Molecular tracking of coagulase-negative staphylococcal isolates from catheter-related infections

Three molecular typing methods (pulsed-field electrophoresis, localization of the mecA gene, and probing the vicinity of mec) have been used for the characterization of 40 catheter-related isolates of coagulase-negative staphylococci (CNS) in 14 patients admitted to the same hospital. The 40 isolates yielded 14 different SmaI banding patterns and corresponding unique localizations of mecA, each associated with a unique ClaI mecA polymorph. In 6 of the 14 patients the contaminated skin at the catheter entry site was the source of 4 local infections and 2 cases of bacteremia. A contaminated hub was the origin of 2 local infections and 4 cases of bacteremia in 6 more patients. The remaining 2 patients had positive cultures from both skin and catheter hub. In each bacteremic patient, the CNS recovered from catheter-related sites (tip, skin, and/or hub) and the CNS recovered from blood were identical, but each of these matching isolates was unique to the particular patient, indicating a low rate of cross-infection from patient to patient. Although classical methods for typing CNS (e.g., biotype and antibiotype) are readily available for most hospital laboratories, they have limitations concerning reproducibility and discriminatory power. Molecular epidemiologic techniques can provide powerful support to traditional techniques in determining the etiologic role of CNS in the disease process

Redirecció de l'especificitat de les cél·lules T contra epítops del VIH restringit per la HLA-A2 mitjaçant transferència genética

Existeixen creixents evidències què la resposta dels limfòcits T CD8+ alpha beta citotòxics (CTLs) és un element fonamental en la infecció produïda pel VIH. Les CTLs VIH especifiques es consideren molt importants en la reducció de la càrrega viral i en la contenció de la infecció. Encara que la combinació dels antiretrovirals (HAART) ha suposat una millora considerable en la lluita contra el VIH induint una important reducció de la càrrega viral i augmentant el nombre de cèl•lules T CD4+, diverses complicacions han fet ressaltar la necessitat de noves alternatives terapèutiques. Les complicacions inclouen: manca de recuperació d’una resposta immune sòlida contra el VIH, toxicitat a llarg termini de la teràpia i el descobriment que les cèl•lules T CD4+ constitueixen un reservori pel virus. Les noves alternatives controlaran la replicació viral i reconstituiran la immunitat. L’eficàcia de la immunoteràpia cel•lular amb transferència adoptiva de CTLs virals específics s’ha provat en diferents infeccions virals humanes, incloent el VIH. Proposem una modificació de la immunoteràpia adoptiva redirigint l’especificitat de les cèl•lules T contra el VIH mitjançant la transfecció dels gens del TCR. En aquest assaig preclínic, ens aprofitarem de la tecnologia dels animals transgènics per les molècules de HLA, amb la finalitat de generar TCRs d’alta afinitat dirigits contra epitops del VIH restringits per la molècula HLA. Aquests TCRs seran induïts in vivo i seleccionats in vitro. Les cadenes alpha i beta dels TCRs VIH específics procedents de les CTLs seran clonades mitjançant tècniques de biologia molecular. Aquests TCRs VIH específics seran transferits a cèl•lules T CD8+ humanes i la seva especificitat i capacitat citolítica contra cèl•lules diana que presentin antígens de VIH-1 s’estudiaran mitjançant la combinació de diverses tècniques noves (FCC, transfecció mitjançant Nucleoefector). Finalment, una construcció retroviral adient per la seva transducció en cèl•lules T humanes s’establirà amb un TCR òptim seleccionat.

Origen de la multicel·lularitat : una aproximació genòmica i funcional

En el present estudi s'analitza l'origen i evolució de 2 molècules claus pera entendre la multicel·lularitat dels animals: les molècules d'adhesió integrines i els factors de transcripció T-box. S’utilitzen els genomes recentment publicats de protists unicel•lulars parents propers dels animals. S’analitza l’origen i evolució d’aquests gens mitjançant anàlisi filogènic, determinació de motius funcionals i també tècniques de biologia molecular. A més, es documenta un cas de transferència gènica horitzontal des d'un eucariota cap a un procariota, fenomen poc habitual. Les principals conclusions són que tant l’adhesoma d'integrina com els gens T-box tenen un origen molt anterior als animals, en un context unicel•lular, i que després foren cooptats pel llinatge multicel•lular dels animals.

Probe-specific mixed-model approach to detect copy number differences using multiplex ligation-dependent probe amplification (MLPA)

Background: MLPA method is a potentially useful semi-quantitative method to detect copy number alterations in targeted regions. In this paper, we propose a method for the normalization procedure based on a non-linear mixed-model, as well as a new approach for determining the statistical significance of altered probes based on linear mixed-model. This method establishes a threshold by using different tolerance intervals that accommodates the specific random error variability observed in each test sample.Results: Through simulation studies we have shown that our proposed method outperforms two existing methods that are based on simple threshold rules or iterative regression. We have illustrated the method using a controlled MLPA assay in which targeted regions are variable in copy number in individuals suffering from different disorders such as Prader-Willi, DiGeorge or Autism showing the best performace.Conclusion: Using the proposed mixed-model, we are able to determine thresholds to decide whether a region is altered. These threholds are specific for each individual, incorporating experimental variability, resulting in improved sensitivity and specificity as the examples with real data have revealed.

Characterization and Control Strategies of an Integrated Chemical-Biological System for the Remediation of Toxic Pollutants in Wastewater: A case of study

In a previous work, a hybrid system consisting of an advanced oxidation process (AOP) named Photo-Fenton (Ph-F) and a fixed bed biological treatment operating as a sequencing batch biofilm reactor (SBBR) was started-up and optimized to treat 200 mg·L-1 of 4-chlorophenol (4-CP) as a model compound. In this work, studies of reactor stability and control as well as microbial population determination by molecular biology techniques were carried out to further characterize and control the biological reactor. Results revealed that the integrated system was flexible and even able to overcome toxic shock loads. Oxygen uptake rate (OUR) in situ was shown to be a valid tool to control the SBBR operation, to detect toxic conditions to the biomass, and to assess the recovery of performance. A microbial characterization by 16S rDNA sequence analysis reveals that the biological population was varied, although about 30% of the bacteria belonged to the Wautersia genus.

Multifunctional ligands for application in Alzheimer’s Disease: molecular modelling and biological evaluation

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la University of British Columbia, Canadà, entre 2010 i 2012 La malaltia d'Alzheimer (MA) representa avui la forma més comuna de demència en la població envellida. Malgrat fa 100 anys que va ser descoberta, encara avui no existeix cap tractament preventiu i/o curatiu ni cap agent de diagnòstic que permeti valorar quantitativament l'evolució d'aquesta malaltia. L'objectiu en el que s'emmarca aquest treball és contribuir a aportar solucions al problema de la manca d'agents terapèutics i de diagnosi, unívocs i rigorosos, per a la MA. Des del camp de la química bioinorgànica és fàcil fixar-se en l'excessiva concentració d'ions Zn(II) i Cu(II) en els cervells de malalts de MA, plantejar-se la seva utilització com a dianes terapèutica i, en conseqüència, cercar agents quelants que evitin la formació de plaques senils o contribueixin a la seva dissolució. Si bé aquest va ser el punt de partida d’aquest projecte, els múltiples factors implicats en la patogènesi de la MA fan que el clàssic paradigma d’ ¨una molècula, una diana¨ limiti la capacitat de la molècula de combatre aquesta malaltia tan complexa. Per tant, un esforç considerable s’ha dedicat al disseny d’agentsmultifuncionals que combatin els múltiples factors que caracteritzen el desenvolupament de la MA. En el present treball s’han dissenyat agents multifuncionals inspirats en dos esquelets moleculars ben establers i coneguts en el camp de la química medicinal: la tioflavina-T (ThT) i la deferiprona (DFP). La utilització de tècniques in silico que inclouen càlculs farmacocinètics i modelatge molecular ha estat un procés cabdal per a l’avaluació dels millors candidats en base als següents requeriments: (a) compliment de determinades propietats farmacocinètiques que estableixin el seu possible ús com a fàrmac (b) hidrofobicitat adequada per travessar la BBB i (c) interacció amb el pèptid Aen solució.

Quantum similarity topological indices definition, analysis and comparison with classical molecular topological indices

Es mostra que, gracies a una extensió en la definició dels Índexs Moleculars Topològics, s'arriba a la formulació d'índexs relacionats amb la teoria de la Semblança Molecular Quàntica. Es posa de manifest la connexió entre les dues metodologies: es revela que un marc de treball teòric sòlidament fonamentat sobre la teoria de la Mecànica Quàntica es pot connectar amb una de les tècniques més antigues relacionades amb els estudis de QSPR. Es mostren els resultats per a dos casos d'exemple d'aplicació d'ambdues metodologies

Semblança molecular: representació n-dimensional d'un conjunt de molècules

Es presenta una sèrie de conceptes de semblança molecular quàtica i uns procediments associats de càlcul i representació gràfica dels resultats. Donada una sèrie de molècules es poden obtenir diversos tipus de gràfics que mostren les relacions entre elles. Com a exemple d'aplicació d'aquest procés s'estudia una família de drogues antitumorals

Constraint satisfaction techniques under uncertain conditions for fault diagnosis in nonlinear dynamic systems

The speed of fault isolation is crucial for the design and reconfiguration of fault tolerant control (FTC). In this paper the fault isolation problem is stated as a constraint satisfaction problem (CSP) and solved using constraint propagation techniques. The proposed method is based on constraint satisfaction techniques and uncertainty space refining of interval parameters. In comparison with other approaches based on adaptive observers, the major advantage of the presented method is that the isolation speed is fast even taking into account uncertainty in parameters, measurements and model errors and without the monotonicity assumption. In order to illustrate the proposed approach, a case study of a nonlinear dynamic system is presented

A quantum molecular similarity analysis of changes in molecular electron density caused by basis set flotation and electric field application

Quantum molecular similarity (QMS) techniques are used to assess the response of the electron density of various small molecules to application of a static, uniform electric field. Likewise, QMS is used to analyze the changes in electron density generated by the process of floating a basis set. The results obtained show an interrelation between the floating process, the optimum geometry, and the presence of an external field. Cases involving the Le Chatelier principle are discussed, and an insight on the changes of bond critical point properties, self-similarity values and density differences is performed

Exploring unfrequent events with accelerated molecular dynamics simulations: from photochemistry to drug design

La meva incorporació al grup de recerca del Prof. McCammon (University of California San Diego) en qualitat d’investigador post doctoral amb una beca Beatriu de Pinós, va tenir lloc el passat 1 de desembre de 2010; on vaig dur a terme les meves tasques de recerca fins al darrer 1 d’abril de 2012. El Prof. McCammon és un referent mundial en l’aplicació de simulacions de dinàmica molecular (MD) en sistemes biològics d’interès humà. La contribució més important del Prof. McCammon en la simulació de sistemes biològics és el desenvolupament del mètode de dinàmiques moleculars accelerades (AMD). Les simulacions MD convencionals, les quals estan limitades a l’escala de temps del nanosegon (~10-9s), no son adients per l’estudi de sistemes biològics rellevants a escales de temps mes llargues (μs, ms...). AMD permet explorar fenòmens moleculars poc freqüents però que son clau per l’enteniment de molts sistemes biològics; fenòmens que no podrien ser observats d’un altre manera. Durant la meva estada a la “University of California San Diego”, vaig treballar en diferent aplicacions de les simulacions AMD, incloent fotoquímica i disseny de fàrmacs per ordinador. Concretament, primer vaig desenvolupar amb èxit una combinació dels mètodes AMD i simulacions Car-Parrinello per millorar l’exploració de camins de desactivació (interseccions còniques) en reaccions químiques fotoactivades. En segon lloc, vaig aplicar tècniques estadístiques (Replica Exchange) amb AMD en la descripció d’interaccions proteïna-lligand. Finalment, vaig dur a terme un estudi de disseny de fàrmacs per ordinador en la proteïna-G Rho (involucrada en el desenvolupament de càncer humà) combinant anàlisis estructurals i simulacions AMD. Els projectes en els quals he participat han estat publicats (o estan encara en procés de revisió) en diferents revistes científiques, i han estat presentats en diferents congressos internacionals. La memòria inclosa a continuació conté més detalls de cada projecte esmentat.

MMPBSA decomposition of the binding energy throughout a molecular dynamics simulation of Amyloid-Beta (Aß10-35) aggregation

Recent experiments with amyloid-beta (Aß) peptides indicate that the formation of toxic oligomers may be an important contribution to the onset of Alzheimer's disease. The toxicity of Aß oligomers depend on their structure, which is governed by assembly dynamics. However, a detailed knowledge of the structure of at the atomic level has not been achieved yet due to limitations of current experimental techniques. In this study, replica exchange molecular dynamics simulations are used to identify the expected diversity of dimer conformations of Aß10-35 monomers. The most representative dimer conformation has been used to track the dimer formation process between both monomers. The process has been characterized by means of the evolution of the decomposition of the binding free energy, which provides an energetic profile of the interaction. Dimers undergo a process of reorganization driven basically by inter-chain hydrophobic and hydrophilic interactions and also solvation/desolvation processes.

Biotechnological production of taxanes: a molecular approach

Plant cell cultures constitute a promise for the production of a high number of phytochemicals, although the majority ofbioprocesses that have been developed so far have not resultedcommercially successful. An overview indicates that most of theresearch carried out until now is of the empirical type. For this reason,there is a need for a rational approach to the molecular and cellularbasis of metabolic pathways and their regulation in order to stimulatefuture advances.The empirical investigations are based on the optimization of theculture system, exclusively considering input factors such as theselection of cellular lines, type and parameters of culture, bioreactordesign and elicitor addition, and output factors such as cellular growth,the uptake system of nutrients, production and yield. In a rationalapproach towards the elucidation of taxol and related taxaneproduction, our group has studied the relationship between the taxaneprofile and production and the expression of genes codifying forenzymes that participate in early, intermediate and late steps of theirbiosynthesis in elicited Taxus spp cell cultures. Our results show that elicitors induce a dramatic reprogramming of gene expression in Taxus cell cultures, whichlikely accounts for the enhanced production of taxol and related taxanes and we have alsodetermined some genes that control the main flux limiting steps. The application ofmetabolic engineering techniques for the production of taxol and taxanes of interest is also discussed.

Nota. Detección molecular de Heterobasidion annosum s.s. en claras de Pinus nigra en el Pirineo Aragonés

En diciembre de 2007, en la Sierra de Loarre (Huesca) observamos signos de Newrobasidion annosum sensu lato asociados a daños de defoliación y mortalidad en una repoblación de Pinus nigra. Se ha identificado la especie biológica de aislamientos recogidos de este patógeno mediante técnicas moleculares, y se ha corroborado mediante cruces con aislamientos homocariontes, que se trata de H. annosum sensu stricto. Esta especie biológica ataca al género Pinus y puede causar daños sobre Pinus nigra.

Non-invasive diagnostic and prognostic evaluation of liver cirrhosis and portal hypertension.

Cirrhosis is the final stage of most of chronic liver diseases, and is almost invariably complicated by portal hypertension, which is the most important cause of morbidity and mortality in these patients. This review will focus on the non-invasive methods currently used in clinical practice for diagnosing liver cirrhosis and portal hypertension. The first-line techniques include physical examination, laboratory parameters, transient elastography and Doppler-US. More sophisticated imaging methods which are less commonly employed are CT scan and MRI, and new technologies which are currently under evaluation are MR elastography and acoustic radiation force imaging (ARFI). Even if none of them can replace the invasive measurement of hepatic venous pressure gradient and the endoscopic screening of gastroesophageal varices, they notably facilitate the clinical management of patients with cirrhosis and portal hypertension, and provide valuable prognostic information.