Dopamine receptor D5 signaling plays a dual role in experimental autoimmune encephalomyelitis potentiating Th17-mediated immunity and favoring suppressive activity of regulatory T-cells

Indexación: Scopus.This work was supported by grants FONDECYT-1170093 (to RP) and FONDECYT-3160383 (to CP) from ‘‘Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico de Chile’’, AFB170004 (to RP) from ‘‘Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica de Chile (CONICYT)’’ and DI-1224-16/R (to RP) from Universidad Andres Bello.A number of studies have shown pharmacologic evidence indicating that stimulation of type I dopamine receptor (DR), favors T-helper-17 (Th17)-mediated immunity involved in experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) and in some other inflammatory disorders. Nevertheless, the lack of drugs that might discriminate between DRD1 and DRD5 has made the pharmacological distinction between the two receptors difficult. We have previously shown genetic evidence demonstrating a relevant role of DRD5-signaling in dendritic cells (DCs) favoring the CD4+ T-cell-driven inflammation in EAE. However, the role of DRD5-signaling confined to CD4+ T-cells in the development of EAE is still unknown. Here, we analyzed the functional role of DRD5-signaling in CD4+ T-cell-mediated responses and its relevance in EAE by using a genetic approach. Our results show that DRD5-signaling confined to naive CD4+ T-cells exerts a pro-inflammatory effect promoting the development of EAE with a stronger disease severity. This pro-inflammatory effect observed for DRD5-signaling in naive CD4+ T-cells was related with an exacerbated proliferation in response to T-cell activation and to an increased ability to differentiate toward the Th17 inflammatory phenotype. On the other hand, quite unexpected, our results show that DRD5-signaling confined to Tregs strengthens their suppressive activity, thereby dampening the development of EAE manifestation. This anti-inflammatory effect of DRD5-signaling in Tregs was associated with a selective increase in the expression of glucocorticoid-induced tumor necrosis factor receptor-related protein (GITR), which has been described to play a critical role in the expansion of Tregs. Our findings here indicate a complex role for DRD5-signaling in CD4+ T-cells-driven responses potentiating early inflammation mediated by effector T-cells in EAE, but exacerbating suppressive activity in Tregs and thereby dampening disease manifestation in late EAE stages. © 2018 Osorio-Barrios, Prado, Contreras and Pacheco.https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fncel.2018.00192/ful

Functionalization and characterization of carbohydrates for organotriethoxysilane precursors’ synthesis

Carbohydrates are ubiquitous in all living beings, from the most complex – the humans – to the unicellular organisms. Fundamental in all kinds of biological processes, carbohydrates represent expedient candidates for biomedical applications. Through their use, countless barriers could be overcome, especially the lack of selectivity on cancer’s treatment. Although their advantages, carbohydrate synthesis is still far from completely unearthed and understood. However, the growing necessities thrust the field to more complex subjects, leading to the discovery of new potent devices capable of overwhelming the field of medicine. The same driving force pushed the field of nanotechnology to the development of new materials, with applicabilities in uncountable fields. One of these materials was the mesoporous materials, which were recently discovered, and gain major focus of research in past years. This research flows towards the creation of materials progressively more complex and organized, ultimately leading to periodic mesoporous materials. These materials can be packed with organic moieties, leading to a synergetic combination between the organic and the inorganic features. This combination conducted to the objective of this work, which can be divided in two phases. The first is synthesis of glycoside derivatives, through their functionalization, for posterior linkage to a siliceous material - in phase two - resulting in mono/di-organosilane precursors, which can be used to prepared mesoporous materials – ordered or periodic. The use of carbohydrate derivatives in combination with these materials is an innovative field, with scarce research carried, and since the synergetic combination of the organic/inorganic features, is a promising field for the development of more efficient biomedical devices, for example, drug delivery systems.Os carboidratos estão presentes em todos os organismos vivos e plantas, desempenhando um papel fundamental em vários processos biológicos necessários à sua sobrevivência. Posto isto, é de extrema importância o seu estudo e o desenvolvimento de novas aplicações biomédicas baseadas neles. Devido as suas fantásticas características e versatilidade, estes têm sido utilizados no desenvolvimento de sistemas de entrega de fármacos, especialmente no tratamento do cancro, que apesar do estudo intensivo, continua a ser uma das maiores causas de mortes no mundo. Com os avanços no estudo dos hidratos de carbono, cada vez mais derivados têm sido desenvolvidos, possibilitando a sua combinação com nano-estruturas, formando sistemas com aplicabilidades em inúmeras áreas como a química, engenharia, biologia, medicina, e muitas outras. Através desta sinergia é possível ultrapassar muitos problemas, ambientais e médicos, atualmente existentes. Apesar das inúmeras possibilidades de nano estruturas, algumas têm sofrido principal atenção. Como exemplo temos as estruturas mesoporosas, com aplicações em áreas como cromatografia e de sensores, que nos últimos anos têm sido extensivamente estudadas e aplicadas em diversas áreas. Concomitantemente com este trabalho, temos os materiais mesoporosos de sílica. Tendo sido descobertos há relativamente pouco tempo, estes materiais têm sido intensivamente estudados de forma a desenvolver materiais cada vez mais organizados, com porosidades e estruturas cada vez mais definidas. Ao longo do seu desenvolvimento, estes materiais possibilitaram o encapsulamento de moléculas orgânicas à matriz inorgânica. Com esta combinação de compostos orgânicos e inorgânicos, surgiram os materiais ordenados mesoporosos de organosilica, e posteriormente os materiais periódicos mesoporosos de organosilica. Esta combinação, resulta numa sinergia entre as componentes orgânicas e inorgânicas, melhorando as características de ambas. Juntando todo este conhecimento recentemente desenvolvido, sobre estruturas mesoporosas, com a quase infinita versatilidade dos hidratos de carbono, temos o principal objetivo deste trabalho: o desenvolvimento de precursores organosilanos, para posterior utilização no desenvolvimento de estruturas mesoporosas organizadas baseados em carboidratos. Neste trabalho, algumas funcionalizações de açucares irão ser abordadas, com o principal objetivo de proteger os grupos hidroxilo presentes nos açucares, melhorando a sua solubilidade nos solventes orgânicos e permitindo uma ligação regiosseletiva ao material silicioso (isocianato de propil-trietoxisilano (ICPTES)), através de uma ligação uretano. Este trabalho divide-se em duas fases. Na primeira foram preparados derivados de glúcidos, através da modificação dos grupos funcionais. Na segunda foram sintetizados precursores organosilanos, com base nos derivados e no composto silicioso isocianato de propil-trietoxisilano. A primeira fase começa pela funcionalização do composto comercialmente disponível 1,2:5,6-di-O-isopropilideno-a-glucofuranose. Esta funcionalização consiste numa benzilação do hidroxilo na posição 3, na desproteção seletiva do grupo isopropilideno, seguida de uma oxidação dos diós vicinais, e uma posterior redução do aldeído. Seguidamente realizou-se a funcionalização da D-ribose através de uma síntese de um só passo, onde ocorre a metilação da posição 1 e a formação de um grupo isopropilideno na posição 2 e 3. Seguidamente foi funcionalizada a N-acetilglucosamina através da metilação da posição 1 e da adição de um grupo benzilideno na posição 3 e 4. A síntese de derivados de glúcidos dá-se por terminada com a funcionalização da D-glucose, que foi feita através da benzilação dos grupos hidroxilos, seguida da acetilação seletiva da posição 6, e respetiva desacetilação da mesma posição, resultando num grupo hidroxilo desprotegido. Seguidamente foi realizada a síntese dos precursores organosilanos, para os quais foram utilizados os anteriormente referidos derivados de glúcidos, bem como os comercialmente disponíveis 1,2:5,6-di-O-isopropilideno-a-glucofuranose, 1,2-O-Isopropilideno-a-D-xilofuranose, e 2,3,4,6-tetra-O-benzil-a-D-glucopiranose. Esta síntese baseou-se na formação de uma ligação uretano entre os derivados de glúcidos e o isocianato de propil-trietoxisilano. A síntese e caracterização dos compostos e precursores foi acompanhada pela análise através de ressonância magnética nuclear de carbono e protão, comprovando a sua estrutura, e a reação de formação dos precursores foi controlada por espetroscopia de infravermelhos. Com este trabalho, realizou-se a combinação entre materiais siliciosos e hidratos de carbono, uma combinação inovadora com muito potencial de desenvolvimento e inúmeras aplicabilidades

Synthesis, Characterisation and Functionalisation of Magnetic Nanoparticles for Biomedical Applications

Nanotechnology is a relatively new interdisciplinary field to which much attention has been paid for the last years. It involves researchers from very different areas: Chemistry, Physics, Biology, Biochemistry, Chemical Engineering, Materials Science or Medicine. In the interface of all these disciplines lay the possibility to tackle new challenges, unthinkable a few years ago [Klabunde2001]. Nanoscience has opened many possibilities in most technology areas, unreachable so far. It is devoted to the studies of phenomena at the nanoscale, that is, the limit “where the smallest man-made devices meet the atoms and molecules of the natural world” [Wong1999]. Nanoscience is based on the fabrication and characterization of nanostructured, or nanophase systems. These can be three- dimensional: nanoparticles or nanospheres, two-dimensional: thin films, or one- dimensional: quantum dots. The nanoscale regime is a very special point in the length scale, at which the classical laws of physics are not suitable for the explanation of many phenomena, so quantum approaches are needed. Significant changes in the chemical and physical properties of materials take place at the limit at which the interactions correlation length (electrical, magnetic, crystalline...) is of the same order of magnitude of the system size. That opens new possibilities for the development of smart new functional materials, like improved catalysts, polymers, ceramics, tissues, solid state medicines or drug carriers..

Identification of SNPs in genes potentially affected by domestication to efficiently detect hybridization between wild and domestic cats

Tese de mestrado em Biologia Evolutiva e do Desenvolvimento, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, em 2018A crescente desflorestação e expansão das áreas afectadas pela presença e actividade humana no planeta têm tido inúmeras consequências directas e indirectas na abundância e sobrevivência de espécies sensíveis aos impactos antropogénicos. Entre estas espécies em Portugal destaca-se o gato-bravo europeu (Felis silvestris silvestris). A fragmentação e a degradação do habitat e a perseguição e a caça pelo Homem obrigaram este carnívoro de médio porte a refugiar-se em áreas geográficas restritas, isoladas e dispersas da Europa. Uma ameaça adicional, críptica e ainda pouco estudada, e potencialmente uma grande ameaça à conservação do gato-bravo europeu, é o seu contacto e interacção com o gato doméstico (Felis catus ou Felis silvestris catus). O gato doméstico é um animal de estimação popular, com uma população mundial estimada em 600 milhões de indivíduos. Estudos anteriores concluíram que o gato doméstico é o resultado de gerações de seleção artificial iniciada em gatos-bravos na pré-história humana, existindo evidências arqueológicas de relações entre gatos e homens desde há 9500 anos. Análises genéticas sugeriram que a área de origem do gato doméstico terá sido o Cresceste Fértil no Médio Oriente, nos primórdios da agricultura e da pecuária, onde a função dos gatos seria principalmente de controlo de roedores. Desde essa altura até tempos recentes a seleção artificial no gato doméstico terá tido uma intensidade relativamente moderada, mas a partir do século XIX esta selecção intensificou-se e, por razões de preferências estéticas, gerou uma abundância de raças com diferentes cores e padrões de pelagem, ainda que mantendo em geral a morfologia anatómica típica da espécie ancestral. Além de outros potenciais impactos, incluindo ecológicos, comportamentais, parasitológicos e epidemiológicos, um maior contacto entre gatos domésticos e gatos-bravos, tendo em conta a raridade da segunda espécie, aumenta o risco de hibridação entre as duas espécies. Observações de campo e capturas de indivíduos têm demonstrado a existência de híbridos. Sendo estes férteis e capazes de hibridar com indivíduos parentais, a hibridação entre as duas espécies, especialmente se for comum ou frequente, pode assim constituir uma grave ameaça para o gato-bravo, uma vez que os retrocruzamentos entre híbridos e gatos-bravos puros podem levar à introgressão de genes de gato doméstico no genoma do gato-bravo. Este processo pode conduzir à quebra da integridade genética do gato-bravo e, em última análise, à extinção da espécie. Como o gato-bravo é um predador de topo em muitos ecossistemas, a sua extinção pode ter consequências graves nas cadeias tróficas e redes ecológicas. Por conseguinte, é importante implementar medidas de conservação para o gato-bravo. A fim de monitorizar, controlar e reduzir a hibridação, são necessários métodos que sejam capazes de distinguir gatos-bravos puros de híbridos. Os primeiros métodos propostos com este objectivo eram baseados em caracteres anatómicos ou morfológicos, especialmente medidas cranianas e padrões da pelagem. Contudo, vários estudos demonstraram a dificuldade em utilizar estes métodos, bem como a sua ineficiência em certos casos, devido à grande semelhança morfológica frequentemente observada entre gatos-bravos puros e híbridos. Consequentemente, tem crescido o interesse no desenvolvimento e aplicação de abordagens baseadas em marcadores moleculares. Um dos marcadores genéticos com resultados promissores neste contexto são os microssatélites, que são unidades de pequenas repetições da mesma sequência de nucleótidos (por exemplo, AGAGAGAG) e que têm elevadas taxas de mutação em comparação com outras regiões do genoma. Através do uso de microssatélites, foi possível avaliar o grau de hibridação em várias regiões europeias, desde países como a Itália e Alemanha em que as populações de gatos-bravos e gatos domésticos ainda se encontram bastante diferenciadas, até aos casos da Escócia e Hungria, onde os níveis de introgressão são elevados. No entanto, devido à sua elevada taxa mutacional, os microssatélites tendem a sofrer de homoplasia, o que pode levar à falsa detecção de híbridos e a dificuldades em identificar e distinguir híbridos de gerações diferentes e retrocruzamentos. Assim, as atenções têm-se voltado para outro tipo de marcador molecular potencialmente útil em estudos de hibridação e que, devido à sua baixa taxa de mutação têm menos problemas de homoplasia do que os microssatélites: os “single nucleotide polymorphisms” (SNPs). Os SNPs consistem em variações na sequência de ADN num só nucleótido, o que faz com que sejam os polimorfismos mais abundantes no genoma. Tendo os SNPs frequentemente apenas duas variações alélicas, se estas tiverem frequências muito diferentes entre duas espécies ou populações, e considerando a geralmente limitada homoplasia nos SNPs, nesses casos os SNPs podem revelar-se altamente diagnósticos. Estudos anteriores têm apresentado painéis de SNPs com capacidade de identificar e distinguir gatos-bravos puros, gatos domésticos puros, e híbridos até à segunda geração. Porém, esses painéis contêm um elevado número de marcadores, não sendo portanto testes prácticos e eficientes. O facto de o poder estatístico desses painéis depender aparentemente do uso de um número elevado de SNPs é possivelmente consequência da maioria deles não estar fixada para alelos diferentes nas duas espécies. É expectável que esses SNPs fixados e altamente diagnósticos estejam em regiões do genoma onde exista elevada diferenciação entre gatos-bravos e gatos domésticos. Recentemente, um estudo procurou identificar as regiões que terão sido mais afectadas pela selecção e influentes na domesticação do gato doméstico. Esse estudo baseou-se na sequenciação do genoma de seis gatos-bravos e 22 gatos domésticos pertencentes a raças com origens geográficas distantes. Regiões do genoma exibindo elevados níveis de diferenciação genética entre gatos-bravos e gatos domésticos, identificados através de valores elevados do índice de fixação (Fst), e simultaneamente baixos níveis de variação intraespecífica, indicados por valores reduzidos de heterozigosidade (Hp), foram consideradas como potencialmente impactadas por selecção positiva. Assim, identificaram-se cinco regiões possivelmente influenciadas por seleção positiva. Estas regiões contêm vários genes envolvidos em diversos processos neurais, sendo muitos desses genes em particular determinantes do comportamento. Notavelmente, vários desses genes codificam proteínas que controlam a sobrevivência e migração das células da crista neural. Esta observação está de acordo e dá suporte à hipótese da síndrome da domesticação, uma teoria que postula que os caracteres morfológicos e comportamentais modificados em mamíferos domesticados têm origem em alterações na migração das células da crista neural durante o desenvolvimento embrionário. Com base nas descobertas desse estudo e de outros semelhantes em outros mamíferos domésticos, é possível focar em genes candidatos a pesquisa de marcadores potencialmente discriminantes entre mamíferos domésticos e os seus ancestrais selvagens. O presente estudo teve como objetivo descobrir, através da análise de genes candidatos, e testar um painel de SNPs com elevado poder diagnóstico para distinguir com fiabilidade diferentes classes de gatos puros e híbridos. Os genes candidatos estudados pertencem a três categorias funcionais diferentes: i) desenvolvimento neuronal, ii) cor e estrutura da pelagem, e iii) sistema sensorial. Para cada gene selecionado, um ou dois pares de “primers” foram desenhados para amplificar fragmentos de 700-900 pares de bases em amostras de gatos-bravos de Portugal, França e Roménia, e gatos domésticos portugueses. Um conjunto de 13 genes revelou SNPs com valores elevados de diferenciação (Fst > 0.8) entre gatos-bravos e gatos domésticos. Posteriormente, genótipos de híbridos de primeira geração (F1), segunda geração (F2), e retrocruzamentos com gatos-bravos (B x FSI) e com gatos domésticos (B x FCA) foram computacionalmente simulados com base nos genótipos das classes parentais amostrados. Usando os 13 SNPs, cerca de 90% dos indivíduos analisados foram corretamente identificados e atribuídos à sua categoria. Com base nestes resultados, constata-se preliminarmente que os SNPs identificados neste estudo possuem um valor diagnóstico potencialmente comparável ao de painéis com mais SNPs reportados em estudos anteriores. O painel aqui desenvolvido, carecendo obviamente de análises adicionais que confirmem os resultados obtidos, pode futuramente constituir um método eficaz e fiável para caracterizar padrões de hibridação e introgressão em populações de gato-bravo, facilitando o trabalho de indivíduos e instituições envolvidas na conservação da espécie na Europa.The European wildcat (F. s. silvestris) is a medium-sized carnivorous mammal that has suffered significant population decline and range contraction and fragmentation during the last century. The species is also currently threatened by human-mediated hybridization with domestic cats. Their hybrid offspring is fertile and can backcross with pure wildcats, leading to the introgression of domestic cat genes into the wildcat gene pool. This poses a danger to the genetic integrity of the European wildcat, and may contribute to its extinction. Hence, methods are urgently needed that are able to distinguish between pure wildcats and hybrids. However, the accurate detection of hybridization based on available morphological characters is particularly difficult, and even the panels of molecular markers that have been reported either are not highly reliable in detecting hybrids or are too cumbersome to be of practical value for routine use. Here, I aimed to identify single nucleotide polymorphisms (SNPs) located in genes that may have been affected during the domestication process of the domestic cat (F. s. catus). A total of 51 candidate genes were selected for sequencing of exonic and flanking intronic regions in samples of wildcats and domestic cats. Analysis of the resulting sequences revealed 13 SNPs with elevated genetic differentiation (Fst > 0.8) between the two species. Subsequently, genotypes of first-generation hybrids (F1), second-generation hybrids (F2), and backcrosses with wildcats (B x FSI) and with domestic cats (B x FCA), were simulated in order to evaluate the diagnostic power of the 13 SNP set. Admixture analysis of the simulated genotypes showed that the marker panel could identify and assign each genotype to the correct category, with an accuracy of about 90%. Given the current need for efficient and reliable tools to detect and discriminate samples from wildcats, domestic cats, and their hybrids, this small panel of 13 SNPs with apparently high diagnostic power offers the promise of a convenient and effective assay for surveying and monitoring the distribution and hybridization status of European wildcats

La memoria necesaria: la 'Vida Literaria' de Joaquín Lorenzo Villanueva

La Vida literaria de Joaquín Lorenzo Villanueva (1825) se incluye en las llamadas literaturas del yo y el género autobiográfico, aunque con las limitaciones propias de la época en cuanto al tratamiento de la intimidad. Texto de carácter político y religioso que, según el autor, nace para reconstruir una época decisiva en el devenir de la revolución liberal española; y que aprovecha para justificar su cambio de postura, desde el conservadurismo a la defensa de un gobierno representativo, adscribiéndose con ello a las memorias políticas justificativas. Pero también, un documento necesario en el que a pesar de las parcialidades e intereses, persiste el empeño de revisar para entender y buscar explicaciones, tal vez disidentes, que aporten claridad a la memoria colectiva en la interpretación de la historia escrita por los poderes oficiales y que, de no ser por Villanueva, quizá no hubieran trascendido

Inference Time Optimization Using BranchyNet Partitioning

Deep Neural Network (DNN) applications with edge computing presents a trade-off between responsiveness and computational resources. On one hand, edge computing can provide high responsiveness deploying computational resources close to end devices, which may be prohibitive for the majority of cloud computing services. On the other hand, DNN inference requires computational power to be executed, which may not be available on edge devices, but a cloud server can provide it. To solve this problem (trade-off), we partition a DNN between edge device and cloud server, which means the first DNN layers are processed at the edge and the other layers at the cloud. This paper proposes an optimal partition of DNN, according to network bandwidth, computational resources of edge and cloud, and parameter inherent to data. Our proposal aims to minimize the inference time, to allow high responsiveness applications. To this end, we show the equivalency between DNN partitioning problem and shortest path problem to find an optimal solution, using Dijkstra's algorithm.Comment: 8 pages, 11 figures, IEEE Symposium on Computers and Communications 202