Unravelling the factors that influence the ability of antiviral peptideporphyrin conjugates to translocate the blood-brain barrier

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Beatriz Lopes Dias Vieira da
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/61491
Resumo: Tese de Mestrado, Biologia Molecular e Genética, 2023, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências
id RCAP_8bf0fc3fcc6bc30d1b0903c6c0c62473
oai_identifier_str oai:repositorio.ul.pt:10451/61491
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Unravelling the factors that influence the ability of antiviral peptideporphyrin conjugates to translocate the blood-brain barrierBarreira HematoencefálicaBarreira HematoplacentáriaConjugados Péptido-PorfirinaVírus ZikaVírus DengueTeses de mestrado - 2023Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Ciências BiológicasTese de Mestrado, Biologia Molecular e Genética, 2023, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasOs vírus Zika (ZIKV) e dengue (DENV) têm o potencial para criar eventos epidémicos e pandémicos. A sua principal forma de transmissão é a picada de mosquitos do género Aedes que estejam infetados com os vírus. Os mosquitos Aedes já estão presentes em todos os continentes e o seu território está a expandir-se devido às alterações climáticas. O ZIKV e o DENV são uma ameaça à saúde pública global porque os mosquitos infetados têm a capacidade de gerar rapidamente surtos de doença e porque estes vírus causam elevada morbilidade e mortalidade em fetos, crianças, grávidas, adultos e idosos. O ZIKV e o DENV são vírus neurotrópicos, que têm a capacidade de atravessar a barreira hematoencefálica (BHE), atacar o sistema nervoso central (SNC) e causar doenças neurológicas. Tanto o ZIKV como o DENV podem causar síndrome de Guillain-Barré, encefalite e inflamação da medula espinhal em adultos. Em mulheres grávidas, o ZIKV e o DENV são capazes de atravessar a barreira hematoplacentária (BHP) e ser transmitidos verticalmente para o feto. No feto, o ZIKV pode causar malformações congénitas, restrições de crescimento e microcefalia, enquanto que a infeção por DENV durante a gravidez pode causar hemorragias e morte materna e fetal. Atualmente, não existem vacinas licenciadas contra a doença causada por ZIKV e as duas vacinas licenciadas contra a doença causada por DENV, a Dengvaxia e a Qdenga, não asseguram uma proteção completa contra o vírus. Além disso, não existem antivirais licenciados, nem em ensaios clínicos, contra ZIKV e não existem antivirais licenciados contra DENV, existindo apenas um antiviral em ensaios clínicos de fase II contra o DENV, o JNJ-64281802 da Janssen. Um dos principais desafios no desenvolvimento de antivirais contra ZIKV e/ou DENV é o facto de estas moléculas terem de ser capazes de atravessar a BHE e/ou a BHP e combater infeções no SNC e/ou no feto. Antes do início deste estudo, no laboratório onde o trabalho foi desenvolvido, foram concebidas várias moléculas inovadoras com o propósito de atuarem como antivirais contra o ZIKV e o DENV no SNC e/ou no feto. Estas moléculas baseiam-se na conjugação de uma porfirina com atividade antiviral conhecida, a um pequeno péptido, com capacidade para translocar a BHE, sendo denominadas conjugados de péptido-porfirina (CPP(s)). Foram escolhidas as moléculas de protoporfirina IX (PP) ou mesoporfirina IX (MP) e uma sequência peptídica de entre quatro sequências peptídicas, P1, P3, P4 e P5, que têm entre 7 e 10 resíduos de aminoácidos. Duas sequências peptídicas, P1 e P3 têm a capacidade de atuar como transportadores de moléculas em modelos celulares in vitro da BHE e provêm da proteína da cápside do vírus do dengue com serótipo 2. As outras duas sequências peptídicas, P4 e P5 são derivadas da sequência P3. Após a sua conceptualização, vários CPPs foram sintetizados e testados em relação à sua atividade antiviral, citotoxicidade e capacidade de translocar um modelo celular da BHE e/ou da BHP. Sete CPPs (PP-P1, PP-P3, P4-PP, P4-MP, P4-L-MP, MP-L-L-P3 e MP-P5) demonstraram ter atividade antiviral contra pelo menos dois de um painel de quatro vírus com invólucro lipídico (ZIKV, DENV, vírus da síndrome respiratória aguda grave coronavírus 2 e vírus da imunodeficiência humana), possuir baixa citotoxicidade em linhas celulares endoteliais, neuronais, sanguíneas e placentárias, e ser capazes de translocar modelos celulares in vitro da BHE e em alguns CPPs, também da BHP. Assim, o objetivo principal deste estudo foi investigar, para os sete CPPs, a influência de vários fatores, como a sua concentração, o tempo de incubação e a presença de proteínas do soro, na capacidade destes conjugados de translocar modelos celulares humanos in vitro da BHE e da BHP. Inicialmente, realizaram-se ensaios de translocação dos CPPs em modelos celulares humanos in vitro da BHE, com um tempo de incubação de 24 horas, para estudar a influência da concentração dos conjugados na sua capacidade de translocação e efeito na integridade da barreira. Os resultados mostraram que a maioria dos CPPs translocam eficientemente um modelo celular humano in vitro da BHE e simultaneamente causam menos dano à integridade da barreira a 10 μM. Seguidamente, realizaram-se ensaios para testar a influência do tempo de incubação na capacidade de translocação dos conjugados. Os resultados mostraram que todos os CPPs atingem a capacidade máxima de translocação do modelo in vitro da BHE com 24 horas de incubação. Posteriormente, realizaram-se ensaios de translocação dos CPPs para estudar a influência da presença das proteínas do soro na sua translocação. Os resultados mostraram que num modelo celular humano in vitro da BHE, na presença de meio de cultura sem suplementação com soro fetal bovino (SFB), os CPPs P4-PP, P4-MP, P4-L-MP, MP-L-L-P3 e MP-P5 têm uma menor percentagem de translocação e o PP-P1 e o PP-P3 têm a mesma percentagem de translocação, quando comparados com os resultados obtidos na presença de meio de cultura suplementado com SFB. O soro tem na sua constituição albumina, uma proteína que se associa a fármacos e que ostransporta no sistema circulatório até atingir o tecido alvo. A associação da albumina a porfirinas é conhecida e uma vez que os resultados obtidos mostraram que a presença de SFB influencia a capacidade de translocação dos CPPs, foram realizados estudos utilizando espectroscopia de fluorescência para determinar se os CPPs se poderiam associar à albumina de soro bovina (ASB). Os resultados mostraram que todos os CPPs se associam à ASB, sendo que o PP-P3 é o CPP com a menor constante de associação à ASB, o que pode ocorrer devido à formação de agregados de PP-P3 de maiores dimensões na presença de ASB do que na sua ausência. Subsequentemente, realizaram-se estudos utilizando a técnica de dispersão dinâmica de luz para determinar a gama de tamanhos dos agregados de CPPs que se formam em solução e se a presença de ASB influência o tamanho dos agregados dos CPPs. Os sete CPPs formam agregados: o PP-P1 forma os agregados de maiores dimensões, com cerca de 1000 nm de diâmetro, seguido pelos PP-P3, P4-PP e pelo P4-MP que formam agregados com dimensões com cerca de 700 nm de diâmetro, pelo P4-L-MP e pelo MP-L-L-P3, que formam agregados com dimensões de cerca de 300 nm de diâmetro, e pelo MP-P5, que forma agregados com dimensões de cerca de 200 nm de diâmetro. Na presença de ASB, em comparação com a gama de tamanhos dos agregados de CPPs que se formam em solução na ausência de ASB, os CPPs PP-P1, P4-PP, P4-MP, P4-L-MP e MP-P5 formam agregados de menores dimensões, enquanto o PP-P3 forma agregados de maiores dimensões e o MP-L-L-P3 forma agregados com aproximadamente as mesmas dimensões. A associação dos CPPs com a ASB e a diminuição do tamanho dos agregados em solução na presença de ASB, que ocorre com alguns CPPs, são indicadores de que no sistema circulatório de um organismo, os CPPs podem vir a ser transportados por albumina até à BHE e que, portanto, os CPPs sejam capazes de translocar eficientemente as células endoteliais e chegar ao SNC. O PP-P3 é o CPP menos promissor porque apesar de ter uma capacidade de translocação do modelo in vitro da BHE mais elevada do que outros CPPs, é o CPP que forma os agregados de maiores dimensões na presença de ASB. Os CPPs P4-PP, P4-MP, P4-L-MP e PP-P1 são promissores porque na presença de ASB formam agregados de menores dimensões. O MP-L-L-P3 é também promissor porque não ocorre alteração do tamanho dos agregados na presença de ASB. Contudo, o CPP mais promissor é o MP-P5, uma vez que obteve os melhores resultados em todas as propriedades avaliadas. O MP-P5 é o CPP com a maior percentagem de translocação da BHE a 10 μM, é o CPP mais rápido a translocar as células endoteliais, é o CPP que tem a maior constante de associação à ASB, e é o CPP que forma os agregados de menores dimensões em solução, que também diminuem de tamanho na presença de ASB.Zika virus (ZIKV) and dengue virus (DENV) can cross the blood-brain barrier (BBB) and attack the central nervous system (CNS) causing neurological diseases. In pregnant women, they can cross the blood-placenta barrier (BPB) and elicit maternal and foetal diseases. To this day, there are no completely efficacious vaccines or licensed antivirals against ZIKV and/or DENV. A main challenge in antiviral development is the creation of drugs that can cross the BBB and/or the BPB, and fight infections in the CNS and/or in the foetus. To tackle this problem, prior to this study, novel molecules named peptide-porphyrin conjugates (PPC(s)) were designed. PPCs are formed by conjugating a porphyrin with antiviral activity to a peptide with BBB drug shuttle properties. Seven PPCs (PP-P1, PP-P3, P4-PP, P4-MP, P4-L-MP, MP-L-L-P3 and MP-P5) showed potential for their antiviral and translocation properties. Hence, the aim of this work is to unravel the influence of factors such as concentration, time, and the presence of serum proteins on the seven PPCs translocation of human in vitro cellular models of the BBB and/or the BPB. Additionally, the PPCs association with bovine serum albumin (BSA), and the size of PPC aggregates in the presence and absence of BSA were assessed. The results showed that the seven PPCs efficiently translocate an in vitro BBB model and cause the lowest damage to the integrity of the barrier at 10 μM, also, they reach the maximal percentage of translocation after an incubation of 24 hours with cells. The translocation in medium without serum of MP-P5, P4-PP, P4-MP, P4-L-MP, and MP-L-L-P3 is decreased, and of PP-P1, and PP-P3 is unchanged. The seven PPCs bind to BSA, and form aggregates in solution in the absence of BSA. The presence of BSA affects the size of the aggregates of all the PPCs, except for MP-L-L-P3.Castanho, Miguel Augusto Rico BotasDionísio, Francisco André de Campos PereiraRepositório da Universidade de LisboaSilva, Beatriz Lopes Dias Vieira da202320232026-07-31T00:00:00Z2023-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/61491enginfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-12-25T01:18:56Zoai:repositorio.ul.pt:10451/61491Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T00:56:08.424326Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Unravelling the factors that influence the ability of antiviral peptideporphyrin conjugates to translocate the blood-brain barrier
title Unravelling the factors that influence the ability of antiviral peptideporphyrin conjugates to translocate the blood-brain barrier
spellingShingle Unravelling the factors that influence the ability of antiviral peptideporphyrin conjugates to translocate the blood-brain barrier
Silva, Beatriz Lopes Dias Vieira da
Barreira Hematoencefálica
Barreira Hematoplacentária
Conjugados Péptido-Porfirina
Vírus Zika
Vírus Dengue
Teses de mestrado - 2023
Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Ciências Biológicas
title_short Unravelling the factors that influence the ability of antiviral peptideporphyrin conjugates to translocate the blood-brain barrier
title_full Unravelling the factors that influence the ability of antiviral peptideporphyrin conjugates to translocate the blood-brain barrier
title_fullStr Unravelling the factors that influence the ability of antiviral peptideporphyrin conjugates to translocate the blood-brain barrier
title_full_unstemmed Unravelling the factors that influence the ability of antiviral peptideporphyrin conjugates to translocate the blood-brain barrier
title_sort Unravelling the factors that influence the ability of antiviral peptideporphyrin conjugates to translocate the blood-brain barrier
author Silva, Beatriz Lopes Dias Vieira da
author_facet Silva, Beatriz Lopes Dias Vieira da
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Castanho, Miguel Augusto Rico Botas
Dionísio, Francisco André de Campos Pereira
Repositório da Universidade de Lisboa
dc.contributor.author.fl_str_mv Silva, Beatriz Lopes Dias Vieira da
dc.subject.por.fl_str_mv Barreira Hematoencefálica
Barreira Hematoplacentária
Conjugados Péptido-Porfirina
Vírus Zika
Vírus Dengue
Teses de mestrado - 2023
Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Ciências Biológicas
topic Barreira Hematoencefálica
Barreira Hematoplacentária
Conjugados Péptido-Porfirina
Vírus Zika
Vírus Dengue
Teses de mestrado - 2023
Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Ciências Biológicas
description Tese de Mestrado, Biologia Molecular e Genética, 2023, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências
publishDate 2023
dc.date.none.fl_str_mv 2023
2023
2023-01-01T00:00:00Z
2026-07-31T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10451/61491
url http://hdl.handle.net/10451/61491
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/embargoedAccess
eu_rights_str_mv embargoedAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799136446827724800

Registros relacionados