Epidemiological characterization, antimicrobial resistance and virulence mechanisms of human and animal streptococci

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Biologia

Prevalência da C.trachomatis entre homens que fazem sexo com homens (HSH) que frequentam um centro clínico comunitário alternativo em Barcelona

RESUMO - Enquadramento: A infeção por Chlamydia trachomatis (CT) é considerada um grave problema de Saúde Pública. É causa de infeções sintomáticas tanto no homem como na mulher, bem como, de infeções assintomáticas que podem ter consequências muito graves a longo prazo. A presença de CT sem tratamento aumenta o risco de transmissão do vírus da imunodeficiência humana. Existem vários estudos publicados de prevalência da CT por todo o mundo, no entanto, estudos de prevalência da CT em populações assintomáticas, envolvendo homens que fazem sexo com homens (HSH) são raros na Europa. Assim, o presente estudo, ao estimar a prevalência e ao descrever as caraterísticas epidemiológicas e de conduta dos HSH, pretende contribuir para o plano de ação contra as IST´s e VIH na Catalunha, através de estratégias concretas para deteção e prevenção da CT. Métodos: Trata-se de um estudo observacional, transversal de prevalência da CT em HSH utentes de um serviço comunitário em Barcelona, com recurso a técnicas de diagnóstico de biologia molecular e a um questionário. Durante Março e Junho de 2015, foram recrutados 200 voluntários de um serviço comunitário em Barcelona que foram testados para CT e NG em três locais anatómicos através de uma PCR em tempo real utilizando o ensaio Anyplex™ CT/NG Real-time Detection. Resultados: O presente estudo permitiu uma caraterização da situação atual quanto á prevalência e aos fatores de risco associados á infeção por CT em HSH. A prevalência nesta população específica foi de 12,6% e os fatores risco associados foram o facto de serem VIH e praticarem sexo anal insertivo/recetivo com parceiro estável. Conclusões: Os resultados obtidos reforçam a necessidade do desenvolvimento de estratégias adequadas de controlo e prevenção da CT nesta população de risco, tais como: rastreios frequentes e tratamento dos casos positivos para quebrar a cadeia de transmissão, promoção da saúde, educação e notificação dos parceiros sexuais. Também demonstram a importância destes rastreios nos três locais anatómicos: uretra, reto e faringe.

Desenvolvimento de um ensaio de hibridação múltipla (MHA-MULTIPLE REGION HYBRIDIZATION ASSAY) para identificação presumível de vírus da imunodeficiência humana do tipo 1 (HIV-1) dos subtipos B, G e de formas recombinantes CRF14_BG e CRF02_AG circulantes em Portugal

A maioria dos métodos utilizados na caracterização genética do HIV-1 baseia-se na análise de regiões específicas do genoma viral, fornecendo informação parcial sobre o mesmo e, por consequência, revelando-se inadequados para a identificação de vírus recombinantes. O único método que permite uma caracterização integral do genoma viral passa pela sua sequenciação completa. No entanto, este é um método dispendioso, laborioso e de difícil implementação quando se pretende a análise de elevados números de amostras. Como alternativa a este último, o conjunto de métodos genericamente designados de MHA (Multiple Region Hybridization Assay) baseiam-se na amplificação, por PCR em tempo-real, de várias regiões ao longo do genoma viral e na sua caracterização com sondas específicas (TaqMan). Tendo este modelo por base, o objectivo deste estudo foi o desenvolvimento de um ensaio de hibridação múltipla (MHABG0214) passível de ser aplicado ao estudo de um elevado número de amostras. Este método foi desenvolvido tendo como objectivo a genotipagem as estirpes circulantes dominantes na epidemia Portuguesa, nomeadamente os subtipos B, G e formas genéticas recombinantes CRF02_AG e CRF14_BG. Com base em alinhamentos de sequências de referência de genoma completo, delinearam-se primers universais e subtipo-específicos para a amplificação de diversas regiões codificantes distribuídas ao longo do genoma do HIV-1 (Gag, Protease, Transcriptase Reversa, Integrase, Rev, Gp120 e Gp41). A optimização foi efectuada, inicialmente, para um conjunto de amostras de referência e seguidamente avaliada num conjunto de 50 amostras clínicas. O MHABG0214 foi implementado numa estratégia de PCR em tempo-real, numa detecção dependente de SYBR® Green I para todas as regiões ou, como alternativa, usando sondas TaqMan (Gp41). Apresentamos ainda uma estratégia em que a análise de resultados se baseia, simplesmente, numa abordagem usando PCR/gel de agarose convencional. Estas abordagens constituem ferramentas úteis na identificação das estirpes de HIV-1 em Portugal.

The involvement of CDH1 in cancer angiogenesis

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia

Aplicação da Técnica de "Nested PCR" Durante o Período Pré-patente para Identificação de Schistosoma mansoni no Hospedeiro Intermediário Biomphalaria glabrata

Biomphalaria glabrata, molusco de água doce, desempenha um importante papel em Parasitologia Médica, por ser o hospedeiro intermediário de Schistosoma mansoni, tremátode digenético responsável pela schistosomose intestinal. A detecção de moluscos infectados pelo Schistosoma mansoni tem uma grande importância em Saúde pública, porque identifica focos de transmissão da schistosomose. As limitações dos métodos clássicos para o diagnóstico de infecções pré patentes fazem com que os métodos de biologia moleculares sejam vistos como possíveis alternativas através da detecção de ADN do S. mansoni em moluscos hospedeiros. A detecção de sequências específicas de ADN por reacção de polimerase em cadeia (PCR) tem-se verificado ser de extrema importância para a análise genética e diagnóstico de várias doenças infecciosas. Neste estudo foi aplicada a técnica de Nested-PCR, com o objectivo de identificar, no período pré-patente, S. mansoni em moluscos expostos a 1, 5 e 10 miracídios em diferentes períodos de tempo. Foram utilizados moluscos das estirpes albina e selvagem de B. glabrata. Para a realização das técnicas de PCR e de Nested–PCR (NPCR) foram utilizados dois pares de oligonucleótidos desenhados especificamente para detectar o ADN de S. mansoni . Verificou-se amplificação do fragmento de ADN do parasita em 80% das amostras analisadas, independentemente da dose de miracídios e do período de exposição. O método utilizado é altamente sensível, mostrando ser uma ferramenta útil na detecção de hospedeiros intermediários de S. mansoni, consequentemente na identificação de focos de schistosomose intestinal. Palavras-chave: Schistosoma mansoni, Biomphalaria glabrata, período pré-patente e Reacção em Cadeia de Polimerase.

Caracterização de múltiplos polimorfismos de Pneumocystis Jirovecii por multiplex-PCR/Single base extension

Pneumocystis jirovecii é conhecido por causar infecções específicas no aparelho respiratório de seus hospedeiros, principalmente em doentes imunocomprometidos, manifestando-se por uma pneumonia grave e por vezes fatal, normalmente designada por pneumonia por Pneumocystis. A caracterização da diversidade genética de P. jirovecii tem demonstrado que determinados polimorfismos de base única poderão ser reconhecidos como marcadores moleculares de eleição para o estudo da distribuição geográfica, vias de transmissão, resistência/susceptibilidade a fármacos, factores de virulência e genética populacional de subtipos genéticos. Este estudo teve como objectivo a caracterização de polimorfismos de P. jirovecii, através da metodologia PCR multiplex/Extensão de base única (do inglês single base extension), com a principal finalidade de constatar eventuais associações entre polimorfismos de base única, genótipos multilocus, e dados clínicos e demográficos da infecção. Sessenta e seis espécimes pulmonares, previamente considerados positivos para P. jirovecii, obtidos entre 2001 e 2012, a partir de doentes portugueses imunocomprometidos, foram seleccionados de forma aleatória para este estudo multilocus. PCR multiplex foi utilizada para a amplificação simultânea de três regiões genómicas: subunidade grande do rRNA mitocondrial, superóxido dismutase e dihidropteroato sintetase. Cinco polimorfismos de base única, previamente correlacionados com parâmetros da doença, foram genotipados por extensão de base única: mt85, SOD110, SOD215, DHPS165 e DHPS171. Um total de 330 polimorfismos de base única e 29 genótipos multilocus putativos de P. jirovecii foram identificados e caracterizados nos espécimes pulmonares analisados. Os padrões de distribuição dos polimorfismos foram analisados, sendo considerada a variação temporal e/ou geográfica das suas formas alélicas. Constatou-se grande diversidade genotípica entre os isolados de P. jirovecii que poderá ter influência a nível epidemiológico. Foram observadas associações estatísticas entre mt85/genótipos multilocus e parâmetros demográficos e clínicos. A correlação mais importante verificou-se entre mt85C e cargas parasitárias baixas a moderadas, enquanto mt85T foi associado com cargas parasitárias altas; MLG5, MLG9 e MLG13 foram associados com cargas parasitárias baixas, moderadas e altas, respectivamente. Tais associações demonstram que potenciais marcadores moleculares da infecção por P. jirovecii poderão existir e que polimorfismos/genótipos específicos poderão determinar perfis epidemiológicos da pneumonia por Pneumocystis. A análise genética cruzada permitiu verificar associações entre polimorfismos de base única. Os polimorfismos SOD110T e SOD215C, SOD110C e SOD215T, DHPS165A e DHPS171C, DHPS165G e DHPS171T foram associados estatisticamente. Os genótipos multilocus mais prevalentes foram considerados para o teste recombinatório d1. Dois genótipos multilocus (MLG7 e MLG9) foram observados com elevada frequência, e a análise genética indicou que estes se encontravam sobre-representados na população de P. jirovecii estudada. Estas evidências indicam que o fenómeno de desequilíbrio de ligação e a propagação clonal de subtipos genéticos é frequente, considerando que a espécie P. jirovecii poderá ser representada por uma população com estrutura epidémica. O presente trabalho confirmou a importância do estudo de polimorfismos em P. jirovecii, sugerindo que a caracterização multilocus poderá fornecer informação relevante para a compreensão dos padrões, causas e controlo da infecção, melhorando assim a investigação deste importante patogéneo.

Blocking tumor exosome release using nanovectorization systems

Exosomes are small membrane vesicles secreted by most cell types, either normal or malignant and are found in most body fluids such as saliva, plasma and breast milk. In the past decade, the interest in these vesicles has been growing more and more since it was found that besides their beneficial functions such as the removal of cellular debris and unnecessary proteins during cell maturation process, they can also interact with other cells and transfer information between them, thus helping diseases like cancer to progress. The present work intended to use gold nanoparticles as vehicles for gene silencing in an attempt to reduce the tumor-derived exosome secretion, regulated by Rab27a protein, and also aimed to compare the exosome secretion between two breast cell lines, MCF7 and MDA. Changes in RAB27A gene expression were measured by Real-time Quantitative PCR and it was revealed a decreased in RAB27A gene expression, as expected. Exosomes were isolated and purified by two different methods, ultracentrifugation and the commercial kit ExoQuick™ Solution, and further characterized using Western Blot analysis. ExoQuick™ Solution was proven to be the most efficient method for exosome isolation and it was revealed that MDA cells secrete more exosomes. Furthermore, the isolated MCF7-derived exosomes were placed together with a normal bronchial/tracheal epithelial cell line (BTEC) for an additional assay, which aimed to observe the uptake of exosomes by other cells and the exosomes’ capability of promoting cell-cell communication. This observation was made based on alterations in the expression levels of c-Myc and miR-21 genes and the fact that they both have an increased expression in BTEC cells incubated with tumor-derived exosomes when compared to control cells (without incubation with the exosomes) lead us to the conclusion that the exosome uptake and exchange of information between the exosomes and the normal cells did occurred.

Molecular tools in the diagnostic and epidemiology of infections caused by members of Mycobacterium avium Complex

Mycobacterium avium Complex (MAC) comprises microorganisms that affect a wide range of animals including humans. The most relevant are Mycobacterium avium subspecies hominissuis (Mah) with a high impact on public health affecting mainly immunocompromised individuals and Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis (Map) causing paratuberculosis in animals with a high economic impact worldwide. In this work, we characterized 28 human and 67 porcine Mah isolates and evaluated the relationship among them by Multiple-Locus Variable number tandem repeat Analysis (MLVA). We concluded that Mah population presented a high genetic diversity and no correlations were inferred based on geographical origin, host or biological sample. For the first time in Portugal Map strains, from asymptomatic bovine faecal samples were isolated highlighting the need of more reliable and rapid diagnostic methods for Map direct detection. Therefore, we developed an IS900 nested real time PCR with high sensitivity and specificity associated with optimized DNA extraction methodologies for faecal and milk samples. We detected 83% of 155 faecal samples from goats, cattle and sheep, and 26% of 98 milk samples from cattle, positive for Map IS900 nested real time PCR. A novel SNPs (single nucleotide polymorphisms) assay to Map characterization based on a Whole Genome Sequencing analysis was developed to elucidate the genetic relationship between strains. Based on sequential detection of 14 SNPs and on a decision tree we were able to differentiate 14 phylogenetic groups with a higher discriminatory power compared to other typing methods. A pigmented Map strain was isolated and characterized evidencing for the first time to our knowledge the existence of pigmented Type C strains. With this work, we intended to improve the ante mortem direct molecular detection of Map, to conscientiously aware for the existence of Map animal infections widespread in Portugal and to contribute to the improvement of Map and Mah epidemiological studies.

Determinação e comparação de genótipo de Candida albicans pelo Método de PCR com base nos polimorfismos da região 255rDNA e das sequências ALT/RPS

As leveduras da espécie Candida albicans são comensais do ser humano, podendo em certos casos, como a toma prolongada de antibióticos de largo espectro, a diminuição da imunidade, ou a quimioterapia, causar infecções severas. Estas infecções classificam-se em superficiais ou sistémicas, consoante a zona anatómica ou os órgãos afectados. As infecções hospitalares por fungos, nomeadamente as causadas por C. albicans, têm vindo a aumentar nos últimos anos, assim como a mortalidade e a morbilidade associadas, e ainda os custos relacionados com os cuidados de saúde. Torna-se por isso importante a implementação de terapêutica de uma forma rápida, eficaz e correcta. Assim, é imperativo que os laboratórios de microbiologia clínica possuam métodos de diagnóstico rápidos, simples e económicos em relação a uma correcta identificação ao nível de espécie e em relação ao estudo da sensibilidade aos antifúngicos. Contudo, esta identificação ao nível de espécie não permite averiguar a origem das infecções, facto importante para a compreensão da evolução das infecções nosocomiais. Para tal, é necessário realizar um estudo ao nível de estirpe através de métodos moleculares que permitam fazer a distinção acurada entre isolados de C. albicans. Os métodos moleculares têm vindo a desenvolver um papel importante no diagnóstico de infecções: são rápidos, sensíveis, precisos e possuem a vantagem de se poder trabalhar pequenas quantidades de amostra. Têm no entanto a desvantagem de ser métodos caros, por vezes demasiado elaborados para serem instituídos num laboratório de microbiologia clínica com grande volume de amostras diárias. O principal objectivo deste trabalho consistiu na diferenciação de estirpes de C. albicans através de uma metodologia molecular inovadora, nunca antes efectuada no ocidente, simples e rápida, por meio de simples amplificações por PCR. Para tal, foram seleccionados 60 isolados clínicos de leveduras obtidas a partir de amostras clínicas de três localidades: Covilhã (Centro Hospitalar Cova de Beira, E.P.E) Lisboa (Instituto Português de Oncologia e Hospital de Santa Maria, E.P.E) e Viseu (Hospital de São Teotónio). O trabalho baseou-se na genotipagem de isolados clínicos de C. albicans por amplificação por PCR com primers dirigidos às sequências 25S rDNA e às regiões ALT das sequências RPS. Foi possível a sua diferenciação e distinção em estirpes, fazendo deste método um bom recurso para estudos epidemiológicos. Realizou-se ainda um estudo de sensibilidade in vitro das estirpes de C. albicans ao antifúngicos Fluconazol e Voriconazol pelo método de difusão em disco, segundo os procedimentos padronizados e publicados pelo CLSI. Através deste estudo foi verificada elevada susceptibilidade aos antifúngicos estudados. Com este trabalho conclui-se que a diferenciação ao nível de estirpe é muito importante para compreender padrões de surtos de infecções e ainda para averiguar a origem, endógena ou exógena, destas infecções nosocomiais. Como tal, este estudo epidemiológico torna-se essencial para definir um controlo mais rigoroso das infecções.

Implementação e validação do método de deteção de alergénios em alimentos por PCR em tempo real no Laboratório SGS

As alergias alimentares são um grande problema de saúde pública a nível mundial, que ocorre em todas as faixas etárias, tendo maior incidência em crianças. Mediada pelo sistema imunitário, a alergia alimentar é uma reação adversa que ocorre devido à presença de alergénios alimentares, que são identificados erroneamente como sendo um perigo ao organismo. Como é uma patologia que não possui cura, a prevenção é a melhor forma de evitar que ocorram reações alérgicas em indivíduos sensíveis, sendo a rotulagem um componente indispensável para a identificação dos alergénios presentes nos alimentos. Dentro dos métodos utilizados para a deteção de alergénios está a Reação em Cadeia da Polimerase em tempo real (PCR em tempo real), que é capaz de identificar o gene que codifica a proteína alergénica. Este método possui elevada sensibilidade e especificidade, sendo atualmente utilizado na área alimentar para a deteção de organismos genéticamente modificados e alergénios. Devido a uma grande procura de clientes e consumidores, para identificação de alergénios em alimentos, o objetivo do presente trabalho foi implementar e validar, a partir de análises de sensibilidade, precisão e robustez, o método de PCR em tempo real. Dessa forma, foi testada a deteção qualitativa de oito alergénios em alimentos, sendo estes o aipo, amendoim, avelã, caju, noz, pistáchio, sésamo e soja, no Laboratório da SGS - Société Générale de Surveillance. Destes alergénios, foi possível a validação de sete, demonstrando que o método de PCR em tempo real, para os presentes alergénios, possui elevada precisão e sensibilidade nos resultados obtidos.