Integrated functional genomics for improved manufacture of recombinant enveloped virus

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Engineering and Technology Sciences-Biotechnology

The Relevance of Ribonuclease III in Pathogenic Bacteria

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biology.

A nanopore-based stochastic detection method: Single molecule characterisation of nanoparticles using ()- hemolysin

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Chemistry.

Microbiology of membrane bioreactors for wastewater treatment: a molecular approach

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Engineering and Technology Sciences, Biotechnology.

Regulation of gene expression by SnRK1 kinases and miRNAs during the plant stress response

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Plant Physiology

Synthesis of new enzyme stabilisers inspired by compatible solutes of hyperthermophilic microorganisms

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Engineering Sciences and Technology.

Synchronization properties of multi-oscillator circadian systems

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Computational Biology

Captação e filiação de públicos nos centros de ciência: O caso do Centro Ciência Viva do Alviela - Carsoscópio

No seguimento do estágio curricular realizado no Centro Ciência Viva do Alviela – Carsoscópio (CCVAlv), no âmbito do mestrado em Comunicação de Ciência da Faculdade de Ciências Sociais e Humanas da Universidade Nova de Lisboa (FCSH-UNL) e do Instituto de Tecnologia Química e Biológica (ITQB), surge o presente relatório de estágio. O objectivo deste relatório é criar uma ferramenta de trabalho útil e fundamentada para que futuramente o CCVAlv possa planear, desenvolver e executar um plano estratégico de comunicação de forma a captar e filiar novos públicos, na qual resultará uma maior afluência ao centro, assim como uma maior relevância junto da sociedade. Assim o CCVAlv será capaz de cumprir os seus propósitos de divulgar a ciência e a tecnologia junto de diferentes públicos, fomentando o interesse por estas temáticas, principalmente dos mais jovens. Inicialmente o objectivo do estágio e, consequentemente, deste relatório foi o de ajudar na criação e/ou implementação de um plano estratégico de comunicação no CCVAlv. Contudo, o centro deverá cumprir diferentes pré-requisitos para conseguir criar um plano de sucesso. A desorganização e falta de planeamento, juntamente com dificuldades económicas resultantes em parte da quebra de visitas, torna difícil a definição de um plano de comunicação. O presente relatório contém uma profunda análise ao CCVAlv, desde a sua origem até à actualidade, abordando as diferentes e diversificadas valências que possui e que o tornam num local com potencial para se tornar num centro de ciência de referência. Com base nessa análise surge um diagnóstico de comunicação que contempla diferentes métodos, técnicas e ferramentas que o CCVAlv poderá seguir para criar um plano de comunicação estratégico de sucesso. Durante o relatório é possível encontrar diversas referências ao trabalho desenvolvido durante o estágio curricular e que contribuiram para a percepção de como o CCVAlv actualmente desenvolve o seu trabalho e que ajudaram a redefinir os objectivos do relatório. Após a análise e diagnóstico ao CCVAlv, conclui-se que, apesar das enormes potencialidades que este tem, necessita traçar um rumo bem definido para o seu futuro de forma a captar e filiar novos públicos.

Divulgar ciência para diferentes públicos. Uma experiência no projeto STOL - Science Through Our Lives

O estágio que aqui se relata enquadra-se no âmbito do mestrado em Comunicação de Ciência, da Faculdade de Ciências Sociais Humanas (FCSH) da Universidade Nova de Lisboa (UNL) e do Instituto de Tecnologia Química e Biológica (ITQB). Foi realizado no projeto STOL – Science Through Our Lives, do Centro de Biologia Molecular e Ambiental (CBMA) da Escola de Ciências da Universidade do Minho (ECUM), e teve a duração de três meses. Esta componente prática do mestrado permitiu desenvolver um trabalho in loco, com o objetivo de servir, sobretudo, a comunicação de ciência informal. As principais atividades desenvolvidas foram exposições (Homo numericus; “Ponto a Ponto Enche a Ciência o Espaço), produção de materiais educativos (Objetos Educativos para a Casa das Ciências), campanhas de sensibilização (Comemoração do Dia Mundial da Água), auscultação do público (Vox Pop), crónicas de jornal (coluna “Aqui há Ciência”) e estabelecimento de parcerias estratégicas entre o STOL e outras forças vivas da região (AVianense e “Diário do Minho”). Ao integrar as atividades a decorrer no projeto STOL, foi possível contribuir com sugestões e novos materiais, e implementar projetos cujo principal objetivo foi o contacto direto com o público. De todo o trabalho se obteve um feedback positivo, conforme se documenta neste relatório e respetivos anexos. Se alguns constrangimentos podem ser enunciados (falta de recursos económicos e humanos, fraca tradição de envolvimento da população com a ciência e vice-versa, e a considerável falta de apoio institucional a atividades de divulgação de ciência), também devem ser evidenciados aspetos muito positivos como a dinâmica do grupo STOL, a capacidade de envolver diferentes públicos nas suas atividades, diferenciar estratégias para esses grupos, e finalmente, avaliar, sempre que possível, o seu desempenho, incluindo os resultados nas atividades seguintes. Neste contexto foram aplicados os conhecimentos adquiridos durante o primeiro ano curricular do mestrado, permitindo o ganho de experiência na área de trabalho onde a autora se sente realizada e pretende permanecer.

Caracterização genética da Glucano Sintetase de Pneumocystis jirovecii

Pneumocystis jirovecii é um micro-organismo fúngico que pode causar pneumonia em doentes imunocomprometidos. O ciclo de vida de Pneumocystis inclui uma forma biológica trófica e outra quística na qual estão presentes, em sua composição, hidratos de carbono chamados β-Glucanos. Estes componentes são liberados na corrente sanguínea após lise do micro-organismo pela resposta imunitária ou fármacos, sendo assim, considerado um marcador sorológico que atua como auxiliar no diagnóstico da PPc. Porém, este marcador não é específico para o gênero Pneumocystis, podendo ser um teste positivo em outras infecções fúngicas como a candidíase. Caracterizar a sequência genética da Glucano Sintetase permite uma nova abordagem em relação aos testes sorológicos e a possíveis novos alvos terapêuticos. Um teste sorológico para o β-Glucano específico para P. jirovecii podendo ser um marcador muito mais útil e confiável do que os utilizados atualmente. Neste trabalho foi feita a caracterização genética do fragmento correspondente à Glucano Sintetase de P. jirovecii com base na sequência de β-Glucano de P. carinii e na sequência completa de P. jirovecii através de metodologias de PCRs. Com o resultado do sequenciamento do fragmento de β-Glucano de P. jirovecii puderam ser observadas possíveis bases candidatas a polimorfismos de base única (SNP). Determinar os polimorfismos em uma sequência resulta em conhecimento da diversidade genética do micro-organismo para além de reconhecer marcadores moleculares que podem determinar sua origem geográfica, resistência a fármacos e fatores de virulência. Duas bases foram identificadas na sequência como possíveis SNPs. Estudos em projetos futuros com técnicas como o RFLP podem caracterizar e determinar as consequências e importância destes polimorfismos no fragmento da Glucano Sintetase de P. jirovecii. Estabelecer esta importância pode levar à compreensão do modelo de infecção e defesa deste micro-organismo para que possamos perceber melhor sua atuação

Variação temporal da protoporfirina-zinco PPZ em trabalhadores expostos a chumbo

RESUMO - O doseamento da protoporfirina-zinco (PPZ) vem sendo preconizado como indicador a utilizar em primeira linha nos programas de monitorização biológica da exposição profissional a chumbo. A PPZ apresenta um elevado grau de associação com a plumbemia e representa, num dado momento, o efeito metabólico do chumbo sobre a ferro- -quelatase (enzima catalisadora da incorporação do ferro na protoporfirina IX) ao longo dos anteriores cerca de três meses. Num estudo incidindo sobre 67 trabalhadores expostos a chumbo, do sexo masculino, os autores avaliaram a variação da PPZ em relação à plumbemia determinada num determinado momento (t0) e em sucessivos doseamentos efectuados cerca de 30 (t1), 60 (t2) e 90 (t3) dias após esse momento. Da análise dos resultados obtidos conclui-se que em trabalhadores expostos a chumbo de modo considerado estável (com níveis de Pb-S entre 30 e 78 μg/dL) a PPZ não variou significativamente ao longo do período de tempo considerado. Deste modo, parece poder concluir-se que os resultados de PPZ são representativos do nível de exposição (inferida pelos níveis de dose interna) pelo menos em relação ao período de cerca de três meses anteriores, correspondendo à resposta orgânica consequente à dose em causa.

A utilização de indicadores biológicos em saúde ocupacional

RESUMO - A utilização de indicadores biológicos em programas de prevenção dos efeitos decorrentes da exposição profissional a agentes químicos vem, cada vez mais, a ser objecto da investigação científica, no sentido de proporcionar mais e melhores instrumentos de efectiva vigilância da saúde dos trabalhadores expostos. Tendo em conta as mais recentes reflexões a este propósito, os autores apresentam uma revisão conceptual no que diz respeito à monitorização biológica e às suas pertinência, vantagens e limitações, concluindo pela necessidade de tais programas preverem, sempre que disponíveis e de acordo com fundamentos científicos e técnicos validados, um mais frequente recurso aos indicadores biológicos designadamente de dose e de efeito.

Versão portuguesa do CANE (Camberwell Assessment of Need for the Elderly) : desenvolvimento e dados preliminares

RESUMO - A avaliação de necessidades de cuidados é crucial no planeamento, monitorização e avaliação de serviços de psiquiatria e saúde mental, bem como na investigação e na clínica. Este princípio é obviamente aplicável aos serviços responsáveis por populações de pessoas mais velhas. O instrumento CANE — Camberwell Assessment of Need for the Elderly possibilita uma avaliação consistente das necessidades de utentes idosos, nomeadamente em situações de patologia neuropsiquiátrica. Procede-se a uma avaliação cruzada, entrevistando a pessoa em questão, o seu cuidador informal e o técnico responsável. Esta avaliação multidimensional abrange domínios da esfera biológica, psicológica e social, sendo aplicável na comunidade ou em internamento (regime parcial ou completo). A utilidade do CANE tem sido evidenciada em contextos clínicos, de investigação e de avaliação de serviços. Existem múltiplas traduções a nível internacional, a maioria das quais validada. Na área da epidemiologia psiquiátrica nem sempre estão disponíveis os dados relativos à qualidade das adaptações de instrumentos, pelo que se apresenta o processo de desenvolvimento da versão portuguesa (de acordo com as regras para validação transcultural, no processo de tradução-retroversão). A aplicabilidade da versão portuguesa foi satisfatória neste estudo-piloto, representando a primeira fase de um trabalho multicêntrico nacional. Nesta fase inicial, foram considerados casos de idosos com patologia neuropsiquiátrica (maioritariamente demência — 71,4%), em dois centros (Lisboa e Porto) (n = 21). A média de idades foi 73,9 (± 6,3) anos, sendo 76,2% do sexo feminino. A maioria vivia em casa, apresentava co-morbilidade somática e estava em contacto com um cuidador informal (em geral, familiares do sexo feminino). Os avaliadores identificaram necessidades, nem sempre cobertas, nas seguintes dimensões: cuidados com a casa, alimentação, actividades diárias, memória, saúde física, sofrimento psicológico, companhia e dinheiro/economias. Nem sempre a perspectiva de doentes, cuidadores, técnicos e avaliadores foi inteiramente coincidente. Estes resultados preliminares da aplicação da versão portuguesa do CANE são consistentes quanto à sua validade ecológica, facial e de conteúdo, estando em curso contributos adicionais para a validação efectiva numa amostra de maior dimensão.

Otimização de esquemas terapêuticos do carcinoma da próstata envolvendo braquiterapia de baixa taxa de dose e radioterapia externa : abordagens física e radiobiológica

RESUMO: Este trabalho teve como objetivo a determinação de esquemas de tratamento alternativos para o carcinoma da próstata com radioterapia externa (EBRT) e braquiterapia de baixa taxa de dose (LDRBT) com implantes permanentes de Iodo-125, biologicamente equivalentes aos convencionalmente usados na prática clínica, com recurso a modelos teóricos e a métodos de Monte Carlo (MC). Os conceitos de dose biológica efetiva (BED) e de dose uniforme equivalente (EUD) foram utilizados, com o modelo linear-quadrático (LQ), para a determinação de regimes de tratamento equivalentes. Numa primeira abordagem, utilizou-se a BED para determinar: 1) esquemas hipofracionados de EBRT mantendo as complicações retais tardias de regimes convencionais com doses totais de 75,6 Gy, 77,4 Gy, 79,2 Gy e 81,0 Gy; e 2) a relação entre as doses totais de EBRT e LDRBT de modo a manter a BED do regime convencional de 45 Gy de EBRT e 110 Gy de LDRBT. Numa segunda abordagem, recorreu-se ao código de MC MCNPX para a simulação de distribuições de dose de EBRT e LDRBT em dois fantomas de voxel segmentados a partir das imagens de tomografia computorizada de pacientes com carcinoma da próstata. Os resultados das simulações de EBRT e LDRBT foram somados e determinada uma EUD total de forma a obterem-se: 1) esquemas equivalentes ao tratamento convencional de 25 frações de 1,8 Gy de EBRT em combinação com 110 Gy de LDRBT; e 2) esquemas equivalentes a EUD na próstata de 67 Gy, 72 Gy, 80 Gy, 90 Gy, 100 Gy e 110 Gy. Em todos os resultados nota-se um ganho terapêutico teórico na utilização de esquemas hipofracionados de EBRT. Para uma BED no reto equivalente ao esquema convencional, tem-se um aumento de 2% na BED da próstata com menos 5 frações. Este incremento dá-se de forma cada vez mais visível à medida que se reduz o número de frações, sendo da ordem dos 10-11% com menos 20 frações e dos 35-45% com menos 40 frações. Considerando os resultados das simulações de EBRT, obteve-se uma EUD média de 107 Gy para a próstata e de 42 Gy para o reto, com o esquema convencional de 110 Gy de LDRBT, seguidos de 25 frações de 1,8 Gy de EBRT. Em termos de probabilidade de controlo tumoral (igual EUD), é equivalente a este tratamento a administração de EBRT em 66 frações de 1,8 Gy, 56 de 2 Gy, 40 de 2,5 Gy, 31 de 3 Gy, 20 de 4 Gy ou 13 de 5 Gy. Relativamente à administração de 66 frações de 1,8 Gy, a EUD generalizada no reto reduz em 6% com o recurso a frações de 2,5 Gy e em 10% com frações de 4 Gy. Determinou-se uma BED total de 162 Gy para a administração de 25 frações de 1,8 Gy de EBRT em combinação com 110 Gy de LDRBT. Variando-se a dose total de LDRBT (TDLDRBT) em função da dose total de EBRT (TDEBRT), de modo a garantir uma BED de 162 Gy, obteve-se a seguinte relação:.......... Os resultados das simulações mostram que a EUD no reto diminui com o aumento da dose total de LDRBT para dose por fração de EBRT (dEBRT) inferiores a 2, Gy e aumenta para dEBRT a partir dos 3 Gy. Para quantidades de TDLDRBT mais baixas (<50 Gy), o reto beneficia de frações maiores de EBRT. À medida que se aumenta a TDLDRBT, a EUD generalizada no reto torna-se menos dependente da dEBRT. Este trabalho mostra que é possível a utilização de diferentes regimes de tratamento para o carcinoma da próstata com radioterapia que possibilitem um ganho terapêutico, quer seja administrando uma maior dose biológica com efeitos tardios constantes, quer mantendo a dose no tumor e diminuindo a toxicidade retal. A utilização com precaução de esquemas hipofracionados de EBRT, para além do benefício terapêutico, pode trazer vantagens ao nível da conveniência para o paciente e economia de custos. Os resultados das simulações deste estudo e conversão para doses de efeito biológico para o tratamento do carcinoma da próstata apresentam linhas de orientação teórica de interesse para novos ensaios clínicos. --------------------------------------------------ABSTRACT: The purpose of this work was to determine alternative radiotherapy regimens for the treatment of prostate cancer using external beam radiotherapy (EBRT) and low dose-rate brachytherapy (LDRBT) with Iodine-125 permanent implants which are biologically equivalent to conventional clinical treatments, by the use of theoretical models and Monte Carlo techniques. The concepts of biological effective dose (BED) and equivalent uniform dose (EUD), together with the linear-quadratic model (LQ), were used for determining equivalent treatment regimens. In a first approach, the BED concept was used to determine: 1) hypofractionated schemes of EBRT maintaining late rectal complications as with the conventional regimens with total doses of 75.6 Gy, 77.4 Gy, 79.2 Gy and 81.0 Gy; and 2) the relationship between total doses of EBRT and LDRBT in order to keep the BED of the conventional treatment of 45 Gy of EBRT and 110 Gy of LDRBT. In a second approach, the MC code MCNPX was used for simulating dose distributions of EBRT and LDRBT in two voxel phantoms segmented from the computed tomography of patients with prostate cancer. The results of the simulations of EBRT and LDRBT were added up and given an overall EUD in order to obtain: 1) equivalent to conventional treatment regimens of 25 fraction of 1.8 Gy of EBRT in combination with 110Gy of LDRBT; and 2) equivalent schemes of EUD of 67 Gy, 72 Gy, 80 Gy, 90 Gy, 100 Gy, and 110Gy to the prostate. In all the results it is noted a therapeutic gain using hypofractionated EBRT schemes. For a rectal BED equivalent to the conventional regimen, an increment of 2% in the prostate BED was achieved with less 5 fractions. This increase is visibly higher as the number of fractions decrease, amounting 10-11% with less 20 fractions and 35-45% with less 20 fractions. Considering the results of the EBRT simulations an average EUD of 107 Gy was achieved for the prostate and of 42 Gy for the rectum with the conventional scheme of 110 Gy of LDRBT followed by 25 fractions of 1.8 Gy of EBRT. In terms of tumor control probability (same EUD) it is equivalent to this treatment, for example, delivering the EBRT in 66 fractions of 1.8 Gy, 56 fractions of 2 Gy, 40 fractions of 2.5 Gy, 31 fractions of 3 Gy, 20 fractions of 4 Gy or 13 fractions of 5 Gy. Regarding the use of 66 fractions of 1.8 Gy, the rectum EUD is reduced to 6% with 2.5 Gy per fraction and to 10% with 4 Gy. A total BED of 162 Gy was achieved for the delivery of 25 fractions of 1.8 Gy of EBRT in combination with 110 Gy of LDRBT. By varying the total dose of LDRBT (TDLDRBT) with the total dose of EBRT (TDEBRT) so as to ensure a BED of 162 Gy, the following relationship was obtained: ....... The simulation results show that the rectum EUD decreases with the increase of the TDLDRBT, for EBRT dose per fracion (dEBRT) less than 2.5 Gy and increases for dEBRT above 3 Gy. For lower amounts of TDLDRBT (< 50Gy), the rectum benefits of larger EBRT fractions. As the TDLDRBT increases, the rectum gEUD becomes less dependent on the dEBRT. The use of different regimens which enable a therapeutic gain, whether deivering a higher dose with the same late biological effects or maintaining the dose to the tumor and reducing rectal toxicity is possible. The use with precaution of hypofractionated regimens, in addition to the therapeutic benefit, can bring advantages in terms of convenience for the patient and cost savings. The simulation results of this study together with the biological dose conversion for the treatment of prostate cancer serve as guidelines of interest for new clinical trials.