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Tesis > TEMA

Biología [ 2301 tesis ]

Radiobiología [ 5 tesis ]

Policastro, Lucía Laura. "Participación de las especies reactivas del oxígeno y del nitrógeno en la transformación celular y en la modulación de la radiosensibilidad" (2002) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Las poblaciones celulares en un organismo están estrictamente controladas por el balance de señales complejas que estimulan o inhiben la proliferación, diferenciación y sobrevida de las células. Existen evidencias experimentales que sugieren que las especies reactivos del oxigeno estón involucradas en el desarrollo del cancer. El primer objetivo de este trabajo fue evaluar la participación de las especies reactivos del oxígeno en los mecanismos de proliferación y transformación celular y modular los niveles de estas especies a fin de inhibir la proliferación y de esta forma controlar el crecimiento tumoral. Los resultados demostraron que existe un aumento de la actividad de superóxido dismutasa y una disminución de los niveles de catalasa y glutatión peroxidasa, enzimas disipadoras de peróxido de hidrógeno, en función de la malignidad. Este desbalance enzimótico se correlacionó con aumento de la producción de peróxido de hidrógeno. La disipación de peróxido de hidrógeno de manera exógena mediante tratamientos con catalasa inhibió la proliferación en líneas celulares de diversos orígenes tisulares y de organismos diferentes, lo que sugiere que la participación del peróxido de hidrógeno en el control de la proliferación sería un fenómeno general. Por otro lado, tratamientos con catalasa inhibieron el desarrollo de tumores experimentales. En concordancia con estos resultados, se demostró que la transfección estable del cDNA de la catalasa en una línea celular tumoral humana, disminuyó la tasa de proliferación y revirtió características de fenotipo maligno. Con respecto a los mecanismos de la inhibiciónde proliferación por secuestro de peróxido de hidrógeno, se demostró aumento de los niveles de óxido nítrico en los tratamientos con catalasa, sugiriendoa esta especie como un posible mediador de esta vía. Por otro lado, dado que la radioterapia constituye junto a la quimioterapia una de las principales formas de tratamiento contra el crecimiento tumoral, el segundo objetivo de esta tesis fue la caracterización de la radiosensibilidad intrínseca de líneas celulares con diferente grado de malignidad, de la respuesta celular a diferentes tipos de radiaciones ionizantes y el estudio del efecto del óxido nítrico como posible radiosensibilizador selectivo de las células tumorales. Los estudios de radiosensibilidad intrínseca demostraron un aumento de la radiorresistencia en función de la malignidad en las células tumorales de ratón evaluadas, que no se manifestó en las células de origen humano. Con respecto a las irradiaciones con haces de protones y de litio en comparación con la radiación gamma, se demostró un aumento de la eficiencia biológica relativa (RBE) en función de la transferencia lineal de energía (LET) de la radiación, que resultó consistente con los datos bibliográficos. Por otro lado, los estudios de la acción del óxido nítrico mostraron un mayor efecto radiosensibilizador en las células con mayor capacidad tumorigénica. Este efecto podría ser explicado por el estado prooxidativo basal de las células mas malignas, que potenciaría la acción de la radiación. Se demostró también la acción del óxido nítrico como radiosensibílizadoren tumores experimentales. Estos resultados sugieren la posibilidad de explorar terapias antioxidantes específicas y radiosensibílizadores selectivos para el control del crecimiento tumoral.

Abstract:
Cell populations in a living organism are strictly controlled by the balance of complex signaling systems, which stimulate or inhibit cell proliferation, dífferentiation and survival. Substantial experimental evidence suggests a role of reactive oxygen species in the development of cancer. The first aim of the present study was to evaluate the involvement of reactive oxygen species in the mechanisms of cell proliferation and transformation and to modulate the levels of these species to inhibit proliferation and thus control tumor growth. The results showed an increase in superoxide dismutase activity and a fall in the activities of H2O2-detoxifying enzymes, catalase and glutathione peroxidase, as a function of malignancy. This imbalance in the antioxidant system was coupled to a rise in the levels of H2O2. The exogenous removal of H2O2 by treatment with catalase induced an inhibition of proliferation in all the tested cell lines of different tissues from several species, suggesting that the regulation of proliferation by H2O2 would be a general phenomenon. Moreover, in vivo treatments with catalase inhibited the growth of experimental tumors. Furthermore, the rate of proliferation was inhibited and some features of malignant phenotype were reversed by a stable transfection of the cDNA of catalase in a human tumor cell line. Regarding the mechanisms of the inhibition of cell proliferation by scavenging H2O2,an increase in the levels of nitric oxide by treatment with catalase was found, suggesting that nitricoxide could be a mediator of this signaling pathway. Taking into account that radiotherapy coupled to chemotherapy is one of the main forms of treatment for cancer, the second aim of this study was to characterize the intrinsic radiosensitivity of cell lines with different degrees of malignancy, the cellular response to different types of ionizing radiation and the effect of nitricoxide as a possible selective radiosensitizer of tumor cells. The studies of intrinsic radiosensitivity demonstrated an increase in radioresistance as a function of malignancy in the mouse tumor cells evaluated. However, this correlation was not found in the human cells tested. Regarding proton and Lithium beam irradiations as compared with gamma irradiations, an increase in relative biological effectiveness (RBE)as a function of the linear energy transfer (LET) was found, which was consistent with previous reports. Furthermore, the studies of the action of nitric oxide resulted in a greater radiosensitizing effect on the more tumorigenic cells. These differential effects could be due to the basal prooxidative state of the more malignant cells that could potentiate the effect of radiation. The radiosensitizing effect of nitric oxide on experimental tumors was also demonstrated. These results suggest the possibility of exploríng specific antioxidant therapies and selective radiosensitizers for the control of tumor growth.

Kreimann, Erica Lorena. "Estudios de terapia por captura neutrónica en boro (BNCT) en un modelo experimental de cáncer oral" (2002) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La Terapia por Captura Neutrónica en Boro (BNCT) es una modalidad terapéutica binaria que involucra la acumulación selectiva de portadores de ¹°Ben el tumor y la subsiguiente irradiación con un haz de neutrones. Las particulas de alta transferencia lineal de energia que se producen durante la reacción de captura de un neutrón térmico por el núcleo de boro tienen un rango de aproximadamente 5-9 μm y una alta eficacia biológica relativa. Así, el BNCT dañaría selectivamente las células tumorales. Esta terapia se encuentra en etapa de ensayo clínico en el mundo para tumores de cerebro y melanoma. Dentro del marco de la búsqueda de nuevas aplicaciones para BNCT, el estudio de la biologia y radiobiología del BNCT, la búsqueda de nuevos compuestos borados y la evaluación de la respuesta del tejido tumoral, precanceroso y normal hemos propuesto el modelo de cáncer oral en la bolsa de la mejilla del hamster para estudios de BNCT. Los estudios de biodistribución y farmacocinética en este modelo de un compuesto borado tradicional y uno de última generación demostraron la incorporación selectiva de boro al tumor en cantidades potencialmente terapéuticas. Un estudio de BNCT in vivo demostró por primera vez el éxito de esta terapia en el tratamiento del cáncer oral sin daño al tejido normal.

Abstract:
Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) is a binary treatment modality that involves the selective accumulation of ¹°B carriers followed by irradiation with a neutron beam. The high linear energy transfer particles emitted during the capture of a thermal neutron by a ¹°B nucleus have a range of approximately 5-9 μm in tissue and are known to have a high relative biological effectiveness. Thus, BNCT would potentially target neoplastic tissue selectively. Clinical trials of BNCT for the treatment of brain tumors and melanoma are underway in the world. Within the context of the search for new applications of BNCT, the study of the biology and radiobiology of BNCT, the assessment of new boron compounds and the evaluation of the response of tumor, precancerous and dose-limiting normal tissues we have proposed the hamster cheek pouch oral cancer model for BNCT studies. The biodistribution and pharmacokinetic studies of a traditional and a new boron compound in this model evidenced potentially therapeutic, selective, incorporation of boron to tumor tissue. An in vivo study demonstrated, for the first time, the success of BNCT in the treatment of oral cancer with virtually no damage to normal tissue.

Diez, Berenice Andrea. "Estudios sobre la terapia fotodinámica a partir de ALA en células leucémicas sensibles y resistentes a drogas de quimioterapia" (2012) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La Terapia Fotodinámica (TFD) es utilizada para el tratamiento del cáncer y otras patologías no malignas. Se basa en la administración un compuesto fotosensibilizante (FS) que se acumula selectivamente en el tejido maligno y al recibir fotones interactúa con el O2 produciendo especies reactivas del oxígeno (ROS), que son altamente tóxicas y desencadenan la muerte celular. La administración exógena del ácido 5-aminolevúlico (ALA), precursor biológico de la síntesis de los tetrapirroles, induce la acumulación de protoporfirina IX (PpIX), un FS muy eficiente. La quimioterapia administrada en altas dosis, seguida del transplante autólogo de médula ósea es una de las modalidades terapéuticas más utilizadas para el tratamiento de la leucemia. Sin embargo, una pequeña proporción de células leucémicas indiferenciadas que se encuentran en un estado quiescente, pueden resultar resistentes a la quimioterapia y ser reinsertadas en el paciente luego del transplante. Por este motivo actualmente se estudian métodos de purgado potencialmente efectivos para eliminar a las células malignas remanentes. Además, el uso de quimioterapia presenta otras limitaciones como el desarrollo de fenotipos celulares resistentes a drogas y efectos secundarios no deseados. En esta tesis hemos estudiado los efectos de la TFD basada en ALA (TFD-ALA) en tres líneas celulares leucémicas murinas, LBR-, sensible a drogas de quimioterapia, LBR-D160 y LBR-V160, resistentes a doxorubicina (DOX) y vincristina (DOX), respectivamente. Para ello evaluamos la síntesis y acumulación de PpIX sintetizada a partir de ALA, y observamos que en las tres líneas estudiadas esta síntesis aumentó en función de la concentración y del tiempo de incubación con ALA. Estudios de microscopía confocal indicaron que las mitocondrias son el principal sitio de localización de PpIX. Mediante estudios de viabilidad celular demostramos la eficacia de la TFD-ALA en las tres líneas celulares, indicando la falta de resistencia cruzada en el caso de las líneas resistentes a drogas de quimioterapia. Por otra parte estudiamos los mecanismos involucrados en la muerte celular producida por la TFD, donde observamos un aumento en los parámetros de estrés oxidativo como la despolarización de la membrana mitocondrial, la producción de oxígeno singulete y de anión superóxido, indicando la importancia de las mitocondrias en los efectos de la TFD. El análisis de parámetros tanto morfológicos como bioquímicos demostró la predominancia de apoptosis como principal mecanismo de muerte, en particular a través de la vía intrínseca, lo que concuerda con el rol activo de las mitocondrias previamente mencionado. Evaluamos además los efectos al combinar la TFD-ALA con los agentes antineoplásicos DOX y VCR, en un modelo in vitro in vivo, utilizando la línea LBR-. En ambos casos observamos un beneficio significativo al utilizar las terapias combinadas, evidenciando la ventaja de esta modalidad frente a las terapias utilizadas en forma independiente. Los resultados obtenidos en esta tesis demuestran el beneficio potencial de utilizar la TFD-ALA como método de purgado de la médula ósea de pacientes con leucemia, especialmente para eliminar fenotipos resistentes a drogas. Además, los estudios utilizando las terapias combinadas indican la posibilidad de disminuir las dosis de drogas de quimioterapia, minimizando así las limitaciones ocasionadas por este tratamiento.

Abstract:
Photodynamic therapy (PDT) is a cancer treatment modality which involves the administration of a given photosensitizing agent (PS), its preferential accumulation in malignant tissue and the subsequent activation by light of appropriate wavelength. Interaction between the excited PS and molecular oxygen produces singlet oxygen as well as other reactive oxygen species (ROS) selectively destroying the target cells. Exogenous administration of 5-aminolevulinic acid (ALA) induces the accumulation of protoporphyrin IX (PpIX), a highly photosensitive compound. Autologous bone marrow transplantation (ABMT) after high dose chemotherapy is a widely accepted therapeutic modality for the management of hematologic malignancies. The major disadvantage of this approach is the possible contamination of the autograft with remaining leukemic cells which leads to recurrence of the disease. Besides, the use of chemotherapy agents promotes the development of drug resistant phenotypes and produces serious side adverse effects in many patients. In this work we studied the effects of ALA-based PDT (ALA-PDT) in three leukemic murine cell lines: LBR-, drug sensitive, LBR-D160 resistant to doxorubicin (DOX) and LBR-V160, resistant to vincristine (VCR). The synthesis and accumulation of PpIX after ALA administration was evaluated, which increased with the concentration and incubation time with ALA. Confocal microscopy studies revealed that PpIX was mainly localized in mitochondria. Cell viability studies demonstrated that ALA-PDT was effective in the three cell lines, indicating the lack of cross-resistance in LBR-D160 and LBR-V160 cells. The mechanisms involved in the death caused by ALA-PDT were also studied. It was observed an increase in oxidative stress parameters, such as mitochondrial membrane depolarization, singlet oxygen and superoxide anion production. Morphological and biochemical studies showed that apoptosis, especially involving intrinsic pathway, was the main death mechanism induced by ALA-PDT. We also evaluated on the LBR- cell line the effects of ALA-PDT combined with DOX or VCR using an in vitro-in vivo model, and a significant benefit for combination therapies, with respect to each one independently, was found. The results obtained in this work show that ALA-PDT could be useful as a purging method during ABMT in leukemia patients, especially to eliminate drug resistant cells. Besides, the use of combined therapies allows the possibility of reducing the doses of chemotherapeutic agents, thus minimizing the limitations of this therapy.

Monti Hughes, Andrea. "Eficacia terapéutica y toxicidad de la terapia por captura neutrónica en boro (BNCT) en tejido con cancerización de campo: Estudio radiobiológico en un modelo experimental de cáncer bucal" (2012) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
BNCT se basa en la reacción de captura entre el boro depositado preferencialmente en tumor y los neutrones térmicos, generando partículas letales de corto alcance que dañan al tumor, preservando el tejido normal. Previamente, demostramos el éxito terapéutico del BNCT en tumores de la bolsa de la mejilla del hámster. El desafío pendiente era inhibir el desarrollo de segundos tumores primarios (STP) a partir de tejido con cancerización de campo, minimizando la mucositis limitante de dosis. Los STP son frecuentemente la causa del fracaso terapéutico clínico en tumores de cabeza y cuello. El objetivo general de la presente tesis doctoral fue evaluar, por primera vez, la radiotoxicidad y potencial inhibitorio a largo plazo de BNCT sobre el desarrollo tumoral en un modelo de mucosa bucal con cancerización de campo desarrollado en la bolsa de la mejilla del hámster para seguimiento a largo plazo (8 meses). Estudiamos la radiotoxicidad y capacidad inhibitoria de diferentes protocolos de BNCT, variando las dosis y los protocolos de fraccionamiento. Por primera vez, evidenciamos el efecto inhibitorio de BNCT en un tejido con cancerización de campo a largo plazo. Para optimizar BNCT, determinamos la influencia de las condiciones de tratamiento sobre la ventaja terapéutica y radiotoxicidad.

Abstract:
BNCT combines selective accumulation of 10B carriers in tumor tissue with subsequent neutron irradiation, giving rise to lethal, short-range particles. Damage is limited largely to cells containing 10B. Previously, we demostrated the therapeutic efficacy of BNCT to treat tumors in the hamster cheek pouch. However, the inhibition of tumor development from field-cancerized tissue was still an unresolved challenge. In a clinical scenario, tumor development from field-cancerized tissue is frequently the cause of therapeutic faliure. The aim of the present PhD thesis was evaluate, for the first time, BNCT-induced potential radiotoxicity and long-term inhibition of tumor development in a model of oral field-cancerized tissue. We developed an oral precancer model in the hamster cheek pouch for long-term studies (8 months). We studied radiotoxicity and the potential inhibitory effect of different BNCT protocols, evaluating different dose levels, dose fractionation and interval between applications. For the first time, we evidenced the long-term inhibitory effect on tumor development of BNCT in field-cancerized tissue and showed that treatment conditions are pivotal to therapeutic advantage and radiotoxicity. The knowledge of BNCT radiobiology for experimental oral precancer contributes to the optimization of the technique.

Molinari, Ana Julia. "Captura neutrónica en boro (BNCT) para el tratamiento del cáncer bucal: desarrollo de nuevas modalidades de BNCT, evaluación de su radiobiología, eficacia terapéutica y potencial radiotoxicidad en un modelo de hámster" (2013) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La Captura Neutrónica en Boro (BNCT) es una terapia binaria que se basa en la acumulación selectiva de compuestos borados dentro del tumor y la subsiguiente irradiación con neutrones térmicos. La reacción de captura que se produce entre el 10B y los neutrones genera partículas letales de corto alcance que dañan el tumor sin causar daño significativo al tejido normal. Previamente en nuestro laboratorio se reportó el éxito terapéutico de una única aplicación de BNCT mediada por los compuestos borados borofenilalanina (BPA), decahidrodecaborato de sodio (GB-10) o la administración combinada de ambos, para el tratamiento del cáncer bucal en un modelo de hámster. Si bien los resultados en términos de eficacia terapéutica fueron muy buenos, pueden ser mejorados. En este trabajo de tesis, buscamos optimizar la terapia de BNCT potenciando el control tumoral y minimizando su radiotoxicidad. Para ello desarrollamos una nueva modalidad terapéutica denominada BNCT secuencial (BPA-BNCT seguido de GB-10-BNCT luego de 24 ó 48 horas), establecimos un método para inducir la normalización de los vasos sanguíneos tumorales (con talidomida) y evaluamos el efecto de esta normalización en la eficacia terapéutica del BNCT mediado por BPA. Complementariamente estudiamos la combinación de ambas modalidades (normalización con talidomida y BNCT secuencial). Asimismo, realizamos un análisis exhaustivo de los posibles cambios en la microdistribución de los compuestos borados por autorradiografía neutrónica. En el presente estudio demostramos que el BNCT secuencial mejora el control del cáncer bucal, que el tratamiento previo con talidomida aumenta la eficacia terapéutica del BNCT mediado por BPA a través de la normalización de los vasos sanguíneos aberrantes del tumor, y que con el tratamiento con talidomida previo al BNCT secuencial se alcanza una respuesta tumoral total (respuesta completa + parcial) del 100% de los tumores. Además, en todos los casos se redujo la radiotoxicidad en el tejido precanceroso circundante al tumor.

Abstract:
Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) is based on targeting of tumor cells with boron compounds followed by irradiation with thermal neutrons. The capture reaction that occurs between the 10B and the neutrons generates short-range lethal particles that destroy the tumor cells but spare normal tissue. We previously reported the therapeutic success of a single application of BNCT mediated by boronophenylalanine (BPA), decahydrodecaborate (GB-10) or by the combined administration of BPA and GB-10, for the treatment of oral cancer in the hamster cheek pouch experimental model. These previous BNCT studies showed marked therapeutic efficacy but left room for improvement. In this thesis, we explored the way to improve the therapeutic effect without causing unacceptable toxicity in normal or dose-limiting precancerous tissue. Here we developed a novel approach to BNCT termed Sequential BNCT based on the sequential application of BPA-BNCT followed by GB-10-BNCT with an interval of 24 or 48 h between the two treatments. We developed a technique to normalize aberrant blood vessels with thalidomide and assessed its effect prior to the administration of BPA on the therapeutic efficacy of BNCT. As a third new protocol we studied the combination of both modalities, thalidomide treatment prior to Sequential BNCT. Additionally, we performed an autoradiography analysis to explore potential changes in boron microdistribution and content that are not detectable by gross boron measurements. We can conclude based on the observations reported in this thesis that Sequential BNCT enhanced tumor response, that the pretreatment with thalidomide prior to BNCT mediated by BPA was therapeutically beneficial, and that tumor blood vessel normalization before Sequential BNCT controlled the entire population of tumors. For all the new protocols, no extra cost in terms of mucositis in the dose-limiting precancerous tissue was observed.

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