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Title: Development and validation of novel senolytic strategies for targeting and eliminating senescent cells

Autor: Blanca Escriche Navarro
Directors: Prof. Ramón Martínez Máñez, Dra. Alba García Fernández y Prof. Félix Sancenón Galarza

Abstract: Esta tesis doctoral titulada “Desarrollo y validación de nuevas estrategias senolíticas para la selección y eliminación de células senescentes” se centra en el diseño, síntesis y validación de nanodispositivos y profármacos para eliminar células senescentes, con el objetivo de tratar enfermedades relacionadas con el envejecimiento y el cáncer. En el primer capítulo experimental, presentamos un nanodispositivo para eliminar selectivamente células senescentes explotandola actividad enzimática específica del secretoma senescente. Los resultados mostraron que tras la inducción de senescencia en fibroblastos WI-38 proliferantes con radiación ionizante, las células secretan altos niveles de metaloproteinasa de matriz 3 (MMP-3). Basándose en esto, se cargaron MSNs con navitoclax y se recubrieron con un péptido específico de MMP-3 (“puerta molecular”), obteniendo NPs(Nav)@MMP-3. Los estudios celulares demostraron una liberación preferencial de la carga en células senescentes en comparación con células proliferantes. Además, el tratamiento de células senescentes con NPs(Nav)@MMP-3 indujo una disminución de la viabilidad celular similar a la del navitoclax, mientras que se observó un efecto protector sobre las células proliferantes.Partiendo de estos resultados en el segundo capítulo experimental describimos una nanopartícula para terapia senolítica mediada por células inmunitarias. Para ello, las nanopartículas recubiertas con el péptido específico de MMP-3 se decoraron con la quimioquina CXCL12 (NPs@CXCL12), potenciando el reclutamiento de células inmunitarias al microambiente senescente. Se verificó la liberación progresiva y específica de la proteína CXCL12 en presencia de MMP-3 mediante ensayos de liberación controlada. Posteriormente, se confirmó la capacidad de las nanopartículas para atraer células T Jurkat a un microambiente senescente mediante ensayos de migración. Los resultados revelaron que las NPs@CXCL12 ejercían un efecto quimiotáctico más significativo que la CXCL12 libre. Además, también se evaluó la capacidad de las células asesinas naturales primarias humanas para eliminar WI-38 senescentes, y se monitorizaron sus trayectorias de migración en respuesta a NPs@CXCL12 o CXCL12 libre utilizando un dispositivo de microfuídica. En el capítulo experimental tres, nos centramos en el diseño de un nanodispositivo dirigido al surfaceoma senescente. En concreto, demostramos que la inducción de la senescencia con palbociclib en células de melanoma humano desarrollaba un fenotipo senescente con sobreexpresión de dipeptidil peptidasa-4 (DPP4). Aquí, se cargaron MSNs con navitoclax, se cubrieron con polietilenglicol que contiene disulfuro (“puerta molecular” sensible a redox) y se funcionalizaron con un anticuerpo contra DPP4. La eficacia de las NPs(Nav)@DPP4-PE en la detección y eliminación de células senescentes se validó in vitro e in vivo utilizando un modelo murino de melanoma senescente inducido por palbociclib. El tratamiento redujo significativamente el crecimiento tumoral y eliminó preferentemente las células senescentes. En el cuarto capítulo experimental, investigamos el potencial de la terapia fotodinámica para la detección y eliminación de células senescentes. Para ello, se sintetizó un fotosensibilizador (compuesto 1) basado en boro-dipirrometeno (BODIPY) activado con β-galactosidasa asociada a senescencia (SA-β-gal). El compuesto 1 permanece inactivo hasta que la hidrólisis de la galactosa por la enzima SA-β-gal restaura la emisión de fluorescencia y la generación de oxígeno singlete. La restauración de la fluorescencia, la capacidad de producir especies reactivas de oxígeno y de matar células senescentes en presencia de luz en el compuesto 1 se demostró en modelos de senescencia inducida por terapia in vitro e in vivo. Además, los estudios revelaron que el compuesto 1 desencadena un potente efecto senolítico tras la irradiación de tumores senescentes en modelos de ratón.

From Atomic Structures to Bedside: Understanding CAD and the Complexity of Nucleotide Metabolism

Santiago Ramon Maiques , IBV-CSIC Metabolism, Inflammation and AgingDepartment, Structure of Macromolecular TargetsUnit

January 30 – 12:00h
Salón Forteza, CIPF

Abstract: CAD is a multi-enzymatic protein that catalyzes the first four steps of de novo biosynthesis of pyrimidine nucleotides. Mutations in CAD result in a severe neurometabolic disorder in infants, often fatal without treatment. Remarkably, oral uridine supplementation can bypass the defect, offering a life-saving intervention. However, diagnosis is challenging due to nonspecific symptoms, the absence of biomarkers, and over 2,400 missense variants with uncertain pathogenicity.
Our lab integrates structural and functional studies of CAD with patient diagnosis and mutation analysis. Clinical data helped us demostrate that CAD’s activity depends on forming a 1.5 MDa hexamer. This mega-enzyme is believed to further assemble into a supramolecular complex with other proteins, the ‘pyrimidinosome,’ which we are working to characterize.

Effects of EDC on MASLD progression in vivo. Pilot study

María Martín Grau , CIPF Obesity, Diabetes and Comorbidities Lab (I-76)

January 30 – 12:30h
Salón Forteza, CIPF

Abstract: Metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease (MASLD) encompasses a spectrum of liver conditions, beginning with fat accumulation in hepatocytes (steatosis) and potentially progressing to inflammation and fibrosis. Various factors contribute to MASLD, including exposure to endocrine-disrupting chemicals (EDCs). EDCs are exogenous compounds that mimic endogenous molecules (e.g., hormones), disrupting cellular metabolism by activating or inhibiting different receptors. The liver, as a key organ for xenobiotic metabolism, is particularly vulnerable to these chemicals. Per fluorinated compounds like perfluorooctanoic acid (PFOA), widely used for their grease-repelling properties, have been associated with obesity and fatty liver. Emerging evidence suggests that PFOA exposure may initiate or exacerbate MASLD. This study aims to elucidate the molecular mechanisms through which PFOA affects MASLD development and progression.

IX Edición Jornada de Investigadoras en Enfermedades Raras

INSCRIPCIONES

BOTTOM-UP MECHANOBIOLOGY: FROM CELL SHEETS TO ORGANOIDS

Xavier Trepat, ICREA Institute for Bioengineering of Catalonia, Barcelona, Spain

February 13 – 12:00h
Salón Forteza, CIPF

Abstract: Epithelial sheets form specialized 3D structures suited to their physiological roles, such as branched alveoli in the lungs, tubes in the kidney, and villi in the intestine. To generate and maintain these structures, epithelia must undergo complex 3D deformations across length and time scales. How epithelial shape arises from active stresses, viscoelasticity and luminal pressure remains poorly understood. I will present different approaches to study the mechanobiology of epithelial shape from the bottom up. I will discuss new technologies to design epithelia of arbitrary size and geometry and to subject them to controlled mechanical deformations in 3D. I will show that monolayers exhibit superelastic behavior when stretch is applied and that they readily buckle when compressed. We use this phenomenology and a 3D vertex model to rationally direct spontaneous pattern formation, and hence engineer tissue folding. I will also present our recent advances to understand the mechanobiology of intestinal organoids. We show that these organoids exhibit a non-monotonic stress distribution that defines mechanical and functional compartments. Finally, I will discuss how intestinal mechanobiology is derailed in patient-derived colorectal cancer organoids.

Why do some individuals live longer? Mapping and controlling the stochastic dynamics of aging systems.

Nicholas Stroustrup, Centre for Genomic Regulation & the Barcelona Collaboratorium for Modelling and Predictive Biology

March 10 – 12:00h
Salón Forteza, CIPF

Abstract: 

Evading ageing: metabolic and proteostatic adaptations in oocytes

Elvan Boke, Centre for Genomic Regulation & ICREA

March 11 – 12:00h
Salón Forteza, CIPF

Abstract: