Natural compounds with the capacity to reactivate the gene of gamma-globin and induction of fetal hemoglobin: in vitro test

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Matos, Elisabete Cristina Conceição de
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.21/13367
Resumo: Mestrado em Engenharia Biomédica
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spelling Natural compounds with the capacity to reactivate the gene of gamma-globin and induction of fetal hemoglobin: in vitro testβ-hemoglobinopathiesFetal hemoglobin reactivationGenisteinEpigallocatechin-3-gallateGlobin expressionBCL11AKLF1β-hemoglobinopatiasReativação da hemoglobina fetalGenisteínaEpigalocatequina-3-galatoExpressão da globinaMestrado em Engenharia BiomédicaABSTRACT - β-hemoglobinopathies are the most common recessive genetic diseases worldwide. Currently available treatments for these disorders are expensive and associated with severe side effects. Pharmacological reactivation of Fetal Hemoglobin (HbF) is seen as a promising therapeutic strategy. Hydroxyurea (HU), a potent ribonucleotide reductase inhibitor, is the only Food and Drug Administration (FDA) approved HbF inducing agent. However, its cytotoxicity, potential carcinogenicity, and variable clinical effects limit severely its use. Identification of novel agents, with higher HbF inducing activity, lower cytotoxicity, and availability in low-income countries, such as natural compounds, has become a great challenge today. Here, we performed an assessment of potential transcriptional effects induced by two natural bioactive compounds, namely Genistein (GN) a naturally occurring flavonoid found in soybean and soy derivates, and Epigallocatechin-3-gallate (EGCG) the major polyphenol component of green tea, in globin and HbF regulators/silencer genes. K562 cell line was exposed for 72 and 96 hours to three different concentrations of GN and EGCG that mimic cellular exposure in vivo after supplementation (100 ƞg/ml, 250 ƞg/ml and 500 ƞg/ml), and 25 μg/ml HU was used as a positive control. Cell viability and proliferation were measured and the transcriptional effects of GN and EGCG on α, β, and γ-globin genes, as well as the HbF regulators genes BCL11A and KLF1, were evaluated by qRT-PCR using specific primers. Our results demonstrated that both compounds impact cellular metabolism and proliferation with no cytotoxic effects and have a potential specific molecular target for BCL11A with associated downregulation, without altering KLF1 levels. GN and EGCG also affected globin expression levels in a dose and time-dependent manner. Interestingly, transcriptional analysis of both compounds revealed non-monotonic dose-responses (NMDRs). Overall, our preliminary study sustains the potential of these compounds for γ-globin reactivation and consequently HbF induction, which indicates that GN and EGCG may be potential candidates for new therapeutic strategies. Further research must be performed in order to assess the effectiveness of HbF induction and the underlying molecular mechanisms.RESUMO - As β-hemoglobinopatias são as doenças genéticas recessivas mais comuns no mundo. No entanto, os tratamentos atualmente disponíveis são dispendiosos e apresentam graves efeitos secundários. A reativação farmacológica da Hemoglobina Fetal (HbF) é vista como uma estratégia terapêutica promissora. A Hidroxiureia (HU), um potente inibidor da ribonucleotídeo redutase, é atualmente o único fármaco indutor de HbF aprovado pela FDA. No entanto, a sua citotoxicidade, potencial carcinogénico e efeitos clínicos variáveis, limitam severamente o seu uso. A identificação de novos agentes, com alta atividade indutora de HbF, baixa citotoxicidade e disponíveis nos países em desenvolvimento, como os compostos naturais, é um dos grandes desafios da atualidade. Neste projeto avaliámos os efeitos transcricionais induzidos por dois compostos naturais, a Genisteína (GN), um flavonoide natural encontrado na soja e derivados da soja e a Epigalocatequina-3-galato (EGCG), o principal componente polifenol do chá verde, nos genes reguladores/silenciadores da globina e HbF. A linhagem celular K562 foi exposta por 72 e 96 horas a três concentrações diferentes de GN e EGCG (100 ƞg/ml, 250 ƞg/ml e 500 ƞg/ml) que reproduzem a exposição celular in vivo após suplementação, e 25 μg/ml de HU foi utilizada como controlo positivo. A viabilidade e proliferação celular foram medidas e os efeitos transcricionais da GN e EGCG nos genes da α, β e γ-globina, bem como nos genes reguladores da HbF, BCL11A e KLF1, foram avaliados por qRT-PCR utilizando primers específicos. Os nossos resultados demonstraram que ambos os compostos afetam o metabolismo e proliferação celular sem efeitos citotóxicos observáveis, e têm como potencial alvo molecular o BCL11A, associado à regulação negativa deste gene, sem alterar os níveis do KLF1. A GN e EGCG também afetaram a expressão das globinas em função da dose e do tempo. A análise transcricional de ambos os compostos, revelou que ambos apresentam respostas não monotónicas em relação à dose (NMDRs). Este estudo sustenta o potencial desses compostos para reativação da γ-globina e, consequentemente, indução da HbF, o que indica que a GN e EGCG podem ser potenciais candidatos a novas estratégias terapêuticas. Mais pesquisas devem ser realizadas para avaliar a eficácia na indução da HbF e os mecanismos moleculares subjacentes.Instituto Politécnico de Lisboa, Escola Superior de Tecnologia da Saúde de LisboaBrito, MiguelRibeiro, EdnaRCIPLMatos, Elisabete Cristina Conceição de2021-05-20T10:53:17Z2020-062020-06-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.21/13367engMatos EC. Natural compounds with the capacity to reactivate the gene of gamma-globin and induction of fetal hemoglobin: in vitro test [dissertation]. Lisboa: Escola Superior de Tecnologia da Saúde de Lisboa - Instituto de Engenharia de Lisboa/Instituto Politécnico de Lisboa; 2020.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-08-03T10:07:58Zoai:repositorio.ipl.pt:10400.21/13367Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T20:21:19.750060Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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