Determinação do perfil fenotípico e genotípico de amostras de Staphylococus aureus resistentes à meticilina (MRSA) e sensíveis a antibióticos não ß-lactâmicos em cinco hospitais no município do Rio de Janeiro

Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA) é um dos principais microrganismos envolvidos nas Infecções relacionadas à Assistência à Saúde (IrAS). Porém, um clone de MRSA, o CA-MRSA, emergiu na comunidade e atualmente vem sendo agente de IrAS. O objetivo desta dissertação é avaliar fenotípica e genotipicamente 111 amostras de Staphylococcus aureus resistentes à meticilina e sensíveis a antibióticos não ß-lactâmicos de pacientes atendidos em cinco hospitais no município do Rio de Janeiro. Utilizando os critérios padronizados pelo CLSI 2012, foram determinadas as susceptibilidades a 11 antimicrobianos pelo método de disco difusão em ágar e concentração inibitória mínima para vancomicina e oxacilina pelo método da microdiluição em caldo. A multirresistência (resistência a 3 ou mais antimicrobianos não ß-lactâmicos) foi observada em 31,5% das amostras, sendo que 53,2% apresentaram resistência ao antimicrobiano clindamicina, uma das opções para o tratamento empírico das infecções de pele/tecidos moles. 86,4% apresentaram concentração inibitória mínima (CIM) para vancomicina ≥ 1,0 g/mL ou seja, elevado percentual de amostras associadas ao fenômeno MIC creep, o qual está associado ao insucesso na terapia antimicrobiana anti-MRSA. Não foi observado até o momento nenhuma amostra com CIM ≥ 4cg/mL para vancomicina, entretanto, já há resistência à linezolida em quatro hospitais do estudo. A tipificação do SCCmec nos permitiu classificar 4,5% das amostras em HA-MRSA e 86,5% em CA-MRSA, nas quais a resistência heterogênea típica à oxacilina foi observada em 57,2%. A toxina de Panton-Valentine (PVL) foi identificada pela metodologia de PCR em 28% das amostras com genótipo CA-MRSA. Os fatores de riscos clássicos, da literatura, relacionados à infecção por HA-MRSA foram também observados nos pacientes com infecção por CA-MRSA portadoras de SCCmec IV e V. No intuito de verificar a existência de similaridades genéticas ou a presença de clone predominante entre as amostras dos cinco hospitais, foi realizada a técnica de eletroforese em gel sob campo pulsado (PFGE) e observou-se diversidade genética assim como a presença de amostras com padrões similares aos clones OSPC (18,5%) e USA400. Não foram encontradas amostras com padrões de eletroforese similares aos clones USA300, USA800 e CEB. É essencial a vigilância da resistência aos antimicrobianos não ß-lactâmicos no CA-MRSA, em especial à vancomicina. A mudança na epidemiologia deste microrganismo vem impactando os padrões característicos dos genótipos limitando os critérios de diferenciação entre eles. Neste contexto, as técnicas moleculares atuam como excelentes ferramentas de caracterização. O conhecimento do patógeno auxilia na elaboração e implementação de medidas preventivas, contribuindo para o controle da doença tanto no ambiente hospitalar quanto na comunidade.

Complexo Burkholderia cepacia em pacientes com fibrose cística: caracterização das espécies, avaliação do perfil de susceptibilidade aos antimicrobianos e da diversidade genética

O Complexo Burkholderia cepacia (CBc) é um grupo de 17 espécies intimamente relacionadas que estão associadas à deterioração pulmonar e aumento da mortalidade em pacientes com Fibrose Cística (FC). Essas espécies variam entre si em relação à prevalência, quadros clínicos e virulência. Pouco é conhecido em relação ao perfil de resistência aos antimicrobianos. Uma vez estabelecida a infecção, a abordagem terapêutica e as medidas de controle atualmente adotadas são baseadas no CBc, sem considerar cada espécie em particular. O objetivo deste estudo foi determinar a prevalência das espécies do CBc em pacientes atendidos em dois centros de referência no Rio de Janeiro, bem como estabelecer perfis de resistência a antimicrobianos e avaliar a diversidade molecular entre as espécies. Cem amostras do CBc isoladas de 38 pacientes com FC no período de janeiro de 2010 a fevereiro de 2012 foram identificadas por métodos fenotípicos e pelo sequenciamento do gene recA. As CIMs para amicacina, aztreonam, ceftazidima, trimetoprim/sulfametoxazol e tobramicina foram determinadas por microdiluição e a genotipagem das espécies foi realizada por PFGE com a enzima SpeI. B. vietnamiensis (44%) foi a espécie mais prevalente, seguida de B. cenocepacia IIIA (36%), B. multivorans (10%), B. cenocepacia IIIB (1%) e B. stabilis (1%). Cinco por cento das amostras não foram identificadas. B. vietnamiensis foi identificada em mais da metade dos pacientes (58,3%). Foram observadas diferenças no perfil de susceptibilidade entre as espécies do CBc. B. cenocepacia IIIA foi a espécie que apresentou as maiores taxas de resistência aos antimicrobianos, sobretudo para trimetoprim/ sulfametoxazol (80,5%), principal antimicrobiano utilizado no tratamento de infecções causadas pelo CBc. Amostras com perfis MDR ocorreram em todas as espécies, destacando-se o perfil A, resistente simultaneamente aos cinco antimicrobianos, observado em 58,8% das amostras de B.cenocepacia IIIA. A análise do polimorfismo genético mostrou que, apesar de B. vietnamiensis ter sido a espécie mais prevalente, a ocorrência de nove grupos clonais sugere que a aquisição dessas cepas tenha se dado a partir de uma fonte ambiental comum. Para B. cenocepacia IIIA, 52,9% das amostras foram atribuídas a um mesmo grupo clonal (BcA), compartilhado entre nove pacientes atendidos em um mesmo centro de referência. Oitenta por cento dessas amostras apresentaram ainda resistência a todos os antimicrobianos testados. Os dados mostram que, mesmo com o emprego de técnicas moleculares, é difícil a identificação do CBc em nível de espécie; que B. cenocepacia IIIA é caracterizada por índices de resistência superiores às outras espécies e que a transmissão cruzada entre os indivíduos aponta para a necessidade do estabelecimento de medidas de vigilância do CBc nos centros de referência.

Caracterização molecular de bastonetes Gram positivos irregulares e actinomicetos aeróbios obtidos de espécimes clínicos, de ensaios de esterilidade e de áreas limpas

Os bastonetes Gram positivos irregulares (BGPIs) compõem um grupo de espécies bacterianas com ampla diversidade fenotípica e que podem estar presente no meio ambiente, na microbiota humana e de animais. A identificação acurada de BGPIs em nível de gênero e espécie empregando métodos bioquímicos convencionais é bastante limitada, sendo recomendado, portanto, o uso de técnicas moleculares. No presente estudo, foram identificadas amostras de BGPIs oriundas de espécimes clínicos de humanos, de produtos farmacêuticos e de áreas limpas através da análise de sequencias do gene 16S rRNA e de outros genes conservados (housekeeping genes). Os resultados obtidos pelo sequenciamento dos genes 16S rRNA e rpoB demonstraram C. striatum multi-resistente (MDR) como responsável por surto epidêmico em ambiente hospitalar da cidade do Rio de Janeiro. Quinze cepas de C. striatum foram isoladas em cultura pura a partir de secreção traqueal de pacientes adultos submetidos a procedimentos de entubação endotraqueal. A análise por eletroforese em gel de campo pulsado (PFGE) indicou a presença de quatro perfis moleculares, incluindo dois clones relacionados com cepas MDR (PFGE I e II). Os dados demonstram a predominância de PFGE I entre cepas MDR isoladas de unidades de terapia intensiva e enfermarias cirúrgicas. Uma potencial ligação causal entre a morte e a infecção por C. striatum MDR (PFGE tipos I e II) foi observada em cinco casos. Adicionalmente, acreditamos que este seja o primeiro estudo de identificação de espécies de Nocardia relacionadas com infecções humanas pela análise da sequencia multilocus (MLSA) no Brasil. Diferente dos dados observados na literatura (1970 a 2013) e obtidos pelos testes fenotípicos convencionais, a caracterização molecular de quatro lócus (gyrB-16S-secA1-hsp65) permitiu a identificação das espécies N. nova, N. cyriacigeorgica, N. asiatica e N. exalbida/gamkensis relacionadas com quadros de nocardiose em humanos. Cepas de N. nova isoladas de diferentes materiais clínicos de um único paciente apresentaram padrões de susceptibilidade antimicrobianos idênticos e dois perfis PFGE, indicando a possibilidade de quadros de co-infecção por N. nova em humanos. Em outra etapa da investigação, amostras de BGPIs obtidos de ambientes de salas limpas que não puderam ser identificadas por critérios convencionais foram submetidas a análise da sequência do gene 16S rRNA e caracterizadas 95,83% em nível de gênero e 35,42% em espécies. Para gêneros mais encontrados no estudo, foram analisados os genes rpoB e recA de dezessete cepas de Microbacterium e utilizado o MLSA para a identificação de sete cepas identificadas como Streptomyces. Os ensaios permitiram a identificação de três cepas de Microbacterium e de uma única amostra de Streptomyces ao nível de espécie. A análise da sequencia do gene rpoB também se mostrou eficaz na identificação de espécies de cepas de Corynebacterium. Finalmente, para as cepas ambientais pertencentes à classe Actinobacteria os dados morfológicos, bioquímicos e genotípicos permitiram documentar a cepa 3117BRRJ como representante de uma nova espécie do gênero Nocardioides, para o qual o nome Nocardioides brasiliensis sp. nov. e as cepas 3712BRRJ e 3371BRRJ como representante de um novo gênero e espécie para o qual o nome Guaraldella brasiliensis nov. foi proposto.

Caracterização de Bacilos Gram-Negativos Não Fermentadores não usuais em bacteremias pelas técnicas de Matrix-Assisted Laser Desorption IonizationTime of Flight Mass Spectrometry, sequenciamento de DNA e método fenotípico convencional

Alguns Bastonetes Gram-negativos não fermentadores (BGNNF) costumam ser considerados clinicamente pouco significantes e a sua implicação em infecções é subestimada. Devido à similaridade fenotípica, mudanças taxonômicas, baixa reatividade bioquímica e limitações nos bancos de dados em sistemas comerciais, a identificação de BGNNF é frequentemente equivocada, culminando com a denominação de diferentes micro-organismos apenas como BGNNF, por falta de melhor diferenciação. O objetivo desse estudo foi avaliar, por métodos fenotípico convencional, proteômico e molecular, a identificação de BGNNF incomuns isolados em hemoculturas de pacientes atendidos em um hospital universitário no Rio de Janeiro. Foram selecionadas 78 amostras isoladas de hemoculturas caracterizadas no laboratório clinico como BGNNF para a identificação por sequenciamento dos genes 16S RNA e recA, por um conjunto amplo de testes fenotípicos manuais e por MALDI-TOF MS. Os micro-organismos predominantes na amostragem foram genotipados pela técnica de eletroforese em gel de campo pulsado (PFGE). Pelo sequenciamento do gene 16S rRNA, a maioria das amostras (n=31; 40%) foi incluída no gênero Burkholderia, seguido de Pseudomonas stutzeri (10%) e Delftia acidovorans (4%). Os demais isolados foram agrupados em 27 diferentes espécies. O sequencimento do gene recA identificou a maioria das espécies de Burkholderia como Burkholderia contaminans (n=19; 24%). Os testes fenotípicos incluíram as 31 amostras apenas no CBc e para as outras 47 amostras, a concordância com o sequenciamento do gene 16S rRNA em nível de espécie foi de 64% (n=30) e apenas em gênero a concordância foi de 17% (n=8). A análise comparativa geral da identificação por MALDI-TOF MS com o sequenciamento do gene16S rRNA mostrou que 42% (n=33) das 78 amostras foram concordantes em nível de espécie e 45% (n=35) apenas em gênero. Excluindo as amostras do CBc, houve um aumento da concordância em nível de espécie para 60%. As discordâncias parecem ser devido às diferenças nos perfis proteicos das amostras em relação às amostras-referência do banco de dados do equipamento e podem ser aprimorados com a atualização de perfis no sistema. A análise do polimorfismo genético de B. contaminans mostrou a ausência de um clone disseminado causando surto, além da provável origem ambiental das infecções. Os setores de nefrologia e hemodiálise contribuíram com maior número de pacientes com amostras positivas (5 pacientes e 9 amostras). Os grupos clonais BcoD e BcoE foram encontrados em pacientes assistidos no mesmo setor com diferença de quatro meses (BcoD, nefrologia) e 1,5 ano (BcoE, hemodilálise), entre as culturas, respectivamente. As discordâncias entre as técnicas ocorreram principalmente devido a dificuldade de identificação das espécies do CBc. Os BGNNF incomuns são de difícil caracterização independente da metodologia usada e nenhum método por si só foi capaz de identificar todas as amostras.

Enterococcus faecium: caracterização molecular de amostras isoladas no período anterior e posterior a emergência da resistência à vancomicina no Estado do Rio de Janeiro

Nas últimas décadas, Enterococcus resistentes à vancomicina tem se destacado no cenário hospitalar em todo mundo. A emergência da resistência à vancomicina no Estado do Rio de Janeiro foi registrada em 2000, na espécie Enterococcus faecalis. Em seguida, Enterococcus faecium passou a ser prevalente. O objetivo deste estudo foi avaliar a diversidade genética das amostras de E. faecium sensíveis (VSEfm) e resistentes (VREfm) à vancomicina, isoladas em diferentes instituições de saúde do Estado do Rio de Janeiro no período de 1993 a 2008. As amostras bacterianas foram avaliadas por metodologia de eletroforese em campo pulsado (PFGE), após restrição com Smal, análise do polimorfismo numérico de segmentos repetitivos (MLVA) e tipagem por sequenciamento de múltiplos loci (MLST); além da detecção de marcadores fenotípicos, como a resistência à ampicilina e à ciprofloxacina, e genotípicos, como determinantes genéticos de virulência, que estão vinculados a um complexo clonal globalmente disperso (CC17). A diversidade de Tn1546 (que alberga o conjunto gênico vanA) foi determinada por amplificação e restrição com ClaI. Um grupo clonal prevalente foi observado pela metodologia de PFGE e agrupou amostras isoladas, principalmente, no período de 2004 a 2006, estando disseminado por diversas instituições de saúde do Estado, indicando transmissão inter- e intra-hospitalar. A avaliação por MLVA identificou dois MTs prevalentes dentre as amostras VREfm: MT12 relacionado à maioria das amostras dos principais grupos clonais identificados por PFGE e, o MT159 que apresentou frequência aumentada no ano de 2008. A análise por MLST destacou o ST78 associado aos principais grupos clonais definidos por PFGE, bem como, ao MT12. Também foi observada correlação entre o ST412 associado ao grupo clonal formado por apenas amostras de 2008 e o MT159. Foi notório por MLST que as amostras VREfm do Estado do Rio de Janeiro, no período do estudo, estiveram relacionadas CC17, juntamente com algumas amostras VSEfm. Entretanto, os principais marcadores de resistência e de virulência, característicos de CC17, estiveram mais relacionados as amostras VREfm do que as VSEfm, como resistência à ampicilina e à ciprofloxacina; e a presença do gene esp e do alelo purK1. A identificação de VSEfm pertencentes ao CC17 sugerem que amostras já adaptadas ao ambiente hospitalar, podem ter adquirdo o determinante de resistência vanA, facilitando a emergência de amostras de VREfm. Adicionalmente, nossos dados sugerem uma modificação no cenário de amostras VREfm no Rio de Janeiro. Pois a dominância de um grupo clonal prevalente (PFGE- X; MT12; ST78) pode estar sendo substituída pela possível emergência de um novo grupo clonal, que foi característico de amostras mais recentes (PFGE-XV; MT159; ST412), apontando assim, para um novo curso na epidemiologia dos E. faecium no Estado. Um perfil de restrição prevalente de Tn1546 idêntico ao protótipo foi observado, apontando que a disseminação da resistência à vancomicina ocorreu por também por transferência horizontal. Entretanto, alterações do tipo deleção e presença de elementos de inserção com aproximadamente 2 kb foram observadas em um número reduzido das amostras. A incongruência no genótipo vanA, em relação ao fenótipo, foi observado para uma amostra. Considera-se fundamental o acompanhamento da disseminação de VREfm, particularmente diante da elevada frequência de amostras pertencentes a um complexo clonal que conjuga multirresistência com virulência, com elevado potencial de adaptabilidade e disseminação.

Achromobacter xylosoxidans na fibrose cística: infecção crônica e disseminação clonal

A mortalidade na Fibrose Cística (FC) é decorrente de infecções pulmonares causadas comumente por: Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus e espécies do Complexo Burkholderia cepacia (CBc). Mais recentemente, tem sido observada a emergência de BGN-NF raros, como Achromobacter xylosoxidans, porém, sua prevalência, potencial de transmissão e significado clínico são desconhecidos. O objetivo deste trabalho foi verificar a ocorrência de colonização crônica por A. xylosoxidans e avaliar a possibilidade de transmissão cruzada entre os pacientes acompanhados em dois centros de referência na cidade do Rio de Janeiro. Foram incluídos 39 pacientes com FC, com pelo menos uma cultura positiva para o gênero Achromobacter spp., em um total de 897 analisadas, do período de janeiro de 2003 a dezembro de 2008. A frequência de isolamento de Achromobacter spp. nas culturas analisadas foi de 14,5% (130 em 897 culturas). A maioria (n=122; 93,8%) foi identificada como A. xylosoxidans por testes fenotípicos e pelo sequenciamento do gene rrs que codifica o 16S rRNA. A análise do polimorfismo genético dos isolados de A. xylosoxidans pela técnica de PFGE, mostrou 22 grupos clonais. Destes, sete foram compartilhados entre pacientes distintos sugerindo transmissão cruzada. Apenas o clone G foi amplamente disseminado entre 56,4% dos pacientes estudados, sugerindo a possibilidade de um surto. Os 15 clones restantes constituíram-se em clones exclusivos por pacientes. Os cinco pacientes colonizados cronicamente por A. xylosoxidans mostraram a prevalência de clones únicos. Até o momento, este é o primeiro caso da ocorrência de surto por A. xylosoxidans em pacientes com Fibrose Cística. A. xylosoxidans é um microrganismo que vem se destacando em frequência e como um possível patógeno pulmonar nesses pacientes. Entretanto, até o momento os dados são insuficientes para avaliar a sua contribuição para a evolução da doença pulmonar. Estudos que busquem elucidar as características de A. xylosoxidans que o permitem colonizar persistentemente o pulmão dos pacientes com FC, bem como seu potencial de virulência, são necessários.

Construction of a BAC library for Chinese amphioxus Branchiostoma belcheri and identification of clones containing Amphi-pax genes

Amphioxus is a crucial organism for the study of vertebrate evolution. Although a genomic BAC library of Branchiostoma floridae has been constructed, we report here another BAC library construction of its distant relative species Branchiostoma belcheri. The amphioxus BAC library established in present study consists of 45,312 clones arrayed in one hundred and eighteen 384-well plates. The average insert fragment size was 120 kb estimated by Pulsed Field Gel Electrophoresis (PFGE) analysis of 318 randomly selected clones. The representation of the library is about 12 equivalent to the genome, allowing a 99.9995% probability of recovering any specific sequence of interest. We further screened the library with 4 single copied Amphi-Pax genes and identified total of 26 positive clones with average of 6.5 clones for each gene. The result indicates this library is well suited for many applications and should also serve as a useful complemental resource for the scientific community.

Study on DNA Damage Induced by Neon Beam Irradiation in Saccharomyces Cerevisiae

Yeast strain Saccharornyces cerevisiae was irradiated with different doses of 85 MeV/u Ne-20(10+) to investigate DNA damage induced by heavy ion beam in eukaryotic microorganism. The survival rate, DNA double strand breaks (DSBs) and DNA polymorphic were tested after irradiation. The results showed that there were substantial differences in DNA between the control and irradiated samples. At the dose of 40 Cy, the yeast cell survival rate approached 50%, DNA double-strand breaks were barely detectable, and significant DNA polymorphism was observed. The alcohol dehydrogenase II gene was amplified and sequenced. It was observed that base changes in the mutant were mainly transversions of T-->G and T-->C. It can be concluded that heavy ion beam irradiation can lead to change in single gene and may be an effective way to induce mutation.

重离子辐照诱导的DNA双链断裂研究

目的：重离子辐射生物学效应机理和哺乳动物细胞对重离子的辐射敏感性机理在目前仍颇有争议，是辐射生物学研究的热点。材料与方法：采用兰州重离子研究装置(HIRFL)加速的碳、氧、氩等重离子辐照体外培养的贴壁细胞，以集落法测定细胞的存活率；辐照琼脂糖包埋的细胞样品或DNA样品，以脉冲场凝胶电泳(PFGE)分析辐照诱导的DNA双链断裂(DSB)。结果：1．DNA片段释放百分比(PR)值随着剂量的增加而增加，在超过一定剂量后趋于一个准阈值；而DNA断裂水平与剂量之间呈线性关系，DSB产额为O.19-1.55DSBs/100Mbp/Gy；以~(60)Co γ射线为参照，得到重离子辐照诱导DSB的相对生物效率(RBE)为0.73-2.72。2．剂量率是影响DSB诱导及其片段分布的因素之一，剂量率越大，DSB产额越高，DSB诱导截面越大。但剂量率低可以使片段的非随机分布更为明显。3．重离子辐照诱导的DSB可以修复，修复方式主要是小片段连接成大的片段。4．无论是~(60)Coγ射线，还是碳、氧、氩等重离子，直接辐照DNA分子和辐照完整细胞诱导DSB的比值为1.64-2.64。说明细胞组分对DNA分子有一定的保护作用。5．辐照DNA分子诱导DSB的RBE随传能线密度(LET)的变化而变化，但IBE最大值远小于细胞失活的RBE最大值。结论：1．重离子辐照DNA分子诱导的DSB初始产额与细胞失活机理之间有一定的联系，但以此来解释细胞失活还不够充分；而不可修复的DSB才是细胞失活最主要的原因。2．细胞对重离子的辐射敏感性与DSB初始产额的关系不明显，但与细胞对DSB的修复能力高低密切相关。3．重离子辐照诱导的DSB片段是非随机分布的，其产生与DNA序列有关，即DNA分子上存在对重离子辐照敏感的位点。重离子辐照沉积的能量可以直接或间接地沿DNA链迁移，从而使得DNA分子上相对较弱或亲电性较强的化学键优先断裂。敏感位点即这些相对较弱或亲电性较强的化学键，而这 种化学键的产生是与敏感位点邻近的几个核苷酸相互作用的结果，即敏感位点应该是一段DNA序列。

Programmed cell death in Laminaria japonica (Phaeophyta) tissues infected with alginic acid decomposing bacterium

TdT-mediated dUTP-biotin nick end labeling (TUNEL) is a sensitive and valid method for detecting DNA cleavage in programmed cell death (PCD). Using this method, DNA cleavage was observed in Laminaria japonica sporophytic tissues, which were infected with alginic acid decomposing bacterium. It was found that DNA cleavage occurred 5 min after the infection, the fragments with 3'-OH groups of cleaved nuclear DNA increased with time of infection and spread from the infection site. Although no typical DNA ladder (200 bp/ 180 bp) was detected by routine agarose gel electrophoresis, the cleavage of nuclear DNA fragments of 97 similar to 48.5 kb could be detected by pulsed field gel electrophoresis (PFGE). By using CaspGLOW(TM) fluorescein active caspase-3 staining method, caspase-3 activity has been detected in response to the infection of alginic acid decomposing bacterium. Our results are similar to the observations in hypersensitive response (HR) of higher plant, suggesting that the rapid cell death of L. japonica infected by alginic acid decomposing bacterium might be involved in PCD, and indicating that the occurrence of PCD is an active defense process against the pathogen's infection.

Use of pulsed field gel electrophoresis to characterize BCR gene involvement in CML patients lacking M-BCR rearrangement.

We studied the pattern of BCR involvement in 52 patients with chronic myeloid leukemia by Southern blotting. Of 33 Philadelphia (Ph)-positive patients, 30 had evidence of M-BCR rearrangement, two cases were difficult to interpret, and one clearly lacked evidence of M-BCR rearrangement. Of 19 Ph-negative patients, nine showed M-BCR rearrangement, nine showed no rearrangement, and one result was uncertain. We selected for more detailed study eight patients (three Ph-positive and five Ph-negative). Two of the Ph-positive patients, whose Southern blots were difficult to interpret, had rearranged bands when the BCR gene was studied by pulsed field gel electrophoresis (PFGE). Results of PFGE studies and in situ hybridization to metaphase chromosomes in the third Ph-positive patient, whose DNA clearly lacked M-BCR rearrangement on Southern analysis, were consistent with a breakpoint on chromosome 22 located 3' of all known exons of the BCR gene. However, mRNA studied with the polymerase chain reaction showed evidence of a classical b2-a2 linkage. The findings in this patient may be explained by an unusual genomic breakpoint downstream of the BCR gene associated with long range splicing that excluded all of the 3' BCR exons. Of the five patients with Ph-negative M-BCR non-rearranged CML studied by PFGE for BCR gene rearrangement, none had evidence of rearranged bands. We conclude that PFGE is a valuable adjunct to standard molecular techniques for the study of atypical cases of CML. Occasional patients with Ph-positive CML have breakpoints outside M-BCR. The BCR gene is probably not involved in patients with Ph-negative, M-BCR non-rearranged CML.

Chromosomal rearrangements affecting biofilm production and antibiotic resistance in a Staphylococcus epidermidis strain causing shunt-associated ventriculitis.

Ziebuhr W, Dietrich K, Trautmann M, Wilhelm M. Institut für Molekulare Infektionsbiologie, Würzburg, Germany. w.ziebuhr@mail.uni-wuerzburg.de During two clinical courses of shunt-associated meningitis in a 3-month-old child, five multiresistant S. epidermidis isolates were obtained and analyzed with regard to biofilm production and antibiotic susceptibility. Three S. epidermidis strains, which were initially isolated from the cerebrospinal fluid, produced biofilms on polystyrene tissue culture plates. Following antibiotic treatment and subsequent exchange of the shunt system, sterilization of the CSF was achieved. However, after three weeks a relapse of the infection occurred. The two S. epidermidis isolates obtained now were biofilm negative, but showed an identical resistance pattern as those from the previous infection, except that resistance to rifampicin and increased mininal inhibitory concentrations of aminoglycoside antibiotics had emerged. DNA fingerprinting by PFGE indicated the clonal origin of all isolates. However, some DNA rearrangements and differences in the IS256-specific hybridization patterns could be identified in the isolates from the second infection period that led to altered biofilm formation and increased expression of aminoglycoside resistance traits. The data evidence that variation of biofilm expression occurs in vivo during an infection and highlight the extraordinary genome flexibility of pathogenic S. epidermidis.

A Monte Carlo model of DNA double-strand break clustering and rejoining kinetics for the analysis of pulsed-field gel electrophoresis data

In studies of radiation-induced DNA fragmentation and repair, analytical models may provide rapid and easy-to-use methods to test simple hypotheses regarding the breakage and rejoining mechanisms involved. The random breakage model, according to which lesions are distributed uniformly and independently of each other along the DNA, has been the model most used to describe spatial distribution of radiation-induced DNA damage. Recently several mechanistic approaches have been proposed that model clustered damage to DNA. In general, such approaches focus on the study of initial radiation-induced DNA damage and repair, without considering the effects of additional (unwanted and unavoidable) fragmentation that may take place during the experimental procedures. While most approaches, including measurement of total DNA mass below a specified value, allow for the occurrence of background experimental damage by means of simple subtractive procedures, a more detailed analysis of DNA fragmentation necessitates a more accurate treatment. We have developed a new, relatively simple model of DNA breakage and the resulting rejoining kinetics of broken fragments. Initial radiation-induced DNA damage is simulated using a clustered breakage approach, with three free parameters: the number of independently located clusters, each containing several DNA double-strand breaks (DSBs), the average number of DSBs within a cluster (multiplicity of the cluster), and the maximum allowed radius within which DSBs belonging to the same cluster are distributed. Random breakage is simulated as a special case of the DSB clustering procedure. When the model is applied to the analysis of DNA fragmentation as measured with pulsed-field gel electrophoresis (PFGE), the hypothesis that DSBs in proximity rejoin at a different rate from that of sparse isolated breaks can be tested, since the kinetics of rejoining of fragments of varying size may be followed by means of computer simulations. The problem of how to account for background damage from experimental handling is also carefully considered. We have shown that the conventional procedure of subtracting the background damage from the experimental data may lead to erroneous conclusions during the analysis of both initial fragmentation and DSB rejoining. Despite its relative simplicity, the method presented allows both the quantitative and qualitative description of radiation-induced DNA fragmentation and subsequent rejoining of double-stranded DNA fragments. (C) 2004 by Radiation Research Society.

Evidence for complexity at the nanometer scale of radiation-induced DNA DSBs as a determinant of rejoining kinetics

The rejoining kinetics of double-stranded DNA fragments, along with measurements of residual damage after postirradiation incubation, are often used as indicators of the biological relevance of the damage induced by ionizing radiation of different qualities. Although it is widely accepted that high-LET radiation-induced double-strand breaks (DSBs) tend to rejoin with kinetics slower than low-LET radiation-induced DSBs, possibly due to the complexity of the DSB itself, the nature of a slowly rejoining DSB-containing DNA lesion remains unknown. Using an approach that combines pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) of fragmented DNA from human skin fibroblasts and a recently developed Monte Carlo simulation of radiation-induced DNA breakage and rejoining kinetics, we have tested the role of DSB-containing DNA lesions in the 8-kbp-5.7-Mbp fragment size range in determining the DSB rejoining kinetics. It is found that with low-LET X rays or high LET alpha particles, DSB rejoining kinetics data obtained with PFGE can be computer-simulated assuming that DSB rejoining kinetics does not depend on spacing of breaks along the chromosomes. After analysis of DNA fragmentation profiles, the rejoining kinetics of X-ray-induced DSBs could be fitted by two components: a fast component with a half-life of 0.9 +/- 0.5 h and a slow component with a half-life of 16 +/- 9 h. For a particles, a fast component with a half-life of 0.7 +/- 0.4 h and a slow component with a half-life of 12 5 h along with a residual fraction of unrepaired breaks accounting for 8% of the initial damage were observed. In summary, it is shown that genomic proximity of breaks along a chromosome does not determine the rejoining kinetics, so the slowly rejoining breaks induced with higher frequencies after exposure to high-LET radiation (0.37 +/- 0.12) relative to low-LET radiation (0.22 +/- 0.07) can be explained on the basis of lesion complexity at the nanometer scale, known as locally multiply damaged sites. (c) 2005 by Radiation Research Society.

Development and Validation of a PulseNet Standardized Protocol for Subtyping Isolates of Cronobacter Species

Cronobacter (formerly known as Enterobacter sakazakii) is a genus comprising seven species regarded as opportunistic pathogens that can be found in a wide variety of environments and foods, including powdered infant formula (PIF). Cronobacter sakazakii, the major species of this genus, has been epidemiologically linked to cases of bacteremia, meningitis in neonates, and necrotizing enterocolitis, and contaminated PIF has been identified as an important source of infection. Robust and reproducible subtyping methods are required to aid in the detection and investigation, of foodborne outbreaks. In this study, a pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) protocol was developed and validated for subtyping Cronobacter species. It was derived from an existing modified PulseNet protocol, wherein XbaI and SpeI were the primary and secondary restriction enzymes used, generating an average of 14.7 and 20.3 bands, respectively. The PFGE method developed was both reproducible and discriminatory for subtyping Cronobacter species.