Effects of tissue handling and processing steps on PCR for detection of Mycobacterium tuberculosis in formalin-fixed paraffin-embedded samples

Development and standardization of reliable methods for detection of Mycobacterium tuberculosis in clinical samples is an important goal in laboratories throughout the world. In this work, lung and spleen fragments from a patient who died with the diagnosis of miliary tuberculosis were used to evaluate the influence of the type of fixative as well as the fixation and paraffin inclusion protocols on PCR performance in paraffin embedded specimens. Tissue fragments were fixed for four h to 48 h, using either 10% non-buffered or 10% buffered formalin, and embedded in pure paraffin or paraffin mixed with bee wax. Specimens were submitted to PCR for amplification of the human beta-actin gene and separately for amplification of the insertion sequence IS6110, specific from the M. tuberculosis complex. Amplification of the beta-actin gene was positive in all samples. No amplicons were generated by PCR-IS6110 when lung tissue fragments were fixed using 10% non-buffered formalin and were embedded in paraffin containing bee wax. In conclusion, combined inhibitory factors interfere in the detection of M. tuberculosis in stored material. It is important to control these inhibitory factors in order to implement molecular diagnosis in pathology laboratories.

GENOTYPE CHARACTERIZATION OF Leishmania (Viannia) braziliensis ISOLATED FROM HUMAN AND CANINE BIOPSIES WITH AMERICAN CUTANEOUS LEISHMANIASIS

Introduction:American tegumentary leishmaniasis (ATL) can be caused by Leishmania (Viannia) braziliensis complex. The evolution of ATL initially results in lesions and can develop into disseminated or diffuse forms. The genetic diversity of L. (V.) braziliensis in some endemic areas of Brazil has been poorly studied, such as in the state of São Paulo. This study analyzed the genetic diversity of L. (V.) braziliensis isolates collected from patients and dogs with LTA from the state of São Paulo.Methods:Leishmaniasis diagnosis was determined by PCR. The 132 biopsies were collected in different regions of Sao Paulo State, Brazil (36 municipalities). The genetic characterization of L. (V.) braziliensis isolates was tested by RFLP-PCR using DNA extracted from biopsies. The primer set amplified a specific region of Leishmania internal transcribed spacers of the ribosomal DNA locus.Results:Of the 132 samples, 52 (40%) were completely genotyped by RFLP-PCR (44 from human patients and eight from dogs). The results showed nine distinct patterns. The majority of the genotyped samples were from Sorocaba (30), and the others were distributed among 14 other municipalities. The first pattern was more frequent (29 samples), followed by pattern 2 (nine samples) and pattern 3 (three samples). Patterns 4, 6, 7, 8 and 9 were composed of two samples each and pattern 5 of one sample.Conclusion:These results suggest that polymorphic strains of L. (V.) braziliensis circulate in the state of São Paulo. These data agree with studies from other regions of Brazil, showing great variability among the natural populations of endemic foci.

MOLECULAR CHARACTERIZATION OF AMERICAN CUTANEOUS LEISHMANIASIS IN THE TRI‑BORDER AREA OF ASSIS BRASIL, ACRE STATE, BRAZIL

SUMMARY In this study, Leishmaniaspecies were identified by Polymerase Chain Reaction (PCR). The epidemiology of patients suspected of having American Cutaneous Leishmaniasis in the municipality of Assis Brasil, Acre State, located in the Brazil/Peru/Bolivia triborder was also investigated. By PCR, the DNA of Leishmaniawas detected in 100% of the cases (37 samples) and a PCR-Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP) of the hsp 70gene identified the species in 32 samples: Leishmania (Viannia) braziliensis (65.6%) , L. (V.) shawi (28.1%) , L. (V.) guyanensis (3.1%) and mixed infection L. (V.) guyanensis and L. (Leishmania) amazonensis (3.1%)This is the first report of L. (V.) shawiand L. (L.) amazonensis in Acre. The two predominant species were found in patients living in urban and rural areas. Most cases were found in males living in rural areas for at least three years and involved in rural work. This suggests, in most cases, a possible transmission of the disease from a rural/forest source, although some patients had not engaged in activities associated with permanence in forestall areas, which indicate a possible sandflies adaptation to the periurban setting.

Investigation and Control of a Large Outbreak of Multi-Drug Resistant Tuberculosis at a Central Lisbon Hospital

An increase in the number of new cases of tuberculosis (TB) combined with poor clinical outcome was identified among HIV-infected injecting drug users attending a large HIV unit in central Lisbon. A retrospective epidemiological and laboratory study was conducted to review all newly diagnosed cases of TB from 1995 to 1996 in the HIV unit. Results showed that from 1995 to 1996, 63% (109/173) of the Mycobacterium tuberculosis isolates from HIV-infected patients were resistant to one or more anti-tuberculosis drugs; 89% (95) of these were multidrug-resistant, i.e., resistant to at least isoniazid and rifampicin. Eighty percent of the multidrug-resistant strains (MDR) available for restriction fragment length polymorphism (RFLP) DNA fingerprinting clustered into one of two large clusters. Epidemiological data support the conclusion that the transmission of MDR-TB occurred among HIV-infected injecting drug users exposed to infectious TB cases on open wards in the HIV unit. Improved infection control measures on the HIV unit and the use of empirical therapy with six drugs once patients were suspected to have TB, reduced the incidence of MDR-TB from 42% of TB cases in 1996 to 11% in 1999.

ISOLATION AND GENOTYPING OF Toxoplasma gondii IN SERONEGATIVE URBAN RATS AND PRESENCE OF ANTIBODIES IN COMMUNICATING DOGS IN BRAZIL

The role of rodents in the epidemiology of toxoplasmosis was investigated inLondrina, Paraná State, Brazil. One hundred and eighty-one Rattus rattus and one Mus musculus were caught in 37 places. Blood and tissues were collected and submitted to the indirect fluorescence antibody test (IFAT) and the bioassay. Serum samples from 61 contacting dogs were also collected. Sixteen rats (8.8%) were positive for Toxoplasma gondii, but just two of them were positive by serology and bioassay test. Antibodies were found in nine (4.9%) rats. Tissues of nine rats bioassayed were positive and four isolates were obtained. Restriction fragment length polymorphism (RFLP) analysis was performed using 12 markers (SAG1, SAG2, SAG2-alt, C22-8, C29-2, L358, PK1, BTUB, GRA6, SAG3, Apico, CS3). Genotyping revealed that the four strains isolated from this study have been isolated before in cats and chickens from Brazil. None of the isolates was identified like clonal archetypal T-types I, II, and III. The rats presented lower serologic Toxoplasma gondii prevalence (8.8%) compared to contacting dogs (70.5%).

PRELIMINARY REPORT ON THE PUTATIVE ASSOCIATION OF IL10 -3575 T/A GENETIC POLYMORPHISM WITH MALARIA SYMPTOMS

Only a small percentage of individuals living in endemic areas develop severe malaria suggesting that host genetic factors may play a key role. This study has determined the frequency of single nucleotide polymorphisms (SNPs) in some pro and anti-inflammatory cytokine gene sequences: IL6 (-174; rs1800795), IL12p40 (+1188; rs3212227), IL4 (+33; rs2070874), IL10 (-3575; rs1800890) and TGFb1 (+869; rs1800470), by means of PCR-RFLP. Blood samples were collected from 104 symptomatic and 37 asymptomatic subjects. Laboratory diagnosis was assessed by the thick blood smear test and nested-PCR. No association was found between IL6 (-174), IL12p40 (+1188), IL4 (+33), IL10 (- 3575), TGFb1 (+869) SNPs and malaria symptoms. However, regarding the IL10 -3575 T/A SNP, there were significantly more AA and AT subjects, carrying the polymorphic allele A, in the symptomatic group (c2 = 4.54, p = 0.01, OR = 0.40 [95% CI - 0.17- 0.94]). When the analysis was performed by allele, the frequency of the polymorphic allele A was also significantly higher in the symptomatic group (c2 = 4.50, p = 0.01, OR = 0.45 [95% CI - 0.21-0.95]). In conclusion, this study has suggested the possibility that the IL10 - 3575 T/A SNP might be associated with the presence and maintenance of malaria symptoms in individuals living in endemic areas. Taking into account that this polymorphism is related to decreased IL10 production, a possible role of this SNP in the pathophysiology of malaria is also suggested, but replication studies with a higher number of patients and evaluation of IL10 levels are needed for confirmation.

Genetic characterization of Portuguese Fasciola hepatica isolates

Dissertation presented to obtain the Master Degree in Molecular, Genetics and Biomedicine

Ocorrência, diagnóstico molecular e resistência a antifúngicos de Candida sp. de infecções vaginais em Portugal e Cabo-Verde

Dissertação para a obtenção do Grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina

Identificação de micobactérias não tuberculosas através de métodos moleculares não comerciais

Embora Mycobacterium tuberculosis, o agente etiológico da tuberculose humana, seja a principal causa de micobacteriose no Homem, outras micobactérias não tuberculosas (MNT), podem também causar infecção em seres humanos, sendo cada vez mais frequentemente isoladas no laboratório de micobacteriologia. Dada a morosidade da identificação de MNT por métodos convencionais, torna-se essencial o desenvolvimento de métodos rápidos e fiáveis para a sua identificação. Neste estudo foram comparados três métodos moleculares para a identificação de MNT, baseados na análise de restrição enzimática após amplificação de: (i) região rRNA 16S-23S “Internal Transcribed Spacer” (ITS), (ii) gene hsp65, e (iii) zona ITS e regiões adjacentes, 16S e 23S rDNA. Para este fim, avaliamos 50 isolados, correspondendo a 47 isolados clínicos de MNT e três estirpes de referência, representando as 11 espécies de MNT mais frequentemente isoladas no laboratório de Micobactérias do Instituto de Higiene e Medicina Tropical (IHMT, UNL) e uma estirpe referência de M. tuberculosis, e identificadas anteriormente utilizando o sistema comercial GenoType® Mycobacterium CM/AS (Hain Lifescience). O PCR-RFLP do gene hsp65 proporcionou os melhores resultados, identificando correctamente 42 dos 49 isolados de MNT, pertencentes a M. avium, M. gordonae, M. intracellulare, M. kansasii, M. chelonae, M. fortuitum, M. abscessus, M. szulgai, M. peregrinum e M. xenopi. O PCR-RFLP da região ITS identificou correctamente 28 dos 49 isolados testados, não distinguindo M. intracellulare/M. scrofulaceum, M. avium/M. bohemicum e M. kansasii/M. szulgai. Finalmente, o PCR-RFLP da região ITS e regiões adjacentes mostrou o pior desempenho, com apenas oito isolados correctamente identificados e falhando na amplificação de diversos isolados. Dos três métodos testados, o PCR-RFLP do gene hsp65 e da região ITS mostraram maior capacidade de identificação e reprodutibilidade. No entanto, a sua aplicação exige uma optimização cuidadosa das condições de análise e a sua aplicabilidade depende, em grande parte, da diversidade xi de MNT em cada laboratório. Verificaram-se também várias dificuldades a nível da interpretação dos resultados. Assim, apesar das vantagens referidas na literatura para estes três métodos, verificou-se que o grau de variabilidade e dificuldade de interpretação associados aos padrões obtidos, limitam a sua implementação no laboratório de diagnóstico de micobacteriologia.

Moluscos hospedeiros intermediários de tremátodes: Estudo molecular de helisoma sp. (Gastropoda: planorbidae) de diferentes áreas geográficas

Ao longo dos tempos a caracterização das diferentes espécies da classe Gastropoda baseava-se apenas em características fenotípicas (morfologia da concha e partes moles), as quais eram insuficientes para distinguir espécies e subespécies. Assim, a caracterização genética desenvolvida nos últimos anos, tem-se mostrado uma boa ferramenta aplicada á diferenciação molecular de espécies, permitindo uma melhor compreensão sobre moluscos com um importante papel como hospedeiros intermediários de tremátodes e qual a sua posição dentro da família Planorbidae. Os objectivos deste trabalho foram, por um lado fazer um estudo comparativo de populações de Helisoma sp., de Portugal e Cabo Verde, baseado num estudo molecular utilizando marcadores moleculares, nomeadamente o gene COI do DNA mitocondrial (mtDNA) e o gene 16S do RNA ribossomal (rRNA) e a região interna transcrita (ITS) do DNA ribossomal, e recorrendo à técnica PCR-RFLP, direccionada para a região ITS para a identificação de possíveis polimorfismos e, por outro lado estabelecer uma relação filogenética entre as populações portuguesas e cabo verdianas de Helisoma e outros planorbideos, hospedeiros intermediários de tremátodes. Os resultados obtidos, para os genes em análise permitiram a identificação de três regiões distintas: Cabo Verde, Madeira e Portugal Continental, esta última formada pelas amostras de Algarve e Coimbra, apesar da distante geográfica que separa cada umas destas duas áreas. Os resultados obtidos para os genes COI e 16S e para a região ITS, mostraram uma elevada homologia com as espécies Helisoma trivolvis e H. duryi.

Desenvolvimento de métodos moleculares para a deteção de Trypanosoma spp em glossinas (Diptera: Glossinidae) da República da Guiné Bissau

As moscas do género Glossina são vetores de patologias provocadas por várias espécies de parasita do género Trypanosoma, como a Tripanossomose Humana Africana e as Tripanossomoses Animais. A correta identificação destes tripanossomas é um ponto fulcral quando se procura determinar o risco de doença que determinadas populações de glossinas podem provocar. No presente trabalho foram utilizadas e adaptadas diversas metodologias de diagnóstico molecular, nomeadamente o PCR em tempo real e o PCR-RFLP, que permitiram, através da utilização de primers genéricos, a determinação da carga parasitária e a correta identificação dos tripanossomas presentes no vetor. Os primers denominados Tryp18SF e Tryp18SR foram desenvolvidos especificamente para serem utilizados na identificação das espécies de tripanossoma utilizando PCR em tempo real com metodologia SYBR® Green I e PCR-RFLP. Os primers denominados Tryp18S2F, Tryp18S2R e sonda Tryp18S2P foram desenvolvidos para a quantificação dos parasitas presentes nas amostras utilizando PCR em tempo real com metodologia Taqman®. Foi estudada uma amostra de 762 glossinas provenientes do território da República da Guiné-Bissau, zona atualmente considerada como estando livre de Tripanossomose Humana Africana, mas onde não são realizadas atividades de recenseamento de casos desde o final da ocupação portuguesa. Das 762 glossinas utilizadas, 241 estavam infetadas com tripanossomas, o que representa uma percentagem de infeção geral de 31,6 %. Destas glossinas, 28.63 % encontravam-se infetadas com Trypanosoma grayi, 14.11 % com Trypanosoma congolense, 7.05 % com Trypanosoma vivax e 0.83 % com Trypanosoma brucei brucei, tendo as infeções mistas representado 1.66 %. Não foi possível a identificação conclusiva ao nível da espécie em 48.13 % das amostras positivas, tendo estas ficado consideradas como Trypanosoma spp. Não foram identificados vetores infetados com tripanossomas responsáveis pelas patologias humanas. A utilização de primers genéricos para a identificação permitiu obviar o número de reações necessárias para identificar corretamente o parasita responsável pela infeção, e este trabalho é de resto a primeira descrição da utilização de primers genéricos que permitam a identificação de Trypanosoma grayi. Esta é também a primeira descrição da utilização de PCR em tempo real com metodologia Taqman® para quantificação de tripanossomas, e a sua utilização com primers genéricos aumenta a aplicabilidade em estudos epidemiológicos de grande escala. Palavras-chave: PCR em tempo real; PCR-RFLP; República da Guiné-Bissau; Glossina; Trypanosoma; Tripanossomose.

Resistência a insecticidas em Anopheles gambiae s.l. na Região de Luanda, Angola

Em Angola, a malária é a principal causa de morbilidade e de mortalidade infantil. O controlo de vectores com recurso aos insecticidas representa uma parte importante da estratégia actual para a prevenção da doença. Em Anopheles gambiae s.s., principal vector de malária em África, estão identificadas duas mutações pontuais no gene que codifica os canais de sódio das membranas das células do sistema nervoso, conferindo resistência knockdown (kdr) aos insecticidas piretróides e ao DDT. Também se encontra descrita para esta espécie uma mutação no gene acetilcolinesterase-1 (ace-1), associada à resistência a carbamatos e organofosfatos. Este trabalho teve como principal objectivo avaliar o nível de resistência aos insecticidas em An. gambiae da província de Luanda, Angola e determinar a frequência destas mutações. Foram realizadas colheitas entomológicas em 2009 e 2010, através da prospeção de criadouros larvares. Os insectos capturados foram criados até a emergência do adulto e sujeitos a ensaios de susceptibilidade a insecticidas, através de testes da OMS. A identificação de espécies e formas moleculares do complexo An. gambiae, bem como a pesquisa de mutações no gene ace-1 foram feitas por PCR-RFLP. A pesquisa de mutações no gene kdr foi realizada por PIRA-PCR. Amostras selecionadas de mosquitos (incluindo uma amostra proveniente de uma colheita de adultos) foram ainda genotipadas para 11 loci microssatélites. Os níveis de resistência para a permetrina, DDT e -cialotrina foram elevados, com taxas de mortalidade inferiores a 70% em ambos os anos. Em contraste, as taxas de mortalidade foram sempre acima de 98% para bendiocarb e fenitrotião, indicadoras de susceptibilidade a estes insecticidas. Todas as amostras processadas foram identificadas como An. gambiae s.s., forma molecular M e não se observou a mutação no gene ace-1 associada à resistência. Em ambos os anos, foi detectada apenas a mutação L1014F no locus kdr e a frequência do alelo mutante (TTT) foi bastante elevada. Em 2009, observou-se uma associação entre genótipos homozigóticos para o alelo 1014F e o fenótipo resistente, para os insecticidas piretróides e para o DDT. O polimorfismo dos loci microssatélites analisados foi elevado, com a riqueza alélica a variar entre 5 (45C1) e 20 (H128) e a heterozigotia esperada entre 0,529 (H577) e 0,862 (H249). A análise genética não revelou um grau de parentesco entre os indivíduos que constituíram as amostras estudadas. Este resultado sugere que os elevados níveis de resistência observados não foram influenciados pelo método de colheita de mosquitos que, em certas condições, poderia contribuir para a amostragem de indivíduos aparentados.

Tipagem molecular de isolados clínicos e ambientais do complexo de espécies de Cryptococcus neoformans através do gene fosfolipase B(PLB1) e avaliação da susceptibilidade antifúngica

Cryptococcus neoformans é uma levedura encapsulada, presente em animais e humanos, que infecta tanto indivíduos imunocomprometidos como imunocompetentes. A criptococose é uma causa significativa de morbilidade e mortalidade em todo o mundo, sendo a meningoencefalite o sinal mais frequente da doença. Duas espécies estão incluídas no complexo de Cryptococcus neoformans: C. gattii (serotipos B e C) e C. neoformans. Por sua vez, C. neoformans é dividido em duas grandes variedades - var. grubii (serotipo A) e var. neoformans (serotipo D) –, além de incluir estirpes híbridas (serotipo AD). A técnica de RFLP tem sido usada para identificar facilmente os tipos moleculares dos isolados em estudos epidemiológicos. Oito tipos foram descritos: VNI, VNII (ambos correspondentes a estirpes C. neoformans var. grubii), VNIII (estirpes híbridas AD), VNIV (C. neoformans var. neoformans), e VGI-IV (correspondentes a C. gattii). Este trabalho teve como objectivo, caracterizar geneticamente uma colecção de isolados clínicos e ambientais, portugueses e estrangeiros, e avaliar a sua resistência a duas drogas antifúngicas, permitindo comparar os padrões epidemiológicos do complexo de espécies com os encontrados noutras regiões do mundo. A colecção possui 337 isolados de C. neoformans, provenientes de diversos hospitais e regiões, previamente identificados por métodos convencionais de diagnóstico. A determinação dos tipos moleculares foi realizada através do método de RFLP no gene PLB1. Dos 267 isolados analisados, o tipo mais abundante foi VN I (61,42%), seguido por VN III (24,34%). Menos abundantes foram VN IV (10,11%) e VN II (3%), enquanto que VG I foi raro (1,12%). Os restantes tipos moleculares de C. gattii não foram encontrados. Usando o método de difusão em disco, 98 destes isolados foram analisados quanto à susceptibilidade antifúngica. Foi registada resistência ao voriconazol em apenas 3,1% dos isolados testados. Foi encontrada resistência ao fluconazol num elevado número de isolados (32,7%) e susceptibilidade dependendo da dose em 15,3%. Este trabalho, também teve o intuito de correlacionar os resultados anteriores com o tipo molecular. Todavia não foi encontrada diferença estatisticamente significativa entre qualquer dos tipos moleculares e as CMIs correspondentes ao fluconazol. Porém, os resultados mostram que alguns tipos moleculares são menos susceptíveis do que outros em relação ao voriconazol: VN I e VN IV são mais resistentes do que VN II, e VN I e VN II são mais susceptíveis que VN III. Concluindo, a elevada frequência de VN I está de acordo com resultados obtidos em outros estudos em países Europeus e Sul-Americanos. É notável a abundância de VN III em Portugal, tal como relatado noutros países do Sul da Europa, mas também no Chile, contrariamente a outras regiões do globo. A elevada resistência ao fluconazol é compatível com os resultados documentados em estudos anteriores. Esta investigação é um importante passo na epidemiologia da criptococose e da ocorrência de C. neoformans em Portugal.

Molecular evidence of mother-to-child transmission of HTLV-IIc in the Kararao Village (Kayapo) in the Amazon Region of Brazil

Blood samples from native Indians in the Kararao village (Kayapo), were analysed using serological and molecular methods to characterize infection and analyse transmission of HTLV-II. Specific reactivity was observed in 3/26 individuals, of which two samples were from a mother and child. RFLP analysis of the pX and env regions confirmed HTLV-II infection. Nucleotide sequence of the 5' LTR segment and phylogenetic analysis showed a high similarity (98%) between the three samples and prototype HTLV-IIa (Mot), and confirmed the occurrence of the HTLV-IIc subtype. There was a high genetic similarity (99.9%) between the mother and child samples and the only difference was a deletion of two nucleotides (TC) in the mother sequence. Previous epidemiological studies among native Indians from Brazil have provided evidence of intrafamilial and vertical transmission of HTLV-IIc. The present study now provides molecular evidence of mother-to-child transmission of HTLV-IIc, a mechanism that is in large part responsible for the endemicity of HTLV in these relatively closed populations. Although the actual route of transmission is unknown, breast feeding would appear to be most likely.

Identificação de genoespécies do complexo Borrelia burgdorferi sensu lato (s.l.) circulantes na fauna ixodideológica em portugal

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Microbiologia Médica