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

2020-06-05Master thesis Open access
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dc.contributor.advisorBrito, Miguel
dc.contributor.advisorRibeiro, Edna Soraia Gregório
dc.contributor.authorMatos, Elisabete Cristina Conceição de
dc.date.accessioned2020-12-10T21:02:15Z
dc.date.available2020-12-10T21:02:15Z
dc.date.issued2020-06-05
dc.descriptionThesis to obtain the Master degree in Biomedical Engineeringpt_PT
dc.description.abstractβ-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 available 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.pt_PT
dc.description.abstractAs 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.pt_PT
dc.description.versionN/Apt_PT
dc.identifier.citationMATOS, Elisabete Cristina Conceição de - Natural compounds with the capacity to reactivate the gene of gamma-globin and induction of fetal hemoglobin - In vitro test. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa - Escola Superior de Tecnologia da Saúde de Lisboa, 2020. Dissertação de mestrado.pt_PT
dc.identifier.tid202551474
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10400.21/12434
dc.language.isoengpt_PT
dc.peerreviewedyespt_PT
dc.publisherInstituto Superior de Engenharia de Lisboa - Escola Superior de Tecnologia da Saúde de Lisboapt_PT
dc.subjectβ-hemoglobinopathiespt_PT
dc.subjectβ-hemoglobinopatiaspt_PT
dc.subjectFetal Hemoglobin reactivationpt_PT
dc.subjectReativação da Hemoglobina Fetalpt_PT
dc.subjectGenisteinpt_PT
dc.subjectGenisteínapt_PT
dc.subjectEpigallocatechin-3-gallatept_PT
dc.subjectEpigalocatequina-3-galatopt_PT
dc.subjectGlobin expressionpt_PT
dc.subjectExpressão da globinapt_PT
dc.subjectBCL11Apt_PT
dc.subjectKLF1pt_PT
dc.titleNatural compounds with the capacity to reactivate the gene of gamma-globin and induction of fetal hemoglobin - In vitro testpt_PT
dc.typemaster thesis
dspace.entity.typePublication
rcaap.rightsopenAccesspt_PT
rcaap.typemasterThesispt_PT

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