Repair of bone defects using adipose-derived stem cells combined with alpha-tricalcium phosphate and gelatin sponge scaffolds in a rat model

Abstract Objectives This study aimed to evaluate the potential of adipose-derived stem cells (ASCs) combined with a modified α-tricalcium phosphate (α-TCP) or gelatin sponge (GS) scaffolds for bone healing in a rat model. Material and Methods Bone defects were surgically created in the femur of adult SHR rats and filled with the scaffolds, empty or combined with ASCs. The results were analyzed by histology and histomorphometry on days seven, 14, 30, and 60. Results Significantly increased bone repair was observed on days seven and 60 in animals treated with α-TCP/ASCs, and on day 14 in the group treated with GS/ASCs, when compared with the groups treated with the biomaterials alone. Intense fibroplasia was observed in the group treated with GS alone, on days 14 and 30. Conclusions Our results showed that the use of ASCs combined with α-TCP or GS scaffolds resulted in increased bone repair. The higher efficacy of the α-TCP scaffold suggests osteoconductive property that results in a biological support to the cells, whereas the GS scaffold functions just as a carrier. These results confirm the potential of ASCs in accelerating bone repair in in vivo experimental rat models. These results suggest a new alternative for treating bone defects.

Role of the autologous mesenchymal stem cells compared with platelet rich plasma on cicatrization of cutaneous wounds in diabetic mice / Papel das células-tronco mesenquimais autólogas em comparação com plasma rico em plaquetas na cicatrização de feridas cutâneas em camundongos diabéticos

Chronic cutaneous lesions affect 15% of diabetic human patients and represent a risk 15 to 46 times larger of limb amputations compared to people with normal glycemia. It is assumed that half of these amputations could be prevented by early treatment of wounds, for example, with proper cell therapy. Objectives: In this study, the action of the autologous transplant of mesenchymal stem-cells (MSC) was evaluated compared to the treatment with autologous platelet rich plasma (PRP) in the cicatrization of cutaneous lesions induced in diabetic mice. These animals were previously treated with streptozootocin to induce diabetes mellitus and round wounds of 1.5cm in diameter were created in the posterior region. Diameters of the wounds and healing time were evaluated during 30 days and the results were submitted to variance analysis and Tukey's test average. It was noticed that the animals treated with MSC presented a more accelerated cicatrization of the cutaneous lesion than the animals treated with PRP. However, the treatment with PRP presented better results than just the daily asepsis of the lesions with saline or covering them with semi-permeable bandage. Besides, the use of semi-permeable bandage kept the cutaneous lesions of diabetic mice did not interfere negatively with cicatrization, proved to be harmless to use, but kept the cutaneous lesions more hydrated than the ones exposed to the environment.(AU)

Lesões cutâneas crônicas afetam 15% dos pacientes diabéticos e humanos representam um risco 15 a 46 vezes maior de amputações de membros em comparação com as pessoas com a glicemia normal. Supõe-se que a metade destas amputações poderia ser evitada por meio do tratamento precoce das feridas cutâneas com, por exemplo, uma adequada terapia celular. Objetivos: Neste estudo, a ação do transplante autólogo de células estaminais mesenquimais (MSC) foi avaliada em comparação com o tratamento com plasma rico em plaquetas autólogo (PRP) na cicatrização de lesões cutâneas induzidas em camundongos diabéticos. Estes animais foram previamente tratados com estreptozotocina para induzir diabetes mellitus e feridas redondas de 1,5 cm de diâmetro foram criadas na região posterior. Os diâmetros dos ferimentos e tempo de cicatrização foram avaliados durante 30 dias e os resultados foram submetidos à análise de variância e média pelo teste de Tukey. Verificou-se que os animais tratados com MSC apresentam uma cicatrização mais acelerada da lesão cutânea que do que os animais tratados com PRP. No entanto, o tratamento com PRP apresentou melhores resultados do que apenas a assepsia das lesões diariamente com solução salina ou cobrindo-os com atadura semi-permeável. Além disso, a utilização de atadura semi-permeável mantidas as lesões cutâneas de camundongos diabéticos não interfere negativamente com a cicatrização, provou ser inofensiva para usar, mas manteve as lesões cutâneas hidratadas mais do que os expostos ao meio ambiente.(AU)

Direct intramyocardial transthoracic transplantation of bone marrow mononuclear cells for non-ischemic dilated cardiomyopathy: INTRACELL, a prospective randomized controlled trial / Ensaio clínico prospectivo randomizado sobre terapia com células mononucleares da medula óssea para cardiomiopatia dilatada idiopática: INTRACELL

Objective: We tested the hypothesis that direct intramyocardial injection of bone marrow mononuclear cells in patients with non-ischemic dilated cardiomyopathy can improve left ventricular function and physical capacity. Methods: Thirty non-ischemic dilated cardiomyopathy patients with left ventricular ejection fraction <35% were randomized at a 1:2 ratio into two groups, control and treated. The bone marrow mononuclear cells group received 1.06±108 bone marrow mononuclear cells through mini-thoracotomy. There was no intervention in the control group. Assessment was carried out through clinical evaluations as well as a 6-min walk test, nuclear magnectic resonance imaging and echocardiogram. Results: The bone marrow mononuclear cells group showed a trend toward left ventricular ejection fraction improvement, with magnectic resonance imaging - at 3 months, showing an increase from 27.80±6.86% to 30.13±9.06% (P=0.08) and returning to baseline at 9 months (28.78%, P=0.77). Magnectic resonance imaging showed no changes in left ventricular ejection fraction during follow-up of the control group (28.00±4.32%, 27.42±7.41%, and 29.57±4.50%). Echocardiogram showed left ventricular ejection fraction improved in the bone marrow mononuclear cells group at 3 months, 25.09±3.98 to 30.94±9.16 (P=0.01), and one year, 30.07±7.25% (P=0.001). The control group showed no change (26.1±4.4 vs 26.5±4.7 and 30.2±7.39%, P=0.25 and 0.10, respectively). Bone marrow mononuclear cells group showed improvement in New York Heart Association functional class, from 3.40±0.50 to 2.41±0.79 (P=0.002); patients in the control group showed no change (3.37±0.51 to 2.71±0.95; P=0.17). Six-minute walk test improved in the bone marrow mononuclear cells group (348.00±93.51m at baseline to 370.41±91.56m at 12 months, P=0.66) and there was a non-significant decline in the control group ...

Objetivo: Testamos a hipótese de que a injeção intramiocárdica direta de células mononucleares de medula óssea em pacientes portadores de cardiomiopatia dilatada não-isquêmica pode melhorar a função ventricular e a capacidade física. Métodos: Trinta pacientes com cardiomiopatia dilatada não isquêmica e fração de ejeção 35% foram randomizados na razão 1:2 em grupos controle e tratado. Grupo células mononucleares de medula óssea recebeu 1,06 ± 108 células mononucleares de medula óssea por mini-toracotomia. Grupo controle não recebeu intervenção. Avaliação foi feita clinicamente e por teste de caminhada 6 minutos (T6m), ressonância magnética e ecocardiogramas. Resultados: Grupo células mononucleares de medula óssea mostrou tendência de melhora da Fração de ejeção - ressonância magnética aos 3 meses, 27,80±6,86% para 30,13±9,06% (P=0,08), retornando ao basal aos 9 meses (28,78%, P=0,77). Grupo controle não apresentou variação (28,00±4,32%; 27,42±7,41% e 29,57±4,50%). Ecocardiogramas - fração de ejeção melhorou no grupo células mononucleares de medula óssea aos 3 meses: 25,09±3,98 para 30,94±9,16 (P=0,01) e aos 12 meses (30,07±7,25%, P=0,001), enquanto o controle não variou: 26,1±4,4 vs. 26,5±4,7 e 30,2±7,39%, P=0,25 e 0,10, respectivamente). Células mononucleares de medula óssea melhorou classe funcional New York Heart Association: 3,40±0.50 para 2,41±0,79 (P=0,002); controles não mudaram (3,37±0,51 para 2,71±0,95; P=0,17). T6m melhorou no grupo células mononucleares de medula óssea (348,00±93,51 m inicial para 370,41±91,56 m aos 12 m, P=0,66) e declinou sem significância no ...

Association of mesenchymal stem cells with platelet rich plasma on the repair of critical calvarial defects in mice / Associação de células-tronco mesenquimais com plasma rico em plaquetas na reparação de defeitos críticos em calvária de camundongos

PURPOSE: To evaluate the effects of mesenchymal stem cells (MSC) from eight mice C57BL/6 gfp+ bone marrows expanded in cultures associated with platelets rich plasma (PRP) deriving from another eight mice, in the repair of critical defects in calvarial bone produced in twenty-four adult isogenic mice C57BL/6. METHODS: The animals were submitted to a cranial defect of 6.0mm in diameter and divided into two equal experimental groups. Control group did not receive treatment and the treated group received a MSC pellet containing 1.0 x 10(7) cells/mL associated with 50.0µL of plasma gel containing 1.0 x 10(9) autologous platelets within the defect. RESULTS: In the treated group was observed process of angiogenesis and bone repair better than control group. CONCLUSION: Mesenchymal stem cells derived from bone marrow of C57BL/6 gfp+ mice associated with PRP gel applied in bone critical defects produced in calvarial contributes positively to the process of bone repair.

OBJETIVO: Avaliar os efeitos da associação das células-tronco mesenquimais (MSC) oriundas da medula óssea de oito camundongos jovens C57BL/6 gfp+ e expandidas em culturas, com Plasma Rico em Plaquetas (PRP) provenientes de outros oito camundongos, na reparação de defeitos críticos confeccionados em calvária de 24 camundongos adultos C57BL/6. MÉTODOS: Os animais foram submetidos a um defeito craniano de 6,0mm de diâmetro e separados em dois grupos experimentais iguais. O grupo controle não recebeu tratamento e no grupo tratado foi administrado, no interior do defeito, pellet de MSC contendo 1,0 x 10(7) células/mL associado com 50,0µL de plasma em gel autólogo contendo 1,0 x 10(9) plaquetas. RESULTADOS: No grupo tratado verificou-se processo de angiogênese e reparação óssea superior ao grupo controle. CONCLUSÃO: A associação das células-tronco mesenquimais (MSC) derivadas da medula óssea de camundongos C57BL/6 gfp+ com gel de PRP aplicadas em defeitos ósseos críticos confeccionadas em calvária de camundongos C57BL/6 jovens, contribuiu positivamente para o processo de reparação óssea.

Terapia gênica para cardiopatia isquêmica: revisão de ensaios clínicos / Gene therapy for ischemic heart disease: review of clinical trials

Cardiopatia isquêmica grave com angina refratária a formas convencionais de tratamento apresenta-se em uma crescente incidência. Para tratar angina refratária, terapias alternativas na tentativa de redução da isquemia miocárdica e alívio de sintomas têm sido estudadas. Neste contexto, a terapia gênica representa uma opção, pela possibilidade de induzir angiogênese, estabelecer circulação colateral e reperfundir miocárdio isquêmico. Diversos ensaios clínicos têm sido conduzidos e, com exceção de casos isolados e específicos de efeitos adversos, há indicação de segurança, viabilidade e potencial eficácia da terapia. O benefício clínico não está bem definido. Neste artigo, revisamos os ensaios clínicos que utilizaram terapia gênica para tratamento de pacientes cardiopatas isquêmicos. A abordagem inclui: (1) isquemia miocárdica e angiogênese, sobre os aspectos fisiopatológicos envolvidos; (2) fatores de crescimento, tratando sobre aspectos específicos e justificando a utilização em pacientes cardiopatas isquêmicos sem opções pela terapêutica convencional; (3) ensaios clínicos controlados, onde é apresentado um resumo dos principais estudos envolvendo terapia gênica para tratamento da cardiopatia isquêmica grave; (4) nossa experiência, especialmente sobre resultados preliminares do primeiro ensaio clínico de terapia gênica do Brasil e (5) perspectivas.

Severe ischemic heart disease with refractory angina, occurs in increasing incidence. Alternative forms of treatment, in an attempt to reduce myocardial ischemia and relief of symptoms has been studied. In this context, gene therapy is an option, for the possibility of inducing angiogenesis, establish collateral circulation and reperfuse ischemic myocardium. Several clinical trials have been conducted and, except for specific cases of adverse effects, there is indication of safety, feasibility and potential effectiveness of therapy. The clinical benefit, however, is not yet well established. In this article we review the clinical trials of gene therapy for patients with ischemic heart disease. The approach includes: (1) myocardial ischemia and angiogenesis on the pathophysiological aspects involved, (2) growth factors, dealing with specific aspects and justifying the use in cardiac patients with no option for conventional therapy, (3) controlled clinical trials, where a summary of the main studies involving gene therapy for severe ischemic heart disease is presented, (4) our experience, especially on preliminary results of the first gene therapy clinical trial in Brazil and (5) future prospects.

Terapia gênica com VEGF para angiogênese na angina refratária: ensaio clínico fase I/II / VEGF gene therapy for angiogenesis in refractory angina: phase I/II clinical trial

OBJETIVO: Avaliar a segurança, viabilidade e efeitos iniciais, clínicos e sobre a perfusão miocárdica, da administração intramiocárdica, transtorácica, de VEGF 165 plasmidial em pacientes com doença arterial coronariana avançada e angina refratária, não passíveis de revascularização percutânea e cirúrgica. MÉTODOS: Ensaio clínico fase I/II. Treze pacientes cardiopatas isquêmicos com angina refratária apesar de tratamento medicamentoso máximo por no mínimo seis meses, não passíveis de revascularização cirúrgica ou por cateter foram submetidos a injeções intramiocárdicas de 2000µg VEGF 165 plasmidial. Os pacientes foram avaliados por cintilografia miocárdica, teste ergométrico, questionário de qualidade de vida (Minnesota) e determinação das classes de insuficiência cardíaca (NYHA) e angina (CCS). RESULTADOS: Não houve óbitos ou reintervenções. Durante o período de tratamento medicamentoso máximo, não se observou diferenças em cintilografias miocárdicas, testes ergométricos e questionários de qualidade de vida, ainda, houve tendência a piora das classes NYHA (P=0,05) e CCS (P=0,05). Três meses após intervenção, observou-se melhora dos escores cintilográficos SSS (18,38±7,51 vs. 15,31±7,29, P=0,003) e SRS (11,92±7,49 vs. 8,53±6,68, P=0,002), porém não na proporção da extensão da área de miocárdio isquêmico (23,38±13,12 por cento vs. 20,08±13,88 por cento, P=0,1). Houve tendência a melhora dos METs nas ergometrias (7,66±4,47 vs. 10,29±4,36, P=0,08), melhora do escore de qualidade de vida (48,23±18,35 vs. 30,15±20,13; P=0,02) e das classes NYHA (3,15±0,38 vs. 1,77±0,83, P=0,001) e CCS (3,08±0,64 vs. 1,77±0,83, P=0,001), no mesmo período. CONCLUSÕES: A terapia demonstrou-se segura e viável nesta série de pacientes. Os resultados iniciais tendem a demonstrar melhora na gravidade da angina e redução da intensidade da isquemia miocárdica.

OBJECTIVE: Safety, feasibility and early myocardial angiogenic effects evaluation of transthoracic intramyocardial phVEGF165 administration for refractory angina in no option patients. METHODS: Cohort study, in which 13 patients with refractory angina under optimized clinical treatment where included, after cineangiograms had been evaluated and found unfeasible by surgeon and interventional cardiologist. Intramyocardial injections of 5mL solution containing plasmidial VEGF165 where done over the ischemic area of myocardium identified by previous SPECT/Sestamibi scan. Evaluations included a SPECT scan, stress test, Minnesotta QOL questionnaire and NYHA functional class and CCS angina class determinations. RESULTS: There were no deaths or new interventions during the study period. There were no significant variations in SPECT scans, QOL scores and stress tests results during medical treatment in the included patients. After the 3rd post operative month, there was improvement in SPECT segmental scores, SSS (18.38±7.51 vs. 15.31±7.29, P=0.003) and SRS (11.92±7.49 vs. 8.53±6.68, P=0.002). The ischemic area extension, however, had non-significant variation (23.38±13.12 percent vs. 20.08±13.88 percent, P=0.1). Stress tests METs varied from 7.66±4.47 pre to 10.29±4.36 METs post-op (P=0.08). QOL score improved from 48.23±18.35 pre to 30.15±20.13 post-op points (P=0.02). NYHA class was 3.15±0.38 pre vs. 1.77±0.83 post-op (P=0.001) and angina CCS class, 3.08±0.64 vs. 1.77±0.83 (P=0.001). CONCLUSIONS: Intramyocardial VEGF165 therapy for refractory angina, in this small trial of no option patients, resulted feasible and safe. Early clinical and scintilographic data showed improvements in symptoms and myocardial perfusion, with regression of ischemia severity in treated areas.

Osso liofilizado bovino não-desmineralizado com células-tronco mesenquimais para engenharia tecidual: estudo experimental em sítio heterotópico / Bovine non-demineralized lyophilized bone with mesenchymal stem cells for tissue engineering: experimental study in heterotopic site

Objetivo: Avaliar o uso de células da medula óssea, com potencial osteogênico, agregadas a estrutura tridimensional de osso liofilizado bovino não-desmineralizado para engenharia tecidual óssea. Método: Os animais doadores de células da medula óssea, assim como os animais receptores dos construtos ósseos, foram camundongos de linhagem isogênica C57Bl/6. Utilizou-se modelo experimental heterotópico, com a implantação de construtos de osso liofilizado bovino não-desmineralizado (OL) no plano subcutâneo no dorso dos animais. Foram organizados 4 grupos de comparação (n=10 animais em cada grupo): 1) OL isoladamente (grupo controle); 2) OL + células mononucleares da medula (CMM); 3) OL + células-tronco mesenquimais (CTM); 4) OL + células-tronco mesenquimais diferenciadas em meio osteoindutor (CTMdif). A aferição foi realizada após 5 semanas, com avaliação histológica e determinação da atividade de fosfatase alcalina. Resultados: A avaliação histológica não mostrou diferença entre os grupos de comparação, com a observação em todas as amostras de tecido conjuntivo fibroso rico em neovasos estendendo-se por entre as trabéculas ósseas, sem osteoblastos ou osteócitos viáveis e sem neoformação óssea. Os resultados da atividade de fosfatase alcalina também não mostraram diferença entre os grupos de comparação, com análise de variância entre os grupos mostrando p=0,867. Conclusões: Os resultados mostraram que, no modelo estudado e com os métodos utilizados, a adição de células da medula óssea com potencial osteogênico sobre estrutura de osso liofilizado bovino não-desmineralizado não agregou propriedades osteogênicas ao material. Este estudo não confirmou a perspectiva inicial de utilizá-lo como estrutura tridimensional e carreadora celular na engenharia tecidual óssea, sendo necessários estudos subseqüentes que o avaliem em outros modelos experimentais, e que explorem separadamente cada etapa metodológica que possa influir no sucesso da engenharia tecidual óssea.

Objective: To evaluate the use of bone marrow cells with osteogenic potential seeded on bovine nondemineralized lyophilized bone scaffolds for bone tissue engineering. Method: Bone marrow cells donors, as well as the receptors of the bone constructs were C57BI/6 isogenic line mice. A heterotopic experimental model was used, with implantation of the constructs into subcutaneous pouches on the backs of the animals. Four comparison groups were set (n=10 animals each group): 1) LB alone (control group); 2) LB + marrow mononuclear cells (MMC); 3) LB + mesenchymal stem cells (MST); 4) LB + mesenchymal stem cells differentiated in osteoinductive medium (MSTdif). The constructs were harvested 5 weeks after implantation for histological analysis and alkaline phosphatase activity test. Results: The histological analysis did not show differences among the comparison groups. In all samples fibrous connective tissue rich in neovessels was observed extending through bone trabeculae, without viable osteoblasts or osteocytes and without new bone formation. Likewise, results of the alkaline phosphatase activity have not shown any difference among comparison groups, with the analysis of variance between groups showing p value=0.867. Conclusions: In this experimental model and with the methods used, the addition of bone marrow cells with osteogenic potential to a bovine non-demineralized lyophilized bone structure did not add osteogenic properties to the material. The initial perspective of using it as a scaffold for bone tissue engineering could not be confirmed, and further studies are required to assess it in other experimental models, and to explore separately each methodological step that might influence the success of bone tissue engineering.

Autologous transplantation of bone marrow mononuclear stem cells by mini-thoracotomy in dilated cardiomyopathy: technique and early results / Transplante autólogo de células-tronco de medula óssea por mini-toracotomia: técnica e resultados iniciais

CONTEXT AND OBJECTIVES: There are few studies concerning bone marrow mononuclear cell (BMMC) transplantation in cases of nonischemic dilated cardiomyopathy. This study describes a novel technique of BMMC transplantation and the results up to one year after the procedure. DESIGN AND SETTING: This was a case series to evaluate the safety and viability of the procedure, at Instituto de Cardiologia do Rio Grande do Sul. METHODS: Nine patients with symptomatic dilated cardiomyopathy, functional class III/IV and left ventricular ejection fraction (LVEF) < 35 percent received BMMC (9.6 ± 2.6 x 107 cells) at 20 sites in the ventricular wall, by means of thoracotomy of length 5 cm in the fifth left intercostal space. Echocardiograms and nuclear magnetic resonance (NMR) were performed. RESULTS: There were no major complications. The functional class results for the first six patients (preoperatively and at two, four, eight and twelve-month follow-ups, respectively) were: [IV-2, III-4] to [I-5, II-1] to [I-3, II-3] to [I-2, II-3] and [I-2, II-3]. Echocardiograms showed LVEF: 25.9 ± 8.2; 32.9 ± 10.4; 29.4 ± 7.2; 25.1 ± 7.9; 25.4 ± 6.8 percent (p = 0.023); and percent left ventricular (LV) fiber shortening: 12.6 ± 4.4; 16.4 ± 5.4; 14.3 ± 3.7; 12.1 ± 4.0; 12.2 ± 3.4 percent (p = 0.021). LV performance variation seen on NMR was non-significant. CONCLUSION: Intramyocardial transplantation of BMMC in dilated cardiomyopathy cases is feasible and safe. There were early improvements in symptoms and LV performance. Medium-term evaluation revealed regression of LV function, although maintaining improved functional class.

CONTEXTO E OBJETIVO: Há pouco estudos avaliando o transplante de células mononucleares da medula óssea (CMMO) na miocardiopatia dilatada não-isquêmica. O presente estudo descreve uma técnica de implante intramiocárdico de CMMO por mini-toracomia e resultados com até um ano de acompanhamento. TIPO DE ESTUDO E LOCAL: Série casos para avaliar segurança e viabilidade do procedimento, no Instituto de Cardiologia do Rio Grande do Sul. MÉTODOS: Nove pacientes com miocardiopatia dilatada, em classe funcional III/IV e fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE) < 35 por cento receberam CMMO (média 9,6 ± 2,6 x 107 células) em 20 pontos da parede livre do ventrículo esquerdo, através de toracotomia de 5 cm no quinto espaço intercostal esquerdo. Foram realizados ecocardiograma e ressonância nuclear magnética (RNM). RESULTADOS: Não ocorreram complicações maiores. Os resultados pré-operatórios aos 2, 4, 8 e 12 meses de acompanhamento dos seis primeiros pacientes são: classe funcional: IV-2, III-4 para I-5, II-1 para I-3, II-3 para I-2, II-3 e I-2, II-3. Ecocardiograma: FEVE = 25.9 ± 8.2, 32.9 ± 10.4, 29.4 ± 7.2, 25.1 ± 7.9, 25.4 ± 6.8 por cento (p = 0.023); Fração de encurtamento do ventrículo esquerdo (VE) = 12.6 ± 4.4, 16.4 ± 5.4, 14.3 ± 3.7, 12.1 ± 4.0, 12.2 ± 3.4 por cento (p = 0.021). RNM demonstrou diferenças discretas, não significativas. CONCLUSÕES: O implante intramiocárdico de células-tronco na miocardiopatia dilatada é viável e seguro. Houve melhora precoce nos sintomas e na performance de VE. Avaliação a médio prazo demonstrou regressão da função VE, mantendo, contudo, a melhora na qualidade de vida e na classe funcional.

A role for adeno-associated viral vectors in gene therapy: [review]

Gene therapy constitutes a therapeutic intervention based on modification of the genetic material of living cells, by correcting genetic defects or overexpressing therapeutic proteins. The success of gene therapy protocols depends on the availability of therapeutically suitable genes, appropriate gene delivery systems and proof of safety and efficacy. Recent advances on the development of gene delivery systems, particularly on viral vectors engineering and improved gene regulatory systems, have led to marked progress in this field. Although the available vector systems can successfully transfer genes into cells, the ideal delivery vehicle has not been found. In this context, adeno-associated virus vectors (AAV) are arising as a promising tool for a wide range of applications, due to a combination of characteristics such as lack of pathogenicity and immunogenicity, wide range of cell tropism and long-term gene expression. Since its isolation, the biological properties of the adeno-associated virus have been increasingly understood, improving our ability to manipulate and use it as a safe and efficient gene therapy vector of wide spectrum. In this work, we review the bases of gene therapy, main types of gene transfer systems and basic properties and use of AAV vectors.

Reconstrução de calota craniana com células-tronco mesenquimais indiferenciadas: estudo experimental / Skull reconstruction with undifferentiated mesenchymal stem cells: experimental study

Introdução: A cirurgia craniomaxilofacial utiliza enxertos freqüentemente para a reconstrução de perdas e deformidades esqueléticas. No entanto, essa rotina não é livre de problemas. Assim, técnicas novas vêm sendo estudadas. As células-tronco vêm ganhando notoriedade por sua capacidade potencial de regeneração. Dentro da cirurgia plástica e da engenharia de tecidos, elas poderão representar um arsenal importante para a reconstrução dos mais diversos tecidos, especialmente no caso das células-tronco mesenquimais (CTM). Objetivo: Comparar a reconstrução parcial da calota craniana de camundongos, com enxertos que contivessem ou não CTM indiferenciadas. Método: Foram utilizados camundongos isogênicos C57BL/6, fêmeas, adultas. Cada grupo foi composto inicialmente de 20 animais. Uma falha óssea de espessura total foi criada no osso parietal esquerdo do animal, medindo, aproximadamente, 5 x 3 mm. O grupo 1 (G1) foi reconstruído com osso liofilizado bovino (OL) e CTM; já o grupo 2 (G2) - controle da matriz -, apenas com OL. No caso do G1, o OL era deixado dentro da placa de cultivo por 24 horas antes do procedimento. Após quatro semanas, todos foram sacrificados em câmara de CO2. Para a avaliação histológica, foram utilizados os seguintes critérios histológicos: trabéculas ósseas neoformadas, atividade osteoblástica, absorção do transplante e viabilidade da medula óssea. Resultados: Foram analisadas 15 amostras no G1 e 19, no G2. A comparação estatística demonstrou diferença significativa entre o G1 e o G2 (p=0,002). A utilização de CTM determinou uma pontuação histológica maior nas amostras utilizadas. Discussão: A utilização de CTM indiferenciadas nos enxertos ósseos de OL pareceu melhorar a integração e a regeneração na área receptora. A escala histológica utilizada baseou-se em quatro critérios importantes, que demonstram a presença de uma atividade regenerativa após uma enxertia. As CTM podem ter um papel primário ou adjuvante na regeneração tecidual. Tal papel...

Beyond retrovirus infection: HIV meets gene therapy

The human immunodeficiency virus (HIV) is classified as a retrovirus because of its RNA genome and the fact that it requires reverse transcriptase to convert it into DNA. This virus belongs to the lentivirinae subfamily and is able to infect quiescent cells but is better known for its association with acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) and can be described as one of the most effective vectors for gene transfer. Biosafety concerns are present whenever viral vectors are employed but are particularly pertinent to the development of HIV-based vectors. Insertional mutagenesis and the production of new replication-competent viruses (RCV) have been pointed to as major problems, but experimental data have shown that safe protocols can be developed for their production and application. Virological, evolutionary, immunological and cell biology studies must be conducted jointly to allow the clinical use of HIV vectors. This review will focus on the general properties, production and applications of retrovectors in gene therapy, with particular emphasis on those based on HIV systems.

Expression of mdr isoforms in mice during estrous cycle and under hormone stimulation

The multidrug resistance (MDR) phenotype is associated with the expression of P-glycoprotein (Pgp), coded by the multigenic mdr family. Mice present the isoforms mdr1 and mdr3, which are responsible for multidrug resistance, and mdr2, that is involved in the transport of phospholipids. mdr1 expression has more recently been associated also with the secretion of steroid hormones. This work presents an RT-PCR analysis of the expression of mdr isoforms, in several organs of mice during different phases of the estrous cycle. Additionally, females were ovariectomized, submitted to different hormone treatments, and their uterus was analyzed for the expression of mdr isoforms. The results show that in the adrenal gland and ovaries mdr1 is the main isoform during proestrus, and that progesterone or a combination of progesterone and estrogen induce the expression of all mdr isoforms in the uterus of ovariectomized females. We suggest that the functions of mdr1 and mdr3 are overlapping, that mdr3 may be the more efficient isoform in the detoxification function, and that mdr1 may be more closely related to the secretion of steroid hormones.

Gene therapy with VEGF 165 for angiogenesis in experimental acute myocardial infarction

OBJETIVO: Verificar a induçäo de angiogênese miocárdica pela injeçäo transmural de plasmídeo VEGF 165 (Genentech/ USA) em zonas do infarto agudo do miocárdio (IAM) de cäes, mediante avaliaçäo por cintilografia miocárdica e estudo histológico. MÉTODOS: Em onze cäes anestesiados o coraçäo foi abordado em toracotomia antero-lateral esquerda e produzido IAM pela ligadura simples de ramo diagonal da artéria coronária descendente anterior. Em cada de 10 pontos selecionados da área infartada e sua periferia foi realizada a injeçäo de um total de 1 ml de soluçäo salina (grupo controle: cinco cäes) ou de soluçäo contendo plasmídeo VEGF 165 na concentraçäo de 200 ug/ml (grupo tratado: seis cäes). Os animais foram recuperados e realizada cintilografia miocárdica com Tecnécio imediatamente e 14 dias após IAM. Os animais foram sacrificados e o coraçäo retirado para estudo histológico da área de infarto, de sua periferia e de área da parede ventricular posterior, visando contagem eletrônica de capilares e arteríolas. RESULTADOS: Cintilografia mostrou modificações na perfusäo miocárdica comparáveis entre os grupos quanto ao estudo imediato e 15 dias após IAM, sendo que os dois grupos mostraram uma recuperaçäo de 70 a 90 % da hipoperfusäo demonstrada no 1o exame. O estudo histológico da área de transiçäo do IAM revelou um maior número de vasos no grupo tratado em relaçäo ao grupo controle (média de 123,81 + 21,48 e 40 + 6,13, respectivamente; p <0,01). Este crescimento do número de vasos é atribuível principalmente ao aumento do número de capilares (97,5 + 16,04 no grupo tratado e 22,18 + 3,25 no grupo controle, p < 0,01), sendo que em relaçäo ao número de arteríolas o aumento näo foi significativo (25,16 + 10,89 e 16,8 + 4,75; NS). A comparaçäo entre a regiäo de transiçäo do IAM do grupo tratado e de área normal, revelou um maior número de vasos na regiäo tratada, ainda que a diferença näo fosse significativa (respectivamente 123,81 + 21,48 e 95,14 + 41,19, p > 0,05). CONCLUSÕES: Injeçäo transmural de plasmídeo VEGF 165 resultou em significativo aumento no número de capilares na zona de transiçäo do IAM experimental. O aumento de capilares pela terapia gênica tem presumível efeito benéfico na reduçäo e recuperaçäo da área isquêmica.

Modelo experimental de transfecção gênica em miocárdio normal de cães: perspectivas de terapia gênica para o tratamento da cardiopatia isquêmica / Experimental model of gene transfection in healthy canine myocardium: perspectives of gene therapy for ischemic heart disease

OBJECTIVE: To assess the transfection of the gene that encodes green fluorescent protein (GFP) through direct intramyocardial injection. METHODS: The pREGFP plasmid vector was used. The EGFP gene was inserted downstream from the constitutive promoter of the Rous sarcoma virus. Five male dogs were used (mean weight 13.5 kg), in which 0.5 mL of saline solution (n=1) or 0.5 mL of plasmid solution containing 0.5 æg of pREGFP/dog (n=4) were injected into the myocardium of the left ventricular lateral wall. The dogs were euthanized 1 week later, and cardiac biopsies were obtained. RESULTS: Fluorescence microscopy showed differences between the cells transfected and not transfected with pREGFP plasmid. Mild fluorescence was observed in the cardiac fibers that received saline solution; however, the myocardial cells transfected with pREGFP had overt EGFP expression. CONCLUSION: Transfection with the EGFP gene in healthy canine myocardium was effective. The reproduction of this efficacy using vascular endothelial growth factor (VEGF) instead of EGFP aims at developing gene therapy for ischemic heart disease

Terapia gênica / Gene therapy

Terapia gênica é um procedimento médico que envolve a modificação genética de células como forma de tratar doenças. Os genes influenciam praticamente todas as doenças humanas, seja pela codificação de proteínas anormais diretamente responsáveis pela doença, seja por determinar suscetibilidade a agentes ambientais que a induzem. A terapia gênica é ainda experimental, e está sendo estudada em protocolos clínicos para diferentes tipos de doenças. O desenvolvimento de métodos seguros e eficientes de transferência gênica para células humanas é um dos pontos mais importantes na terapia gênica. Apesar do grande esforço dirigido na última década para o aperfeiçoamento dos protocolos de terapia gênica humana, e dos avanços importantes na pesquisa básica, as aplicações terapêuticas da tecnologia de transferência gênica continuam ainda em grande parte teóricas. O potencial da terapia gênica é muito grande, devendo ainda causar grande impacto em todos os aspectos da medicina.

Análise citotóxica de esparfloxacino e seus produtos de degradação em células mononucleares humanas / Cytotoxic activity of sparfloxacin and its degradation products in mononuclear human blood cells

O esparfloxacino (SPAX) é uma fluoroquinolona antibacteriana de amplo espectro e apresenta potente atividade contra bactérias gram-positivas, incluindo Streptococcus pneumoniae e Staphylococcus aureus inclusive cepas meticilina resistentes (MRSA), bactérias gram-negativas, não fermentadoras de glicose, anaeróbios, Legionella spp; Mycoplasma spp; Chlamydia spp e Mycobacterium spp. Uma importante característica desta classe de antimicrobianos é a fototoxicidade. Esparfloxacino tem sido estudado quanto às suas atividades terapêuticas, entretanto poucos métodos de análise são descritos na literatura. Este trabalho objetivou a determinação dos efeitos citotóxicos de esparfloxacino substância de referência (SPAX-SR), esparfloxacino comprimidos (SPAX-COMP), esparfloxacino comprimidos submetidos à luz por 36 horas (SPAX-COMP.36), e dois produtos (7 e 9) isolados após a fotodegradação de esparfloxacino sob luz UV-C nas concentrações de 31,25; 62,5; 125 e 250 µg/mL, sobre o cultivo in vitro de células mononucleares humanas. Os resultados, analisados estatisticamente pelo Teste de Tukey demonstraram que as soluções de esparfloxacino (SPAX-SR), SPAX-COMP e SPAX-COMP.36 em concentração de 250 µg/mL reduziram significativamente o número de células viáveis nestas condições. Este resultado não foi observado para as soluções das substâncias 7 e 9, o que sugere que estes produtos sejam menos citotóxicos do que o SPAX-SR, nas condições empregadas.

Establishment of an adherent cell layer from human umbilical cord blood

As células-mäe säo encontradas no sangue do cordäo umbilical humano (HUCB), além de na medula óssea e no sangue periférico, e há um crescente interesse no uso desse material como uma fonte alternativa para transplante de medula óssea e terapia gênica. A hematopoiese in vitro tem sido mantida por até 16 semanas em culturas de HUCB, mas o estabelecimento de uma camada estromal aderente tem invariavelmente falhado. Precursores de células aderentes foram pesquisados entre células mononucleares do HUCB em culturas a longo prazo. Células mononucleares obtidas do sangue do cordäo depois de partos normais a termo foram cultivadas em diferentes concentraçöes em meio Dulbecco modificado por Iscove, com alimentaçäo semanal. Uma camada aderente foi detectada em 16 de 30 culturas, 12 das quais em concentraçöes celulares maiores que 2 x 10(potência 6) células/ml. Ao contrário das culturas de medula óssea, em que o estroma é detectado precocemente, na maioria (10/16) das culturas positivas do HUCB a camada aderente foi identificada apenas depois da quarta semana de cultura. As células nunca atingiram a confluência e se destacaram da placa aproximadamente quatro semanas após sua detecçäo. A coloraçäo de culturas positivas por May-Grünwald-Giemsa revelou células aderentes semelhantes a fibroblastos ou semelhantes a células endoteliais em um arranjo diferente daquele do estroma da medula óssea em 13 amostras. Em duas dessas, as células aderentes estavam organizadas em cordöes característicos e delimitados de células. Ao contrário das culturas de medula óssea, células gordurosas nunca foram observadas nas camadas aderentes. Um rápido desenvolvimento de grandes células mielóides na primeira semana de cultura foi característico de culturas negativas e essas células mantiveram-se por até 12 semanas. HUCB contém precursores de células aderentes que ocorrem em números menores do que na medula óssea e podem estar em um estágio diferente (possivelmente menos maduro) de diferenciaçäo.

Analysis of mRNA transcripts in chronic myeloid leukemia patients

Neste trabalho foi analisado por RT-PCR o tipo de junçäo no mRNA BCR/ABL híbrido, que caracteriza a leucemia mielóide crônica (CML), em material proveniente de 33 pacientes (22 homens e 11 mulheres). Em 14 dos casos (42,4 por cento) foi observado mRNA do tipo b3a2, em 13 (39,4 por cento) mRNA b2a2 e em 6 (18,2 por cento) ambos os tipos, mas com predomínio de b3a2. Näo foram observadas correlaçöes estatisticamente significantes entre tipo de mRNA e idade, teor de hemoglobina, contagem de leucócitos e plaquetas, porcentagem de blastos ou basófilos e esplenomegalia, todos ao diagnóstico, assim como sexo do paciente ou duraçäo da fase crônica. Foram realizadas ainda análises combinando os dados obtidos neste estudo com outros publicados para os seguintes parâmetros: idade ao diagnóstico, índice Sokal, sexo e linhagem celular da crise blástica. Apenas no estudo combinado sexo X tipo de mRNA foi verificada associaçäo estatisticamente significante (P=0,029), com predominância de homens nos grupos que expressam b2a2 (2,68:1) e b3a2 (1,33:1). Conclui-se que a categorizaçäo dos pacientes quanto ao tipo de mRNA näo homogeneiza os dados clínicos e hematológicos dentro de cada grupo, onde a variância é grande, nem os diferencia.

Analysis of Brazilian rabies virus isolates with monoclonal antibodies to lyssavirus antigens

Brazilian rabies virus isolates from different host species obtained from different geographical areas in the country were analysed in their reactivity profile with a panel of monoclonal antibodies (Mabs) prepared against members of the Lyssavirus genus of the family Rhabdoviridae. The panel included fourteen Mabs prepared against rabies-related viruses and two Mabs prepared to the CVS-31 rabies vaccine strain. Isolates were multiplied in mice and brain impressions examined by indirect immunoflurescence. Epitopes common to lyssaviruses were identified in all rabies viruses examined. differential patterns of reactivity were obtained with ten of the sixteen Mabs. Two Mabs reacted only with viruses from cattle and horses with the same reactivity profile, suggesting a common origin for the viruses, most likely vampire bats.