Evaluation of BET proteins and LSD1 as epigenetic targets for peripheral nerve injury treatment

La lesió traumàtica del nervi perifèric afavoreix la desconnexió entre axons i òrgans diana, provocant greus defectes funcionals en els sistemes motor, sensorial o autònom. A més, els subjectes que pateixen lesions nervioses també poden experimentar problemes secundaris, com el dolor neuropàtic, que disminueix encara més la seva qualitat de vida. Actualment, no hi ha teràpies efectives per promoure la regeneració nerviosa o millorar el dolor neuropàtic després d'una lesió nerviosa. Aquesta situació sotmet els pacients a períodes prolongats de rehabilitació, així com a elevades despeses mèdiques, que han de ser cobertes pel subjecte o pel sistema sanitari públic. Per aquests motius, cal desenvolupar noves estratègies per tractar les lesions dels nervis perifèrics. Atès que la investigació epigenètica ha promogut el desenvolupament de nous tractaments per a diferents malalties neuropatològiques, vam voler desvelar els efectes terapèutics potencials de dues dianes epigenètiques les "proteïnes BET" i "LSD1" després d'una lesió nerviosa. Vam descobrir que la inhibició de les proteïnes BET mitjançant JQ1 tenia efectes prometedors en la millora del dolor neuropàtic en un model de ratolí de lesió nerviosa intacta (SNI). En aquest sentit, JQ1 va ser capaç de reduir la hiperalgèsia mecànica mitjançant la modulació de l'expressió del canals iònics i l'entorn inflamatori. També vam determinar que els medis condicionats dels macròfags inhibits per BET, augmentaven el creixement de neurites en explants de DRG mitjançant l'activació de la via STAT6 in vitro. Tanmateix, la inhibició de BET utilitzant JQ1 no va millorar la reinervació motora, ni sensorial in vivo després d'una lesió per aixafament del ciàtic. Com les proteïnes BET estaven estretament relacionades amb esdeveniments inflamatoris; es va procedir a avaluar el paper del membre de la família de proteïnes BET "BRD4" en la transcripció de citocines antiinflamatòries. Hem desxifrat que, en condicions fisiològiques, BRD4 forma un complex repressor amb CHD4 al promotor IL-13, impedint la seva transcripció. Aleshores, després de la inhibició de BET, ambdues proteïnes repressores es poden alliberar d'aquesta regió genètica, facilitant així l'expressió de citocines antiinflamatòries. Pel que fa a LSD1, vam determinar que la inhibició global de LSD1 mitjançant RN-1 a 500 nM en explants de DRG va augmentar el nombre de neurites in vitro. A més, l'administració primerenca de RN-1 en ratolins ferits per aixafament del ciàtic va promoure l'expressió de certs gens associats a la regeneració (RAG) i va provocar la immunosupressió. Tot i que el tractament a llarg termini amb RN-1 no va afectar la degeneració walleriana, no va millorar la reinervació motora ni cutània després de l'aixafament del nervi ciàtic. En conclusió, aquesta tesi proporciona informació sobre l'ús de proteïnes BET i LSD1 com a dianes terapèutiques per millorar el resultat funcional després d'una lesió del nervi perifèric.La lesión traumática del nervio periférico promueve la desconexión entre los axones y los órganos diana, dando lugar a graves defectos funcionales en los sistemas motor, sensorial o autónomo. Además, los sujetos que sufren una lesión nerviosa también pueden experimentar problemas secundarios, como el dolor neuropático, que disminuye aún más su calidad de vida. Actualmente, no existen terapias eficaces para promover la regeneración nerviosa o mejorar el dolor neuropático después de una lesión nerviosa. Esta situación somete a los pacientes a prolongados períodos de rehabilitación, así como a elevados gastos médicos, que deben ser cubiertos ya sea por el propio sujeto o por el sistema público de salud. Por estos motivos, es necesario el desarrollo de nuevas estrategias para tratar las lesiones de los nervios periféricos. Dado que la investigación epigenética ha promovido el desarrollo de nuevos tratamientos para distintas enfermedades neuropatológicas, nuestro objetivo fue desentrañar los posibles efectos terapéuticos de dos dianas epigenéticas, las "proteínas BET" y el "LSD1", después de una lesión nerviosa. Descubrimos que la inhibición de las proteínas BET utilizando JQ1 tenía efectos prometedores en la mejora del dolor neuropático en un modelo de ratón con lesión nerviosa intacta (SNI). En este sentido, JQ1 pudo reducir la hiperalgesia mecánica mediante la modulación de la expresión de los canales iónicos y el entorno inflamatorio. También determinamos que los medios condicionados de macrófagos inhibidos por BET aumentaron el crecimiento de neuritas en explantes de DRG mediante la activación de la vía STAT6 in vitro. Sin embargo, la inhibición de BET utilizando JQ1 no mejoró la reinervación motora, ni sensorial in vivo después de una lesión por aplastamiento del ciático. Como las proteínas BET estaban estrechamente relacionadas con eventos inflamatorios; procedimos a evaluar el papel del miembro de la familia de proteínas BET "BRD4" en la transcripción de citoquinas antiinflamatorias. Desciframos que, en condiciones fisiológicas, BRD4 forma un complejo represor con CHD4 sobre el promotor de IL-13, impidiendo su transcripción. Luego, tras la inhibición BET, ambas proteínas represoras se liberaron de esta región genética, lo que facilitó la expresión de citocinas antiinflamatorias. Con respecto a LSD1, determinamos que la inhibición global de LSD1 usando RN-1 a 500 nM en explantes de DRG aumentó el número de neuritas in vitro. Además, la administración temprana de RN-1 en ratones lesionados por aplastamiento del ciático promovió la expresión de ciertos genes asociados a la regeneración (RAG) y condujo a la inmunosupresión. Aunque el tratamiento a largo plazo con RN-1 no afectó la degeneración walleriana, tampoco mejoró la reinervación motora, ni cutánea después del aplastamiento del nervio ciático. En conclusión, esta tesis proporciona información sobre el uso de proteínas BET y LSD1 como dianas terapéuticas para mejorar el resultado funcional después de una lesión de nervio periférico.Traumatic injury to the peripheral nerve promotes the disconnection between axons and target organs, leading to serious functional defects in motor, sensory or autonomic systems. In addition, subjects that suffer from nerve injury may also experience secondary problems, like neuropathic pain, which further decreases their quality of life. Currently, there are no effective therapies to promote nerve regeneration or ameliorate neuropathic pain after nerve injury. This situation subjugates patients to prolonged periods of rehabilitation, as well as to high medical expenses, that must be covered either by the subject or by the public healthcare system. For these reasons, the development of new strategies to treat peripheral nerve injuries is needed. Since epigenetic research has promoted the development of novel treatments for distinct neuropathological diseases, we aimed to unravel the potential therapeutic effects of two epigenetic targets "BET proteins" and "LSD1" after nerve injury. We discovered that inhibition of BET proteins using JQ1 had promising effects on the amelioration of neuropathic pain in a mouse model of spared nerve injury (SNI). In this regard, JQ1 was able to reduce mechanical hyperalgesia trough the modulation of ion channel expression and the inflammatory environment. We also determined that conditioned media from BET-inhibited macrophages increased neurite outgrowth in DRG explants through the activation of the STAT6 pathway in vitro. However, BET inhibition using JQ1 did not improve motor and sensory reinnervation in vivo after sciatic crush injury. Provided that BET proteins were closely linked to inflammatory events; we proceed to assess the role of the BET protein family member BRD4 in the transcription of anti-inflammatory cytokines. We deciphered that, under physiological conditions, BRD4 forms a repressor complex with CHD4 on the IL-13 promoter, preventing its transcription. Then, upon BET-inhibition both repressor proteins were released from this genetic region, facilitating anti-inflammatory cytokine expression. Regarding LSD1, we determined that global LSD1 inhibition using RN-1 at 500 nM in DRG explants increased neurite number in vitro. Additionally, early administration of RN-1 in crush-injured mice promoted the expression of certain regeneration associated genes (RAGs) and led to immunosuppression. Although long-term treatment with RN-1 did not affect Wallerian degeneration, it did not improve motor and cutaneous reinnervation after sciatic nerve crush. In conclusion, this thesis provides insights onto the use of BET proteins and LSD1 as therapeutic targets to improve the functional outcome after peripheral nerve injury

Phosphorus addition accelerates soil organic carbon mineralization by desorbing organic carbon and increasing microbial activity in subtropical forest soils

Altres ajuts: the Fundación Ramón Areces grant CIVP20A6621.The magnitude and direction of soil organic carbon (SOC) mineralization are closely regulated by exogenous nutrient addition - and, especially, by limited nutrients such as phosphorus (P) - in tropical and subtropical ecosystems. However, the response of SOC decomposition to P addition and the underlying mechanisms operating in subtropical P-limited forest soils remain unclear. In this study, four subtropical forest soils (sandstone and granite soils planted with the chinkapin Castanopsis carlesii and Cunninghamia lanceolata (Chinese fir)) in Sanming City, Fujian Province, China were selected, and an incubation experiment with three levels (0, 0.1, 0.6 mg P g−1 soil) of P addition was conducted to explore the impact of P addition on SOC mineralization in subtropical forest soils. SOC mineralization, phospholipid fatty acids (PLFAs), enzymatic activities, and soil properties were determined. Results showed that P addition significantly increased the cumulative mineralization of SOC (P < 0.001). Additionally, the microbial biomass (e.g., fungal, bacterial, and total PLFAs) and the activities of C-cycling enzymes significantly increased (by 11.95 %-570.25 %) after P addition (P < 0.001), which suggests that exogenous P input enhanced microbial activity and thus accelerating SOC mineralization. P addition also significantly increased the concentration of dissolved organic C (DOC) (P < 0.001), thereby making soil C more available to microorganisms and allowing it to become quickly decomposed. A variance partitioning analysis (VPA) showed that DOC and fungal biomass acted as the predominant abiotic and biotic factors accelerating SOC mineralization under P addition. Using the results of a partial least squares path analysis (PLM-PM), we conclude that P addition stimulated the decomposition of SOC in these subtropical P-limited forest soils. Two processes help explain these results: (i) the enhancement of microbial activity in response to the alleviation of microbial P limitation and (ii) the fact that P addition desorbed the microbial inaccessible organic C and converting it into DOC, which is easily accessible to microbes, thereby contributing to SOC mineralization. Our study reveals how P input influences organic C mineralization in subtropical forest soils where P is limited. It also provides novel insight into the uncertainty of the global soil C sink, which might be partially attributable to exogenous nutrient inputs, especially in the case of limiting nutrients

Development of PocketABLE Devices : The next generation of Point-Of-Care Biosensors

Capítol 1: Introducció - FONAMENTS DELS DISPOSITIUS DE DIAGNÒSTIC PORTÀTILS La introducció estableix les bases per a la tesi discutint els fonaments de la tecnologia de sensors i el paper de la comunicació de camp proper (NFC) en els biosensors. Revisa la literatura existent sobre biosensors òptics assistits per telèfons intel·ligents i la integració de NFC en aplicacions de sensors, destacant el potencial i els reptes d'aquestes tecnologies en escenaris del món real. Capítol 2: Objectius Es presenten els objectius de la tesi Capítol 3: DESENVOLUPAMENT DE LES INTERFÀCIES DE SENSOR DE BUTXAQUES (LECTURA) En aquest capítol es presenten dos microxips d'alta rellevància per a aquesta tesi: el SIC4340 i el SIC4341. El primer és una interfície de sensor genèrica, capaç de realitzar mesures de resistència i capacitat. El segon és una interfície de sensor potenciòstat, capaç de fer mesures electroquímiques. Ambdós circuits integrats s'alimenten mitjançant el protocol Near Field Communication (NFC), de manera que, a més de caracteritzar els xips, aquest capítol consisteix en el disseny i caracterització d'antenes aptes per a la comunicació NFC. Capítol 4: SENSORS IMPRESOS PER A LES PORTABLES Aquest capítol examina el potencial de les plataformes sense fil i sense bateries, basades en els xips SIC4340 i SIC4341, per al desenvolupament de dispositius portàtils. Aquest capítol es centrarà en la fabricació, caracterització i implementació de sensors d'humitat i temperatura basats en resistències reparadores de plata i resistències rGO. A més, demostrem les capacitats avançades d'aquestes plataformes desenvolupant un dispositiu simplificat per a l'electromiografia de superfície, il·lustrant així el potencial d'aquestes tecnologies innovadores per millorar les funcionalitats del sensor portàtil. Capítol 5: TRANSDUCTORS PER A DISPOSITIUS I APLICACIONS DE DIAGNÒSTIC Aquest capítol presenta una anàlisi en profunditat del desenvolupament de diversos transductors electroquímics, inclosos elèctrodes de nanobanda, elèctrodes de grafè induïts per làser i elèctrodes de PCB. Cada tipus de transductor se sotmet a un examen dels seus reptes de fabricació, mètriques de rendiment i aplicacions potencials en dispositius de diagnòstic. El capítol fa èmfasi en la sensibilitat Capítol 6: APARELL ELECTROFORÈTIC PER A DIAGNÒSTIC PORTÀTIL En aquest capítol es descriu el disseny, desenvolupament i validació d'un dispositiu electroforètic portàtil centrat en aplicacions de diagnòstic. Aquest capítol examina la integració de tècniques electroforètiques i electroquímiques dins d'una única plataforma, amb l'ús de la tecnologia NFC per a la recollida d'energia i la transmissió de dades. Aquest capítol tracta el procés de fabricació, la creació d'interfícies de programari fàcils d'utilitzar i la validació integral del rendiment mitjançant execucions experimentals. Es demostra que el dispositiu resultant té un potencial significatiu per al seu ús en diagnòstics mèdics i monitoratge ambiental, destacant la seva portabilitat, facilitat d'ús i eficiència en diversos escenaris de diagnòstic. Capítol 7: Conclusió i orientació futura El capítol final resumeix les conclusions clau de la investigació, posant èmfasi en les contribucions al camp del diagnòstic portàtil i portàtil. S'hi discuteixen les implicacions més àmplies del treball i es descriuen les possibles futures direccions de recerca, inclosos els avenços en tecnologia de sensors, tècniques d'integració i àrees d'aplicació.Capítulo 1: Introducción - FUNDAMENTOS DE LOS DISPOSITIVOS DE DIAGNÓSTICO PORTÁTIL La introducción sienta las bases para la tesis al discutir los fundamentos de la tecnología de sensores y el papel de la comunicación de campo cercano (NFC) en los biosensores. Revisa la literatura existente sobre biosensores ópticos asistidos por teléfonos inteligentes y la integración de NFC en aplicaciones de sensores, destacando el potencial y los desafíos de estas tecnologías en escenarios del mundo real. Capítulo 2: Objetivos Se presentan los objetivos de la tesis. Capítulo 3: DESARROLLO DE INTERFACES DE SENSORES DE BOLSILLO (LECTURA) Este capítulo presenta dos microchips de gran relevancia para esta tesis: el SIC4340 y el SIC4341. La primera es una interfaz de sensor genérica, capaz de realizar mediciones de resistencia y capacitancia. El segundo es una interfaz de sensor potenciostato, capaz de realizar mediciones electroquímicas. Ambos circuitos integrados se alimentan a través del protocolo Near Field Communication (NFC), por lo que, además de caracterizar los chips, este capítulo consiste en el diseño y caracterización de antenas aptas para comunicación NFC. Capítulo 4: SENSORES IMPRESOS PARA DISPONIBLES Este capítulo examina el potencial de las plataformas inalámbricas y sin batería, basadas en los chips SIC4340 y SIC4341, para el desarrollo de dispositivos portátiles. Este capítulo se centrará en la fabricación, caracterización e implementación de sensores de humedad y temperatura basados ​​en resistencias de plata y resistencias rGO. Además, demostramos las capacidades avanzadas de estas plataformas mediante el desarrollo de un dispositivo simplificado para electromiografía de superficie, lo que ilustra el potencial de estas tecnologías innovadoras para mejorar las funcionalidades de los sensores portátiles. Capítulo 5: TRANSDUCTORES PARA DISPOSITIVOS Y APLICACIONES DE DIAGNÓSTICO Este capítulo presenta un análisis en profundidad del desarrollo de varios transductores electroquímicos, incluidos electrodos de nanobanda, electrodos de grafeno inducidos por láser y electrodos de PCB. Cada tipo de transductor está sujeto a un examen de sus desafíos de fabricación, métricas de rendimiento y aplicaciones potenciales en dispositivos de diagnóstico. El capítulo enfatiza la sensibilidad Capítulo 6: DISPOSITIVO ELECTROFORÉTICO PARA DIAGNÓSTICO PORTÁTIL Este capítulo describe el diseño, desarrollo y validación de un dispositivo electroforético portátil centrado en aplicaciones de diagnóstico. Este capítulo examina la integración de técnicas electroforéticas y electroquímicas dentro de una única plataforma, con el uso de tecnología NFC para la recolección de energía y la transmisión de datos. Este capítulo cubre el proceso de fabricación, la creación de interfaces de software fáciles de usar y la validación integral del rendimiento a través de ejecuciones experimentales. Se ha demostrado que el dispositivo resultante tiene un potencial significativo para su uso en diagnóstico médico y monitoreo ambiental, enfatizando su portabilidad, facilidad de uso y eficiencia en diversos escenarios de diagnóstico. Capítulo 7: Conclusión y dirección futura El capítulo final resume los hallazgos clave de la investigación, enfatizando las contribuciones al campo de los diagnósticos portátiles y portátiles. Analiza las implicaciones más amplias del trabajo y describe posibles direcciones de investigación futuras, incluidos los avances en la tecnología de sensores, técnicas de integración y áreas de aplicación.Chapter 1: Introduction - FUNDAMENTALS OF PORTABLE DIAGNOSTIC DEVICES The introduction lays the groundwork for the thesis by discussing the fundamentals of sensor technology and the role of near-field communication (NFC) in biosensors. It reviews the existing literature on smartphone-assisted optical biosensors and the integration of NFC in sensor applications, highlighting the potential and challenges of these technologies in real-world scenarios. Chapter 2: Objectives The objectives of the thesis are presented Chapter 3: DEVELOPMENT OF POCKETABLE SENSOR INTERFACES (READOUT) This chapter introduces two microchips of high relevance to this thesis: the SIC4340 and the SIC4341. The first one is a generic sensor interface, capable of performing resistance and capacitance measurements. The second is a potentiostat sensor interface, capable of electrochemical measurements. Both integrated circuits are powered through the Near Field Communication (NFC) protocol, so, in addition to characterising the chips, this chapter consists of the design and characterisation of antennas suitable for NFC communication. Chapter 4: PRINTED SENSORS FOR WEARABLES This chapter examines the potential of wireless and battery-free platforms, based on the SIC4340 and SIC4341 chips, for the development of wearable devices. This chapter will focus on the fabrication, characterisation and implementation of humidity and temperature sensors based on silver mender resistor and rGO resistors. Furthermore, we demonstrate the advanced capabilities of these platforms by developing a simplified device for surface electromyography, thereby illustrating the potential of these innovative technologies in enhancing wearable sensor functionalities. Chapter 5: TRANSDUCERS FOR DIAGNOSTIC DEVICES AND APPLICATIONS This chapter presents an in-depth analysis of the development of various electrochemical transducers, including nanoband electrodes, laser-induced graphene electrodes, and PCB electrodes. Each type of transducer is subjected to an examination of its fabrication challenges, performance metrics, and potential applications in diagnostic devices. The chapter emphasises the sensitivity Chapter 6: ELECTROPHORETIC DEVICE FOR PORTABLE DIAGNOSTICS This chapter outlines the design, development and validation of a portable electrophoretic device focusing on diagnostic applications. This chapter examines the integration of electrophoretic and electrochemical techniques within a single platform, with the use of NFC technology for energy harvesting and data transmission. This chapter covers the fabrication process, the creation of user-friendly software interfaces, and the comprehensive performance validation through experimental runs. The resulting device is demonstrated to have significant potential for use in medical diagnostics and environmental monitoring, emphasising its portability, ease of use, and efficiency in diverse diagnostic scenarios. Chapter 7: Conclusion and Future Direction The final chapter summarizes the key findings of the research, emphasizing the contributions to the field of wearable and portable diagnostics. It discusses the broader implications of the work and outlines potential future research directions, including advancements in sensor technology, integration techniques, and application areas

A Chromatic Nanoswitcher for Thermal Monitoring of Cell Metabolism

Accurate sensing of intracellular temperature is crucial for understanding and monitoring cell metabolism, serving as an initial step toward diagnosing conditions such as mitochondria-related diseases. However, thermal monitoring of cell metabolism is challenging due to the minimal temperature variations caused by intracellular metabolic activity (typically ≈1 °C) and by the risk of crosstalk in intracellular sensors. A novel type of intracellular thermal sensor is presented, based on silica nanocapsules filled with a thermo-responsive fluorescent medium. This medium undergoes a reversible phase transition from solid to liquid at temperatures ≈37 °C, inducing a chromatic switch that facilitates remote thermal sensing. The chromatic switchers exhibit a thermal sensitivity of ≈13% °C⁻¹ at 37 °C, one of the highest reported for intracellular thermal sensing. Notably, the thermal response is unaffected by external factors such as pH, ionic strength, and viscosity. Moreover, it is confirmed that the response of the sensors is not affected by the cellular activity, underscoring their reliability for cytoplasmic temperature measurements. The potential of these sensors is demonstrated by measuring intracellular heating during the metabolic switch from mitochondrial to glycolytic activity, showcasing their potential for real-time, precise thermal monitoring (<1 °C) of cell metabolism

Kidney fibrosis & Extracellular vesicles : harnessing their capacity as biomarkers and deciphering their functional mechanisms for therapeutic approaches

Predir o diagnosticar la fibrosi renal per reduir el rebuig crònic en trasplantaments renals continua sent un gran repte. Els mètodes actuals, com la creatinina, la proteïnúria i la taxa de filtració glomerular tenen una precisió predictiva limitada, i el diagnòstic depèn encara de biòpsies renals, que són invasives i costoses. A més a més, la manca de fàrmacs antifibròtics efectius és un obstacle addicional. Per tant, és crucial identificar biomarcadors no invasius i noves dianes terapèutiques, així com desenvolupar teràpies avançades. Les vesícules extracel·lulars d'orina (uEV), que reflecteixen l'estat fisiopatològic del sistema genitourinari, han sorgit com una font prometedora de biomarcadors i una plataforma per abordar els riscos, els costos i les limitacions de mostreig de les biòpsies renals. A més a més, les EV amb potencial immunomodulador, com les derivades de cèl·lules mesenquimals estromals (MSC-EV), s'han proposat com a teràpia avançada per a la fibrosi renal. No obstant això, la seva aplicació clínica encara s'enfronta a reptes, especialment en la millora de dirigir-les i mantenir-les al teixit diana per aconseguir efectes terapèutics efectius, eficients i duradors. En aquesta tesi hem hipotetitzat que l'anàlisi molecular de les uEV podria portar a la identificació de biomarcadors i noves dianes terapèutiques per a la fibrosi renal. Addicionalment, hem hipotetitzat que els assajos in vitro utilitzats per estudiar les funcions de les MSC-EV administrades de manera local i els glicans -que juguen un paper clau en les interaccions cèl·lula a cèl·lula-, serien crucials per entendre les interaccions EV-cèl·lules, implicades en el targeting i en les funcions de les EV. El primer objectiu d'aquesta tesi va ser identificar proteïnes en uEV implicades en la fibrosi renal que poguessin explicar els nivells elevats d'un biomarcador prèviament identificat, la vitronectina (VTN). A més, es va intentar validar el potencial de la VTN com a biomarcador no invasiu per a la fibrosi renal en una nova cohort independent de pacients trasplantats de ronyó. Els resultats van confirmar aquest potencial de la VTN i van revelar que les proteïnes sobreexpressades en el grup fibròtic estaven associades amb la via fibrinolítica i del TNF, amb els macròfags jugant un paper important en l'augment dels nivells de VTN. El segon objectiu era explorar el paper de les N-glicosilacions de les MSC-EV en la interacció de les MSC-EV amb cèl·lules endotelials, centrant-se en les seves propietats immunomoduladores i regeneratives. Així, primer es va avaluar el potencial de l'assaig de migració de gotes d'agarosa com a model in vitro per mesurar la capacitat quimiotàctica de les EV alliberades localment. Aquest mètode, juntament amb altres assajos funcionals com ara l'assaig de formació de tubs i un sistema de flux basat en xips, es van utilitzar per investigar el paper de les N-glicosilacions de les MSC-EV en la seva captura i funcions. Les troballes posen de manifest que les N-glicosilacions són crucials per a una interacció efectiva de les MSC-EV amb les cèl·lules endotelials i per a regular l'angiogènesi, la migració cel·lular, el rolling i l'extravasació. Concretament, es va trobar que els N-glicans de les EV eren essencials per a una immunomodulació efectiva dels monòcits a través de l'eix MCP-1/CCR2. En general, els resultats destaquen el potencial de la glicoenginyeria per a millorar el targeting de les EV i la seva eficàcia terapèutica. En conclusió, aquesta tesi demostra el potencial de les EV com a biomarcadors i eines terapèutiques per a la fibrosi renal. Proporciona nous coneixements sobre els mecanismes moleculars que impulsen la fibrosi renal, introdueix mètodes innovadors per avaluar la funcionalitat de les EV administrades localment i ofereix noves perspectives sobre el targeting i els mecanismes d'acció de les MSC-EV.Predecir o diagnosticar la fibrosis renal para reducir el rechazo crónico en trasplantes renales sigue siendo un gran desafío. Los métodos actuales, como la creatinina, la proteinuria y la tasa de filtración glomerular, tienen una precisión predictiva limitada, y el diagnóstico todavía depende de biopsias renales, que son invasivas y costosas. Además, la falta de fármacos antifibróticos efectivos es un obstáculo adicional. Por lo tanto, es crucial identificar biomarcadores no invasivos y nuevas dianas terapéuticas, así como desarrollar terapias avanzadas. Las vesículas extracelulares de orina (uEV), que reflejan el estado fisiopatológico del sistema genitourinario, han surgido como una fuente prometedora de biomarcadores y una plataforma para abordar los riesgos, los costos y las limitaciones de muestreo de las biopsias renales. Además, las EV con potencial inmunomodulador, como las derivadas de células mesenquimales estromales (MSC-EV), se han propuesto como terapia avanzada para la fibrosis renal. No obstante, su aplicación clínica aún enfrenta desafíos, especialmente en la mejora de su direccionamiento y mantenimiento en el tejido diana para lograr efectos terapéuticos efectivos, eficientes y duraderos. En esta tesis hemos hipotetizado que el análisis molecular de las uEV podría llevar a la identificación de biomarcadores y nuevas dianas terapéuticas para la fibrosis renal. Adicionalmente, hemos hipotetizado que los ensayos in vitro utilizados para estudiar las funciones de las MSC-EV administradas de manera local y los glicanos -que juegan un papel clave en las interacciones célula a célula- serían cruciales para entender las interacciones EV-células, implicadas en el targeting y en las funciones de las EV. El primer objetivo de esta tesis fue identificar proteínas en uEV implicadas en la fibrosis renal que pudieran explicar los niveles elevados de un biomarcador previamente identificado, la vitronectina (VTN). Además, se intentó validar el potencial de la VTN como biomarcador no invasivo para la fibrosis renal en una nueva cohorte independiente de pacientes trasplantados de riñón. Los resultados confirmaron este potencial de la VTN y revelaron que las proteínas sobreexpresadas en el grupo fibrótico estaban asociadas con la vía fibrinolítica y del TNF, con los macrófagos jugando un papel importante en el aumento de los niveles de VTN. El segundo objetivo era explorar el papel de las N-glicosilaciones de las MSC-EV en la interacción de las MSC-EV con células endoteliales, centrándose en sus propiedades inmunomoduladoras y regenerativas. Así, primero se evaluó el potencial del ensayo de migración de gotas de agarosa como modelo in vitro para medir la capacidad quimiotáctica de las EV liberadas localmente. Este método, junto con otros ensayos funcionales como el ensayo de formación de tubos y un sistema de flujo basado en chips, se utilizó para investigar el papel de las N-glicosilaciones de las MSC-EV en su captura y funciones. Los hallazgos destacan que las N-glicosilaciones son cruciales para una interacción efectiva de las MSC-EV con las células endoteliales y para regular la angiogénesis, la migración celular, el rolling y la extravasación. Concretamente, se encontró que los N-glicanos de las EV eran esenciales para una inmunomodulación efectiva de los monocitos a través del eje MCP-1/CCR2. En general, los resultados subrayan el potencial de la glicoingeniería para mejorar el targeting de las EV y su eficacia terapéutica. En conclusión, esta tesis demuestra el potencial de las EV como biomarcadores y herramientas terapéuticas para la fibrosis renal. Proporciona nuevos conocimientos sobre los mecanismos moleculares que impulsan la fibrosis renal, introduce métodos innovadores para evaluar la funcionalidad de las EV administradas localmente y ofrece nuevas perspectivas sobre el targeting y los mecanismos de acción de las MSC-EV.Predicting or diagnosing renal fibrosis to reduce chronic allograft loss remains a major challenge in kidney transplantation. Current methods, such as creatinine levels, proteinuria, and glomerular filtration rate, have limited predictive accuracy, and diagnosis still relies on costly and invasive kidney biopsies. Additionally, the absence of effective antifibrotic drugs presents another significant hurdle. Therefore, identifying non-invasive biomarkers and new therapeutic targets, along with developing advanced therapies, is of paramount importance. In this context, urinary extracellular vesicles (uEV), which mirror the pathophysiological state of the genitourinary system, have emerged as a promising source of biomarkers and a platform to address the risks, costs, and sampling limitations of renal biopsies. Moreover, EV with immunomodulatory potential, such as those derived from mesenchymal stromal cells (MSC-EV), have been proposed as advanced therapies for kidney fibrosis among other pathologies. However, their clinical application still faces challenges, particularly in improving targeting and homing to achieve effective, efficient, and long-lasting therapeutic effects. In this thesis we hypothesized that molecular analysis of urinary extracellular vesicles (uEV) could lead to the identification of biomarkers and new therapeutic targets for kidney fibrosis. Additionally, we hypothesized that in vitro assays used to study the functions of locally delivered MSC-EV and glycans-which play a key role in cell-to-cell interactions-would be crucial in understanding the EV-cell interactions involved in EV homing and functions. The first aim of this thesis was to identify proteins in uEV involved in kidney fibrosis that could explain the elevated levels of a previously identified biomarker, vitronectin (VTN). Furthermore, it sought to validate VTN's potential as a non-invasive biomarker for kidney fibrosis in a new independent cohort of kidney transplant patients. The results confirmed VTN's potential, and revealed that the overexpressed proteins in the fibrotic group were primarily associated with the fibrinolytic and TNF pathways, with macrophages playing a significant role in the increased VTN levels. The second aim was to explore the role of MSC-EV N-glycosylation in MSC-EV interaction with endothelial cells, focusing on their immunomodulatory and regenerative properties. Thus, we first evaluated the potential of the agarose spot migration assay as an in vitro model to measure the chemoattractant capacity of locally delivered EV. This method, along with other functional assays such as the tube formation assay and a chip-based flow system, was then used to investigate the role of MSC-EV N-glycosylation in EV uptake and function. The findings highlight that N-glycosylation is crucial for effective MSC-EV interaction with endothelial cells and for regulating angiogenesis, cell migration, rolling, and extravasation. Specifically, N-glycans were found to be essential for effective EV-mediated immunomodulation of monocyte rolling and transmigration through the MCP-1/CCR2 axis. Overall, the results underscore the potential of glycoengineering to enhance EV targeting and therapeutic efficacy, while emphasizing the importance of preserving key glycosylation features. In conclusion, this thesis demonstrates the potential of EV as biomarkers and therapeutic tools for kidney fibrosis. It provides new insights into the molecular mechanisms driving kidney fibrosis, introduces innovative methods for assessing the functionality of locally administered EV, and offers new perspectives on the targeting and mechanisms of action of MSC-EV

Guiding AI attention for driving and creative generation

La intel·ligència artificial (IA) ha accelerat l'avenç de nombrosos camps, especialment on les dades i els recursos computacionals són fàcilment accessibles. Aquesta tesi explora dos d'aquests dominis: la conducció autònoma i les arts visuals, centrant-se en millorar l'eficiència, la interpretabilitat i el potencial creatiu a través d'aplicacions innovadores de mecanismes d'atenció i percepció visual. A l'àmbit de la conducció autònoma, abordem el desafiament d'entrenar models d'una manera més eficient respecte a la utilització de dades d'entrenament, evitant alhora una sobrecàrrega computacional durant la pròpia conducció autònoma. Presentem una nova funció de cost basada en el concepte d'atenció guiada per a models profunds tipus extrem a extrem, millorant significativament l'eficiència i la interpretabilitat durant l'ús. Aquest enfocament elimina la necessitat de xarxes d'emmascarament dedicades, cosa que redueix els requisits computacionals sense perjudicar el rendiment. A més, investiguem l'estabilitat en la conducció de models d'extrem a extrem, proposant una nova funció de cost que separa l'atenció en objectes dinàmics i regles de trànsit, millorant la transparència dels processos de presa de decisions i aplanant el camí per a la integració de dades basades en la mirada humana. Alhora, abordem els desafiaments que planteja la IA generativa en les arts visuals. Tot i la immensa quantitat de dades i de requisits computacionals per entrenar models generatius per crear imatges mai abans vistes, observem una preocupant manca de dades d'entrenament noves, cosa que podria portar a conseqüències catastròfiques. La nostra feina se centra a explotar els models existents de manera més eficaç mitjançant el desenvolupament de nous mètodes d'interacció i la reutilització dels components del model per a tasques que van més enllà de l'entrenament original. Presentem noves tècniques per millorar les capacitats creatives dels models generatius, proposem mètodes per avaluar el seu impacte en la comunitat artística i explorem interfícies innovadores per a la col·laboració entre humans i IA en la creació d'art. Mitjançant experiments extensos i anàlisis crítiques, demostrem que els nostres enfocaments fan avançar l'estat de l'art en els seus camps respectius i revelen sinergies inesperades entre els sistemes autònoms i les aplicacions creatives d'IA. Aquesta tesi contribueix al desenvolupament de sistemes de conducció autònoma més interpretables i eficients, alhora que amplia els límits de la creació d'art assistida per IA de formes que respecten i milloren la creativitat humana.La inteligencia artificial (IA) ha acelerado el avance de numerosos campos, en particular donde los datos y los recursos computacionales son fácilmente accesibles. Esta tesis explora dos de estos dominios: la conducción autónoma y las artes visuales, centrándose en mejorar la eficiencia, la interpretabilidad y el potencial creativo a través de aplicaciones innovadoras de mecanismos de atención y percepción visual. En el ámbito de la conducción autónoma, abordamos el desafío de entrenar modelos de una manera más eficiente respecto a la utilización de datos de entrenamiento, evitando al mismo tiempo una sobrecarga computacional durante la conducción autónoma propiamente. Presentamos una nueva función de coste basada en el concepto de atención guiada para modelos profundos tipo extremo a extremo, mejorando significativamente la eficiencia y la interpretabilidad durante su uso. Este enfoque elimina la necesidad de redes de enmascaramiento dedicadas, lo que reduce los requisitos computacionales sin perjudicar el rendimiento. Además, investigamos la estabilidad en la conducción de modelos de extremo a extremo, proponiendo una nueva función de coste que separa la atención en objetos dinámicos y reglas de tráfico, mejorando la transparencia de los procesos de toma de decisiones y allanando el camino para la integración de datos basados en la mirada humana. Al mismo tiempo, abordamos los desafíos que plantea la IA generativa en las artes visuales. A pesar de la inmensa cantidad de datos y de requisitos computacionales para entrenar modelos generativos para crear imágenes nunca antes vistas, observamos una preocupante falta de datos de entrenamiento nuevos, lo que podría llevar a consecuencias catastróficas. Nuestro trabajo se centra en explotar los modelos existentes de manera más eficaz mediante el desarrollo de nuevos métodos de interacción y la reutilización de los componentes del modelo para tareas que van más allá de su entrenamiento original. Presentamos técnicas novedosas para mejorar las capacidades creativas de los modelos generativos, proponemos métodos para evaluar su impacto en la comunidad artística y exploramos interfaces innovadoras para la colaboración entre humanos e IA en la creación de arte. A través de experimentos extensos y análisis críticos, demostramos que nuestros enfoques hacen avanzar el estado del arte en sus respectivos campos y revelan sinergias inesperadas entre los sistemas autónomos y las aplicaciones creativas de IA. Esta tesis contribuye al desarrollo de sistemas de conducción autónoma más interpretables y eficientes, al tiempo que amplía los límites de la creación de arte asistida por IA de formas que respetan y mejoran la creatividad humana.Artificial Intelligence (AI) has accelerated the advancement of numerous fields, particularly where data and computational resources are readily accessible. This thesis explores two of these domains: autonomous driving and visual arts, focusing on enhancing efficiency, interpretability, and creative potential through innovative applications of attention mechanisms and visual perception. In the realm of autonomous driving, we address the challenge of training models in a more data-efficient manner while avoiding additional computational overhead during deployment. We introduce a novel Attention Loss that optimizes attention weights in end-to-end models, significantly improving sample efficiency and interpretability. This approach eliminates the need for dedicated masking networks, reducing computational requirements while maintaining performance. Furthermore, we investigate the stability of driving quality in end-to-end models, proposing a new loss function that separates attention into dynamic objects and traffic rules, enhancing the transparency of decision-making processes and paving the way for integrating human gaze data. Concurrently, we tackle the challenges posed by generative AI in visual arts. Despite the immense data and computational requirements for training generative models to create unseen images, we observe a concerning lack of fresh data, potentially leading to catastrophic implications. Our work focuses on exploiting existing models more effectively by developing new interaction methods and repurposing model components for tasks beyond their original training. We introduce novel techniques to enhance the creative capabilities of generative models, propose methods for evaluating their impact on the artistic community, and explore innovative interfaces for human-AI collaboration in art creation. Through extensive experiments and critical analysis, we demonstrate that our approaches advance the state-of-the-art in their respective fields and reveal unexpected synergies between autonomous systems and creative AI applications. This thesis contributes to developing more interpretable and efficient autonomous driving systems, while also pushing the boundaries of AI-assisted art creation in ways that respect and enhance human creativity

Initial soil condition, stand age, and aridity alter the pathways for modifying the soil carbon under afforestation

Altres ajuts: the Fundación Ramón Areces Grant CIVP20A6621.Afforestation is a crucial pathway for ecological restoration and has the potential to modify soil microbial community, thereby impacting the cycling and accumulation of carbon in soil across diverse patterns. However, the overall patterns of how afforestation impacts below-ground carbon cycling processes remain uncertain. In this comprehensive meta-analysis, we systematically evaluated 7045 observations from 210 studies worldwide to evaluate the influence of afforestation on microbial communities, enzyme activities, microbial functions, and associated physicochemical properties of soils. Afforestation increases microbial biomass, carbon and nitrogen hydrolase activities, and microbial respiration, but not carbon oxidase activity and nitrogen decomposition rate. Conversely, afforestation leads to a reduction in the metabolic quotient, with significant alteration of bacterial and fungal community structures and positive effects on the fungi: bacteria ratio rather than alpha and beta diversity metrics. We found a total 77 % increase in soil organic carbon (SOC) content after afforestation, which varied depending on initial SOC content before afforestation, afforestation stand age, and aridity index of afforestation sites. The modified SOC is associated with bacterial community composition along with intracellular metabolic quotient and extracellular carbon degrading enzyme activity playing a role. These findings provide insights into the pathways through which afforestation affects carbon cycling via microorganisms, thus improving our knowledge of soil carbon reservoir's responses to afforestation under global climate change

Advancing our understanding of root development : Technologies and insights from diverse studies

Altres ajuts: grants "Estancias de personal docente y/o investigador senior en centros extranjeros 2022" (PRX22-00348 and PRX22/00429, respectively) sponsored by the Fulbright Program and the Ministerio de Universidades (MUNI).Understanding root development is critical for enhancing plant growth and health, and advanced technologies are essential for unraveling the complexities of these processes. In this review, we highlight select technological innovations in the study of root development, with a focus on the transformative impact of single-cell gene expression analysis. We provide a high-level overview of recent advancements, illustrating how single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) has become a pivotal tool in plant biology. scRNA-seq has revolutionized root biology by enabling detailed, cell-specific analysis of gene expression. This has allowed researchers to create comprehensive root atlases, predict cell development, and map gene regulatory networks (GRNs) with unprecedented precision. Complementary technologies, such as multimodal profiling and bioinformatics, further enrich our understanding of cellular dynamics and gene interactions. Innovations in imaging and modeling, combined with genetic tools like CRISPR, continue to deepen our knowledge of root formation and function. Moreover, the integration of these technologies with advanced biosensors and microfluidic devices has advanced our ability to study plant-microbe interactions and phytohormone signaling at high resolution. These tools collectively provide a more comprehensive understanding of root system architecture and its regulation by environmental factors. As these technologies evolve, they promise to drive further breakthroughs in plant science, with substantial implications for agriculture and sustainability

Metaforest Algorithm Insights: Predictors of Nocebo Response in ADHD

BACKGROUND: Predicting the nocebo response in randomized controlled trials (RCTs) is crucial as it can help minimize its influence and improve the evaluation of the side effects of interventions for ADHD. The aim of this study is to determine the effect of covariates related to study design, intervention, and patients' characteristics on the nocebo response in patients with Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD) using Metaforest, and, ultimately, to investigate Metaforest's performance in predicting nocebo response in ADHD RCTs. METHODS: This study is a secondary analysis of a previously published systematic review [1]. Nocebo response was defined as the proportion of patients experiencing at least one AE while receiving a placebo. We used Metaforest for investigating patient-, intervention, and study design-related nocebo response moderators in ADHD RCTs. RESULTS: One hundred and five studies were included. Overall, 55.4% of patients experienced at least one AE while receiving placebo. However, between-study variability on nocebo response was very high, with nocebo response ranging from 4.2% to 90.2%, leading to high statistical heterogeneity (I2 = 88.3%). Older patients showed a higher nocebo response. The moderating effects of the year of publication, treatment length and gender were also significant. The predictive performance of the model was low-moderate (R2 test = 0, 1922; MSE = 0, 0408). CONCLUSION: Age was the most important nocebo response modifier, followed by year of publication, treatment length and gender. Metaforest lacked the capability to predict nocebo responses in future studies

La vivienda en tiempos del COVID-19 : ¿Nuevas vulnerabilidades sociales? Del impacto inicial a los retos de futuro

La entrada en vigor del Real Decreto 463/2020, de 14 de marzo, por el que se declara el estado de alarma para la gestión de la situación de crisis sanitaria ocasionada por el COVID-19, así como sus sucesivas prórrogas, han obligado a los poderes públicos a adoptar una serie de medidas excepcionales tanto en el ámbito sanitario como, por derivación, en otras esferas -económica, jurídica, laboral, social o de seguridad-, viéndose asimismo afectado el sector de la vivienda. Ya antes de sufrir esta pandemia, nos encontrábamos en un contexto general de emergencia habitacional que requería actuaciones transversales y urgentes por parte de las diferentes administraciones competentes a fin de incrementar la oferta de vivienda social y asequible, debido a la creciente vulnerabilidad económica y social existente. Dicha situación ha empeorado como consecuencia de circunstancias sobrevenidas debidas al coronavirus, lo que ha llevado a lanzar medidas específicas para el mercado de la vivienda, muy especialmente el de la vivienda en alquiler, a fin de contribuir al mantenimiento de los hogares de aquellas familias que, a priori, no formaban parte de colectivos vulnerables