Protein phosphatase inhibition assays for okadaic acid detection in shellfish: matrix effects, applicability and comparison with LC-MS/MS analysis

The applicability of the protein phosphatase inhibition assay (PPIA) to the determination of okadaic acid (OA) and its acyl derivatives in shellfish samples has been investigated, using a recombinant PP2A and a commercial one. Mediterranean mussel, wedge clam, Pacific oyster and flat oyster have been chosen as model species. Shellfish matrix loading limits for the PPIA have been established, according to the shellfish species and the enzyme source. A synergistic inhibitory effect has been observed in the presence of OA and shellfish matrix, which has been overcome by the application of a correction factor (0.48). Finally, Mediterranean mussel samples obtained from Rı´a de Arousa during a DSP closure associated to Dinophysis acuminata, determined as positive by the mouse bioassay, have been analysed with the PPIAs. The OA equivalent contents provided by the PPIAs correlate satisfactorily with those obtained by liquid chromatography–tandem mass spectrometry (LC–MS/MS).

Precursor uptake assays and metabolic analyses in isolated tomato fruit chromoplasts

Background Carotenoids are the most widespread group of pigments found in nature. In addition to their role in the physiology of the plant, carotenoids also have nutritional relevance as their incorporation in the human diet provides health benefits. In non-photosynthetic tissues, carotenoids are synthesized and stored in specialized plastids called chromoplasts. At present very little is known about the origin of the metabolic precursors and cofactors required to sustain the high rate of carotenoid biosynthesis in these plastids. Recent proteomic data have revealed a number of biochemical and metabolic processes potentially operating in fruit chromoplasts. However, considering that chloroplast to chromoplast differentiation is a very rapid process during fruit ripening, there is the possibility that some of the proteins identified in the proteomic analysis could represent remnants no longer having a functional role in chromoplasts. Therefore, experimental validation is necessary to prove whether these predicted processes are actually operative in chromoplasts. Results A method has been established for high-yield purification of tomato fruit chromoplasts suitable for metabolic studies. Radiolabeled precursors were efficiently incorporated and further metabolized in isolated chromoplast. Analysis of labeled lipophilic compounds has revealed that lipid biosynthesis is a very efficient process in chromoplasts, while the relatively low incorporation levels found in carotenoids suggest that lipid production may represent a competing pathway for carotenoid biosynthesis. Malate and pyruvate are efficiently converted into acetyl-CoA, in agreement with the active operation of the malic enzyme and the pyruvate dehydrogenase complex in the chromoplast. Our results have also shown that isolated chromoplasts can actively sustain anabolic processes without the exogenous supply of ATP, thus suggesting that these organelles may generate this energetic cofactor in an autonomous way. Conclusions We have set up a method for high yield purification of intact tomato fruit chromoplasts suitable for precursor uptake assays and metabolic analyses. Using targeted radiolabeled precursors we have been able to unravel novel biochemical and metabolic aspects related with carotenoid and lipid biosynthesis in tomato fruit chromoplasts. The reported chromoplast system could represent a valuable platform to address the validation and characterization of functional processes predicted from recent transcriptomic and proteomic data.

Interferon-gamma release assays for the diagnosis of tuberculosis and tuberculosis infection in HIV-infected adults: a systematic review and meta-analysis.

Background: Despite the widespread use of interferon-gamma release assays (IGRAs), their role in diagnosing tuberculosis and targeting preventive therapy in HIV-infected patients remains unclear. We conducted a comprehensive systematic review to contribute to the evidence-based practice in HIV-infected people. Methodology/Principal Findings: We searched MEDLINE, Cochrane, and Biomedicine databases to identify articles published between January 2005 and July 2011 that assessed QuantiFERON H -TB Gold In-Tube (QFT-GIT) and T-SPOT H .TB (T-SPOT.TB) in HIV-infected adults. We assessed their accuracy for the diagnosis of tuberculosis and incident active tuberculosis, and the proportion of indeterminate results. The search identified 38 evaluable studies covering a total of 6514 HIV-infected participants. The pooled sensitivity and specificity for tuberculosis were 61% and 72% for QFT-GIT, and 65% and 70% for T-SPOT.TB. The cumulative incidence of subsequent active tuberculosis was 8.3% for QFT-GIT and 10% for T-SPOT.TB in patients tested positive (one study each), and 0% for QFT-GIT (two studies) and T-SPOT.TB (one study) respectively in those tested negative. Pooled indeterminate rates were 8.2% for QFT-GIT and 5.9% for T-SPOT.TB. Rates were higher in high burden settings (12.0% for QFT-GIT and 7.7% for T-SPOT.TB) than in low-intermediate burden settings (3.9% for QFT-GIT and 4.3% for T-SPOT.TB). They were also higher in patients with CD4 + T-cell count, 200 (11.6% for QFT-GIT and 11.4% for T-SPOT.TB) than in those with CD4 + T-cell count $ 200 (3.1% for QFT-GIT and 7.9% for T-SPOT.TB). Conclusions/Significance: IGRAs have suboptimal accuracy for confirming or ruling out active tuberculosis disease in HIV-infected adults. While their predictive value for incident active tuberculosis is modest, a negative QFT-GIT implies a very low short- to medium-term risk. Identifying the factors associated with indeterminate results will help to optimize the use of IGRAs in clinical practice, particularly in resource-limited countries with a high prevalence of HIV-coinfection.

Diagnosis of tuberculosis infection using interferon-γ-based assays

Interferon-γ-based assays, collectively known as IFN-γ release assays (IGRAs), have emerged as a reliable alternative to the old tuberculin skin test (TST) for the immunodiagnosis of tuberculosis (TB) infection. The 2 commercially available tests, the enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), QuantiFERON-TB Gold Intube (QFT-IT), and the enzyme-linked immunospot assay (ELISPOT), T-SPOT.TB, are more accurate than TST for the diagnosis of TB, since they are highly specific and correlate better with the existence of risk factors for the infection. According to the available data, T-SPOT.TB obtains a higher number of positive results than QFT-IT, while its specificity seems to be lower. Although the sensitivity of the IFN-γ -based assays may be impaired to some extent by cellular immunosuppression and extreme ages of life, they perform better than TST in these situations. Data from longitudinal studies suggest that IFN-γ-based tests are better predictors of subsequent development of active TB than TST; however this prognostic value has not been consistently demonstrated. This review focuses on the clinical use of the IFN-γ -based tests in different risk TB groups, and notes the main limitations and areas for future development.

Metabolomic assays of amoxicillin, cephapirin and ceftiofur in chicken muscle. Application to treated chicken samples by liquid chromatography quadrupole time-of-flight mass spectrometry

The aim of this study was to identity metabolites and transformation products (TPs) in chicken muscle from amoxicillin (AMX), cephapirin (PIR) and ceftiofur (TIO), which are antibiotics of the β-lactam family. Liquid chromatography coupled to quadrupole time-of-flight (QqTOF) mass spectrometry was utilized due to its high resolution, high mass accuracy and MS/MS capacity for elemental composition determination and structural elucidation. Amoxicilloic acid (AMA) and amoxicillin diketopiperazine (DKP) were found as transformation products from AMX. Desacetylcephapirin (DAC) was detected as a metabolite of PIR. Desfuroylceftiofur (DFC) and its conjugated compound with cysteine (DFC-S-Cys) were detected as a result of TIO in contact with chicken muscle tissue. The metabolites and transformation products were also monitored during the in vivo AMX treatment and slaughtering period. It was found that two days were enough to eliminate AMX and associated metabolites/transformation products after the end of administration.

Comparing assays for the measurement of AhR ligand activity

In this thesis (TFG) the results of the comparison of three assays for the measurement of AhR ligand activity are exposed. This study was part of a collaborative project aiming at the characterization of the AhR signaling activities of known naturally occurring compounds to explore the potential of using non-toxic compounds to treat inflammatory diseases via oral administration. The first goal of this project was to find an assay able to measure AhR-activity, so the comparison of different assays has been done in order to find the most convenient one according to the efficiency, sensitivity and precision. Moreover, other elements with operational nature such as price, toxicity of components or ease of use has been considered. From the use of compounds known from the literature to be AhR ligands, three assays have been tested: (1) P450-GloTM CYP1A2 Induction/Inhibition assay, (2) quantitative Polymerase Chain Reaction (qPCR) and (3) DR. CALUX® Bioassay. Moreover, a different experiment using the last assay was performed for the study in vivo of the transport of the compounds tested. The results of the TFG suggested the DR. CALUX® Bioassay as the most promising assay to be used for the screening of samples as AhR-ligands because it is quicker, easier to handle and less expensive than qPCR and more reproducible than the CYP1A2 Induction/Inhibition assay. Moreover, the use of this assay allowed having a first idea of which compounds are uptaken by the epithelial barrier and in with direction the transport happens.

Clonació del gen de l'envolta de vih en el plàsmid pnl Δenv-Ren per la obtenció de recombinants

Estudi elaborat a partir d’una estada al Laboratori de Inmunopatología del SIDA del Dr Alcamí a l’Instituto de Salud Carlos III-Centro Nacional de Microbiologia, entre finals de desembre de 2006 i març de 2007. L’objectiu ha estat millorar la caracterització de l’envolta del VIH-1 mitjançant l’obtenció de virus recombinants, ja que això permet estudiar l’envolta viral tant genètica com fenotípicament. En aquest cas, s’ha estudiat l'envolta viral dels pacients sotmesos a vacunació terapèutica amb cèl•lules dendrítiques polsades amb virus autòlegs. Durant aquesta estada es realitza un aprenentatge profund de les tècniques adequades per a l'amplificació i clonatge del gen complet de l'envolta del VIH-1 (env), així com de l’obtenció de virus recombinants amb l’envolta del pacient i els corresponents assaigs de tropisme viral i neutralització sèrica. Aquesta metodologia empra el virus quimèric pNL4.3 delta_env Renilla, construït a partir del virus de referència NL4.3 i que té dues característiques importants: la primera és que conté un gen marcador Renilla, que a l’interior de les cèl•lules infectades té activitat luciferasa. La utilització del virus pNL4.3 delta_env Renilla en assaigs de neutralització presenta diversos avantatges front altres assaigs més convencionals, tant a nivell de sensibilitat i especificitat com d’estalvi de temps.

Desenvolupament d'hidrogels superficials que contenen motius d'adhesió cel·lular

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Departament d’Enginyeria Química del Massachusetts Institute of Technology entre abril i octubre del 2006. S’ha dissenyat i sintetitzat uns nous films polimèrics, amb aplicacions en l’àmbit de l’enginyeria de teixits, utilitzant la tècnica anomenada iCVD (initiated Chemical Vapor Deposition), prèviament desenvolupada pel grup receptor. Es tracta d’uns hidrogels superficials de gruix controlable, que incorporen un monòmer fluorat, el qual s’havia estudiat extensament en el grup d’origen. Aquest monòmer es caracteritza per reaccionar molt fàcilment amb pèptids, de manera que aquests queden units covalentment a la superfície. Diferents estratègies pel desenvolupament d’aquests copolímers han estat avaluades, tant des del punt de vista purament sintètic com de la pròpia aplicació. Les condicions de polimerització han estat optimitzades i els hidrogels s’han caracteritzat químicament per tècniques espectroscòpiques (FTIR, XPS), i físicament per angle de contacte i el·lipsometria. D’aquesta manera, s’ha estudiat la capacitat dels hidrogels d’absorbir aigua i alhora augmentar el seu gruix, depenent de la quantitat d’agent reticulant introduït i de la incorporació del nou monòmer. A continuació, s’han optimitzat les condicions de reacció d’aquestes superfícies amb pèptids que incorporen una molècula fluorescent, la qual permet detectar fàcilment per microscòpia de fluorescència si la reacció ha tingut lloc. Una vegada la plataforma ha estat posada a punt, s’han iniciat assajos cel·lulars tant amb fibroblasts embriònics de ratolí com amb cèl·lules humanes umbilicals. Els resultats preliminars suggereixen una morfologia diferent de les cèl·lules segons si es cultiven sobre films modificats amb pèptids que promouen l’adhesió cel·lular o sobre les seves seqüències permutades no actives. Però, el més interessant és que també s’han observat certes diferències depenent si els films contenen el component hidrogel o no, fet que suggeriria un paper actiu d’aquests noves superfícies en el comportament cel·lular.

Comparació dels sistemes "ribosome skipping" i "splicing acceptor" per a l'expressió de transgenes en adenovirus oncolítics

Report for the scientific sojourn carried out at the University of St. Andrews, United Kingdom, from November 2007 until January 2008. Therapeutic transgene expression is a valuable strategy to counteract the limitations associated with oncolytic adenoviruses. Late phase expression is desirable to avoid early cell death for proper virus production. In this 3 months-collaboration, we have constructed a late expression system based on ribosome skipping downstream fiber protein and compared it with a splicing-based method of late gene expression. Despite expressing high amounts of the transgene when utilizing the ribosome skipping-system, flow cytomety assays indicate a delayed transgene-expression kinetics compared with the splicing-based one. Furthermore, when using the ribosome skipping system not only fiber protein expression is more altered but also viral production. These results suggest splicing-based expression strategy as a more suitable system for expression of transgenes late in the viral life cycle of an oncolytic adenovirus.

Marine biotoxins in the Catalan littoral: could biosensors be integrated into monitoring programmes?

Aquest article descriu els sensors enzimàtics i immunosensors electroquímics que s’han desenvolupat als nostres grups per a la detecció de la biotoxina marina àcid okadaic (OA), i discuteix la possibilitat d’integrar-los en programes de seguiment. Els sensors enzimàtics per a OA que es presenten es basen en la inhibició de la proteïna fosfatasa (PP2A) per aquesta toxina i la mesura electroquímica de l’activitat enzimàtica mitjançant l’ús de substrats enzimàtics apropiats, electroquímicament actius després de la seva desfosforació per l’enzim. Els immunosensors electroquímics descrits en aquest article es basen en un enzimoimmunoassaig sobre fase sòlida competitiu indirecte (ciELISA), amb fosfatasa alcalina (ALP) o peroxidasa (HRP) com a marcatges, i un sistema de reciclatge enzimàtic amb diaforasa (DI). Els biosensors presentats aquí s’han aplicat a l’anàlisi de dinoflagel·lats, musclos i ostres. Les validacions preliminars amb assaigs colorimètrics i LC-MS/MS han demostrat la possibilitat d’utilitzar les bioeines desenvolupades per al cribratge preliminar de biotoxines marines en mostres de camp o de cultiu, que ofereixen informació complementària a la cromatografia. En conclusió, tot i que encara cal optimitzar alguns paràmetres experimentals, la integració dels biosensors a programes de seguiment és viable i podria proporcionar avantatges respecte a altres tècniques analítiques pel que fa al temps d’anàlisi, la simplicitat, la selectivitat, la sensibilitat, el fet de poder ser d’un sol ús i l’efectivitat de cost. This article describes the electrochemical enzyme sensors and immunosensors that have been developed by our groups for the detection of marine biotoxin okadaic acid (OA), and discusses the possibility of integrating them into monitoring programmes. The enzyme sensors for OA reported herein are based on the inhibition of immobilised protein phosphatase 2A (PP2A) by this toxin and the electrochemical measurement of the enzyme activity through the use of appropriate enzyme substrates, which are electrochemically active after dephosphorylation by the enzyme. The electrochemical immunosensors described in this article are based on a competitive indirect Enzyme- Linked ImmunoSorbent Assay (ciELISA), using alkaline phosphatase (ALP) or horseradish peroxidase (HRP) as labels, and an enzymatic recycling system with diaphorase (DI). The biosensors presented herein have been applied to the analysis of dinoflagellates, mussels and oysters. Preliminary validations with colorimetric assays and LC-MS/MS have demonstrated the possibility of using the developed biotools for the preliminary screening of marine biotoxins in field or cultured samples, offering complementary information to chromatography. In conclusion, although optimisation of some experimental parameters is still required, the integration of biosensors into monitoring programmes is viable and may provide advantages over other analytical techniques in terms of analysis time, simplicity, selectivity, sensitivity, disposability of electrodes and cost effectiveness.

The effects of feeding Karlodinium veneficum (PLY # 103; Gymnodinium veneficum Ballantine) to the blue mussel Mytilus edulis

The effects of exposure to the type species for Karlodinium veneficum (PLY # 103) on immune function and histopathology in the blue mussel Mytilus edulis were investigated. Mussels from Whitsand Bay, Cornwall (UK) were exposed to K. veneficum (PLY # 103) for 3 and 6 days. Assays for immune function included total and differential cells counts, phagocytosis and release of extra cellular reactive oxygen species. Histology was carried out on digestive gland and mantle tissues. The toxin cell quota for K. veneficum (PLY #103) was measured by liquid chromatography-mass spectrometry detecting two separable toxins KvTx1 (11.6 ± 5.4 ng/ml) and KvTx2 (47.7 ± 4.2 ng/ml). There were significant effects of K. veneficum exposure with increasing phagocytosis and release of reactive oxygen species following 6 days exposure. There were no significant effects on total cell counts. However, differential cell counts did show significant effects after 3 days exposure to the toxic alga. All mussels produced faeces but not pseudofaeces indicating that algae were not rejected prior to ingestion. Digestive glands showed ingestion of the algae and hemocyte infiltration after 3 days of exposure, whereas mantle tissue did not show differences between treatments. As the effects of K. veneficum were not observed in the mantle tissue it can be hypothesized that the algal concentration was not high enough, or exposure long enough, to affect all the tissues. Despite being in culture for more than 50 years the original K. veneficum isolate obtained by Mary Parke still showed toxic effects on mussels.

Selección de péptidos sintéticos del Virus de la Hepatitis G (GBV-C/HGV) inhibidores del Péptido de Fusión HIV-I

El GB virus C (GBV-C) o virus de l'hepatitis G (HGV) es un virus format per una única cadena de RNA que pertany a la familia Flaviviridae. En els últims anys, s'han publicat nombrosos treballs en els quals s'associa la coinfecció del GBV-C i del virus de la immunodeficiència humana (VIH) amb una menor progressió de l'esmentada malaltia així com amb una major supervivència dels pacients una vegada que la SIDA s'ha desenvolupat. El mecanisme pel qual el virus GBV-C/HGV exerceix un “efecte protector” en els pacients amb VIH encara no està descrit. L’estudi de la interacció entre els virus GBVC/HGV i VIH podria donar lloc al desenvolupament de nous agents terapèutics per al tractament de la SIDA.Treballs recents mostren com la capacitat inhibitòria del virus del GBV-C/HGV és deguda a la seva glicoproteina estructural E2. S’ha vist que aquesta proteina seria capaç d’inhibir la primera fase de replicació de VIH, així com la unió i la fusió amb les membranes cel•lulars. Sobre la base d’aquests estudis, l’objectiu d’aquest treball ha estat seleccionar inhibidors del pèptid de fusió del VIH utilitzant pèptids sintètics de la proteina E2 del GBV-C/HGV. El treball realitzat ha consistit en estudiar, utilitzant assajos biofísics de leakage i de lipid mixing, la capacitat dels pèptids de la proteina estructural del virus del GBV-C/HGV per inhibir la interacció i el procés de desestabilització de membranes induïdes pel pèptid de fusió de la glicoproteina de l’embolcall, GP41, del VIH. Aquests assajos, com es descriu en treballs anteriors, han resultat útils per a la selecció i la identificació de compostos amb activitat específica anti-GP41. Es pot afirmar que efectivament els pèptids seleccionats de la proteina E2 del virus del GBV-C/HGV inhibeixen l’activitat del pèptid de fusió del VIH probablement com a consequència d’un canvi conformacional en aquest darrer.

Regulación de la movilidad celular por Profilina 1

Mi proyecto de tesis se basaba en el estudio del papel de profilina 1 en la formación de lamelas, para ello generamos una proteína recombinante y transducible, con el objetivo de poder modificar los niveles endógenos de profilina. Objetivos: i-caracterización bioquímica los tres sitios de union conocidos de la proteína de transducción, el sitio de unión a fosfo-inocitoles (PIP), el de unión a actina (Ac) y el de unión a poli-prolinas (PLP). ii-estudio de la polimerización in-vitro de actina - PTD4-Profilina1 iii-estudio de las proteínas componentes de lamelas inducidas por PTD4-Profilina1. Plan de trabajo: i-Para comprobar la funcionalidad los 3 sitios de unión fueron necesarias las primeras 6 semanas, ya que en primer lugar había que expresar y purificar el peptido Srv2, necesario para el ensayo de PLP. En segundo lugar, se obtuvieron los datos de las concentraciones adecuadas de lípidos para el ensayo de fosfo-inocitoles y por ultimo, se purifico la actina necesaria para el ensayo de unión a actina. Una vez establecida la funcionalidad de la proteína, se procedió a: ii-el estudio de polimerización in-vitro, que llevo 2 semanas. Demostrando que in-vitro era capaz de inhibir la polimerización de una manera similar a la endógena. Una vez terminados estos ensayos, se procedio a: iii-la caracterización inmunohistoquímica de las proteínas componentes de la lamela que fue llevado a cabo en 4 semanas. Para ello se usaron anticuerpos contra: alfa-actinina, talina, vinculina, ENA/Vasp y paxillina. Conclusiones: i-las propiedades bioquímicas de la PTD4-Profilina1 son similares a las de la profilina endógena. ii-los estudios de polimerización indican que la polimerización se produce de manera similar a la endogena. iii-los ensayos de inmunohistoquímica sugieren que, talina esta ausente y que las demás están presentes aunque en menor concentración y con otra distribución comparadas con los controles.

Desenvolupament d'eines d'alta ressolució per al cribatge (screening) de l'activitat de fàrmacs

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Satandford University, EEUU, entre 2007 i 2009. Els darrers anys, hi ha hagut un avanç espectacular en la tecnologia aplicada a l’anàlisi del genoma i del proteoma (microarrays, PCR quantitativa real time, electroforesis dos dimensions, espectroscòpia de masses, etc.) permetent la resolució de mostres complexes i la detecció quantitativa de diferents gens i proteïnes en un sol experiment. A més a més, la seva importància radica en la capacitat d’identificar potencials dianes terapèutiques i possibles fàrmacs, així com la seva aplicació en el disseny i desenvolupament de noves eines de diagnòstic. L’aplicabilitat de les tècniques actuals, però, està limitada al nivell al que el teixit pot ser disseccionat. Si bé donen valuosa informació sobre expressió de gens i proteïnes implicades en una malaltia o en resposta a un fàrmac per exemple, en cap cas, s’obté una informació in situ ni es pot obtenir informació espacial o una resolució temporal, així com tampoc s’obté informació de sistemes in vivo. L’objectiu d’aquest projecte és desenvolupar i validar un nou microscopi, d’alta resolució, ultrasensible i de fàcil ús, que permeti tant la detecció de metabòlits, gens o proteïnes a la cèl•lula viva en temps real com l’estudi de la seva funció. Obtenint així una descripció detallada de les interaccions entre proteïnes/gens que es donen dins la cèl•lula. Aquest microscopi serà un instrument sensible, selectiu, ràpid, robust, automatitzat i de cost moderat que realitzarà processos de cribatge d’alt rendiment (High throughput screening) genètics, mèdics, químics i farmacèutics (per aplicacions diagnòstiques i de identificació i selecció de compostos actius) de manera més eficient. Per poder realitzar aquest objectius el microscopi farà ús de les més noves tecnologies: 1)la microscopia òptica i d’imatge, per millorar la visualització espaial i la sensibilitat de l’imatge; 2) la utilització de nous mètodes de detecció incloent els més moderns avanços en nanopartícules; 3) la creació de mètodes informàtics per adquirir, emmagatzemar i processar les imatges obtingudes.