Alterações sutis desencadeadas por nanopartículas em células analisadas individualmente através de perfil multiparamétrico baseada em imagem

Autor(es)

Fernanda Garcia Fossa

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia
• Data de defesa: 2024-04-03

Membros da banca

Marcelo Bispo de Jesus; Alexandre Bruni Cardoso; Letícia Veras Costa Lotufo; Murilo de Carvalho; Adriana Pavesi Arisseto Bragotto

• Orientador: Marcelo Bispo de Jesus

Resumo

O uso dos nanomateriais vem crescendo nas últimas décadas, devido suas aplicações na indústria e em materiais de consumo, como por exemplo tintas, pigmentos, produtos de higiene pessoal e automotivos. Tais produtos são responsáveis pela contaminação da água, ar e do solo. Com o uso difundido dos nanomateriais, deve-se estimular a área de estudos em nanotoxicologia, já que muitos impactos na saúde humana e no meio ambiente ainda são desconhecidos. Entre os nanomateriais mais utilizados estão as nanopartículas de prata (AgNP). As AgNP são largamente utilizadas devido sua aplicação como agente antimicrobiano, sendo utilizadas em cosméticos, produtos para automóveis, entre outros. Normalmente os estudos in vitro para determinação da toxicidade dessas nanopartículas são realizados em alta concentração de AgNP e exposição única. Porém, levando em consideração as condições de exposição mais próximas das relevantes ambientais, se aproxima de uma exposição repetida e a baixas concentrações de AgNP. Os efeitos esperados nessas condições de exposição são subletais, ao invés da morte celular e estresse oxidativo que geralmente são avaliados em estudos agudos. Os métodos para avaliar vias de sinalização específicas em células expostas à AgNP são diversos, mas o uso da análise de alto conteúdo aliada a high content imaging (HCI) é pouco explorado na área de nanotoxicologia. Esses ensaios de HCI são altamente sensíveis e podem avaliar a resposta celular de forma exploratória e não enviesada. Assim, o objetivo deste trabalho foi determinar os perfis fenotípicos de células hepáticas expostas a nanopartículas de prata em concentrações subletais, em exposição única ou repetida por 15 dias, sendo que o perfil foi determinado através de painéis de imagens não-enviesados, Cell Painting e Live Cell Painting, e específicos, Tox Painting, direcionado ao dano ao DNA, inflamação e lipidose. Caracterizamos o perfil fenotípico de células de hepatoma expostas de forma única ou repetida às AgNP, mostrando que 1 dia de exposição altera features relacionadas a actina, Golgi e lipidose, e 15 dias de exposição repetida estão relacionadas com dano ao DNA e inflamação. O presente trabalho abrange a exploração da exposição celular a nanomateriais, destacando técnicas inovadoras de imagem e análise de alto conteúdo. Trazemos workflows detalhados, desde a aquisição de imagens até a interpretação do perfil fenotípico, para consolidar esta pesquisa como um recurso valioso para as gerações futuras. O desenvolvimento do Live Cell Painting, usando o laranja de acridina, demonstrou sua eficácia na revelação de perfis morfológicos dinâmicos das células. A aplicação do método foi evidenciada em triagens de fármacos e ensaios de dose-resposta para nanopartículas de prata, fornecendo insights sobre vias alteradas. Por fim, apresentamos dois protocolos para auxiliar na interpretação de características morfológicas provenientes de perfis fenotípicos, onde utilizamos o Morpheus para análise exploratória e a visualização de células representativas individualizadas, com o auxílio de ferramentas como o CellProfiler. Esta tese foi pioneira em estabelecer o high content imaging e a análise de alto conteúdo no grupo de pesquisa, e espera-se que essas novas abordagens sejam amplamente utilizadas no campo da nanotoxicologia, acelerando os estudos da interação entre nanopartículas e células (AU)

• Processo FAPESP: 19/24033-1 - Alterações sutis desencadeadas por nanopartículas em células analisadas individualmente através de perfil multiparamétrico baseada em imagem
• Beneficiário: Fernanda Garcia Fóssa
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado