Real-time PCR assay targeting the actin gene for the detection of Cryptosporidium parvum in calf fecal samples

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Avaliação da PCR em tempo real para detecção de Cryptosporidium parvum em amostras fecais de bezerros: Camila Guariz Homem. -

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Caracterização molecular de Cryptosporidium spp. em bezerros bubalinos do Estado de São Paulo, SP

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Ocorrência e caracterização molecular de Cryptosporidium spp. em bezerros (Bos taurus e Bos indicus) da região Centro-Oeste de Minas Gerais

Pós-graduação em Medicina Veterinária - FCAV

Caracterização molecular de Cryptosporidium spp. em bezerros (Bos taurus e Bos indicus) no município de Formiga, Minas Gerais - Brasil

A criptosporidiose, é a enfermidade de veiculação hídrica, possui como agravante a dificuldade de prevenção da contaminação ambiental e ausência de medidas terapêuticas eficazes. Com acentuada importância na bovinocultura, ocasiona inflamação e atrofia das vilosidades intestinais resultando em perda da superfície de absorção. Este estudo teve como objetivo realizar a caracterização molecular da infecção por Cryptosporidium spp. em bezerros do Município de Formiga, Minas Gerais. Um total de 300 amostras de fezes de bezerros holandeses, Nelore e sem raça definida saudáveis foram avaliadas pela técnica de coloração contraste negativo de verde malaquita e por meio da reação de Nested-PCR para amplificação de fragmentos de DNA da subunidade 18S do gene do RNA ribossômico. Ocorrência de 5,33% (16/300) pelo verde malaquita e 4,66% (14/300), pela PCR foi observada, sendo que nenhuma correlação foi verificada entre a positividade e as variáveis estudadas. Por meio da caracterização molecular foram identificadas as espécies Cryptosporidium andersoni e Cryptosporidium ryanae. Como conclusão, observou-se baixa ocorrência da infecção e eliminação de oocistos por Cryptosporidium spp, ausência de sinais clínicos nos animais, houve forte concordância entre os resultados obtidos por meio das duas técnicas utilizadas e pela caracterização molecular (Nested-PCR) foram diagnosticadas as espécies C. andersoni e C. ryanae, presentes em faixas etárias não relatadas na literatura. Estas duas espécies de Cryptosporidium supracitadas são descritas pela primeira vez, parasitando bovinos no estado de Minas Gerais.

First molecular characterization of Cryptosporidium spp. infecting buffalo calves in Brazil

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Real-time PCR assay targeting the actin gene for the detection of Cryptosporidium parvum in calf fecal samples

Cryptosporidium parvum infection is very important with respect to public health, owing to foodborne and waterborne outbreaks and gastrointestinal illness in immunocompetent and immunocompromised persons. In cattle, infection with this species manifests either as a subclinical disease or with diarrheal illness, which occurs more often in the presence of other infectious agents than when alone. The aim of this study was to develop a real-time polymerase chain reaction (PCR) assay for the detection of C. parvum in calf fecal samples and to compare the results of this assay with those of the method routinely used for the diagnosis of Cryptosporidium spp., nested PCR targeting the 18S rRNA gene. Two hundred and nine fecal samples from calves ranging in age from 1 day to 6 months were examined using real-time PCR specific for the actin gene of C. parvum and by a nested PCR targeting the 18S rRNA gene of Cryptosporidium spp. Using real-time PCR detection, 73.2% (153 out of 209) of the samples were positive for C. parvum, while 56.5% (118 out of 209) of the samples were positive for Cryptosporidium spp. when the nested PCR amplification method was used for the detection. The analytical sensitivity of the real-time PCR was approximately one C. parvum oocyst. There was no significant nonspecific DNA amplification of any of the following species and genotype: Cryptosporidium andersoni, Cryptosporidium baileyi, Cryptosporidium bovis, Cryptosporidium canis, Cryptosporidium galli, Cryptosporidium ryanae, Cryptosporidium serpentis, or avian genotype II. Thus, we conclude that real-time PCR targeting the actin gene is a sensitive and specific method for the detection of C. parvum in calf fecal samples.

Molecular characterization of Cryptosporidium spp. in dairy calves from the state of So Paulo, Brazil

Cryptosporidiosis is a common protozoan disease observed in a wide range of vertebrate hosts, including ruminants. Cattle can be a potential reservoir of Cryptosporidium spp., leading to environmental contamination with oocysts of zoonotic species. The molecular characterization of Cryptosporidium spp. isolated from cattle from the state of So Paulo, Brazil, was accomplished using nested polymerase chain reaction for amplification of fragments of the 18S rRNA gene and the glycoprotein GP60 gene, following sequencing of amplified fragments. Positivity for Cryptosporidium was found in 10.7% (21/196) of the samples. Four species of Cryptosporidium were identified: C. andersoni, C. bovis, C. parvum subtype IIaA15G2R1, and C. ryanae. To the best of our knowledge, this is the first report of infection by C. ryanae and C. parvum IIaA15G2R1 in cattle from Brazil.

Ocorrência e caracterização molecular de Cryptosporidium spp. em bezerros leiteiros da região noroeste do Estado de São Paulo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Detection of cryptosporidium oocysts in water and environmental concentrates

Whilst current methods for the isolation and enumeration of Cryptosporidium spp. oocysts in water have provided some insight into their occurrence and significance, they are regarded as being inefficient, variable and time-consuming, with much of the interpretation being left to the expertise of the analyst. Two expectations of novel developments are to reduce the variability and subjectivity associated with the isolation and identification of oocysts. Flocculation, immunomagnetisable and flow cytometric techniques, for concentrating oocysts from water samples, should prove more reliable than current methods, whilst the development of more avid and specific monoclonal antibodies in conjunction with the use of nuclear fluorochromes will aid identification. Further insight into the viability, taxonomy, species identification, infectivity and virulence of the parasite should be forthcoming through the use of techniques such as the polymerase chain reaction, in situ hybridisation and non-uniform alternating current electrical fields. Such information is necessary in order to enable microbiologists, epidemiologists, engineers, utility operators and regulators to assess the safety of a water supply, with respect to Cryptosporidium contamination, more effectively.

Avaliação da heterogeneidade molecular de Cryptosporidium sp. em amostras clínicas

O Cryptosporidium é um parasito coccídeo reconhecido por causar diarréia em humanos e animais em todo o mundo. O gênero compreende pelo menos 20 espécies confirmadas, sendo o C. hominis e C. parvum as principais espécies causadoras de criptosporidiose em humanos. Ferramentas moleculares têm sido desenvolvidas para detectar e diferenciar espécies/genótipos e subgenótipos de Cryptosporidium. O objetivo do trabalho foi avaliar a heterogeidade molecular de Cryptosporidium sp. obtidos de amostras clínicas provenientes dos municípios do Rio de Janeiro e de Salvador, através da PCR em tempo real e seqüenciamento automático. Foram analisadas 85 amostras, distribuídas em 3 grupos distintos, sendo 45 delas do município do Rio de Janeiro e 40 amostras provenientes de Salvador, Bahia. Todas as amostras foram positivas para Cryptosporidium sp. pelo método de coloração de Kinyoun a frio. O ensaio da PCR em tempo real combinou uma reação multiplex para a detecção do gênero Cryptosporidium e da espécie C. parvum e uma reação simples para a detecção de C. hominis. Na detecção do gênero Cryptosporidium foram utilizados par de primers e uma sonda TaqMan desenhados a partir do alinhamento de seqüências conservadas do gene 18S rRNA de várias espécies de Cryptosporidium disponíveis no GenBank. Para a detecção das espécies C. parvum e C. hominis foram utilizados primers e sondas específicos obtidos a partir de seqüências de cada espécie disponíveis no GenBank. A detecção do gênero Cryptosporidium através da sonda 18S rRNA, na reação duplex, foi visualizada em 63 de 85 amostras totais. Destas, a sonda TaqMan específica para C. parvum detectou 6 amostras e a sonda TaqMan específica para C. hominis detectou 42 amostras. Quinze amostras não puderam ser detectadas pelas sondas C. hominis ou C. parvum. Nos ensaios da PCR para o gene 18S, 31 amostras foram positivas e 27 delas sequenciadas. As análises filogenéticas confirmaram a presença de C. hominis, C. parvum e C. felis nas amostras estudadas. Na análise da topologia da árvore filogenética obtida por Neighbor Joining, observou-se-se que as sequências obtidas neste estudo se agruparam com espécies do gênero Cryptosporidium já descritas, com 99% ou 100% de similaridade. Conclui-se que os dois métodos utilizados são importantes ferramentas para o diagnóstico da criptosporidiose e diferenciação de C. hominis e C. parvum em investigações epidemiológicas, assim como avaliação da heterogeneidade molecular de Cryptosporidium sp

Surface plasmon resonance-based inhibition assay for real-time detection of Cryptosporidium parvum oocyst

A surface plasmon resonance (SPR)-based inhibition assay method using a polyclonal anti-mouse IgM arrayed Cryptosporidium sensor chip was developed for the real-time detection of Cryptosporidium parvum oocysts. The Cryptosporidium sensor chip was fabricated by subsequent immobilization of streptavidin and polyclonal anti-mouse IgM (secondary antibody) onto heterogeneous self-assembled monolayers (SAMs). The assay consisted of the immunoreaction step between monoclonal anti-C. parvum oocyst (primary antibody) and oocysts, followed by the binding step of the unbound primary antibody onto the secondary antibody surface. It enhanced not only the immunoreaction yield of the oocysts by batch reaction but also the accessibility of analytes to the chip surface by antibody–antibody interaction. Furthermore, the use of optimum concentration of the primary antibody maximized its binding response on the chip. An inversely linear calibration curve for the oocyst concentration versus SPR signal was obtained in the range of 1×106–1×102 oocysts ml-1. The oocyst detection was also successfully achieved in natural water systems. These results indicate that the SPR-based inhibition assay using the Cryptosporidium sensor chip has high application potential for the real-time analysis of C. parvum oocyst in laboratory and field water monitoring.

Caractérisation de l’infection naturelle à Cryptosporidium spp. chez le chien et le chat vus en établissement vétérinaire

Cryptosporidium spp. est un protozoaire parasite du système gastro-intestinal largement répandu chez les vertébrés et causant la cryptosporidiose, une zoonose occasionnant des troubles digestifs sévères pouvant entrainer la mort chez les individus immunodéficients. Au Canada, la déclaration de cette maladie est obligatoire depuis l’an 2000. Ainsi, il est pertinent de mieux comprendre l’infection chez les animaux de compagnie, puisqu’ils sont potentiellement un réservoir du parasite. Durant l’année 2008, des échantillons fécaux provenant de 1 202 chats (n = 371) et chiens (n = 831) de la province du Québec ont été analysés par comptage des ookystes de Cryptosporidium spp. au moyen de la technique de centrifugation en solution de sulfate de zinc. Dans cette étude,la prévalence de Cryptosporidium spp. chez les chats (28/371 : 7,55 %) et chez les chiens(88/831 : 10,59 %) de compagnie confirme leur potentiel en tant que réservoir du parasite. Au Québec, de par leur nombre, les chats sont potentiellement un réservoir zoonotique du parasite plus important que celui des chiens, bien qu’il n’existe pas de différence significative entre la prévalence du parasite chez le chat et le chien pour l’année 2008. L’âge (p = 0,0001) et l’infection concomitante par Giardia spp. (p = 0,0001) se sont avérés être des facteurs associés avec la présence de Cryptosporidium spp. chez le chien. Parmi l’ensemble des variables testées chez le chat (l’âge, le sexe, la saison et l’infection concomitante par Giardia spp.), aucune n’a été associée de manière significative à la présence du parasite chez le chat. Ceci peut être dû au nombre limité d’individus testés pour cette espèce. Un suivi de l’excrétion des ookystes de Cryptosporidium spp. chez deux chats suggère que l’excrétion des ookystes peut se faire sur une période de sept mois et que le taux d’excrétion varie dans le temps. Le diagnostic moléculaire des espèces et génotypes de Cryptosporidium spp. isolés à partir des échantillons de matières fécales devait être réalisé par la technique de PCR emboîtée des fragments des gènes ARNr 18S et HSP70 et du séquençage des produits de PCR. Aucun résultat positif n’a toutefois été obtenu. Afin d’augmenter la puissance statistique des analyses épidémiologiques sur la prévalence de Cryptosporidium spp., il serait nécessaire à l’avenir de travailler sur un nombre d’animaux beaucoup plus important.