Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10400.14/15552
Título: Infrared spectroscopy : a groundbreaking tool for monitoring mammalian cells’ processes
Autor: Rosa, Filipa Orrico Pereira da
Orientador: Calado, Cecília
Belchior, Marta
Palavras-chave: Infrared Spectroscopy
High-throughput Analysis
Mammalian Cells
Chemometrics
Transfection
Mesenchymal Stem Cells
Helicobacter Pylori
Espectroscopia de Infravermelhos
Quimiometria
Células Animais
Transfeção
Células Mesenquimais Estaminais
Data de Defesa: 3-Jan-2014
Resumo: Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy is a high sensitive technique, which is able to detect vibrational modes of biomolecules, with a consequent world of applications. In the present work, the potential of this technique, working in the mid-infrared region (MIR), was explored for studying three distinct mammalian cells’ processes, working in a rapid, reagent free and in a high-throughput mode. FT-MIR spectroscopy was applied to monitor the expansion of human mesenchymal stem cells (hMSCs) in microcarriers and cultured in spinner flasks. It was possible to develop partial least squares (PLS) regression models to quantify, directly from the spectral data, key analytes, e.g., glucose, lactate and ammonia. Also, information about the cellular growth stage was possible to be extracted by the development of principal component analysis (PCA) models. Additionally, were developed PLS regression models for estimating the transfection efficiency in a cell population without the need for a reporter gene. The model is valid for two distinct cell lines, the adherent cell line AGS and the semi-adherent cell line HEK, both transfected with pVAX containing the GFP gene. Besides an accurate estimation of the transfection efficiency, it was also possible to extract some meaningful information about the biochemical cellular effect of the transfection reagent on cells and the transfection event itself, proving the sensitiveness of the technique. Finally, AGS cells infected with ten different Helicobacter pylori strains were analyzed based on FT-MIR spectral data. The different H. pylori strains presented different CagA/VacA genotypes, and were isolated from patients with different gastric pathologies (non-ulcer dyspepsia, peptide ulcer disease and gastric cancer). It was possible to differentiate cell samples according to the strain causing the infection, through PCA and cluster analysis.
A espectroscopia de infravermelho é uma técnica extremamente sensível, com a capacidade de detetar modos vibracionais de biomoléculas, tendo, consequentemente, um mundo de aplicações. No presente trabalho esta técnica foi usada para estudar vários processos com recurso a células animais. A espectroscopia FT-MIR (do inglês Fourier transform mid-infrared region) foi utilizada para estudar a expansão de células mesenquimais estaminais (hMSCs) em microcarriers. Foi possível estimar a concentração de metabolitos chave para o crescimento celular, como a glucose, o lactato e a amónia, diretamente a partir de dados espectrais. Foi ainda possível inferir informação relativa ao ciclo celular das células em crescimento, através do desenvolvimento de modelos PCA (do inglês principal component analysis). Adicionalmente, desenvolveram-se modelos de regressão PLS (do inglês partial least squares) com o objetivo de estimar a eficiência de transfeção numa população de células. Trabalhou-se com duas linhas celulares distintas, uma linha aderente, AGS, e uma linha semiaderente, HEK, ambas transfetadas com o plasmídeo pVAX contendo o gene da GFP (do inglês green fluorescent protein). Para além de ter sido possível determinar, com elevada precisão, a eficiência de transfeção, independentemente do tipo de célula, foi ainda possível extrair informação extremamente relevante sobre o estado celular, nomeadamente o efeito da exposição ao reagente de transfeção e ainda alterações metabólicas resultantes do próprio evento de transfeção celular, provando a elevada sensibilidade da técnica. Por fim, estudou-se o efeito da infeção por Helicobacter pylori em células gástricas humanas, AGS. As células foram infetadas com dez estirpes diferentes de H. pylori, incluindo estirpes com diferentes genótipos CagA/VacA e isoladas de pacientes com diferentes patologias gástricas, como gastrite, úlcera e cancro gástrico. Foi ainda possível distinguir as células infetadas de acordo com a estirpe responsável pela infeção, quer através de modelos PCA, e ainda com recurso a algoritmos de agrupamento.
URI: http://hdl.handle.net/10400.14/15552
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