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O Laboratório de Neurociências possui diversos projetos em andamento envolvendo 3 grandes áreas: Aptâmeros, Células Tronco e Neurociências.
Além disso, muitos projetos visam elucidar o envolvimento dos sistemas purinérgico e cininérgico em processos fisiológicos e patológicos, como por exemplo no processo de diferenciação celular, em doenças neurodegenerativas e em células cancerígenas.
As inscrições para o XII Encontro do Clube Brasileiro de Purinas já estão abertas!
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Oportunidades para pós-doutorandos
Medical University of Warsaw – Varsóvia, Polônia
Procuramos duas pessoas altamente motivadas para participarem como pós-doutorandos em dois projetos científicos na Universidade de Medicina de Varsóvia, Departamento de Medicina Regenerativa.
Supervisor: Prof. Mariusz Ratajczak (Medical University of Warsaw) em colaboração com o Prof. Henning Ulrich.
Detalhes (em inglês):
Type of employment relationship: Contact of mandate
Employing entity: Warsaw Medical University
Expected start date: could be immediately
Duration: 36-month position Salary: 10 000 PLN (tax included)
Projects description:
- Early and late consequences of stem cell compartment damage due to SARS-CoV-2 infection
COVID19 or SARS-CoV-2 virus is single-stranded RNA virus, whose infection can be asymptomatic or lead to damage of several vital organs and a fatal complication involving “cytokine storm”, which results in uncontrolled hyperactivation of the immune response by innate immunity cells. The major concern is that we still cannot foresee late complications of this infection including direct or indirect effects on stem cell compartment. SARS-CoV-2 may enter human cells after binding to the angiotensin- converting enzyme 2 (ACE2) receptor and utilizes its surface spike protein (SP) for attachment and entry into the target cells. It has been demonstrated that ACE2 receptor is highly expressed on hematopoietic stem cells (HSCs) and endothelial progenitors (EPCs) isolated from adult hematopoietic organs as well on developmental early precursors of these cells. Its expression increases with more primitive phenotype of cells and it may explain that our group noticed its high expression in addition to HSC and EPC on human very small CD133+CD34+Lin-CD45– cells, which can be specified as reported by us and others into functional HSCs and EPCs. COVID19 after binding to ACE2 may hyperactivate Nlrp3 inflammasome as we recently demonstrated in cells at different level of specification into hematopoietic and endothelial lineage. This may lead to pyroptotic death of the cells exposed to virus SP. Moreover, this could lead also as we postulated of an initiation of “cytokine storm” by innate immunity cells. Evidence accumulates that COVID19 infection despite a fact that it manifests primarily as a respiratory syndrome has significant impact on other organs including the hematopoietic system and endothelium leading to several complications. To support this a large percentage of infected patients, suffer from lymphopenia and thrombocytopenia as well as from damage of endothelium that promotes hypercoagulability. Nevertheless, there are still not very well known mechanisms how virus affect human stem cells and damage them by productive or abortive infection. It is well known that the innate immune response and activation of the Nlrp3 inflammasome are important defense mechanisms during the first days of infection, until acquired immunity responds with the production of antibodies. However, as mentioned above hyperactivation of this intracellular protein complex in innate cells may induce a cytokine storm or may lead to their death of other cells in mechanism of pyroptosis. Virus may also damage cells by lysis or theoretically what we hypothesize may stay after entry into long living stem cells in a latent form and become activated when immune system becomes impaired. Our group postulated a possibility that damage of stem cells for hemato/endothelial lineage may occur mainly by hyperactivation of Nlrp3 inflammasome after binding of viral SP to ACE2 expressed on these cells. Similar role may play interaction of SP with Toll like receptor-4 (TLR4). Our group and group of Dr. Hal Broxmeyer has demonstrated that exposure of umbilical cord blood-derived HSCs to SP protein decreases viability and in vitro clonogenicity of these cells. We also observed similar effect on proliferation of human EPC. Based on this a central hypothesis of our proposal is that COVID19 infection may damage by SP-ACE2 or SP-TLR4 interaction stem cells from hematopoietic/endothelial lineage which contributes to early and late consequences of this infection.
- Role of Nox2-ROS-Nlrp3 inflammasome axis in homing ang engraftment of hematopoietic stem/progenitor cells
Delayed engraftment of hematopoietic stem/progenitor cells (HSPCs), or even failure to engraft, is still a significant clinical problem, mainly if the number of HSPCs is limited. The mechanisms that direct homing and engraftment of HSPCs after transplantation to BM are still not well understood. We propose that these processes could be enhanced by employing some safe, innovative, and efficient approaches. We will shed more light on these processes and propose new innovative strategies by i) improving the responsiveness of infused HSPCs so that they can better migrate toward a gradient of the main BM chemoattractant, stromal-derived factor 1 (SDF-1), and the two supporting BM chemoattractants, sphingosine-1-phosphate (S1P) and extracellular adenosine triphosphate (eATP), and ii) we will manipulate in BM microenvironment of transplant recipient a state of “sterile inflammation” induced by myeloablative condition for transplantation, to promote better homing and engraftment. Our pioneering data indicate that receptors for HSPCs chemoattractants, including CXCR4 for SDF-1, S1P1R for S1P, and P2X7 for eATP, have to be included in membrane lipid rafts (MLRs) for optimal migration and BM homing. These MLRs are assembled on the cell surface in response to NADPH oxidase 2 (Nox2) that generates reactive oxygen species (ROS) to trigger activation of Nlrp3 inflammasome. Thus, we propose that the Nox2-ROS-Nlrp3 inflammasome axis regulates the migration of HSPCs and their homing properties. Similarly, our data indicate that the same axis facilitates the homing response of the BM microenvironment after myeloablative conditioning before transplantation. Therefore, based on our intriguing published and preliminary evidence, we propose three interrelated specific aims. Specific Aim 1. To enhance the Nox2–ROS–Nlrp3 inflammasome-mediated MLRs formation to increase migration of HSPCs to BM chemoattractants. We will test strategies to improve the responsiveness of transplanted HSPCs to BM chemoattractants by increasing the formation of MLRs on HSPCs in Nox2–ROS–Nlrp3 inflammasome-dependent manner. Specific Aim: To enhance homing of HSPCs by modulating Nox2-ROS-Nlrp3 inflammasome mediated sterile inflammation in the recipient BM microenvironment after myeloablative conditioning for transplantation. Since myeloablative conditioning for transplantation fuels a state of “sterile inflammation” in the BM microenvironment that directs the homing of transplanted HSPCs, we will manipulate the state of sterile inflammation in the BM microenvironment to promote better homing and engraftment. Specific Aim 3. To explain at the cellular and molecular level, the role of the Nox2-ROS-Nlrp3 inflammasome axis in migration, homing, and engraftment of HSPCs. We will employ state of the art strategies to analyze cellular and molecular effects that regulate i) optimal MLRs-dependent migration of HSPCs and ii) sterile inflammation induced BM microenvironment that facilitates homing and expansion of transplanted HSPCs.
Eligibility:
A suitable applicant should have the following qualifications:
- PhD degree in Biology or Biotechnology
- Basic previous experience in the following biology techniques: RNA seq, Mass Spectrometry, flow cytometry
- Academic background in cell biology, molecular biology, and/or genetics.
- Scientific research experience (full-text international publications, full-text articles published in Polish journals, international abstracts, active participation in (inter)national meetings, and scientific courses)
- Ability to work independently
- The candidate is required to have knowledge of stem cell biology
- Good knowledge of English
- Strong interest in science
How to apply:
Please send to:
mzrata01@louisville.edu
mariusz.ratajczak@wum.edu.pl
medycyna.regeneracyjna@wum.edu.pl
mariusz.ratajczak@louisville.edu and
henning@iq.usp.br
*Documents (as PDF files):
- Letter of interest
- CV
- Publication list
- Photo
- Contact details of 1-2 potential referees with recommendation letter
- Statement (see below)
The e-mail heading should be: “Post-doc – OPUS grant”.
Please, also provide the statement that you grant us a permission to process your personal details for the recruitment process:
“I hereby give consent for my personal data included in the job offer to be processed for the purposes of recruitment conducted by the Medical University of Warsaw located in Warsaw”.
The rules for the protection of personal data used by the Medical University of Warsaw:
- The administrator of personal data is the Medical University of Warsaw located in Warsaw, Żwirki i Wigury 61, 02-091 Warszawa,
- Contact to the Data Protection Officer - email address: iod@wum.edu.pl.
- Personal data will be processed in order to implement the recruitment process pursuant to art. 221 of the Labor Code, and in the case of providing a broader scope of data pursuant to art. 6 § 1a GDPR - consent expressed by the candidate.
- Access to personal data within the University's organizational structure shall only have employees authorized by the Administrator in the necessary scope.
- Personal data will not be disclosed to other entities, except for entities authorized by law.
- Personal data will be stored for the period necessary to carry out the recruitment process, up to 12 months from the settlement of the recruitment process. After this period, they will be removed.
- You have the right to access your data, the right to rectify, delete, limit processing, the right to transfer data, the right to object to the processing, the right to withdraw consent.
- You have the right to withdraw consent to the processing of your personal data at any time, which will not affect the lawfulness of the processing that was carried out on the basis of consent before its withdrawal.
- You have the right to lodge a complaint with the Office for Personal Data Protection when it is justified that his personal data are processed by the Administrator in breach of the general regulation on the protection of personal data of April 27, 2016.
- Providing personal data is voluntary, but necessary to participate in the recruitment process to the extent specified in art. 221 § 1 of the Labor Code, voluntary in the remaining scope.
- Decisions will not be taken in an automated manner and personal data will not be subject to profiling.
Solução salina inibe a replicação de SARS-CoV-2
Juntamente com os professores Dr. Edson L. Durigon e Dra. Cristiane R. Guzzo, o grupo do prof. Henning demonstrou que, em células epiteliais de pulmão, a solução salina hipertônica inibe a replicação do vírus da COVID-19. Esse achado pode auxiliar na busca de tratamentos e métodos de profilaxia da COVID-19.
Confira as matérias publicadas em veículos de comunicação:
COVID-19 e o Sistema Nervoso Central
O grupo do professor Dr. Henning Ulrich recentemente revisou os possíveis mecanismos da invasão do vírus SARS-CoV-2 no Sistema Nervoso Central e propos que estes mecanismos envolvam a ativação do receptor P2X7 por ATP, de modo que medicamentos que bloqueiam esse receptor possam ser uma estratégia promissora para prevenir ou tratar complicações neurológicas em pacientes com COVID-19. Sintomas neurológicos estão sendo relatados em pacientes com COVID-19, porém as consequências agudas e de longo prazo da SARS-CoV-2 no sistema nervoso central ainda são desconhecidas.
Sabe-se que o ATP é liberado em situações de inflamação e morte de células. A gravidade da COVID-19 está associada a respostas inflamatórias exacerbadas, causando a chamada “tempestade de citocinas”. Citocinas são fatores que desencadeiam e pioram a inflamação e, junto com o SARS-CoV-2, podem chegar no sistema nervoso central, podendo induzir mini-derrames e morte de neurônios. Esses processos são amplamente descritos em transtornos psiquiátricos e doenças neurodegenerativas. Levando em consideração que o aumento de ATP induzido pela infecção por SARS-CoV-2 pode ativar receptores P2X7 e piorar o quadro inflamatório, Dr. Ulrich, e seus colaboradores propuseram que a infecção por SARS-CoV-2 pode desencadear e/ou piorar o quadro de doenças do sistema nervoso central (como depressão, doença de Parkinson e Alzheimer) e que pacientes com essas doenças podem apresentar maior suscetibilidade à neuroinfecção por SARS-CoV-2. Assista ao vídeo explicativo para entender melhor.
Este trabalho foi abordado no Jornal da TV Record no dia 27 de março de 2021 e o vídeo está disponível abaixo.
Artigo completo: https://www.nature.com/articles/s41380-020-00965-3
Artigos publicados:
Rafael R. G. Machado, Talita Glaser, Danielle B. Araujo, Lyvia Lintzmaier Petiz, Danielle B. L. Oliveira, Giuliana S. Durigon, Alessandra L. Leal, João Renato R. Pinho, Luis C. S. Ferreira, Henning Ulrich*, Edison L. Durigon*, Cristiane Rodrigues Guzzo* (2021). Inhibition of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 Replication by Hypertonic Saline Solution in Lung and Kidney Epithelial Cells. ACS Pharmacology & Translational Science: 10.1021/acsptsci.1c00080
Deidiane Elisa Ribeiro, Ágatha Oliveira-Giacomelli, Talita Glaser, Vanessa F. Arnaud-Sampaio, Roberta Andrejew, Luiz Dieckmann, Juliana Baranova, Claudiana Lameu, Mariusz Z. Ratajczak & Henning Ulrich (2020). Hyperactivation of P2X7 receptors as a culprit of COVID-19 neuropathology. Molecular Psychiatry: https://doi.org/10.1038/s41380-020-00965-3.
Link: https://www.nature.com/articles/s41380-020-00965-3
Henning Ulrich and Micheli M. Pillat (2020). CD147 as a Target for COVID-19 Treatment: Suggested Effects of Azithromycin and Stem Cell Engagement. Stem Cell Reviews and Reports ://doi.org/10.1007/s12015-020-09976-7.
Link: https://link.springer.com/article/10.1007/s12015-020-09976-7
Micheli Mainardi Pillat, Arne Krüger, Lara Mendes Ferreira Guimarães, Claudiana Lameu, Edmarcia Elisa de Souza, Carsten Wrenger, Henning Ulrich (2020). Insights in chloroquine action: perspectives and implications in Malaria and COVID‐19. Cytometry A. doi: 10.1002/cyto.a.24190
Link: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7404934/
Anacleto Silva de Souza, Jose David Rivera, Vitor Medeiros Almeida, Pingju Ge, Robson Francisco de Souza, Chuck Shaker Farah, Henning Ulrich, Sandro Roberto Marana, Roberto Kopke Salinas, Cristiane Rodrigues Guzzo (2020). Molecular Dynamics Reveals Complex Compensatory Effects of Ionic Strength on the Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 Spike/Human Angiotensin-Converting Enzyme 2 Interaction. J Phys Chem Lett. doi: 10.1021/acs.jpclett.0c02602
Link: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7737395/
Novos Projetos:
Mecanismo de infecção celular do vírus SARS-CoV-2
Em dezembro de 2019, iniciou-se na China um dos maiores desafios da humanidade na atualidade: a pandemia COVID-19. A COVID-19 é transmitida pelo vírus SARS-CoV-2, caracterizado por causar síndrome respiratória aguda grave devido ao prejuízo da função pulmonar. O pulmão de indivíduos adultos apresenta células-tronco e progenitoras endógenas, com característica de multipotência e auto-renovação. Embora se mantenham quiescentes em condições basais, estas células são importantes para a homeostase das células epiteliais e o reparo de lesões. Estudos recentes sugerem que, com exceção das células ciliadas, a maioria das células epiteliais pulmonares podem adquirir características de células-tronco e induzir o reparo pulmonar. Estudos mostram que tanto as células-tronco quanto células do sistema nervoso central podem ser infectadas pelo vírus SARS-CoV-2. A perda de olfato e paladar característicos da COVID-19 indicam que o vírus pode acometer o sistema nervoso central. Além disso, alguns dos pacientes demonstraram sintomas neurológicos, tais como dor de cabeça, vomito e náusea. A infecção celular pelo vírus SARS-CoV-2 ocorre através da interação entre uma proteína viral chamada Spike e duas proteínas localizadas na superfície celular, a enzima conversora de angiotensina 2 (ECA2) e a CD147. CD147 é amplamente expressa em células progenitores neurais migratórios. De acordo com estudos, a super expressão desta proteína em células progenitores neurais aumentou a migração celular da zona subventricular para locais de lesão isquêmica, o que sugere a participação da proteína CD147 em processos neuro-regenerativos. Com base nas evidências discutidas, os objetivos do presente projeto são analisar (1) a expressão de CD-147, suas variantes de splicing e seu nível de glicosilação em iPSCs diferenciadas em células progenitoras pulmonares e células progenitoras neurais infectadas; (2) se o vírus SARS-CoV-2 é capaz de infectar células progenitoras pulmonares e células progenitoras neurais; (3) os efeitos da infecção viral sobre a proliferação e diferenciação dessas células; (4) os efeitos induzidos pela inibição da proteína CD-147 por anticorpos sobre a invasão célular pelo vírus SARS-CoV-2.
Além disso, estudaremos a interação entre o receptor CD147 e a proteína spike viral por meio de ensaios de desnaturação, calorimetria isotérmica e ressonância magnética nuclear em solução, tecnologia de ponta para estudo de estrutura e dinâmica de proteínas. Os resultados obtidos permitirão a melhor compreensão do mecanismo de infecção celular do SARS-CoV-2 bem como o estudo de uma nova estratégia para inibir a mesma através do bloqueio da proteína CD147.
Avaliação do eixo ATP-adenosina em linfócitos na infecção por SARS-CoV-2
Participantes: Maria Notomi Sato, Anna Julia Pietrobon, Henning Ulrich, Talita Glaser e Ana Battastini.
Deficit inicial na Doença de Huntignton
O grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Henning Ulrich (USP) publicou recentemente um trabalho interessantíssimo que contribui para um melhor entendimento da doença de Huntington, uma doença neurodegenerativa. A pesquisa conduzida pelo prof. Dr. Henning Ulrich e pela Dra. Talita Glaser mostrou que os receptores P2X7 e P2Y2 induzem abertura de canais de cálcio voltagem dependentes e que pode implicar no comprometimento da diferenciação das células tronco em neurônios secretores de GABA. No contexto da doença de Huntington, uma doença grave e altamente debilitante, os neurônios secretores de GABA provenientes das células tronco possuem receptores P2Y2 disfuncionais, implicando na alteração da homeostase celular e maior suscetibilidade a morte dos neurônios. Além disso, usando uma estratégia pioneira por imageamento em tempo real da expressão gênica, esse trabalho mostrou como oscilações espontâneas de cálcio regulam a neurogênese dinamicamente. Esse trabalho evidenciou que a doença de Huntington manifesta alterações desde o período embrionário e que é associada a prejuízos do neurodesenvolvimento. Assim, ele mostra um novo paradigma dentro do estudo da doença de Huntington e mostra como a ciência básica é necessária e importante para novas descobertas que podem ser utilizadas posteriormente na clínica. O trabalho foi desenvolvido em sua maior parte no IQ-USP, com colaborações na uni Universidade de Quioto e Escola de Medicina da Harvard.
Receptores de purinas e cininas na neurogênese e neurodegeneração
A neurogênese consiste na diferenciação de neurônios a partir de células-tronco neurais. Este processo ocorre principalmente durante o desenvolvimento embrionário, mas também está presente ao longo da vida em regiões cerebrais específicas, como a zona subventricular e a zona subgranular do hipocampo, onde aumenta a plasticidade neuronal e contribui para a regeneração do tecido neural. A desregulação da neurogênese pode desencadear disfunções patológicas. Portanto, estudos de mecanismos que regulam a neurogênese são importantes para a compreensão das origens do desenvolvimento das doenças cerebrais, mas também para a terapia de doenças neurodegenerativas por meio da terapia celular. Nosso laboratório tem liderado com descobertas neste campo, como por exemplo a participação da sinalização purinérgica e cininérgica na diferenciação neural de células-tronco embrionárias e neurais in vitro, bem como na mobilização de células-tronco neurais in vivo. O foco são as funções dos receptores purinérgicos ativados por ATP e outros nucleotídeos, consistindo nos subtipos P2Y1,2,4,6,11,12,13,14 acoplados à proteína G e nos canais iônicos P2X1-7; também como em receptores de cinina B1 e B2 acoplados à proteína G e ativados por bradicinina, calidina e seus metabólitos. Mostramos que a expressão e os padrões de atividade desses receptores contribuem para o progresso da diferenciação e determinação do fenótipo neural. No entanto, além de sua importância em guiar a neurogênese e contribuir para o funcionamento do cérebro, as vias de sinalização induzidas por nucleotídeos e cininas extracelulares podem ser alvos para reverter processos pró-inflamatórios e patologias neurológicas que levam à neurodegeneração, como ocorre nas doenças de Parkinson, Huntington e Alzheimer, e transtorno bipolar. No link abaixo, discutimos alguns resultados da modulação da atividade farmacológica de receptores cininérgicos e purinérgicos como alvos para o tratamento das doenças de Parkinson e Huntington.
Novo Projeto Temático:
Receptores de purinas e cininas como alvos de estudo e intervenção terapêutica em doenças neurológicas
O processo de neurogênese, que consiste na diferenciação de células tronco neurais (CTN) em neurônios, ocorre tanto na fase embrionária como no cérebro adulto. Por esse motivo, CTN têm sido sugeridas como importantes ferramentas para a regeneração de tecidos nervosos e reestabelecimento de condições saudáveis e para estudo para a compreensão do desenvolvimento fisiopatológico de diversas doenças neurológicas. Em trabalhos anteriores, nosso grupo demonstrou diferentes vias sinalizadoras que controlam o desenvolvimento de CTN, destacando-se o papel dos sistemas purinérgico e cininérgico, cuja modulação é essencial na determinação do fenótipo neural. Além de participar da neurotransmissão no cérebro adulto em condições saudáveis, sua modulação pode reverter quadros patológicos em modelos animais e in vitro das doenças de Parkinson e Alzheimer. Considerando os achados de nosso grupo, nesse projeto propomos uma investigação mais aprofundada sobre os mecanismos que permeiam essa modulação, a fim de elucidar como os sistemas de sinalização via purinas e cininas estão envolvidos e podem ser alvos terapêuticos para reverter patologias neurológicas especialmente associadas à neurodegeneração/ regeneração e aos processos neuroinflamatórios. Assim, o papel neurogênico, neuroprotetor e imunoregulatório da sinalização purinérgica e cininérgica será estudado nas doenças de Parkinson, Alzheimer, Huntington e no transtorno bipolar. Além disso, novas ferramentas baseadas em nanotecnologia, como biopolímeros conjugados à bradicinina, serão utilizadas no aprimoramento da técnica de transplante de CTN como alternativa terapêutica em modelos animais.
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