Investigação do papel de vesículas extracelulares (VEs) na iniciação, propagação, regeneração e modelação da mineralização biológica

• Processo: 19/08568-2
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2020
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2026
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
• Pesquisador responsável: Pietro Ciancaglini
• Beneficiário: Pietro Ciancaglini
• Instituição Sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Pesquisadores principais: Sandra Yasuyo Fukada Alves
• Pesquisadores associados: Adalberto Luiz Rosa ; Ana Paula Ramos ; Márcio Mateus Beloti ; Maytê Bolean Correia
• Auxílio(s) vinculado(s): 24/19254-7 - Vesiculas extracelulares no diabetes: implicações na saúde óssea, AP.R SPRINT; 24/02130-3 - Desenvolvimento de bio-scaffolds contendo vesículas extracelulares de matriz por impressão 3D: uma abordagem inovadora em regeneração óssea, AP.R; 21/03697-9 - EMU concedido no Projeto Temático 2019/08568-2 - Espectrofotômetro de Bancada com Fibra Óptica UV-RAMAN, AP.EMU
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/22322-4 - Recobrimentos híbridos bioativos para implantes odontológicos de titânio: avaliação da atividade osteogênica e potencial osseointegração, BP.DR; 24/22479-0 - Efeito de vesículas extracelulares derivadas de células-tronco mesenquimais sobre a diferenciação osteoblástica e a regeneração óssea, BP.DD; 24/17743-0 - Elucidação da composição e função da coroa proteica nas vesículas da matriz (MVs): um novo mecanismo de controle da biomineralização?, BP.PD; + mais bolsas vinculadas 24/09087-6 - Scaffolds à base de colágeno, carragenana e doxiciclina em dose subantimicrobiana para tratamento in vivo da doença periodontal, BP.PD; 24/15867-4 - Papel dos exossomos isolados de linhagens de osteossarcoma na formação e desenvolvimento de osteoclastos, BP.IC; 24/04140-6 - Efeitos da Radiação Ionizante na Mineralização Óssea Guiada por Vesículas: Perspectivas Terapêuticas, BP.PD; 23/16012-0 - Efeito da aplicação de nanopartículas magnéticas e hipertermia em osteossarcoma, BP.MS; 24/02382-2 - Papel da via de sting sobre a osteoclastogênese e desenvolvimento da lesão periapical experimental, BP.MS; 23/18097-2 - Papel do succinato (SUCNR1/GPR91) na formação da lesão e perda óssea em modelo experimental de lesão apical, BP.MS; 23/16079-7 - Efeito da quercetina e quercetina Sr2+ sobre a osteoclastogênese, BP.IC; 23/17960-9 - Treinamento no isolamento de vesículas extracelulares (VEs) e MVs modelação da mineralização biológica, BP.TT; 23/12550-7 - Alteração funcional das mitocôndrias durante a diferenciação de osteoclastos, BP.IC; 23/07580-4 - Preparo de hidrogéis contendo colágeno tipo II e carragenanas e seu potencial uso para regeneração de cartilagem., BP.IC; 23/10404-3 - Investigação do papel de vesículas extracelulares (VEs) na iniciação, propagação, regeneração e modelação da mineralização biológica, BP.TT; 23/07244-4 - Desenvolvimento de sistema de cocultura de celulas para estudar o efeito de novos complexos de estrôncio e flavonoides com possível aplicação na regeneração do osso e da cartilagem, BP.PD; 23/01644-0 - Modelos miméticos de vesículas da matriz para estudar a ação da esfingomielinase, BP.IC; 23/03640-2 - Efeito da via de O-GlcNacilação sobre invasão e migração de osteossarcoma, BP.IC; 23/01756-3 - Monocamadas de Langmuir como modelos de vesículas de matriz e seu papel na biomineralização óssea, BP.DD; 22/11231-2 - Investigação do papel de vesículas extracelulares (VEs) na iniciação, propagação, regeneração e modelação da mineralização biológica, BP.TT; 22/04885-6 - Investigação do papel de Vesículas Extracelulares (VEs) e Vesículas da Matriz (MVs) na iniciação, propagação, regeneração e controle da mineralização biológica, BP.PD; 22/05026-7 - Treinamento no isolamento de vesículas extracelulares (VEs) e MVs modelação da mineralização biológica, BP.TT; 21/13140-1 - Estudo da interação de PHOSPHO1 e nSMase2 com membranas modelo: uma possível correlação na secreção de vesículas da matriz, BP.DR; 21/13934-8 - Papel da glicólise na função dos osteoclastos, BP.IC; 21/08558-7 - Estudo in vivo do efeito de formulações de géis contendo Sr2+ sobre a mineralização dentinária e óssea, BP.DR; 21/12121-3 - Efeito do complexo morina Sr2+ sobre a perda óssea experimental, BP.IC; 21/12983-5 - Efeito de VEs liberadas por osteoblastos sobre a osteoclastogênese e a perda óssea in vivo, BP.PD; 21/01499-5 - Efeito de vesículas extracelulares sobre a diferenciação osteoblástica e a regeneração óssea induzida por células-tronco mesenquimais, BP.DR; 21/02768-0 - Estudo das propriedades de interação da PHOSPHO1 e da Esfingomielinase com sistemas modelos de membrana, BP.IC - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Biofísica Vesículas extracelulares Mineralização Regeneração óssea
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: iniciação da mineralização | mineralização biológica | modelação da mineralização | propagação da mineralização | regeneração da mineralização | vesículas extracelulares | bioquímica/biofísica

Resumo

Vesículas Extracelulares (VEs) têm sido relacionadas a uma ampla gama de funções em desenvolvimento na imunologia, angiogênese e biologia de células-tronco, bem como a diversas patologias. As VEs são organelas bioativas que podem transportar informações genéticas, lipídios, proteínas e ácidos nucléicos entre as células, influenciando assim sobre diversas funções moleculares, como na sinalização e regulação da expressão gênica das células-alvo. Uma classe especial de VEs chamadas Vesículas da Matriz (MVs) são protagonistas em uma das teorias mais aceitas para a formação dos primeiros cristais de hidroxiapatita e propagação mineral para a formação óssea em vertebrados. Porém, ainda existem impotantes lacunas nesta teoria que necessitam ser investigadas, como: Qual o papel efetivo das vesículas no processo? Qual o papel das proteínas/enzimas que as compõem? Como as interações entre o colágeno e as proteínas/enzimas presentes nas vesículas podem ser responsáveis pela nucleação e consequente propagação da mineralização? Como estas interações regulam o processo de mineralização mediado por MVs? Como o pH e fosfo-substratos influenciam na formação e propagação dos cristais de hidroxiapatita mediados por MVs? Mediante tais questionamentos, o presente projeto visa isolar VEs com qualidade e quantidade suficiente para entender a natureza das interações entre vesículas nativas e proteínas osteogênicas. Modelos de membrana como proteolipossomos e monocamadas de Langmuir enriquecidos com proteínas importantes no processo de mineralização servirão para determinar em detalhes os mecanismos de formação de apatita e a função dessas proteínas durante o processo. O projeto é inovador e interdisciplinar, tendo como proponente e colaboradores pesquisadores das áreas de bioquímica, físico-química, farmácia e odontologia. Desta forma, será abrangido desde o estado da arte biofísica (reologia, fluidez), metodologias de instrumentos (Microscopia de força atômica acoplada a espectroscopia Raman aumentada por ponta (AFM-Tip Enhanced Raman Spectroscopy), microscopia TEM, BAM, microanálises de raios-X por energia dispersiva, RAMAN e SPR), metodologias bioquímicas (isolamento e caracterização de VEs nativas, produção de proteínas recombinantes), biologia celular (condrócitos primários, osteoblastos e osteoclastos), até funções e aplicações das VEs in vitro e in vivo utilizando sistemas miméticos de proteolipossomos na área de regeneração óssea. Detalhes altamente resolvidos sobre a natureza das interações entre VEs nativas ou proteolipossomos com proteínas importantes no processo de biomineralização poderão ser obtidos. A proposta de pesquisa fornecerá informações detalhadas de capacidade de mineralização das VEs, detalhando sua capacidade de nucleação, propagação, regeneração e ainda degradação (reabsorção). Outro ponto muito forte da proposta de pesquisa é o desenvolvimento de abordagens metodológicas que podem ser generalizadas para investigações de VEs. Poucos laboratórios no mundo focam suas pesquisas no descobrimento das funções dessas vesículas, tornando a proposta de pesquisa muito original. Vesículas modelo e nativas apresentam um grande potencial biotecnológico e poderão ser utilizadas para selecionar inibidores com o intuito de prevenir a calcificação patológica, bem como propiciar a regeneração/reabsorção óssea. (AU)

Publicações científicas

(18)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

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SEBINELLI, HEITOR GOBBI; ANDRILLI, LUIZ HENRIQUE SILVA; FAVARIN, BRUNO ZOCCARATTO; CRUZ, MARCOS AANTONIO EUFRASIO; BOLEAN, MAYTE; FIORE, MICHELE; CHIEFFO, CAROLINA; MAGNE, DAVID; MAGRINI, ANDREA; RAMOS, ANA PAULA; et al. Shedding Light on the Role of Na,K-ATPase as a Phosphatase during Matrix-Vesicle-Mediated Mineralization. INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES, v. 23, n. 23, p. 19-pg., 2022-12-01. (19/25054-2, 21/13140-1, 17/20846-2, 19/08568-2, 22/05026-7)

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NOGUEIRA, LUCAS FABRICIO BAHIA; CRUZ, MARCOS ANTONIO EUFRASIO; TOVANI, CAMILA BUSSOLA; LOPES, HELENA BACHA; BELOTI, MARCIO MATEUS; CIANCAGLINI, PIETRO; BOTTINI, MASSIMO; RAMOS, ANA PAULA. Curcumin-loaded carrageenan nanoparticles: Fabrication, characterization, and assessment of the effects on osteoblasts mineralization. COLLOIDS AND SURFACES B-BIOINTERFACES, v. 217, p. 9-pg., 2022-09-01. (19/25054-2, 19/08568-2, 18/25871-8)

NOGUEIRA, LUCAS FABRICIO BAHIA; CRUZ, MARCOS ANTONIO EUFRASIO; MELO, MARYANNE TRAFANI DE; MANIGLIA, BIANCA CHIEREGATO; CAROLEO, FABRIZIO; PAOLESSE, ROBERTO; LOPES, HELENA BACHA; BELOTI, MARCIO M.; CIANCAGLINI, PIETRO; RAMOS, ANA PAULA; et al. Collagen/Kappa-Carrageenan-Based Scaffolds as Biomimetic Constructs for In Vitro Bone Mineralization Studies. Biomacromolecules, v. 24, n. 3, p. 9-pg., 2023-02-14. (19/08568-2, 20/08727-0, 22/01219-5, 19/25054-2, 16/25955-1, 18/25871-8, 21/05947-2)

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MACEDO, JEFERSON MATEUS MOUSSA; KAZMIRCZAK, PAULA CONSUL; HAYANN, LARWSK; DOTTA, TATIANE CRISTINA; CASSIANO, ANA FLAVIA BALESTRERO; PALMA-DIBB, REGINA GUENKA; CIANCAGLINI, PIETRO; BLASIDA, ALMA; ELIZAUR, CONCEPCION; CATIRSE, BENITEZ; et al. Strontium-substituted hydroxyapatite nanoparticles associated with type I-collagen enhances the obliteration of dentinal tubules and the mineralization by human dental pulp stem cells. EMERGENT MATERIALS, v. N/A, p. 16-pg., 2025-01-30. (19/25054-2, 19/08568-2, 23/07244-4)

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RIBEIRO, MARIANA S. P.; VENTURINI, LUCAS G. R.; SPECK-HERNANDEZ, CESAR A.; ALABARSE, PAULO V. G.; XAVIER, THAIS; TAIRA, THAISE M.; CUNHA, FERNANDO Q.; FUKADA, SANDRA Y.. AMPKα1 negatively regulates osteoclastogenesis and mitigates pathological bone loss. Journal of Biological Chemistry, v. 299, n. 12, p. 8-pg., 2023-12-01. (19/08568-2, 13/08216-2, 17/24073-8)