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Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
Mitochondria are unique organelles that have their own genome, the mitochondrial
DNA (mtDNA). Although quite small compared to nuclear DNA (nDNA), mutations in mtDNA are
quite frequent due to the lack of protection and repair mechanisms. Per consequence,
cytopathies and diseases are quite common and mostly associated with high energy
demanding tissues such as muscles and the brain. Therefore, the development of a new and
efficient mitochondrial gene therapy protocol is seen as a promising approach.
During this MSc thesis we try to bring together a new nanocarrier system with the
ability to deliver plasmid DNA into the mitochondria, for future application in mitochondrial
gene therapy (MGT).
Hence, the development of this research project can be divided itself into three main
stages:
1. Isolation and purification of three plasmid DNAs (pUC19, pVAX1-LacZ and
pcDNA3-myc-FLNa S2152A);
2. Synthesis and characterization of nanoparticles with mitochondria affinity;
3. In vitro study of mitochondrial transfection ability.
The newly developed nanoparticles, created through a co precipitation method, offer
us unique features such as: biocompatibility, plasmid DNA (pDNA) encapsulation efficiency
and low manufacturing cost.
We were able to successfully achieve transfection into the mitochondria which may
result in a huge step in the correction of mitochondrial defects, offering new therapeutic
strategies for a variety of pathologies ranging from cancer to Parkinson and Alzheimer´s
diseases.
As mitocôndrias são organelos únicos pois possuem o seu próprio genoma, o ADN mitocondrial (ADNmt). Apesar de bastante pequeno quando comparado com o ADN nuclear (ADNn), mutações ao nível do ADNmt são bastante frequentes devido à falta de mecanismos de protecção e de reparação. Como consequência, citopatias e doenças associadas à mitocôndria são bastante frequentes afectando essencialmente órgãos e tecidos onde existe muito dispêndio de energia como é o caso dos músculos e do cérbero. Logo, o desenvolvimento de um novo e eficiente protocolo para terapia génica mitocondrial (MGT) é visto como uma proposta aliciante. Durante esta tese de Mestrado, tentamos criar um novo nanosistema que consiga entregar eficazmente ADN plasmídico (pDNA) à mitocôndria para que no futuro possa ser usado em terapia génica mitocondrial (MGT). Assim, este projecto de investigação pode ser dividido em três etapas principais: 1. O isolamento e purificação de três plasmídeos (pUC19, pVAX1-LacZ e pcDNA3-myc-FLNa S2152A); 2. A síntese e caracterização de nanopartículas com afinidade para a mitocôndria; 3. O estudo da capacidade das nanopartículas efectuarem transfecção celular e dirigirem-se à mitocôndria; As nanopartículas desenvolvidas, através do método de co-precipitação oferecem-nos qualidades únicas como a sua biocompatibilidade, alta eficiência de encapsulamento de ADN e baixo custo de produção. A transfecção celular foi alcançada com sucesso sendo que, tais resultados, podem contribuir em grandes avanços na correcção de defeitos mitocondriais, oferecendo-nos uma nova estratégia terapêutica no combate a diversas patologias desde o cancro, às doenças de Parkinson e Alzheimer.
As mitocôndrias são organelos únicos pois possuem o seu próprio genoma, o ADN mitocondrial (ADNmt). Apesar de bastante pequeno quando comparado com o ADN nuclear (ADNn), mutações ao nível do ADNmt são bastante frequentes devido à falta de mecanismos de protecção e de reparação. Como consequência, citopatias e doenças associadas à mitocôndria são bastante frequentes afectando essencialmente órgãos e tecidos onde existe muito dispêndio de energia como é o caso dos músculos e do cérbero. Logo, o desenvolvimento de um novo e eficiente protocolo para terapia génica mitocondrial (MGT) é visto como uma proposta aliciante. Durante esta tese de Mestrado, tentamos criar um novo nanosistema que consiga entregar eficazmente ADN plasmídico (pDNA) à mitocôndria para que no futuro possa ser usado em terapia génica mitocondrial (MGT). Assim, este projecto de investigação pode ser dividido em três etapas principais: 1. O isolamento e purificação de três plasmídeos (pUC19, pVAX1-LacZ e pcDNA3-myc-FLNa S2152A); 2. A síntese e caracterização de nanopartículas com afinidade para a mitocôndria; 3. O estudo da capacidade das nanopartículas efectuarem transfecção celular e dirigirem-se à mitocôndria; As nanopartículas desenvolvidas, através do método de co-precipitação oferecem-nos qualidades únicas como a sua biocompatibilidade, alta eficiência de encapsulamento de ADN e baixo custo de produção. A transfecção celular foi alcançada com sucesso sendo que, tais resultados, podem contribuir em grandes avanços na correcção de defeitos mitocondriais, oferecendo-nos uma nova estratégia terapêutica no combate a diversas patologias desde o cancro, às doenças de Parkinson e Alzheimer.
Description
Keywords
DNA mitocondrial DNA plasmídico Terapia génica mitocondrial Nanopartículas Terapia genética Mitocôndria
Pedagogical Context
Citation
Publisher
Universidade da Beira Interior