Deformability Measurement of Single-Cells at High-Throughput With Imaging Flow Cytometry

Disease conditions like malaria, sickle cell anemia, diabetes mellitus, cancer, etc., are known to significantly alter the deformability of certain types of cells (red blood cells, white blood cells, circulating tumor cells, etc.). To determine the cellular deformability, techniques like micropipette aspiration, atomic force microscopy, optical tweezers, quantitative phase imaging have been developed. Many of these techniques have an advantage of determining the single cell deformability with ultrahigh precision. However, the suitability of these techniques for the realization of a deformability based diagnostic tool is questionable as they are expensive and extremely slow to operate on a huge population of cells. In this paper, we propose a technique for high-throughput (800 cells/s) determination of cellular deformability on a single cell basis. This technique involves capturing the image(s) of cells in flow that have undergone deformation under the influence of shear gradient generated by the fluid flowing through the microfluidic channels. Deformability indices of these cells can be computed by performing morphological operations on these images. We demonstrate the applicability of this technique for examining the deformability index on healthy, diabetic, and sphered red blood cells. We believe that this technique has a strong role to play in the realization of a potential tool that uses deformability as one of the important criteria in disease diagnosis.

Simulated pathogenic conformational switch regions matched well with the biochemical findings

Pathogenic conformational conversion is a general causation of many disease, such as transmissible spon- giform encephalopathy (TSE) caused by misfolding of prion, sickle cell anemia, and etc. In such structural changes, misfolding occurs in regions important for the stability of native structure firstly. This destabi- lizes the normal conformation and leads to subsequent errors in folding pathway. Sites involved in the first stage can be deemed switch regions of the protein, and are vital for conformational conversion. Namely it could be a switch of disease at residue level. Here we report an algorithm that can identify such sites computationally with an accuracy of 93%, by calculating the probability of the native structure of a short segment jumping to a mistake one. Knowledge of such switch sites could be used to target clinical therapy, study physiological and pathologic mechanism of protein, and etc.

Correlação do perfil lipídico e do quadro clínico de pacientes portadores de doença falciforme no Estado do Rio de Janeiro-RJ

A doença falciforme é uma síndrome hematológica genética que faz parte das hemoglobinopatias de grande abrangência na população mundial. Estima-se que 4,5% da população apresente algum tipo de hemoglobinopatia, cujos aspectos clínicos oscilam de leve à grave. O principal fator que pode influenciar o fenótipo das doenças falciformes é o genótipo da doença; homozigose para HbS ou genótipos compostos do tipo HbSC, HbS/beta-talassemia, HbSD. Este pode desenvolver distúrbios como dislipidemia, colelitíase e transtornos cardiovasculares que podem causar o óbito. O presente estudo visa correlacionar o perfil lipídico de pacientes portadores de doença falciforme. Foram avaliados 52 pacientes do Serviço de Hematologia Clínica do Hospital Universitário Pedro Ernesto HUPE-UERJ, portadores da doença falciforme confirmada pela técnica de HPLC realizada no Laboratório de Análises Clínicas da Faculdade de Farmácia (LACFAR)-UFRJ. As análises hematológicas compostas pelo hemograma completo e dosagens bioquímicas do perfil lipídico formado pela dosagem de triglicerídeos, colesterol total, colesterol HDL, colesterol LDL e colesterol VLDL. A população estudada é composta por 52 pacientes, sendo 22 pacientes do sexo masculino, representando 42% do total de pacientes e 30 do sexo feminino, definindo 58% do total. E com objetivo comparativo, foi constituído um grupo controle de 52 pessoas com média de idade 26 anos, variando entre 5 e 63 anos. A população de Doença Falciforme apresenta grupos etários que oscilam entre 6 e 60 anos de idade, tendo média de 28 anos. Baseada nas características fenotípicas definidas por HPLC, a classificação de hemoglobina demonstra um grupo de 83% de portadores de Hemoglobina SS (n=43), 13% portadores de Hemoglobina SC (n=7) e 4% com Hemoglobina SB0 (n=2). Em relação às dosagens bioquímicas, a análise do perfil lipídico demonstra hipocolesterolemia, cuja média da população é definida por 122mg/dL quando comparada com o grupo controle (GC) com média de 201mg/dL (p<0,001). A taxa do colesterol-HDL situa-se na média de 29mg/dL e do GC 54 mg/dL (p<0,001) e do colesterol-LDL 69mg/dL enquanto o GC 120mg/dL (p<0,001). A sistematização dos resultados hematológicos define uma média de hematimetria de 2,7. 106/mm3. Na dosagem de hemoglobina obteve-se média de 8,4g/dL. Tais resultados caracterizam que é predominante neste grupo a hipocromia sem expressão de microcitose. Dentre os processos patológicos mais comuns, a litíase biliar se destacou nos pacientes com doença falciforme, onde 25% dos pacientes estudados (n=13) apresentaram este comprometimento hepatobiliar, na qual grande parte desses pacientes foram submetidos à colecistectomia. A doença Falciforme cursa com hiperplasia medular principalmente às custas da hiperproliferação dos precursores eritróides na medula óssea. O estado hiperproliferativo nessa doença possivelmente causa redução do colesterol plasmático para atender à maior demanda deste elemento para síntese de novas membranas. Esta redução na produção endógena de colesterol pode ser entendida pela disfunção hepática que habitualmente está presente em pessoas com doença falciforme. Logo se concluiu que existe uma correlação de hipocolesterolemia total e de HDL-c baixo em pacientes com doença falciforme.

Rare variants create synthetic genome-wide associations.

Genome-wide association studies (GWAS) have now identified at least 2,000 common variants that appear associated with common diseases or related traits (http://www.genome.gov/gwastudies), hundreds of which have been convincingly replicated. It is generally thought that the associated markers reflect the effect of a nearby common (minor allele frequency >0.05) causal site, which is associated with the marker, leading to extensive resequencing efforts to find causal sites. We propose as an alternative explanation that variants much less common than the associated one may create "synthetic associations" by occurring, stochastically, more often in association with one of the alleles at the common site versus the other allele. Although synthetic associations are an obvious theoretical possibility, they have never been systematically explored as a possible explanation for GWAS findings. Here, we use simple computer simulations to show the conditions under which such synthetic associations will arise and how they may be recognized. We show that they are not only possible, but inevitable, and that under simple but reasonable genetic models, they are likely to account for or contribute to many of the recently identified signals reported in genome-wide association studies. We also illustrate the behavior of synthetic associations in real datasets by showing that rare causal mutations responsible for both hearing loss and sickle cell anemia create genome-wide significant synthetic associations, in the latter case extending over a 2.5-Mb interval encompassing scores of "blocks" of associated variants. In conclusion, uncommon or rare genetic variants can easily create synthetic associations that are credited to common variants, and this possibility requires careful consideration in the interpretation and follow up of GWAS signals.

Búsqueda de selección en el polimorfismo 677C>T (c.665C>T) del gen de la metilentetrahidrofolato reductasa (MTHFR) en una población Colombiana

Se realizó un estudio genético – poblacional en dos grupos etarios de población colombiana con la finalidad de evaluar las diferencias genéticas relacionadas con el polimorfismo MTHFR 677CT en busca de eventos genéticos que soporten la persistencia de este polimorfismo en la especie humana debido que este ha sido asociado con múltiples enfermedades. De esta manera se genotipificaron los individuos, se analizaron los genotipos, frecuencias alélicas y se realizaron diferentes pruebas genéticas-poblacionales. Contrario a lo observado en poblaciones Colombianas revisadas se identificó la ausencia del Equilibrio Hardy-Weinberg en el grupo de los niños y estructuras poblacionales entre los adultos lo que sugiere diferentes historias demográficas y culturales entre estos dos grupos poblacionales al tiempo, lo que soporta la hipótesis de un evento de selección sobre el polimorfismo en nuestra población. De igual manera nuestros datos fueron analizados junto con estudios previos a nivel nacional y mundial lo cual sustenta que el posible evento selectivo es debido a que el aporte de ácido fólico se ha incrementado durante las últimas dos décadas como consecuencia de las campañas de fortificación de las harinas y suplementación a las embarazadas con ácido fólico, por lo tanto aquí se propone un modelo de selección que se ajusta a los datos encontrados en este trabajo se establece una relación entre los patrones nutricionales de la especie humana a través de la historia que explica las diferencias en frecuencias de este polimorfismo a nivel espacial y temporal.  

Eficacia del diagnóstico prenatal no invasivo por células fetales libres en sangre materna 1990-2014. Revisión sistemática

ANTECEDENTES: El aislamiento de células fetales libres o ADN fetal en sangre materna abre una ventana de posibilidades diagnósticas no invasivas para patologías monogénicas y cromosómicas, además de permitir la identificación del sexo y del RH fetal. Actualmente existen múltiples estudios que evalúan la eficacia de estos métodos, mostrando resultados costo-efectivos y de menor riesgo que el estándar de oro. Este trabajo describe la evidencia encontrada acerca del diagnóstico prenatal no invasivo luego de realizar una revisión sistemática de la literatura. OBJETIVOS: El objetivo de este estudio fue reunir la evidencia que cumpla con los criterios de búsqueda, en el tema del diagnóstico fetal no invasivo por células fetales libres en sangre materna para determinar su utilidad diagnóstica.  MÉTODOS: Se realizó una revisión sistemática de la literatura con el fin de determinar si el diagnóstico prenatal no invasivo por células fetales libres en sangre materna es efectivo como método de diagnóstico.  RESULTADOS: Se encontraron 5,893 artículos que cumplían con los criterios de búsqueda; 67 cumplieron los criterios de inclusión: 49.3% (33/67) correspondieron a estudios de corte transversal, 38,8% (26/67) a estudios de cohortes y el 11.9% (8/67) a estudios casos y controles. Se obtuvieron resultados de sensibilidad, especificidad y tipo de prueba. CONCLUSIÓN: En la presente revisión sistemática, se evidencia como el diagnóstico prenatal no invasivo es una técnica feasible, reproducible y sensible para el diagnóstico fetal, evitando el riesgo de un diagnóstico invasivo.

Pulsioximetría de pacientes en hemodiálisis, de la unidad de terapia renal – fundación cardioinfantil, análisis para establecer recomendaciones

Introducción. En Colombia, el 80% de los pacientes con enfermedad renal crónica en hemodiálisis tienen fístula arteriovenosa periférica (FAV) que asegura el flujo de sangre durante la hemodiálisis (1), la variabilidad en el flujo de sangre en el brazo de la FAV hacia la parte distal, puede afectar la lectura de la oximetría de pulso (SpO2) (2), llevando a la toma de decisiones equivocadas por el personal de salud. El objetivo de este estudio es aclarar si existe diferencia entre la SpO2 del brazo de la FAV y el brazo contralateral. Materiales y métodos. Se realizó un estudio de correlación entre los valores de SpO2 del brazo con FAV contra el brazo sin FAV, de 40 pacientes que asistieron a hemodiálisis. La recolección de los datos se llevó a cabo, con un formato que incluyó el resultado de la pulsioximetria y variables asociadas, antes, durante y después de la hemodiálisis. Se comparó la mediana de los deltas de las diferencias con pruebas estadísticas T Student – Mann Whitney, aceptando un valor significativo de p < 0,05. Resultados. No se encontraron diferencias estadísticamente significativas de la SpO2 entre el brazo con FAV y el brazo sin FAV, antes, durante y después de la diálisis, sin embargo si se apreció una correlación positiva estadísticamente significativa. Conclusiones. Se encontró correlación positiva estadísticamente significativa, donde no hubo diferencias en el resultado la pulsioximetría entre el brazo con FAV y brazo sin FAV, por lo tanto es válido tomar la pulsioximetría en cualquiera de los brazos.

Helicobacter pylori and Iron-deficiency Anemia in Adolescents in Brazil

Aim: The aim of the study was to evaluate the association between Helicobacter pylori infection and iron deficiency (ID) in adolescents attending a public school. Patients and Methods: From March to June 2001, a cross-sectional study was conducted among adolescents (10-16 years) enrolled in a single public school in Sao Paulo, Brazil. Of 400 eligible students, 195 agreed to participate, but 1 was excluded due to sickle cell disease. A blood sample was collected from each subject to measure hemoglobin and ferritin. H pylori status was investigated with the 13 C-urea breath test. All of the subjects with either anemia or ID were given iron therapy. Results: H pylori prevalence was 40.7% (79/194), being higher in male subjects (45/90 vs 34/104, P = 0.014). There was no relation between infection and nutritional status. Abnormally low serum ferritin was observed in 12 subjects, half of whom were positive for H pylori (odds ratio [OR] 1.49, 95% confidence interval [CI] 0.38-5.81). The median serum ferritin was 33.6 ng/mL (interquartile range 23.9-50.9) in infected subjects and 35.1 ng/mL (interquartile range 23.7-53.9) in uninfected subjects. Anemia was detected in 2% (4/194) of the students, half of whom were infected (OR 1.47, 95% CI 0.1-20.6). The mean hemoglobin value in infected subjects was 13.83 g/dL +/- 1.02 versus 14 g/dL +/- 1.06 in uninfected subjects. Conclusions: The study was not able to find a relation between H pylori infection and ID or anemia.

Achados fundoscópicos em crianças portadoras de anemia falciforme no estado do Rio Grande do Norte

Detectar os principais achados fundoscópicos em crianças portadoras de hemoglobinopatias falciformes. Métodos: Foram estudados 26 pacientes com hemoglobinopatias falciformes, no Serviço de Oftalmologia do Hospital Universitário Onofre Lopes, Natal, RN, que foram submetidos a protocolo de pesquisa pré-estabelecido. Os resultados foram avaliados estatisticamente pelo teste qui-quadrado. Resultados: A idade média foi de 10,6 anos, com acuidade visual igual ou melhor que 20/25 na maioria, excetuando-se 3 olhos, que apresentavam outras doenças associadas. O tipo mais freqüente foi o SS com 57,7% (15/26) dos casos, seguido pelos SC e SA com 15,4% (4/26) cada, e pelo S-Thal com 11,5% (3/26). A freqüência da retinopatia por células falciformes foi maior após os 10 anos de idade, sendo mais freqüente, em valores relativos, no tipo S-Thal (100% dos casos) e, em valores absolutos, no tipo SS (9 casos). Os dois achados mais comuns foram tortuosidade venosa (12/26) e “black sunburst” (7/26). Conclusões: Observamos que a incidência de retinopatia por células falciformes aumentou após os 10 anos de idade e não evidenciamos achados da doença proliferativa. Portanto, enfatizamos a necessidade do exame oftalmológico precoce nos portadores de anemia falciforme, como forma de prevenir futuras complicações oculares

Prodrugs for the treatment of neglected diseases

Recently, World Health Organization ( WHO) and Medicins San Frontieres (MSF) proposed a classification of diseases as global, neglected and extremely neglected. Global diseases, such as cancer, cardiovascular and mental (CNS) diseases represent the targets of the majority of the R&D efforts of pharmaceutical companies. Neglected diseases affect millions of people in the world yet existing drug therapy is limited and often inappropriate. Furthermore, extremely neglected diseases affect people living under miserable conditions who barely have access to the bare necessities for survival. Most of these diseases are excluded from the goals of the R&D programs in the pharmaceutical industry and therefore fall outside the pharmaceutical market. About 14 million people, mainly in developing countries, die each year from infectious diseases. From 1975 to 1999, 1393 new drugs were approved yet only 1% were for the treatment of neglected diseases [ 3]. These numbers have not changed until now, so in those countries there is an urgent need for the design and synthesis of new drugs and in this area the prodrug approach is a very interesting field. It provides, among other effects, activity improvements and toxicity decreases for current and new drugs, improving market availability. It is worth noting that it is essential in drug design to save time and money, and prodrug approaches can be considered of high interest in this respect. The present review covers 20 years of research on the design of prodrugs for the treatment of neglected and extremely neglected diseases such as Chagas' disease ( American trypanosomiasis), sleeping sickness ( African trypanosomiasis), malaria, sickle cell disease, tuberculosis, leishmaniasis and schistosomiasis.

Anemia falciforme: desafios e avanços na busca de novos fármacos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Determinação de haplótipos do gene βs em portadores de anemia falcifome

Haplotypes linked to the βS gene represent patterns of DNA polymorphisms along chromosome 11 of individuals bearing the βS gene. Analysis of haplotypes, in addition to serving as an important source for anthropological studies about the ethnic origin of a population, contributes to a better understanding of the variations in clinical severity of sickle cell anemia. The aim of the present study was to determine βS gene haplotypes in a group of patients with sickle cell anemia treated at the Dalton Barbosa Cunha Hematology Center (Hemonorte) in Natal, Brazil and the Oncology and Hematology Center in Mossoró, Brazil. Blood samples were obtained from 53 non-related patients (27 males and 26 females), aged between 3 months and 61 years (mean age: 16.9 ± 12.1 years). Laboratory analyses consisted of the following: erythrogram, reticulocyte count, hemoglobin electrophoresis at alkaline pH, measurement of hemoglobin A2 and Fetal hemoglobin, solubility test and molecular analysis to determine βS gene haplotypes. DNA samples were extracted by illustra blood genomicPrep Mini Spin kit and βS gene haplotypes were determined by PCR-RFLP, using Xmn I, Hind III, Hinc II and Hinf I restriction enzymes for analysis of six polymorphic restriction sites in the beta cluster. Of 106 βS chromosomes studied, 75.5% were Central African Republic (CAR) haplotype, 11.3% Benin (BEN) and 6.6% Cameroon (CAM). The atypical haplotypes had a frequency of 6.6%. More than half the patients (58.5%) were identified as CAR/CAR genotype carriers, 16.9% heterozygous CAR/BEN, 13.2% CAR/CAM and 1.9% BEN/BEN. Patients with atypical haplotype in one or two chromosomes accounted for 9.5% (CAR/Atp, BEN/Atp and Atp/Atp). The genotype groups showed no statistically significant difference (p < 0.05) in their laboratory parameters. This is the first study related to βS haplotypes conducted in state of Rio Grande do Norte and the higher frequency of Cameroon halotype found, compared to other Brazilian states, suggests the existence of a peculiarity of African origin

Dificuldades no diagnóstico laboratorial das hemoglobinopatias

Há vários tipos de hemoglobinopatias que são caracterizados por variantes das hemoglobinas anormais (ex: Hb S, Hb C, Hb Instáveis,etc) e por talassemias (ex: tal. alfa, tal. beta, tal.beta/delta,etc) As hemoglobinopatias são consideradas como uma das doenças genéticas mais comuns em todo o mundo, com prevalência de portadores heterozigotos de seus principais tipos em aproximadamente 5% da população mundial. Devido à heterogenidade clínica e genética dessas alterações genéticas é fundamental estabelecer a investigação laboratorial das diferentes formas de hemoglobinas variantes e de talassemias. Este artigo apresenta as principais dificuldades laboratoriais que envolvem a complexidade molecular das hemoglobinopatias.

Hemoglobina Köln diagnosticada em programa de triagem neonatal em São José do Rio Preto, SP

Alterações genéticas em que a mutação de aminoácidos nas globinas afeta a estrutura da molécula tornando-a instável são classificadas como hemoglobinas instáveis. Devido à grande diversidade dos pontos de mutações por substituições e deleções de aminoácidos, as formas de instabilização se apresentam muito variadas. A hemoglobina Köln é a variante instável descrita com maior freqüência na literatura e a terceira descoberta no Brasil, as outras são Hb Niterói e Hb Hasharon. Anemia moderada, icterícia e presença de urina escura caracterizam as manifestações clínicas da Hb Köln. em programa de triagem neonatal identificamos uma criança com suspeita de heterozigose para hemoglobina Köln, confirmada por procedimentos eletroforéticos e HPLC. Avaliações por diferentes metodologias laboratoriais e estudo familiar auxiliam no diagnóstico precoce, possibilitando minimizar os sintomas decorrentes da hemoglobina anormal e a realização do aconselhamento genético e educacional destas alterações hereditárias.

Detecção e conscientização de portadores de hemoglobinopatias nas regiões de São José do Rio Preto e Presidente Prudente, SP (Brasil)

Foram analisadas 7.657 amostras de sangue provenientes de 48 cidades das regiões de São José do Rio Preto e de Presidente Prudente, com o objetivo de detectar e conscientizar os portadores de hemoglobinas anormais. As análises efetuadas mostraram que 3,47% tinham hemoglobinas anormais, sendo 2,26% portadores de variantes moleculares (Hbs, AS, AC, SS, SC, AJ, AB2) e 1,21% de talasse-mias (alfa e beta). Os resultados obtidos evidenciaram que estudos semelhantes, além de propiciar o melhor conhecimento das causas genéticas, bioquímicas e hematológicas dessas alterações hereditárias, oferecem também a oportunidade de estimar a importância que essas patologias representam para a saúde pública do nosso país. A ação preventiva foi estabelecida por meio de reuniões de esclarecimentos médicos e biológicos aos portadores de hemoglobinas anormais.