The role of functional polymorphisms in immune response genes as biomarkers of BCG Immunotherapy outcome in bladder cancer: Establishment of a predictive profile in a Southern Europe population

OBJECTIVE: To evaluate the predictive value of genetic polymorphisms in the context of BCG immunotherapy outcome and create a predictive profile that may allow discriminating the risk of recurrence. MATERIAL AND METHODS: In a dataset of 204 patients treated with BCG, we evaluate 42 genetic polymorphisms in 38 genes involved in the BCG mechanism of action, using Sequenom MassARRAY technology. Stepwise multivariate Cox Regression was used for data mining. RESULTS: In agreement with previous studies we observed that gender, age, tumor multiplicity and treatment scheme were associated with BCG failure. Using stepwise multivariate Cox Regression analysis we propose the first predictive profile of BCG immunotherapy outcome and a risk score based on polymorphisms in immune system molecules (SNPs in TNFA-1031T/C (rs1799964), IL2RA rs2104286 T/C, IL17A-197G/A (rs2275913), IL17RA-809A/G (rs4819554), IL18R1 rs3771171 T/C, ICAM1 K469E (rs5498), FASL-844T/C (rs763110) and TRAILR1-397T/G (rs79037040) in association with clinicopathological variables. This risk score allows the categorization of patients into risk groups: patients within the Low Risk group have a 90% chance of successful treatment, whereas patients in the High Risk group present 75% chance of recurrence after BCG treatment. CONCLUSION: We have established the first predictive score of BCG immunotherapy outcome combining clinicopathological characteristics and a panel of genetic polymorphisms. Further studies using an independent cohort are warranted. Moreover, the inclusion of other biomarkers may help to improve the proposed model.

Hox genes control the specification of global vertebral domains

Dissertação apresentada para obtenção do grau de doutor em Biologia pelo Instituto de Tecnologia Química e Biológica da Universidade Nova de Lisboa

Genetic relationships of Corynebacterium diphtheriae strains isolated from a diphtheria case and carriers by restriction fragment length polymorphism of rRNA genes

In the present study we report the results of an analysis, based on ribotyping of Corynebacterium diphtheriae intermedius strains isolated from a 9 years old child with clinical diphtheria and his 5 contacts. Quantitative analysis of RFLPs of rRNA was used to determine relatedness of these 7 C.diphtheriae strains providing support data in the diphtheria epidemiology. We have also tested those strains for toxigenicity in vitro by using the Elek's gel diffusion method and in vivo by using cell culture method on cultured monkey kidney cell (VERO cells). The hybridization results revealed that the 5 C.diphtheriae strains isolated from contacts and one isolated from the clinical case (nose case strain) had identical RFLP patterns with all 4 restriction endonucleases used, ribotype B. The genetic distance from this ribotype and ribotype A (throat case strain), that we initially assumed to be responsible for the illness of the patient, was of 0.450 showing poor genetic correlation among these two ribotypes. We found no significant differences concerned to the toxin production by using the cell culture method. In conclusion, the use of RFLPs of rRNA gene was successful in detecting minor differences in closely related toxigenic C.diphtheriae intermedius strains and providing information about genetic relationships among them.

The genetic basis of morphological change in convergent evolution of natural populations: identifying candidate genes behind convergent evolution in blind cavefish astyanax mexicanus

Dissertation presented to obtain the Ph.D. degree in Biology at the Instituto de Tecnologia Química e Biológica, Universidade Nova de Lisboa.

Cultura de tecidos de Hypericum foliosum e análise de genes associados à biossíntese de hipericinas

Tese apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina

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

Genética e mecanismos moleculares na miocardiopatia hipertrófica: papel dos genes CSRP3 e TCAP

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

The role of detoxification in the mosquito Anopheles gambiae response to Plasmodium infection

Rute C. Félix PALAVRAS-CHAVE: Malária, mosquito vector, Anopheles gambiae, parasita, Plasmodium berghei, infecção, enzimas de detoxificação, citocromos P450, tubulinas A malária, uma das doenças mais devastadoras que ocorrem em África é causada por um parasita do género Plasmodium e é transmitida aos humanos por mosquitos vectores do género Anopheles durante a refeição de sangue. Apesar da resposta do mosquito à infecção por Plasmodium ter vindo a ser intensamente estudada nos últimos anos, as interacções entre o mosquito vector e o parasita são muito complexas e, estão longe de serem completamente compreendidas. Este estudo tem como objectivo principal contribuir para o conhecimento da resposta do mosquito à infecção por Plasmodium, focando-se no papel das enzimas de detoxificação. Para atingir este objectivo realizouse uma análise transcriptómica com microarrays, com o intuito de identificar alterações de transcrição de enzimas de detoxificação no mosquito Anopheles gambiae em resposta à infecção por Plasmodium. Esta análise permitiu identificar alterações na expressão de 254 genes de destoxificação no estômago e corpo gordo de A. gambiae durante a invasão do intestino médio pelos oocinetos e durante a libertação dos esporozoítos do oocisto. Os resultados mostraram que a invasão do intestino médio pelos oocinetos causou alterações num maior número de genes em ambos os tecidos estudados, sendo o intestino médio do mosquito o tecido mais afectado nas duas fases da infecção do parasita. De todos os genes de destoxificação com expressão alterada, as tubulinas e os citocromos P450 destacaram-se e foram escolhidos para continuar o estudo. As tubulinas foram seleccionadas porque estão associadas à invasão do epitélio do intestino médio e a sua função na resposta à invasão do Plasmodium ainda não está bem definida. Os citocromos P450 foram seleccionados porque já foram descritos como tendo a expressão alterada em resposta ao Plasmodium e a outras infecções. Para identificar e caracterizar o papel das tubulinas durante a infecção pelo parasita e a sua possível associação com os citocromos P450 foi utilizado o silenciamento génico por RNA de interferência e a injecção de inibidores químicos de tubulinas. O silenciamento e co-silenciamento das tubulinas causaram um aumento da taxa e intensidade da infecção. No entanto, apesar de o aumento ser consistente não foi significativo. Por outro lado, a injecção de paclitaxel, um inibidor de tubulinas, aumentou significativamente a taxa e intensidade da infecção, fortalecendo a hipótese do envolvimento das tubulinas na resposta à infecção por Plasmodium. Este trabalho também mostrou que o co-silenciamento da tubulina A e tubulina B e a injecção do inibidor de tubulinas colchicine causam alterações significativas na expressão da CYP6Z2, sendo este proposto como um possível elo de ligação entre as tubulinas e os citocromos P450. Finalmente, uma análise comparativa foi realizada para estudar as regiões promotoras dos citocromos P450: CYP6M2 e o CYP6Z1. Este estudo obteve novos dados sobre compostos que activam estes citocromos e quais os possíveis factores de transcrição envolvidos. Dos diferentes estímulos utilizados, a exposição a insecticidas e a bactérias foram os que mais afectaram estes citocromos. O conjunto total das diferentes abordagens utilizadas neste trabalho contribuiu para aumentar o conhecimento do papel das enzimas de destoxificação durante a passagem do parasita da malária pelo mosquito vector.

Detection of Trypanosoma cruzi and Trypanosoma rangeli infection in triatomine vectors by amplification of the histone H2A/SIRE and the sno-RNA-C11 genes

Trypanosoma rangeli is non pathogenic for humans but of important medical and epidemiological interest because it shares vertebrate hosts, insect vectors, reservoirs and geographic areas with T. cruzi, the etiological agent of Chagas disease. Therefore, in this work, we set up two PCR reactions, TcH2AF/R and TrFR2, to distinguish T. cruzi from T. rangeli in mixed infections of vectors based on amplification of the histone H2A/SIRE and the small nucleolar RNA Cl1 genes, respectively. Both PCRs were able to appropriately detect all T. cruzi or T. rangeli experimentally infected-triatomines, as well as the S35/S36 PCR which amplifies the variable region of minicircle kDNA of T. cruzi. In mixed infections, whereas T. cruzi DNA was amplified in 100% of samples with TcH2AF/R and S35/S36 PCRs, T. rangeli was detected in 71% with TrF/R2 and in 6% with S35/S36. In a group of Rhodnius colombiensis collected from Coyaima (Colombia), T. cruzi was identified in 100% with both PCRs and T. rangeli in 14% with TrF/R2 and 10% with S35/S36 PCR. These results show that TcH2AF/R and TrF/R2 PCRs which are capable of recognizing all T. cruzi and T. rangeli strains and lineages could be useful for diagnosis as well as for epidemiological field studies of T. cruzi and T. rangeli vector infections.

Ankylosing spondylitis: genomic and functional characterization of candidate genes and their repercussion in clinical practice

RESUMO: Introdução: A espondilite anquilosante (EA) é uma doença inflamatória crónica caracterizada pela inflamação das articulações sacroilíacas e da coluna. A anquilose progressiva motiva uma deterioração gradual da função física e da qualidade de vida. O diagnóstico e o tratamento precoces podem contribuir para um melhor prognóstico. Neste contexto, a identificação de biomarcadores, assume-se como sendo muito útil para a prática clínica e representa hoje um grande desafio para a comunidade científica. Objetivos: Este estudo teve como objetivos: 1 - caracterizar a EA em Portugal; 2 - investigar possíveis associações entre genes, MHC e não-MHC, com a suscetibilidade e as características fenotípicas da EA; 3 - identificar genes candidatos associados a EA através da tecnologia de microarray. Material e Métodos: Foram recrutados doentes com EA, de acordo com os critérios modificados de Nova Iorque, nas consultas de Reumatologia dos diferentes hospitais participantes. Colecionaram-se dados demográficos, clínicos e radiológicos e colhidas amostras de sangue periférico. Selecionaram-se de forma aleatória, doentes HLA-B27 positivos, os quais foram tipados em termos de HLA classe I e II por PCR-rSSOP. Os haplótipos HLA estendidos foram estimados pelo algoritmo Expectation Maximization com recurso ao software Arlequin v3.11. As variantes alélicas dos genes IL23R, ERAP1 e ANKH foram estudadas através de ensaios de discriminação alélica TaqMan. A análise de associação foi realizada utilizando testes da Cochrane-Armitage e de regressão linear, tal como implementado pelo PLINK, para variáveis qualitativas e quantitativas, respetivamente. O estudo de expressão génica foi realizado por Illumina HT-12 Whole-Genome Expression BeadChips. Os genes candidatos foram validados usando qPCR-based TaqMan Low Density Arrays (TLDAs). Resultados: Foram incluídos 369 doentes (62,3% do sexo masculino, com idade média de 45,4 ± 13,2 anos, duração média da doença de 11,4 ± 10,5 anos). No momento da avaliação, 49,9% tinham doença axial, 2,4% periférica, 40,9% mista e 7,1% entesopática. A uveíte anterior aguda (33,6%) foi a manifestação extra-articular mais comum. Foram positivos para o HLA-B27, 80,3% dos doentes. Os haplótipo A*02/B*27/Cw*02/DRB1*01/DQB1*05 parece conferir suscetibilidade para a EA, e o A*02/B*27/Cw*01/DRB1*08/DQB1*04 parece conferir proteção em termos de atividade, repercussão funcional e radiológica da doença. Três variantes (2 para IL23R e 1 para ERAP1) mostraram significativa associação com a doença, confirmando a associação destes genes com a EA na população Portuguesa. O mesmo não se verificou com as variantes estudadas do ANKH. Não se verificou associação entre as variantes génicas não-MHC e as manifestações clínicas da EA. Foi identificado um perfil de expressão génica para a EA, tendo sido validados catorze genes - alguns têm um papel bem documentado em termos de inflamação, outros no metabolismo da cartilagem e do osso. Conclusões: Foi estabelecido um perfil demográfico e clínico dos doentes com EA em Portugal. A identificação de variantes génicas e de um perfil de expressão contribuem para uma melhor compreensão da sua fisiopatologia e podem ser úteis para estabelecer modelos com relevância em termos de diagnóstico, prognóstico e orientação terapêutica dos doentes. -----------ABSTRACT: Background: Ankylosing Spondylitis (AS) is a chronic inflammatory disorder characterized by inflammation in the spine and sacroiliac joints leading to progressive joint ankylosis and in progressive deterioration of physical function and quality of life. An early diagnosis and early therapy may contribute to a better prognosis. The identification of biomarkers would be helpful and represents a great challenge for the scientific community. Objectives: The present study had the following aims: 1- to characterize the pattern of AS in Portuguese patients; 2- to investigate MHC and non-MHC gene associations with susceptibility and phenotypic features of AS and; 3- to identify candidate genes associated with AS by means of whole-genome microarray. Material and Methods: AS was defined in accordance to the modified New York criteria and AS cases were recruited from hospital outcares patient clinics. Demographic and clinical data were recorded and blood samples collected. A random group of HLA-B27 positive patients and controls were selected and typed for HLA class I and II by PCR-rSSOP. The extended HLA haplotypes were estimated by Expectation Maximization Algorithm using Arlequin v3.11 software. Genotyping of IL23R, ERAP1 and ANKH allelic variants was carried out with TaqMan allelic discrimination assays. Association analysis was performed using the Cochrane-Armitage and linear regression tests as implemented in PLINK, for dichotomous and quantitative variables, respectively. Gene expression profile was carried out using Illumina HT-12 Whole-Genome Expression BeadChips and candidate genes were validated using qPCR-based TaqMan Low Density Arrays (TLDAs). Results: A total of 369 patients (62.3% male; mean age 45.4±13.2 years; mean disease duration 11.4±10.5 years), were included. Regarding clinical disease pattern, at the time of assessment, 49.9% had axial disease, 2.4% peripheral disease, 40.9% mixed disease and 7.1% isolated enthesopathic disease. Acute anterior uveitis (33.6%) was the most common extra-articular manifestation. 80.3% of AS patients were HLA-B27 positive. The haplotype A*02/B*27/Cw*02/DRB1*01/DQB1*05 seems to confer susceptibility to AS, whereas A*02/B*27/Cw*01/DRB1*08/DQB1*04 seems to provide protection in terms of disease activity, functional and radiological repercussion. Three markers (two for IL23R and one for ERAP1) showed significant single-locus disease associations. Association of these genes with AS in the Portuguese population was confirmed, whereas ANKH markers studied did not show an association with AS. No association was seen between non-MHC genes and clinical manifestations of AS. A gene expression signature for AS was established; among the fourteen validated genes, a number of them have a well-documented inflammatory role or in modulation of cartilage and bone metabolism. Conclusions: A demographic and clinical profile of patients with AS in Portugal was established. Identification of genetic variants of target genes as well as gene expression signatures could provide a better understanding of AS pathophysiology and could be useful to establish models with relevance in terms of susceptibility, prognosis, and potential therapeutic guidance.

New mechanisms that regulate the expression of genes implicated in the process of ketogenesis

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia

DETECTION OF VIRULENCE GENES IN ENVIRONMENTAL STRAINS OF Vibrio cholerae FROM ESTUARIES IN NORTHEASTERN BRAZIL

The objectives of this study were to detect the presence of Vibrio cholerae in tropical estuaries (Northeastern Brazil) and to search for virulence factors in the environmental isolates. Water and sediment samples were inoculated onto a vibrio-selective medium (TCBS), and colonies with morphological resemblance to V. cholerae were isolated. The cultures were identified phenotypically using a dichotomous key based on biochemical characteristics. The total DNA extracted was amplified by PCR to detect ompW and by multiplex PCR to detect the virulence genes ctx, tcp, zot and rfbO1. The results of the phenotypic and genotypic identification were compared. Nine strains of V. cholerae were identified phenotypically, five of which were confirmed by detection of the species-specific gene ompW. The dichotomous key was efficient at differentiating environmental strains of V. cholerae. Strains of V. cholerae were found in all four estuaries, but none possessed virulence genes.

Caracterização in vitro de siRNAs ionicamente modificados

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