Guest editorial: special issue on bone tissue engineering

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Regulation of Gene Expression by Fc Receptor Cross-Linking in Primary Human Macrophages

Macrophages can adopt an anti-inflammatory phenotype through exposure to TLR ligands together with immune complexes (IC). However, a thorough investigation of this phenotype in human macrophages has not yet been performed. In this work, we sought to characterize IC-induced regulatory activation in primary human macrophages (R-Mφ-IC). Analysis of the transcriptome and secretome revealed broad suppression of inflammatory molecules, and an upregulation of molecules involved in angiogenesis and the resolution of inflammation. RNAscope and flow cytometry analysis identified MMP-10 and DC-STAMP, among others, as potential biomarkers for this activation state. Pathway analysis predicted the activation of the Akt and ERK signaling pathways, which further studies confirmed were activated in these cells. Inhibition of Akt and ERK led to a suppression of R-Mφ-IC gene transcription, with Akt inhibition having a greater effect. Since GSK3 is a direct substrate of Akt, activation of this kinase was also investigated. The addition of IC to cells stimulated with lipopolysaccharide (LPS) significantly prevented the entry of GSK3 into the nucleus, while small-molecule inhibition of GSK3 phenocopied IC co-stimulation. To determine if GSK3 inhibition had anti-inflammatory activity, mice were injected intraperitoneally with macrophages treated with LPS and GSK3β-specific inhibitor. Compared to mice injected with macrophages stimulated only with LPS, the mice in the test group were slightly protected from lethal endotoxemia, but these results were not statistically significant (p-value = 0.063). Together these data are consistent with an anti-inflammatory role for Fc receptor cross-linking, and highlight the importance of the Akt/GSK3 signaling pathway in this activity

Bioactive composites for bone tissue engineering

One of the major challenges of bone tissue engineering is the production of a suitable scaffold material. In this review the current composite materials options available are considered covering both the methods of both production and assessing the scaffolds. A range of production routes have been investigated ranging from the use of porogens to produce the porosity through to controlled deposition methods. The testing regimes have included mechanical testing of the materials produced through to in vivo testing of the scaffolds. While the ideal scaffold material has not yet been produced, progress is being made

Hybrid Core-Shell Scaffolds for Bone Tissue Engineering

The tissue engineering applications of coaxial electrospinning are growing due to the potential increased functionality of the fibres compared to basic electrospinning. Previous studies of core and shell scaffolds have placed the active elements in the core, however, the surface response to a biomaterial affects the subsequent behaviour, thus here hydroxyapatite (HA) was added to the shell. Coaxial electrospun polycaprolactone (PCL)-polylactic acid (PLA)/HA (core-shell) scaffolds were produced in 2D sheets using a plate collector, or 3D tubes for bone tissue engineering using a rotating needle collector. The scaffolds include high hydroxyapatite content while retaining their structural and mechanical integrity. The effect of the collector type on fibre diameter, fibre alignment and mechanical properties have been evaluated, and the impact of HA incorporation on bioactivity, BMP-2 release, cell behaviour and mechanical properties for up to 12 weeks degradation were assessed. Fibre uniformity in coaxial electrospinning depends on the relative flow rate of the core and shell solutions. Using a rotating needle collector increased fibre alignment compared to a stationary collector, without affecting fibre diameter significantly, while HA content increased fibre non-uniformity. Coaxial PCL-PLA/HA fibres exhibited significantly higher bioactivity compared to PCL-PLA scaffolds due to the surface exposure of the HA particles. Apatite formation increased with increasing SBF immersion time. Coaxial tubular scaffolds with and without HA incorporation showed gradual reductions in their mechanical properties over 12 weeks in PBS or SBF but still retained their structural integrity. Coaxial scaffolds with and without HA exhibited gradual and sustained BMP-2 release and supported MSCs proliferation and differentiation with no significant difference between the two scaffolds types. These materials therefore show potential applications as bone tissue engineering scaffolds

Exosomes derived from HIV-1-infected cells contain trans-activation response element RNA.

Exosomes are nano-sized vesicles produced by healthy and virus-infected cells. Exosomes derived from infected cells have been shown to contain viral microRNAs (miRNAs). HIV-1 encodes its own miRNAs that regulate viral and host gene expression. The most abundant HIV-1-derived miRNA, first reported by us and later by others using deep sequencing, is the trans-activation response element (TAR) miRNA. In this study, we demonstrate the presence of TAR RNA in exosomes from cell culture supernatants of HIV-1-infected cells and patient sera. TAR miRNA was not in Ago2 complexes outside the exosomes but enclosed within the exosomes. We detected the host miRNA machinery proteins Dicer and Drosha in exosomes from infected cells. We report that transport of TAR RNA from the nucleus into exosomes is a CRM1 (chromosome region maintenance 1)-dependent active process. Prior exposure of naive cells to exosomes from infected cells increased susceptibility of the recipient cells to HIV-1 infection. Exosomal TAR RNA down-regulated apoptosis by lowering Bim and Cdk9 proteins in recipient cells. We found 104–106 copies/ml TAR RNA in exosomes derived from infected culture supernatants and 103 copies/ml TAR RNA in the serum exosomes of highly active antiretroviral therapy-treated patients or long term nonprogressors. Taken together, our experiments demonstrated that HIV-1-infected cells produced exosomes that are uniquely characterized by their proteomic and RNA profiles that may contribute to disease pathology in AIDS

Seagrass restoration is possible: insights and lessons from Australia and New Zealand

Seagrasses are important marine ecosystems situated throughout the world's coastlines. They are facing declines around the world due to global and local threats such as rising ocean temperatures, coastal development and pollution from sewage outfalls and agriculture. Efforts have been made to reduce seagrass loss through reducing local and regional stressors, and through active restoration. Seagrass restoration is a rapidly maturing discipline, but improved restoration practices are needed to enhance the success of future programs. Major gaps in knowledge remain, however, prior research efforts have provided valuable insights into factors influencing the outcomes of restoration and there are now several examples of successful large-scale restoration programs. A variety of tools and techniques have recently been developed that will improve the efficiency, cost effectiveness, and scalability of restoration programs. This review describes several restoration successes in Australia and New Zealand, with a focus on emerging techniques for restoration, key considerations for future programs, and highlights the benefits of increased collaboration, Traditional Owner (First Nation) and stakeholder engagement. Combined, these lessons and emerging approaches show that seagrass restoration is possible, and efforts should be directed at upscaling seagrass restoration into the future. This is critical for the future conservation of this important ecosystem and the ecological and coastal communities they support

Seagrass restoration is possible:Insights and lessons from Australia and New Zealand

Seagrasses are important marine ecosystems situated throughout the world’s coastlines. They are facing declines around the world due to global and local threats such as rising ocean temperatures, coastal development and pollution from sewage outfalls and agriculture. Efforts have been made to reduce seagrass loss through reducing local and regional stressors, and through active restoration. Seagrass restoration is a rapidly maturing discipline, but improved restoration practices are needed to enhance the success of future programs. Major gaps in knowledge remain, however, prior research efforts have provided valuable insights into factors influencing the outcomes of restoration and there are now several examples of successful large-scale restoration programs. A variety of tools and techniques have recently been developed that will improve the efficiency, cost effectiveness, and scalability of restoration programs. This review describes several restoration successes in Australia and New Zealand, with a focus on emerging techniques for restoration, key considerations for future programs, and highlights the benefits of increased collaboration, Traditional Owner (First Nation) and stakeholder engagement. Combined, these lessons and emerging approaches show that seagrass restoration is possible, and efforts should be directed at upscaling seagrass restoration into the future. This is critical for the future conservation of this important ecosystem and the ecological and coastal communities they support

Lipoprotein‐Associated Phospholipase A2 Activity Is a Marker of Risk But Not a Useful Target for Treatment in Patients With Stable Coronary Heart Disease

Background: We evaluated lipoprotein‐associated phospholipase A2 (Lp‐PLA2) activity in patients with stable coronary heart disease before and during treatment with darapladib, a selective Lp‐PLA2 inhibitor, in relation to outcomes and the effects of darapladib in the STABILITY trial. Methods and Results: Plasma Lp‐PLA2 activity was determined at baseline (n=14 500); at 1 month (n=13 709); serially (n=100) at 3, 6, and 18 months; and at the end of treatment. Adjusted Cox regression models evaluated associations between Lp‐PLA2 activity levels and outcomes. At baseline, the median Lp‐PLA2 level was 172.4 μmol/min per liter (interquartile range 143.1–204.2 μmol/min per liter). Comparing the highest and lowest Lp‐PLA2 quartile groups, the hazard ratios were 1.50 (95% CI 1.23–1.82) for the primary composite end point (cardiovascular death, myocardial infarction, or stroke), 1.95 (95% CI 1.29–2.93) for hospitalization for heart failure, 1.42 (1.07–1.89) for cardiovascular death, and 1.37 (1.03–1.81) for myocardial infarction after adjustment for baseline characteristics, standard laboratory variables, and other prognostic biomarkers. Treatment with darapladib led to a ≈65% persistent reduction in median Lp‐PLA2 activity. There were no associations between on‐treatment Lp‐PLA2 activity or changes of Lp‐PLA2 activity and outcomes, and there were no significant interactions between baseline and on‐treatment Lp‐PLA2 activity or changes in Lp‐PLA2 activity levels and the effects of darapladib on outcomes. Conclusions: Although high Lp‐PLA2 activity was associated with increased risk of cardiovascular events, pharmacological lowering of Lp‐PLA2 activity by ≈65% did not significantly reduce cardiovascular events in patients with stable coronary heart disease, regardless of the baseline level or the magnitude of change of Lp‐PLA2 activity

Negatively-Marked MCQ Assessments That Reward Partial Knowledge Do Not Introduce Gender Bias Yet Increase Student Performance and Satisfaction and Reduce Anxiety

Multiple-choice question (MCQ) examinations are increasingly used as the assessment method of theoretical knowledge in large class-size modules in many life science degrees. MCQ-tests can be used to objectively measure factual knowledge, ability and high-level learning outcomes, but may also introduce gender bias in performance dependent on topic, instruction, scoring and difficulty. The ‘Single Answer’ (SA) test is often used in which students choose one correct answer, in which they are unable to demonstrate partial knowledge. Negatively marking eliminates the chance element of guessing but may be considered unfair. Elimination testing (ET) is an alternative form of MCQ, which discriminates between all levels of knowledge, while rewarding demonstration of partial knowledge. Comparisons of performance and gender bias in negatively marked SA and ET tests have not yet been performed in the life sciences. Our results show that life science students were significantly advantaged by answering the MCQ test in elimination format compared to single answer format under negative marking conditions by rewarding partial knowledge of topics. Importantly, we found no significant difference in performance between genders in either cohort for either MCQ test under negative marking conditions. Surveys showed that students generally preferred ET-style MCQ testing over SA-style testing. Students reported feeling more relaxed taking ET MCQ and more stressed when sitting SA tests, while disagreeing with being distracted by thinking about best tactics for scoring high. Students agreed ET testing improved their critical thinking skills. We conclude that appropriately-designed MCQ tests do not systematically discriminate between genders. We recommend careful consideration in choosing the type of MCQ test, and propose to apply negative scoring conditions to each test type to avoid the introduction of gender bias. The student experience could be improved through the incorporation of the elimination answering methods in MCQ tests via rewarding partial and full knowledge

Dalla progettazione all’utilizzo di un sistema informativo geologico al servizio del rilevamento geologico: la banca dati della Regione Lombardia e la cartografia geologica derivata

In questa Tesi è descritto il processo di creazione di un Sistema Informativo Geologico e degli strumenti informatici per la gestione dell’informazione su base geografica, o più semplicemente GIS (Geographic Information System), al servizio delle attività di rilevamento geologico, finalizzato alla raccolta dei dati ed alla loro rappresentazione cartografica nell'ambito di un Sistema Informativo Territoriale (SIT). Un SIT è definibile come l'insieme di uomini, strumenti e procedure che, nell’ambito di una organizzazione, permettono l’acquisizione e la distribuzione dei dati relativi alla conoscenza dei fenomeni e degli attori presenti su territorio; tutto questo è facilitato in gran parte dalle capacità e funzionalità dei GIS. Il Sistema Informativo Territoriale orientato alla Geologia (SIG – Sistema Informativo Geologico) della Regione Lombardia è costituito da un gruppo di lavoro composto da geologi, informatici e geologi-informatici dell’Ente regionale e della società Lombardia Servizi (Gruppo Lombardia Informatica). Ho fatto parte del team di consulenza tecnico-scientifica incaricato da Lombardia Servizi per la realizzazione del SIG regionale. I compiti del gruppo di lavoro sono: - definizione di ruoli e metodi per la costituzione del SIG; - definizione delle logiche per la creazione di strumenti finalizzati all’archiviazione del dato geologico in una banca dati geologica e loro manutenzione; Il progetto è inserito nel più ampio processo di aggiornamento della Cartografia Geologica nazionale (progetto CARG). Il SIG ha come principali obiettivi: - la pianificazione ed esecuzione del rilevamento geologico di dettaglio (scala 1:10.000) del territorio lombardo; - la costruzione di un database della geologia di superficie (ma anche del sottosuolo per le aree di pianura) interrogabile e aggiornabile ; - il supporto ai processi di analisi finalizzati alla descrizione della geologia superficiale e ricostruzione degli eventi che hanno creato il paesaggio attuale; - la rappresentazione cartografica dell’ambiente geologico a partire dal database creato. - la distribuzione dell’informazione geologica archiviata in vari formati (cartaceo e digitale); Sono qui descritte ed analizzate criticamente la filosofia di costruzione delle procedure e le soluzioni tecniche e metodologiche adottate per realizzare gli obiettivi prefissi. L’APAT (Agenzia per la Protezione dell'Ambiente e per i servizi Tecnici nazionali) ha ereditato dal Servizio Geologico il compito di rilevare, aggiornare e pubblicare la Carta Geologica d'Italia (progetto nazionale CARG) quale organo cartografico dello Stato in base alla legge 68/60. Nel 1976 era stato completato il rilevamento della Carta geologica d'Italia alla scala 1:100.000 costituita da 278 fogli a copertura del territorio nazionale; per il suo aggiornamento sono stati definiti strumenti normativi idonei a garantire l'omogeneità dei contenuti e della rappresentazione cartografica; la definizione delle norme discende dall'applicazione di linee guida, frutto dell'attività di Commissioni e Gruppi di lavoro, pubblicate nei Quaderni della serie III (ed. APAT). L’Ente Regione Lombardia, per rispondere all’impegno istituzionale di aggiornamento della Carta Geologica, all’interno del più ampio e strutturato Sistema Informativo Territoriale regionale, ha dunque creato il Sistema Informativo Geologico (SIG) regionale. Il rapido evolversi delle ricerche nel campo delle Scienze della Terra e l'importanza che riveste la cartografia geologica nella gestione del territorio, hanno spinto la Regione Lombardia a progettare un rilevamento geologico di dettaglio per dotarsi di una banca dati geologica dalla quale derivare la propria cartografia geologica (alla scala 1:10.000). Sono stati quindi definiti standard specifici rispondenti a questa esigenza di maggior dettaglio (rispetto a quanto indicato dal progetto nazionale CARG) ed è stato pianificato e in gran parte realizzato un rilevamento ex-novo finalizzato alla pubblicazione del dato alla scala del rilevamento e per la sua generalizzazione alle scale 1:25.000 e 50.000. Alla fine del processo saranno stati realizzati 14 fogli del territorio lombardo relativamente alle aree alpine e di passaggio alla pianura (Bergamo, Bormio, Breno, Clusone, Lecco, Iseo, Malonno, Ponte di Legno, Sondrio, Vimercate, Milano, Bagolino, Seregno, Voghera). In tale progetto sono anche coinvolti le Università di Milano, di Pavia e di Bolona, il Politecnico di Milano e il CNR - Centro di Studio per la Geodinamica Alpina e Quaternaria di Milano. L’attività di rilevamento geologico è di competenza dei funzionari regionali della Struttura Sistema Informativo Territoriale della Direzione Generale Territorio e Urbanistica che, coadiuvati da geologi rilevatori, realizzano tutte le fasi del lavoro, dalla raccolta del dato fino alla sua pubblicazione. L’ambiente informatico GIS sviluppato, denominato CARGeo (Cartografia Geologica), permette di inserire i dati raccolti da geologi rilevatori in un database appositamente predisposto, mediante interfacce grafiche semplificate e procedure standard di archiviazione e controllo di correttezza formale. La banca dati è costruita in modo da facilitare l’archiviazione della maggior parte dei dati che normalmente il geologo registra nella carta e nei taccuini di terreno e, allo stesso tempo, guidarlo nella raccolta organica dell’informazione geologica. Nella strutturazione del database è stata privilegiata la possibilità di inserire attributi direttamente associabili agli elementi geometrici anziché attraverso schede associate a punti di osservazione. Il geologo rilevatore interviene per correggere errori di digitalizzazione o di attribuzione con un processo ciclico, fino ad ottenere una banca dati corretta secondo gli standard predefiniti. Gli strumenti di creazione della banca dati permettono anche di: - disegnare gli schemi accessori (sezioni geologiche, schemi stratigrafici e strutturali etc.); - eseguire lo “sfoltimento” e posizionamento delle annotazioni sulla mappa (sigle di unità litologiche e parametri di inclinazione delle giaciture) secondo criteri di leggibilità della carta - creare le legende; - creare banche dati a scala inferiore (1:25.000 e 50.000); - stampare e pubblicare carte geologiche complete di schemi e legende. Il sistema contiene gli strumenti necessari alla migrazione della banca dati dalla struttura proprietaria CARG-Regione Lombardia a quella CARG-APAT secondo la struttura definita nei Quaderni della serie III Il Sistema nel corso del biennio 2006-2007 ha raggiunto la fase di consegna dei dati (derivazione e generalizzazione della banca dati CARG-APAT 1.50.000 da quella 1:10.000 CARG-Regione Lombardia) dei primi fogli completati (ISEO, MALONNO, LECCO e SONDRIO) con ritardo rispetto alla programmazione. Sono state analizzate le cause che hanno portato a questo rallentamento del flusso di lavoro, quindi apportate le necessarie modifiche al Sistema. Sono qui descritti i problemi e le soluzioni trovate per migliorare l'efficienza del sistema. Attualmente il Sistema Informativo Geologico è in una fase di ristrutturazione, che vede la migrazione verso un’architettura informatica basata sulla piattaforma ARCGis® 9.x. Attraverso il Sistema Informativo Geologico viene tentata una sintesi fra le logiche metodologiche dei due ambiti tecnico-scientifici coinvolti (Geologia e Informatica), in un ambiente dove ricercatori e tecnici lavorano sperimentando l’interazione tra le conoscenze e le metodologie conoscitive tipiche delle Scienze Geologiche e le tecnologie e processi logici delle Scienze Informatiche. Con questa Tesi è documentato tutto il percorso di costruzione della banca dati geologica attraverso e all’interno del sistema realizzato assieme gruppo di lavoro composto da geologi e tecnici informatici, cui ho partecipato, riassumendo gli oltre 9 anni di lavoro dall’ideazione del progetto CARGeo, anche in funzione del suo miglioramento