogas e gli fertilizzanti organici. Diversi studi hanno evidenziato che il processo di digestione anaerobica termofila di reflui derivanti dalla vinificazione è più instabile a carichi organici medio-alti rispetto al processo mesofilo (Da Ros et al., 2014). Le cause non chiare ma una possibile ragione può essere il maggior fabbisogno di micro-nutrienti della biomassa metanigena termofila rispetto a quella mesofila (Takashima et al., 2011). Lo scopo di questo studio è ottimizzare la digestione anaerobica termofila di feccia di vinificazione e fango di depurazione. Sono state condotte prove in mesofilia e termofilia in parallelo per permettere il confronto fra i due regimi termici. Il processo mesofilo ha raggiunto la stabilità durante il secondo HRT a regime, senza l'aggiunta di micro-nutrienti e ha registrato una produzione di biogas media pari a 0.39 m3/kgCOD. Invece la digestione anaerobica a 55°C ha mostrato segni di instabilità fin dal primo HRT a regime con accumulo di acidi grassi volatili e onseguentemente riduzione dei valori di pH. Il processo termofilo è stato quindi recuperato e sono stati aggiunti quotidianamente sali di ferro, nichel e cobalto in modo da ottenere concentrazioni di 4.3 mgFe/l, 0.46 mgNi/l e 0.51 mgCo/l nella miscela di alimentazione. Dopo l'aggiunta di metalli la produzione di biogas è passata da 0.32 m3/kgCOD a 0.46 m3/kgCOD. In questo modo il processo è divenuto stabile e ha raggiunto una rimozione di COD pari al 79%. La riduzione dei patogeni e la stabilizzazione della matrice organica rende il digestato un ottimo ammendante, riducendo in questo modo l'uso di oncimi sintetici con evidenti vantaggi economici e ambientali
Scale-up di biotecnologie innovative per la rimozione dell'azoto e il recupero di materia per l'eco-ammodernamento di impianti di depurazione esistenti
No full textAvviamento, messa a regime ed ottimizzazione dell'impianti piena scala per la rimozione via nitrito dell'azoto e l'iperaccumulo del fosforo, nonchè gestione di processi e impianti di recupero di PHA da fanghi di depurazione in sistemi via nitrito
SVILUPPO E CARATTERIZZAZIONE DI MODELLI PRECLINICI IN VIVO PER L'IDENTIFICAZIONE DI NUOVI APPROCCI TERAPEUTICI PER LA LEUCEMIA MIELOIDE ACUTA PEDIATRICA
No full textIn pediatric acute myeloid leukemia (AML) chemotherapy is the standard of care, but more than 25% of patients still relapse and after a disease recurrence the survival probability is extremely low (<50%). There is an urgent need to discover new treatments to ameliorate patients’ outcome. However, pediatric drug development is extremely reduced by the need of a better understanding of the adverse event profile of adult cancer indications in children, by the lack of pediatric-specific formulations, and by the reduced number of pediatric AML patients that can be included in clinical trials. Therefore, robust preclinical AML models to faithfully predict new drug efficacy is urgently needed to advance new drugs in clinical setting.
This PhD thesis aims at the development of more reliable preclinical models to improve treatments for children suffering from life threatening AML.
During my PhD I established patient derived xenograft models (PDX) of pediatric AML. Primary AML samples have been inoculated in NSG mice and, when engrafted, in 3 consequent mice recipients (namely P0, P1 and P2-PDXs). These models have been characterized for AML immunophenotypic profile and by RNA and whole-exome sequencing (WES). According to somatic mutations we determined AML clonal composition. These characterization allowed to select new drugs to be screened in vitro and in vivo. We finally generated 22 AML-PDXs mostly representing high-risk AML genetic markers such as t(5;11)NUP98-NSD1, t(3;5)NPM1-MLF1, t(16;16)CBFA2T3-GLIS2, t(16;21)FUS-ERG, KMT2A somatic translocations, or FLT3ITD mutation. We monitored the AML associated immunophenotype in PDXs finding it similar to that of the original AML. By WES we detected a consistent number of variants in each patient’s AML (ranging from 28 to 69), confirming a high intra-tumoral AML heterogeneity. Furthermore, we did not find any mutation recurrence among models, underlining a high inter-tumoral heterogeneity. In all models we tracked clonal evolution from patients’ AML to P2-PDXs highlighting that most variants were maintained, with very few variants acquired or lost during model development. Monitoring clonal dynamics we recognized a specific "founder" clone characterized by an average of 30 variants which are maintained up to P2 at the same allelic frequency, other small clones with an average of 10 variants increasing the allelic frequencies in P2 and, in a restricted number of models some lost clones. By WES and transcriptome analysis we highlighted druggable mutations and pathways allowing the selection of novel targeted drugs. We screened their efficacy in vitro alone or combined with Venetoclax, using AML ex vivo cells and mesenchymal stromal cells in a 3D co-culture system for exploring their synergy in reducing AML proliferation. This refinement permitted to select two drugs currently under evaluation in AML-PDX models.
Overall, in this work we created a large series of paired AML and xenograft models for advancing pediatric AML therapeutics. Our models represent a concrete perspective for both the identification of new variants and pathways involved in AML progression to deepen into AML biology, as well as the possibility to perform novel drug screenings that will be further used to increase AML drug portfolio, with the final aim to translate new drugs into human clinical trials, contributing to cure pediatric AML.In pediatric acute myeloid leukemia (AML) chemotherapy is the standard of care, but more than 25% of patients still relapse and after a disease recurrence the survival probability is extremely low (<50%). There is an urgent need to discover new treatments to ameliorate patients’ outcome. However, pediatric drug development is extremely reduced by the need of a better understanding of the adverse event profile of adult cancer indications in children, by the lack of pediatric-specific formulations, and by the reduced number of pediatric AML patients that can be included in clinical trials. Therefore, robust preclinical AML models to faithfully predict new drug efficacy is urgently needed to advance new drugs in clinical setting.
This PhD thesis aims at the development of more reliable preclinical models to improve treatments for children suffering from life threatening AML.
During my PhD I established patient derived xenograft models (PDX) of pediatric AML. Primary AML samples have been inoculated in NSG mice and, when engrafted, in 3 consequent mice recipients (namely P0, P1 and P2-PDXs). These models have been characterized for AML immunophenotypic profile and by RNA and whole-exome sequencing (WES). According to somatic mutations we determined AML clonal composition. These characterization allowed to select new drugs to be screened in vitro and in vivo. We finally generated 22 AML-PDXs mostly representing high-risk AML genetic markers such as t(5;11)NUP98-NSD1, t(3;5)NPM1-MLF1, t(16;16)CBFA2T3-GLIS2, t(16;21)FUS-ERG, KMT2A somatic translocations, or FLT3ITD mutation. We monitored the AML associated immunophenotype in PDXs finding it similar to that of the original AML. By WES we detected a consistent number of variants in each patient’s AML (ranging from 28 to 69), confirming a high intra-tumoral AML heterogeneity. Furthermore, we did not find any mutation recurrence among models, underlining a high inter-tumoral heterogeneity. In all models we tracked clonal evolution from patients’ AML to P2-PDXs highlighting that most variants were maintained, with very few variants acquired or lost during model development. Monitoring clonal dynamics we recognized a specific "founder" clone characterized by an average of 30 variants which are maintained up to P2 at the same allelic frequency, other small clones with an average of 10 variants increasing the allelic frequencies in P2 and, in a restricted number of models some lost clones. By WES and transcriptome analysis we highlighted druggable mutations and pathways allowing the selection of novel targeted drugs. We screened their efficacy in vitro alone or combined with Venetoclax, using AML ex vivo cells and mesenchymal stromal cells in a 3D co-culture system for exploring their synergy in reducing AML proliferation. This refinement permitted to select two drugs currently under evaluation in AML-PDX models.
Overall, in this work we created a large series of paired AML and xenograft models for advancing pediatric AML therapeutics. Our models represent a concrete perspective for both the identification of new variants and pathways involved in AML progression to deepen into AML biology, as well as the possibility to perform novel drug screenings that will be further used to increase AML drug portfolio, with the final aim to translate new drugs into human clinical trials, contributing to cure pediatric AML
Oncogene c-KIT: promoter region and downstream effectors as novel therapeutic targets
Full text linkAn attractive anticancer strategy deals with the impairment of the functions of selected genes relevant for cell proliferation. Among them an interesting target is represented by KIT. c-KIT - V-Kit Hardy-Zuckerman 4 Feline Sarcoma Viral Oncogene Homolog - is a tyrosine kinase receptor involved in the regulation of cell survival and proliferation as well as in progression of some tumors. Its expression has been confirmed to be crucial for leukemias, mastocytosis, gastrointestinal stromal tumor, and lung carcinomas often associated to c-kit mis-regulation. Also the most common skin cancer in domestic dog, mast cell tumor (MCT), is linked to a mutation and/or to an over-expression of c-kit, thus supporting dog as an excellent animal model.
In this work we explore two strategies to suppress the cell growth activity of this oncogene.
The first one was based on the downregulation of gene expression by induction of non-canonical DNA structures at promotorial level. Indeed, in this region of the human oncogene KIT two guanine-rich sequences (KIT1_man and KIT2_man) were identified. Here, we characterized the canine KIT promoter region in terms of sequence and conformational equilibria in physiologically relevant conditions. Our results demonstrate that the conformational features of the canine KIT1 sequence are substantially shared with the human one whereas an altered distribution among several folded conformations characterizes the two isoforms identified in dog-derived KIT2 sequences.
These structural diversities identified KIT1 and KIT2 as two potential distinct targets, which means that G-4 ligands can be designed to preferentially bind human/dog sequences. Thus, an “in house” library of compounds belonging to different chemical scaffolds (i.e., anthracene, anthracenedione, indole, quinoline, isoquinoline, fluorenone and heterocyclic diamidines derivatives) was screened for the recognition of these particular folding. Three promising G4-ligands, belonging to anthracenedione (Bal1,5 – Bapl2,6) and anthracene (Bis1,8) families, were selected and different techniques (Fluorescent Intercalator Displacement, Fluorescence melting studies, CD titrations, Surface Plasmon Resonance and Polymerase Stop Assay) were applied to fully dissect their interaction with KIT-related sequences. Our results showed that Bal1,5 is an efficient G-4 binder towards all the tested sequences, while Bapl2,6 and Bis1,8 preferentially recognize KIT2 sequences. Interestingly, a parallel level of cytotoxicity and suppression of KIT production was observed in cells treated with Bal1,5.
In the second approach, downstream effectors of c-KIT pathway were considered as putative therapeutic targets. In particular we focused on a cytoplasmic tyrosine kinase FER.
During the third year of my PhD I spent 7 months at Centre de Recherche en Cancérologie de Marseille (France) in the Dr P. Dubreuil’s team. In this period we worked to confirm a potential tumor suppressor role of FER. For this purpose mouse embryonic fibroblasts MEFs wild type and knockout for fer immortalized with SV40 were used. Removing fer, an uncontrolled growth was observed for KO MEFs in the contact inhibition test. However, at the moment a detailed description of the molecular events was not designed. Indeed no defined differences between molecular mechanisms, related to protein complexes involved in cell adhesion mechanisms, were observed between wt and KO MEFs.
In conclusion, present results suggest that G-quadruplex structures at the promotorial level represent a promising therapeutic target in order to prevent oncogene KIT transcription. As far as FER is concerned, further studies are necessary to better define its possible tumor-suppressor role
Assessment of energy and material recovery from winery wastes
Full text linkLa produzione di vino genera ingenti quantità di residui organici caratterizzati da stagionalità, elevata biodegradabilità e presenza di polifenoli, fattori che causano importanti impatti ambientali se immessi direttamente nell'ambiente. La digestione anaerobica è un processo biologico particolarmente idoneo al trattamento degli scarti vincioli in quanto genera energia rinnovabile riducendo le emissioni di gas serra. L'effluente della digestione anaerobica ha un contenuto di nutrienti facilmente assimilabili dalle piante maggiore rispetto ai substrati iniziali, quindi risulta un potenziale fertilizzante agricolo. Questo studio ha lo scopo di valutare l'applicabilità della digestione anaerobica per questa tipologia di residui utilizzando test batch e semi-continui, operando con diversi regimi termici (mesofilia e termofilia), trattando gli scarti singolarmente o con altre matrici (co-digestione). Tre diverse applicazioni della co-digestione anaerobica sono state analizzate: due propongono l'integrazione a livello teritoriale utilizzando digestori esistenti presso gli impianti che trattano fanghi di depurazione civili e reflui zootecnici. Il terzo approccio prevede la gestione all'interno della filiera vinicola e il riutilizzo del digestato come fertilizzante.
Test di bio-metanazione hanno mostrato che la produzione di metano in termofilia risulta confrontabile a quelle in mesofilia. La vinaccia è il substrato più interessante sia in termini di quantità di scarto prodotto sia di produzione specifica di metano (0.35 - 0.36 m3CH4/kgVS) ma la sua disponibilità è limitata ai mesi successivi la vendemmia. La feccia è invece reperibile lungo tutto l'anno e genera0.37 Nm3CH4/kgVS. Prove in continuo hanno evidenziato la difficolta di un singolo scarto vinicolo a causa della scarsa presenza di nutrienti e la bassa velocità di idrolisi.
La co-digestione con fango di depurazione civile e feccia nei due regimi termici i (37°C e 55°C) ha mostrato che carichi maggiori di 3 kgCOD/m3g causano accumulo di acidi grassi volatili. I processi risultano invece stabili a carico organico di 2.8 kgCOD/m3g dove la feccia contribuisce per il 70% del COD influente. Le produzioni specifiche osservate sono 0.38 m3/kgCOD e 0.40 m3/kgCOD rispettivamente in mesofilia e termofilia, valori ben superiori alla produzione da soli fanghi. L'integrazione della co-digestione nella filiera vinicola con il fango di depurazione da acque reflue di cantina ha portato a risultati del tutto confrontabili con quelli osservati nella co-digestigestione con fango civile a 37°C mentre in termofilia il processo non era stabile. I vantaggi di questo approccio sono la possibilità si sostenere energiticamente il processo depurativo, utilizare il surnatante del digestato come fonte di nutrienti nella linea acque e riutilizzare l'effluente come ammendante organico. Le criticità riscontrate in termofilia sono imputabili alla carenza di micr-nutrienti, infatti l'aggiunta di Fe, Co e Ni ha incrementato la stabilità del processo e la produzione fino a 0.45 m3/kgCOD. Test di fitotossicità condotti sul digestato mesofilo hanno però mostrato una residua tossicità che causa inibizione della germinazione. Sebbene il digestato non rispetti i limiti imposti dalla normativa sui fertilizzanti in termini di indice di germinabilità, quindi non possa essere applicato ai suoli agricoli tal quale, i test mostrano un effetto benefico a bassi dosaggi.
L'utilizzo della feccia negli impianti di biogas agricoli ha principalmente lo scopo di sostituire le energy crops come il silomais e bilanciare il rapporto C/N, rendendo il processo più sostenibile dal punto di vista ambientale ed economico. Il sistema è risultato stabile con produzione specifica di di 0.32 m3/kgCOD con il 73% di metano, la feccia permette inoltre di diluire l'azoto ammoniacale che può causare inibizione ad elevate concentrazioni
Recovery and restoration of marine endangered habitats
Full text linkLa biodiversità marina regola il funzionamento ecosistemico, responsabile della produzione di beni e servizi importanti per la biosfera ed il benessere umano. I cambiamenti climatici globali e le attività umane stanno alterando la biodiversità degli oceani ed il funzionamento ecosistemico. Al momento, partendo dalla consapevolezza che le sole misure di conservazione non sono sufficienti a invertire la degradazione degli ecosistemi, è riconosciuto che il restauro ambientale è una azione di cruciale importanza per far fronte a questa minaccia. Tuttavia, è necessaria una maggiore conoscenza scientifica per rendere efficaci azioni di restauro, specialmente negli ambienti profondi che sono largamente sconosciuti. Tra le maggiori attività che avranno impatti sugli habitat marini vi sono lo sfruttamento di risorse minerarie e la pesca a strascico, le quali, risospendendo particelle polimetalliche e sedimenti, avranno effetti principalmente sulle specie bentoniche. In questa tesi, il Corallium rubrum, specie strutturante di elevata valenza ecologica, è stato esposto a questi due tipi di particolato. Dopo la rimozione della fonte di impatto, questo organismo è in grado di recuperare parzialmente tassi di alimentazione e la sua integrità tissutale. Questo esperimento fornisce utili informazioni non solo per meglio comprendere gli effetti di tali attività su organismi bentonici, ma anche per definire possibili misure di mitigazione attraverso una modulazione appropriata della loro intensità e durata.
Allevare in acquario specie di corallo minacciate potrà essere utile per futuri progetti di restauro che prevedono il trapianto di colonie donatrici. Una dieta appropriata da somministrare durante l’allevamento può avere effetti benefici sulla loro crescita ed il loro successo riproduttivo. In questa tesi, è stata studiata la selezione di cibo da parte di alcuni coralli profondi (Desmophyllum pertusum, Madrepora oculata and Dendrophyllia cornigera), i quali hanno mostrato una preferenza per il crostaceo Mysis relicta. I risultati ottenuti dalle analisi condotte sugli isotopi stabili hanno inoltre fornito nuove informazioni sulle nicchie trofiche occupate nel Mar Mediterraneo da queste specie.
Una volta ampliate le conoscenze sugli habitat e le specie da restaurare, è necessario valutare l’efficacia delle procedure di rispristino che si vogliono applicare. In questa tesi, sono stati studiati gli effetti di due esperimenti pilota di trapianto della fanerogama Cymodocea nodosa e della gorgonia Eunicella singularis su attributi di funzionamento ecosistemico. I risultati ottenuti indicano che il trapianto di tali organismi, se opportunamente pianificato, non solo garantisce la loro sopravvivenza, ma può anche avere effetti positivi su processi ecosistemici chiave.
Tuttavia, sono necessari ulteriori studi per valutare la possibile estensione di queste azioni per affrontare l'attuale scala spaziale di perdita di specie/habitat. Questo lavoro fornisce nuovi elementi per la comprensione dei potenziali benefici ecologici derivanti dal restauro ambientale e delle sue ricadute per la conservazione del capitale naturale.Marine biodiversity regulates ecosystem functions, which are responsible for the production of goods and services for the biosphere and human well-being. Global changes and human activities are altering ocean biodiversity and ecosystem functioning. At present, stemming from the awareness that conservation and management are often not enough to halt and revert the degradation of threatened ecosystems, it has been recognized that active restoration is crucial to cope with this issue. More knowledge is needed to make restoration actions effective, especially for the largely unknown deep ocean. Two of the main activities that will alter marine habitats are ore exploitation and bottom trawling that, resuspending polymetallic and sediment particles, will affect benthic species. In this thesis, the habitat-forming species Corallium rubrum was exposed to these types of particles. After the removal of the disturbance, its feeding rates and tissue integrity partially recovered. This experiment provides new insights on the consequences of these activities as well as on potential mitigation strategies by properly modulating their intensity and duration.
Rearing endangered corals in aquaria can be useful for future projects that aim to restore degraded reefs by transplanting healthy colonies. An appropriate diet may positively impinge on their growth or reproduction success. In this perspective, I studied the food selection of cold-water corals (Desmophyllum pertusum, Madrepora oculata and Dendrophyllia cornigera) was studied and these species showed a preference for the crustacean Mysis relicta. Stable isotope analyses provided also novel information on the trophic niches occupied by these coral species in the Mediterranean Sea.
After expanding the knowledge on the habitat or the species to be restored, it is necessary to evaluate the effectiveness of the restoration actions that it might be applied. In this thesis, the effects of two pilot transplantation experiments of the seagrass Cymodocea nodosa and the gorgonian Eunicella singularis on ecosystem functioning of surrounding sediments have been studied. The results showed that transplantation can be effective and that it can have also positive effects on key-ecological processes. However, further studies are needed to assess the potential of scaling-up these actions addressing the present scale of species/habitat loss. This work provides new elements for a better understanding of the potential ecological benefits that can contribute to the conservation of the natural capital
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