Functional studies on magnetic resonance

Dissertation submitted in Faculdade de Ciências e Tecnologia of Universidade Nova de Lisboa for the degree of Master in Biomedical Engineering

Studies on the genetics of artemisinin resistance in malaria

A existência de estirpes de Plasmodium falciparum resistentes a multiplos fármacos é um dos problemas mais graves no controlo da malária. Novos fármacos, como a artemisinina (ART) e seus derivados são cada vez mais utilizados no tratamento da malaria e muito embora até ao momento não haja registos de fármaco-resistência estável à ART o seu surgimento seria desastroso devido á falta de alternativas. A investigação apresentada nesta tese descreve a selecção de resistência estável à ART e ao artesunato (ATN) utilizando um modelo roedor de malária, o parasita Plasmodium chabaudi chabaudi (Plasmodium chabaudi). Dois clones de Plasmodium chabaudi diferentes, AS-15CQ e AS-30CQ, foram inoculados em murganhos que por sua vez foram tratados na presença de concentrações sucessivamente crescentes de ATN e ART, sendo que no final do processo de seleção de resistência, os parasitas obtidos apresentavam uma resistência de 6 e 15 vezes superior ao ATN e à ART, respectivamente, em relação aos parasitas iniciais. Os clones obtidos foram nomeados respectivamente AS-ATN (obtido a partir de AS-15CQ por seleção com pressão de ATN) e AS-ART (obtido a partir de AS-30CQ por seleção com pressão de ART). A resistência obtida durante o processo de seleção é estável após clonagem, congelamento/descongelamento, passagem sanguínea na ausência de pressão de fármaco e transmissão natural através do mosquito vector. A sequência nucleotídica e o número de cópias dos genes previamente descritos na literatura como moduladores putativos de resistência à ART e seus derivados: mdr1, cg10, tctp e atp6; foi comparada entre parasitas resistentes e sensíveis, não tendo sido encontradas nenhumas alterações, quer na sequência quer no número de cópias destes genes. Posteriormente, numa tentativa de identificar os genes envolvidos na resistância à ART e ao ATN a técnica de Linkage Group Selection (LGS) foi utilizada. Para tal dois cruzamentos genéticos foram realizados. Estes cruzamentos foram realizados entre os clones fármaco-resistentes; AS-ART e AS-ATN e um clone geneticamente distinto dos anteriores e sensível aos fármacos em estudos, AJ. Após realização do LGS quatro loci genéticos; nos cromossomas de P. chabaudi 1, 2, 6 e 8 foram encontrados associados à resistência. Atendendo a que, a selecção no cromossoma 2 era a mais forte, este locus foi submetido a subsequentes análises genéticas, tendo sido encontradas duas mutações diferentes (V739F e V770F) num gene que codifica para um enzima de desubiquitinação (gene ubp-1).

Studies on the genetics of artemisinin resistance in malaria

A existência de estirpes de Plasmodium falciparum resistentes a multiplos fármacos é um dos problemas mais graves no controlo da malária. Novos fármacos, como a artemisinina (ART) e seus derivados são cada vez mais utilizados no tratamento da malaria e muito embora até ao momento não haja registos de fármaco-resistência estável à ART o seu surgimento seria desastroso devido á falta de alternativas. A investigação apresentada nesta tese descreve a selecção de resistência estável à ART e ao artesunato (ATN) utilizando um modelo roedor de malária, o parasita Plasmodium chabaudi chabaudi (Plasmodium chabaudi). Dois clones de Plasmodium chabaudi diferentes, AS-15CQ e AS-30CQ, foram inoculados em murganhos que por sua vez foram tratados na presença de concentrações sucessivamente crescentes de ATN e ART, sendo que no final do processo de seleção de resistência, os parasitas obtidos apresentavam uma resistência de 6 e 15 vezes superior ao ATN e à ART, respectivamente, em relação aos parasitas iniciais. Os clones obtidos foram nomeados respectivamente AS-ATN (obtido a partir de AS-15CQ por seleção com pressão de ATN) e AS-ART (obtido a partir de AS-30CQ por seleção com pressão de ART). A resistência obtida durante o processo de seleção é estável após clonagem, congelamento/descongelamento, passagem sanguínea na ausência de pressão de fármaco e transmissão natural através do mosquito vector. A sequência nucleotídica e o número de cópias dos genes previamente descritos na literatura como moduladores putativos de resistência à ART e seus derivados: mdr1, cg10, tctp e atp6; foi comparada entre parasitas resistentes e sensíveis, não tendo sido encontradas nenhumas alterações, quer na sequência quer no número de cópias destes genes. Posteriormente, numa tentativa de identificar os genes envolvidos na resistância à ART e ao ATN a técnica de Linkage Group Selection (LGS) foi utilizada. Para tal dois cruzamentos genéticos foram realizados. Estes cruzamentos foram realizados entre os clones fármaco-resistentes; AS-ART e AS-ATN e um clone geneticamente distinto dos anteriores e sensível aos fármacos em estudos, AJ. Após realização do LGS quatro loci genéticos; nos cromossomas de P. chabaudi 1, 2, 6 e 8 foram encontrados associados à resistência. Atendendo a que, a selecção no cromossoma 2 era a mais forte, este locus foi submetido a subsequentes análises genéticas, tendo sido encontradas duas mutações diferentes (V739F e V770F) num gene que codifica para um enzima de desubiquitinação (gene ubp-1).

Defective protein folding and function in metabolic disorders: studies on the mitochondrial flavoenzyme ETF

Dissertation presented to obtain the PhD degree in Biochemistry at the Instituto de Tecnologia Química e Biológica, Universidade Nova de Lisboa

Studies on human anti-rabies immunization in Brazil: I - Evaluation of the 3 + 1 pre-exposure vaccination schedule under field conditions

The currently used pre-exposure anti-rabies immunization schedule in Brazil is the one called 3+1, employing suckling mouse brain vaccine (3 doses on alternate days and the last one on day 30). Although satisfactory results were obtained in well controlled experimental groups using this immunization schedule, in our routine practice, VNA levels lower than 0.5 IU/ml are frequently found. We studied the pre-exposure 3+1 schedule under field conditions in different cities on the State of São Paulo, Brazil, under variable and sometimes adverse circumstances, such as the use of different batches of vaccine with different titers, delivered, stored and administered under local conditions. Fifty out of 256 serum samples (19.5%) showed VNA titers lower than 0.5 IU/ml, but they were not distributed homogeneously among the localities studied. While in some cities the results were completely satisfactory, in others almost 40% did not attain the minimum VNA titer required. The results presented here, considered separately, question our currently used procedures for human pre-exposure anti-rabies immunization. The reasons determining this situation are discussed.

Studies on human anti-rabies immunization in Brazil: II - Preliminary evaluation of the 2-1-1 schedule for human pre-exposure anti-rabies immunization, employing suckling mouse brain vaccine

This study reports preliminary results of virus neutralizing antibody (VNA) titers obtained on different days in the course of human anti-rabies immunization with the 2-1-1 schedule (one dose is given in the right arm and one dose in the left arm at day 0, and one dose is apllied on days 7 and 21), recommended by WHO for post-exposure treatment with cell culture vaccines. A variant schedule (double dose on day zero and another on day 14) was also tested, both employing suckling mouse brain vaccine. A complete seroconversion rate was obtained after only 3 vaccine doses, and almost all patients (11 of 12) presented titers higher than 1.0 IU/ml. Both neutralizing response and seroconversion rates were lower in the group receiving only 3 doses, regardless of the sample collecting day. Although our results are lower than those found with cell culture vaccines, the geometry mean of VNA is fully satisfactory, overcoming the lower limit recommended by WHO of 0.5 IU/ml. The 2-1-1 schedule could be an alternative one for pre exposure immunization, shorter than the classical 3+1 regimen (one dose on days 0, 2, 4 and 30) with only three visits to the doctor, instead of four.

Studies on prevalence of Strongyloides infection in Holambra and Maceió, Brazil, by the agar plate faecal culture method

Prevalence of Strongyloides stercoralis infection in three areas of Brazil was surveyed by a recently developed faecal culture method (an agar plate culture). The Strongyloides infection was confirmed in 11.3% of 432 subjects examined. The diagnostic efficacy of the agar plate culture was as high as 93.9% compared to only 28.5% and 26.5% by the Harada-Mori filter paper culture and faecal concentration methods, when faecal samples were examined simultaneously by these three methods. Among the 49 positive samples, about 60% were confirmed to be positive only by the agar plate culture. These results indicate that the agar plate culture is a sensitive new tool for the correct diagnosis of chronic Strongyloides infection.

Studies on resistance and response to vancomycin in Enterococcus faecalis: a last resort antibiotic

Dissertation presented to obtain a Ph.D. degree in Biochemistry by Instituto de Tecnologia Química e Biológica Universidade Nova de Lisboa.

Foresight studies on work in the knowledge society: a 2nd international conference at UNL

The 2nd International Conference on "Foresight Studies on Work in the Knowledge Society" was organised by IET, the Research Centre on Enterprise and Work Innovation, at the Faculty of Sciences and Technology of "Universidade Nova de Lisboa" (FCT-UNL), and took place on January 26 and 27 of 2009 with the support of the European project WORKS-Work Organisation Re-structuring in the Knowledge Society (financed by the European Commission, and co-ordinated by HIVA Leuven)

Crystallographic studies on two hyperthermophilic enzymes

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biochemistry

Functional studies on BolA and related genes: increasing the understanding of a protein with pleiotropic effects

Dissertation presented to obtain a Doctoral degree in Biology by Instituto de Tecnologia Química e Biológica

Studies on entomological monitoring: mosquito species frequency in riverine habitats of the Igarapava Dam, Southern Region, Brazil

Diversity of mosquito species was evaluated in different habitats before and after the Igarapava reservoir flooding in the Grande River, Southern Cerrado of Brazil. We aimed at verifying changes in these mosquito populations in consequence of the lake formation. Four habitats were selected as sampling stations: peridomiciliary habitat, pasture, "veredas" and gallery forest patch. Bimonthly collections were made with the Shannon trap and human bait, including diurnal, crepuscular and nocturnal period of mosquito activity. The Shannon Index results from the potential vectors were compared using Student t-test. Aedes scapularis, Anopheles darlingi and An. albitarsis senso latu seasonal abundance were described with moving average and compared using chi2 test. There were changes in the mosquito frequency in the habitats, except for the "veredas" that was 13 km away from the catchment area. The altering in mosquito species seasonal abundance suggests breeding places expansion. Diversity indexes can be used to monitor changes in mosquito vector population in environments where abrupt disturbance can alter disease transmission cycles.

On the track of β-lactam resistance: Studies on the regulation of methicillinresistance in Staphylococcus aureus

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Biologia