Report of a clinical and laboratory management of cell therapy for knee cartilage in the face of mycoplasma contamination

ABSTRACT To describe a case of autologous chondrocyte implantation after cell culture contamination by Mycoplasma pneumoniae and the measures taken to successfully complete cell therapy in a patient with focal chondral lesion. A 45-year-old male patient, complaining of chronic pain on the knee and no history of trauma. He had a chondral lesion in the trochlear region of the femur and clinical tests compatible with pain in the anterior compartment of the knee. Conservative treatment failed to alleviate symptoms. Surgical treatment was indicated, but due to the size of the lesion, membrane-assisted autologous chondrocyte implantation was the technique of choice. Cartilage biopsies were collected from the intercondylar region of the distal femur. After isolation, chondrocytes were expanded ex vivo in a trained laboratory, for three weeks, and seeded onto a commercially available collagen membrane prior to implantation in the knee. Two days before surgery, a cell culture sample tested positive for Mycoplasma pneumoniae. The source of contamination was found to be autologous blood serum, extracted from the patient´s peripheral vein, and used to supplement the cell culture medium. After treating the patient with antibiotics, all procedures were repeated and the new final cell product, free from contaminants, was successfully implanted. We discuss the strategies available to deal with this situation, and describe the results of this particular case, which led to modifications in the autologous chondrocyte implant protocol.

14, 15-epoxygeranylgeraniol and extracts isolated from Pterodon emarginatus Vog. fruits: antitumor activity on glioblastoma cells.

Plant-derived substances have traditionally played important roles in the treatment of human diseases, including of great significance to cancer therapy. Plants of the genus Pterodon (Fabaceae, Leguminosae), commonly known as ‘sucupira’, are disseminated throughout the central region of Brazil and have been used frequently in popular medicine. In recent years, interest in these plants has increased considerably. The biological effects of their extracts and pure metabolites have been investigated in several experimental models in vivo and in vitro. Until the present day, the antitumor effect of Pterodon plants on brain tumors is unknown. Therefore, the aim of this work was to investigate the action of P. emarginatus Vogel extracts and its fractions on glioblastoma cells. The hexane (HE), dichloromethane (DE) and ethanol (EE) extracts were obtained from seeds powder in each solvent. The diterpene 14,15-epoxygeranylgeraniol was obtained from HE fractionation. For tumorigenic assays, the extracts and fractions were added to U87MG, a human glioblastoma cells line. The cell viability assay showed that the proliferation of U87MG was inhibited by both extracts and the 14,15- epoxygeranylgeraniol. Further trials in vivo will help to confirm these results, and may contribute to generate natural compounds for the treatment of this type of cancer.

Aberrant signaling pathways in medulloblastomas: a stem cell connection / Vias de sinalização aberrantes no meduloblastoma: uma conexão com célula-tronco

Medulloblastoma is a highly malignant primary tumor of the central nervous system. It represents the most frequent type of solid tumor and the leading cause of death related to cancer in early childhood. Current treatment includes surgery, chemotherapy and radiotherapy which may lead to severe cognitive impairment and secondary brain tumors. New perspectives for therapeutic development have emerged with the identification of stem-like cells displaying high tumorigenic potential and increased radio- and chemo-resistance in gliomas. Under the cancer stem cell hypothesis, transformation of neural stem cells and/or granular neuron progenitors of the cerebellum are though to be involved in medulloblastoma development. Dissecting the genetic and molecular alterations associated with this process should significantly impact both basic and applied cancer research. Based on cumulative evidences in the fields of genetics and molecular biology of medulloblastomas, we discuss the possible involvement of developmental signaling pathways as critical biochemical switches determining normal neurogenesis or tumorigenesis. From the clinical viewpoint, modulation of signaling pathways such as TGFβ, regulating neural stem cell proliferation and tumor development, might be attempted as an alternative strategy for future drug development aiming at more efficient therapies and improved clinical outcome of patients with pediatric brain cancers.

Meduloblastoma é um tumor maligno do sistema nervoso central (SNC). Na infância, representa o tumor sólido mais frequente e a principal causa de morte relacionada ao câncer. Tratamentos atuais incluem cirurgia, quimioterapia e radioterapia, que podem trazer prejuízos cognitivos e desenvolvimento de tumores secundários. Novas perspectivas terapêuticas surgem com a identificação de células-tronco em gliomas, as quais apresentam alto potencial tumorigênico e maior resistência à radioterapia e quimioterapia. A hipótese das células-tronco tumorais sugere que a transformação de células-tronco e/ou progenitores neurais do cerebelo está envolvida no desenvolvimento do meduloblastoma. Portanto, analisar alterações genéticas e moleculares envolvidas nesse processo é de grande importância na pesquisa básica e aplicada ao câncer. Nesse sentido, discutimos o possível envolvimento de vias de sinalização bioquímica críticas a ambos os processos de neurogênese normal ou tumorigênese, com base em evidências atuais na área de genética e biologia molecular dos meduloblastomas. Do ponto de vista clínico, a modulação de vias de sinalização como a do TGFβ, regulando proliferação de célula-tronco neural e desenvolvimento tumoral, pode ser uma estratégia alternativa para o desenvolvimento de novos medicamentos objetivando-se terapias mais eficientes e melhora do prognóstico dos pacientes pediátricos com câncer de SNC.

Células-tronco derivadas de tecido adiposo humano: desafios atuais e perspectivas clínicas / Human adipose-derived stem cells: current challenges and clinical perspectives

As células-tronco adultas ou somáticas detêm grande promessa para a reparação e regeneração de tecidos. Atualmente, o interesse dos cientistas é contínuo na investigação da biologia de células-tronco mesenquimais, tanto em aspectos básicos, quanto no potencial de aplicações terapêuticas. As células-tronco adultas derivadas do estroma do tecido adiposo, em comparação com as células-tronco derivadas do estroma da medula óssea, apresentam como vantagem o método fácil de obtenção da fonte tecidual. As células-tronco adultas derivadas do estroma do tecido adiposo apresentam potencial para se diferenciarem em células de tecidos mesodérmicos, como os adipócitos, as cartilagens, os ossos e o músculo esquelético e não mesodérmicos, como os hepatócitos, as células pancreáticas endócrinas, os neurônios, os hepatócitos e as células endoteliais vasculares. Entretanto, os dados disponíveis na literatura científica sobre as características das células-tronco adultas derivadas do estroma do tecido adiposo e os procedimentos para sua obtenção e manipulação no laboratório são inconsistentes. É necessário o desenvolvimento de metodologias e procedimentos eficazes de isolamento dessas células para obtenção de células em quantidade e qualidade suficientes para aplicação terapêutica. Nesta revisão, são discutidos os métodos correntes de coleta de tecido adiposo, isolamento e caracterização de células-tronco adultas derivadas do estroma do tecido adiposo, com ênfase na futura aplicação em medicina regenerativa e nos possíveis desafios nesse recente campo da ciência.

Adult or somatic stem cells hold great promise for tissue regeneration. Currently, one major scientific interest is focused on the basic biology and clinical application of mesenchymal stem cells. Adipose tissue-derived stem cells share similar characteristics with bone marrow mesenchymal stem cells, but have some advantages including harvesting through a less invasive surgical procedure. Moreover, adipose tissue-derived stem cells have the potential to differentiate into cells of mesodermal origin, such as adipocytes, cartilage, bone, and skeletal muscle, as well as cells of non-mesodermal lineage, such as hepatocytes, pancreatic endocrine cells, neurons, cardiomyocytes, and vascular endothelial cells. There are, however, inconsistencies in the scientific literature regarding methods for harvesting adipose tissue and for isolating, characterizing and handling adipose tissue-derived stem cells. Future clinical applications of adipose tissue-derived stem cells rely on more defined and widespread methods for obtaining cells of clinical grade quality. In this review, current methods in adipose tissue-derived stem cell research are discussed with emphasis on strategies designed for future applications in regenerative medicine and possible challenges along the way.

What's the importance of peptidases in cancer?: [review] / Qual é a importância das peptidases em câncer?: [revisão]

A synonym for a successful tumor spread is a productive invasive cell migration, a process by which the extracellular matrix plays the role of substrate for cells to move and reach a secondary site. Peptidases participate actively in this process to degrade the extracellular matrix. The activity of these enzymes is regulated by inhibitors, activators and receptors. However, cancer occurs in a breach of the balance of proteolytic-antiproteolytic activity. The peptidases, enzymes that hydrolyze peptide bonds of proteins, can act directly by degrading the components of the extracellular matrix or indirectly by activating other peptidases, in a process that may also generate bioactive fragments, interact with cell surface receptors, and be involved in the angiogenic process. The modification and remodeling of the extracellular matrix caused by peptidases modify the anchoring mediated by integrins, focal adhesion and architecture of the cytoskeleton, and direct signaling molecules that can affect gene expression and influence some behavioral aspects, such as proliferation, survival, differentiation and mobility. Recently, some studies showed an inverse correlation between the low expression of peptidases and increased potential for tumor development. Thus, despite offering an excellent alternative of a more effective and targeted cancer treatment, protease inhibitors should be specific, administered at the correct time with the aid of biomarkers and act locally, and finally, their activity should not be prolonged to the point of interfering with the activity of peptidases when they are, for example, being used in a process of remodeling.

Um sinônimo para o sucesso da disseminação do tumor é uma produtiva migração celular invasiva, um processo pelo qual a matriz extracelular possui papel de substrato para as células se moverem e atingirem um sítio secundário. Para degradar a matriz extracelular, as peptidases participam ativamente deste processo. A atividade destas enzimas é regulada por inibidores, ativadores e receptores. Entretanto, no câncer ocorre uma quebra do balanço da atividade proteolítica-antiproteolítica. As peptidases, enzimas que clivam ligações peptídicas, podem atuar de forma direta ao degradar componentes da matriz extracelular ou de forma indireta, ao ativar outras peptidases a gerar fragmentos bioativos, interagir com receptores da superfície celular, e participar no processo angiogênico. A modificação e o remodelamento da matriz extracelular causadas por peptidases modificam a ancoragem mediada por integrinas, a adesão focal e a arquitetura do citoesqueleto direcionam moléculas de sinalização que podem afetar a expressão gênica e influenciar no comportamento como proliferação, sobrevivência, diferenciação, e mobilidade. Recentemente, alguns trabalhos demonstraram uma correlação inversa entre a baixa expressão de peptidases e o aumento do potencial do desenvolvimento do tumor. Desta forma, apesar de oferecerem uma excelente alternativa mais efetiva e direcionada para o tratamento do câncer, os inibidores de peptidases devem ser específicos, administrados no tempo correto com o auxílio de biomarcadores e atuar localizadamente.

Células-tronco e progenitores no sistema nervoso central: aspectos básicos e relevância clínica / Stem and progenitor cells from the central nervous system: basic aspects and clinical relevance

Distúrbios no processo de neurogênese têm sido correlacionados com diferentes patologias, como doenças neurodegenerativas, epilepsia, síndrome de Down e depressão. Nessa revisão, discute se o envolvimento de células-tronco neurais e neuroprogenitores ao longo do desenvolvimento e maturação do sistema nervoso. São destacadas a relevância dessas células ao funcionamento do sistema nervoso central nos contextos fisiológico e patológico, bem como novas estratégias terapêuticas baseadas na modulação da neurogênese pós-natal.

Estratégias para neurorrestauração em modelos experimentais de doença de Parkinson / Strategies for neuronal recovery in experimental models of Parkinson’s disease

Modelos experimentais animais têm sido fundamentais para o avançodo conhecimento a respeito da fisiopatologia da doença de Parkinson,bem como ao desenvolvimento de novas abordagens terapêuticasbaseadas em processos intrínsecos à sua patogênese. Entre as novasestratégias terapêuticas atualmente em experimentação, destacam-seas baseadas em processos neurorrestauradores pelo transplante comcélulas-tronco neurais e/ou neuroprogenitores fetais. Embora estudospré-clínicos demonstrem efeitos positivos com relação à reposiçãode neurônios dopaminérgicos, preservação de circuitária neuronal e amenização de sintomas clínicos, principalmente os motores, questõesfundamentais ainda persistem e devem ser pesquisadas antes que aterapia celular se consolide como alternativa ao tratamento da doençade Parkinson. Além da reposição de neurônios dopaminérgicos,a manipulação do microambiente celular e a mobilização deneuroprogenitores endógenos surgem como alternativas a seremexploradas. Em relação à segurança desses procedimentos, estudosde longo prazo em modelos animais são importantes e devem serrealizados para acessar eventuais distúrbios motores, cognitivos ecomportamentais, bem como a possibilidade de desenvolvimentode tumores.

Aplicações de recursos nanobiotecnológicos em câncer / Applications of nanobiotechnology in cancer

Na área biomédica, a nanotecnologia (ou nanobiotecnologia) tem opotencial de produzir avanços importantes em diagnóstico por imageme terapêutica do câncer. A imunolocalização de células tumorais com o uso de nanopartículas superparamagnéticas permite obter a detecção precoce de tumores e micrometástases por ressonância magnética nuclear. A impregnação de células tumorais com nanopartículastambém pode facilitar a erradicação de tumores, mediante uma lisecelular focal e dirigida por meio do processo de magneto-hipertermia.Neste trabalho, discutimos novas perspectivas de aplicação derecursos nanobiotecnológicos em oncologia, com vistas à melhoria daeficácia de fármacos antineoplásicos, particularmente ao aumento daresposta clínica a imunoterapias e terapia gênica.

Application of nanotechnology (or nanobiotechnology) in biomedicinemay contribute to significant advances in imaging diagnosis andtreatment of cancer. Superparamagnetic nanoparticles can be usedto immunologically locate tumor cells, to early detect tumors andmicrometastases by nuclear magnetic resonance. Nanoparticlestaining of tumor cells can also facilitate tumor eradication througha focal heat generation process known as magnetohyperthermia. Inthis study prospective applications of nanobiotechnology in cancerdiagnosis and treatment are discussed, focusing on the improvementof immunological approaches and gene therapies.