972 resultados para Random Amplified Polymorphic DNA Technique


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Triatoma infestans, the main vector of Chagas disease, has nearly been eliminated from Brazil. Nevertheless, other triatominae species are involved in the domiciliation process, including Triatoma rubrovaria in Rio Grande do Sul State (RS). Previous studies showed that 1.6% of the T rubrovaria specimens collected at the rural district of Quarai, RS, were naturally infected by Trypanosoma cruzi. In this study, five T. cruzi isolates obtained from infected triatomines were characterized molecularly and biologically. Genotyping of the T cruzi isolates showed that they belong to lineage IIc of T cruzi (TCIIc). Biological characterization showed miotropism and myositis during acute and chronic phases of infection, respectively. Virulence and mortality rates were variable among isolates. To our knowledge, this study corresponds to the first characterization of T cruzi isolates from T rubrovaria and the first description of TCIIc in the sylvatic cycle of T cruzi from the southern region of Brazil.

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The majority of individuals in the chronic phase of Chagas disease are asymptomatic (indeterminate form, IF). Each year, similar to 3% of them develop lesions in the heart or gastrointestinal tract. Cardiomyopathy (CCHD) is the most severe manifestation of Chagas disease. The factors that determine the outcome of the infection are unknown, but certainly depend on complex interactions amongst the genetic make-up of the parasite, the host immunogenetic background and environment. In a previous study we verified that the maxicircle gene NADH dehydrogenase (mitochondrial complex 1) subunit 7 (ND7) from IF isolates had a 455 bp deletion compared with the wild type (WT) ND7 gene from CCHD strains. We proposed that ND7 could constitute a valuable target for PCR assays in the differential diagnosis of the infective strain. In the present study we evaluated this hypothesis by examination of ND7 structure in parasites from 75 patients with defined pathologies, from Southeast Brazil. We also analysed the structure of additional mitochondrial genes (ND4/CR4, COIII and COII) since the maxicircle is used for clustering Trypanosoma cruzi strains into three clades/haplogroups. We conclude that maxicircle genes do not discriminate parasite populations which induce IF or CCHD forms. Interestingly, the great majority of the analysed isolates belong to T cruzi 11 (discrete typing unit, (DTU) IIb) genotype. This scenario is at variance with the prevalence of hybrid (DTU IId) human isolates in Bolivia, Chile and Argentina. The distribution of WT and deleted ND7 and ND4 genes in T cruzi strains suggests that mutations in the two genes occurred in different ancestrals in the T cruzi 11 cluster, allowing the identification of at least three mitochondrial sub-lineages within this group. The observation that T. cruzi strains accumulate mutations in several genes coding for complex I subunits favours the hypothesis that complex I may have a limited activity in this parasite. (C) 2009 Australian Society for Parasitology Inc. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

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The use of cryoprotectants and slow cooling rates are routine procedures for the cryopreservation of plant cell lines. However, our results with rice (Oryza sativa L,, ev. Taipei 309) show that calli can be cryopreserved by direct immersion and stored in liquid nitrogen without any cryoprotection, the efficiency of recovery using this method, as well as a conventional method was generally increased with a previous abscisic acid (ABA) treatment. Following cryopreservation, calli demonstrated some differences with respect to unfrozen calli of the same lines, Thus, resistance to freezing stress (- 20 degrees C for 2 h) increased significantly in all lines tested, irrespective of their pre-incubation with ABA, Calli that had been directly stored in liquid nitrogen also demonstrated a higher competence for genetic transformation than their unfrozen counterparts, as indicated by the transient gene expression levels obtained after particle bombardment, These differences might lead to further biotechnological applications, A genetic analysis of amplified DNA polymorphisms was performed with three independent lines that had been subjected to four combinations of ABA treatment and direct immersion in liquid nitrogen, At the loci screened with the randomly amplified polymorphic DNA (RAPD) markers tested, the genetic variations among lines and among calli of the same line appear to bd more related to tissue-culture-induced somaclonal variation than to cryoselection.

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Pós-graduação em Agronomia (Proteção de Plantas) - FCA

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

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In NawaRo-Biogasanlagen (BGA) kann es durch das Angebot an leicht fermentierbaren Kohlenstoff¬quel¬len zu einer bakteriell bedingten Übersäuerung durch unerwünschte kurzkettige Fettsäuren kommen. Häufiger kommt es zur Akkumulation von Propionsäure. Methanogene Archaea können bei niedrigen pH-Werten nicht mehr wachsen. Somit kann der gesamte Prozess der mikrobiellen Bildung von Biogas zum Erliegen kom¬men, was für die Biogasbetreiber zu erheblichen finanziellen Verlusten führt. Das Ziel dieser Disserta¬tion war die Aufklärung der anaeroben bakteriellen Population, die in Biogasanlagen Propionsäure ab¬bauen kann. Aus Propionat entsteht dabei Acetat und Wasserstoff. Da dieser anaerobe Prozess endergon verläuft, kann Propionsäure anaerob nur abgebaut werden, wenn der Wasserstoffpartialdruck niedrig ge¬halten wird. Diese Aufgabe erfüllen in Biogasanalgen methanogene Archaea. Die sog. sekundären Gärer leben somit in synthropher Kultur mit methanogenen Archaea.rnIn dieser Arbeit wurden die Mikroorganismen von Propionsäure-abbauenden Anreicherungskulturen aus vier NawaRo-BGA‘s identifiziert und ihr Substrat- und Produktspektrum analysiert. Die Anreicherungskul¬turen wurden vom Prüf- und Forschungsinstitut e. V. in Pirmasens zur Verfügung gestellt. Durch Analyse der bakteriellen 16S rDNA-Sequenzen der erhaltenen stabilen Propionsäure-abbauenden Mischkulturen wurde gezeigt, dass sich unter den Bakterien hauptsächlich Verwandte von den Clostridiales, aber auch Bacteroides sp., δ-, ε- so¬wie γ-Proteobakterien, Spirochäten, Synergistales und ungewöhnlicher Weise auch Thermotogales befanden. Aus Propionsäure-abbauenden Mischkulturen und aus Fermentern mesophiler NawaRo-Biogasanlagen wurden anaerobe Bakterien und methanogene Archaea angereichert und isoliert. Es wurden aus den Propionsäure-abbauenden Mischkulturen Stämme in Reinkultur erhalten, die entsprechend der 16S rDNA-Analyse als Clostridium sartagoforme Stamm Ap1a520 und Proteiniphilum acetatigenes Stamm Fp1a520 identifiziert wurden. Sowohl aus Fermentern und Nachgärern von drei NawaRo-BGA‘s als auch aus zwei Laborfermentern des Leibniz-Instituts für Agrartechnik in Potsdam-Bornim e.V. (ATB) wurden Reinkulturen von methanogenen Archaea erhalten. Diese konnten den Species Methanobacterium formicicum, Metha¬noculleus bourgensis, Methanosarcina barkeri, Methanosarcina mazei, Methanosarcina sp., Methanosaeta concilii und Methanomethylovorans sp. zugeordnet werden. Damit wurden in dieser Arbeit unter anderem die typischen bisher nur durch molekularbiologische Methoden identifizierten Species methanogener Ar¬chaea aus unterschiedlichen Fermentern in Reinkultur erhalten. Dabei wurde gezeigt, dass die specifically amplified polymorphic DNA-PCR (SAPD-PCR) eine geeignete Methode darstellt, Stämme der gleichen Art methanogener Archaea voneinander zu unterscheiden. Die Methanproduktion der kultivierten methanoge¬nen Archaea wurde gaschromatographisch analysiert. Es zeigte sich, dass die hydrogenotrophe Metha¬nogenese der effizientere und ergiebigere Weg zur Bildung von Methan ist. Mit der Bestimmung der Zellzahl des Isolates Methanoculleus bourgensis Stamm TAF1.1 bei gleichzeitiger Messung der Methanbildung wurde gezeigt, dass die Methanbildung nicht zwangsläufig mit dem Wachstum korreliert. Ne-ben Pflanzenfasern beinhalteten das hergestellte Reaktorfiltrat in den Kultivierungsansätzen Acetat, die essentielle Aminosäure Valin und den Zuckeralkohol Glycerol. Gezielte Misch¬kul¬turen von sekundären Gärern mit methanogenen Isolaten ergaben einen fördernden Einfluss auf diese Bak¬terien durch hydrogenotrophe Archaea. Diese Bakterien bauten Substrate ab oder bildeten Produkte, die sie unter den gegebenen Bedingungen ohne hydrogenotrophe Archaea nicht umsetzen konnten.

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Im Verlauf der Forschungsarbeit wurden Proben aus fünf, mit nachwachsenden Rohstoffen (NawaRo) beschickten, landwirtschaftlichen Biogasanlagen (BGA) auf die Biozönose methanogener Archaea hin molekularbiologisch untersucht. Über „amplified rDNA restriction analysis“-Screening (ARDRA) von Bibliotheken auf Basis von 16S rRNA-Genfragmenten konnte anhand zweier beispielhafter BGA das Vorkommen von Vertretern der Gattungen Methanoculleus (Mcu.), Methanobacterium (Mb.), Methanosarcina (Msc.) und Methanosaeta (Mst.) nachgewiesen werden. Mittels denaturierender Gradienten-Gelelektrophorese (DGGE) wurde das Vorkommen dieser Mikroorganismen auch in den übrigen Anlagen gezeigt. Ergänzend dazu wurde in drei Anlagen Methanospirillum hungatei nachgewiesen. Nach Ausarbeitung gattungsspezifischer Isolierungsstrategien konnten insgesamt zehn Vertreter der Gattung Methanobacterium (Isolate Mb1 bis Mb10) und jeweils ein Vertreter der Gattungen Methanoculleus (Isolat Mcu(1)), Methanosarcina (Isolat NieKK) und Methanosaeta (Isolat Mst1.3) aus den BGA-Proben isoliert werden. Durch in silico-Abgleich der partiellen 16S rRNA-Gensequenzen wurden diese als Verwandte von Mb. formicicum MFT, Mcu. bourgensis MS2T, Msc. mazei S-6T und Mst. concilii FE mit einer Sequenzidentität > 97% identifiziert. Im Laufe weiterer molekularbiologischer Untersuchungen mittels DGGE und ARDRA-Analyse konnten die Isolate den Referenzstämmen zugeordnet werden. In Bezug auf die Gattung Methanobacterium ergaben sich jedoch leichte Abweichungen. Diese bestätigten sich in vergleichenden Analysen des genomischen Fingerabdrucks in der „specifically amplified polymorphic DNA“-PCR (SAPD-PCR), welche im Rahmen dieser Arbeit erstmalig erfolgreich auf archaeelle Organismen angewandt wurde. Hier zeigten die Isolate zwei von den Fingerabdrücken der untersuchten Referenzstämme verschiedene Hauptamplifikationsmuster. Aufgrund der Vielzahl der Isolate sowie dem signifikanten Vorkommen in qPCR-Analysen und Klonbibliotheken fokussierten sich die weiteren Arbeiten zur genauen Untersuchung dieser Abweichungen auf phylogenetische Analysen der Gattung Methanobacterium und die Entwicklung von Nachweissystemen. Die Aufklärung eines Großteils der 23S rRNA-Gensequenzen der Isolate und von ausgewählten Typstämmen ermöglichte ergänzende phylogenetische Untersuchungen zu durchgeführten 16S rRNA-Analysen. Dabei wurden die Isolate jeweils in einem eigenen Cluster abseits der meisten Referenzstämme aus der Gattung Methanobacterium positioniert. Analog zur Musterbildung im Rahmen der SAPD-Analyse zeigte sich eine Differenzierung in zwei Äste und ergab in Übereinstimmung mit den in silico-Sequenzabgleichen den höchsten Verwandtschaftsgrad mit Mb. formicicum MFT. Die Eignung der SAPD-PCR zur Ableitung spezifischer Primerpaare konnte erstmals auch für methanogene Archaea gezeigt werden. Die Ableitung zweier Primerpaare mit Spezifität für die Methanobacterium-Isolate Mb1 bis Mb10 sowie für den Typstamm Mb. formicicum MFT gelang und konnte im Rahmen eines Direkt-PCR-Nachweises erfolgreich auf Reinkulturen und Fermenterproben angewandt werden. Unter Einbezug der sequenzierten 23S rRNA-Genfragmente gelang die Erstellung von Oligonukleotid-Sonden für den Einsatz in Fluoreszenz in situ-Hybridisierungsexperimenten. Im Praxistest ergab sich für diese Sonden eine Spezifität für alle getesteten Vertreter der Gattung Methanobacterium sowie für Methanosphaera stadtmanae MCB-3T und Methanobrevibacter smithii PST.rnSomit konnten im Laufe der Arbeit die dominanten methanogenen Archaea in NawaRo-BGA in mehrphasigen Experimenten nachgewiesen, quantifiziert und auf nur wenige Gattungen eingegrenzt werden. Vertreter der vier dominanten Gattungen wurden isoliert und Nachweissysteme für Arten der Gattung Methanobacterium erstellt.rn

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Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein biologisches Verfahren zur Reduzierung des Methanschlupfes in Gasaufbereitungsanlagen entwickelt. Der Methanschlupf entsteht, wenn das in Biogasanlagen produzierte Biogas auf normierte Erdgasqualität aufgereinigt wird, welches notwendig ist, um es in das bestehende Erdgasnetz einleiten zu können. Bei dieser Aufreinigung wird aus dem Biogas auch ein Teil des Methans mit ausgewaschen und gelangt mit dem Abgas der Gasaufbereitungsanlage in die Umwelt. Bisher wird dieses methanhaltige Abgas verbrannt, da eine Freisetzung des starken Treibhausgases Methan durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz untersagt ist. Dies reduziert die ökologische Bilanz und setzt die Wirtschaftlichkeit der gesamten Biogasanlage herab. rnUm das Methan mit Hilfe eines biologischen Verfahrens zu entfernen, wurden zunächst methanoxidierende Bakterien (MOB) aus verschiedenen Habitaten isoliert, darunter auch erstmalig aus Termiten. Der Nachweis erfolgte durch (quantitative) Polymerase-Kettenreaktion und Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung anhand spezifischer Primer bzw. Sonden für das Gen der partikulären Methanmonoxygenase, ein MOB kennzeichnendes Enzym. Ihr Titer wurde durch qPCR auf 10^2 - 10^3 MOB pro Termitendarm durch qPCR bestimmt. Mit Hilfe einer 16S rDNA Sequenzierung, der (n)SAPD-PCR, der Bestimmung der zellulären Fettsäurezusammensetzung sowie MALDI-TOF-MS-Analysen konnten die Termitenisolate der Gattung Methylocystis zugeordnet werden. Die fehlende Artzuweisung spricht jedoch für die Isolierung einer neuen Art. rnFür den Einsatz der Isolate in Gasaufbereitungsanlagen wurde in Zusammenarbeit mit dem Prüf- und Forschungsinstitut in Pirmasens ein Reaktor im Technikumsmaßstab entwickelt und konstruiert. Der Reaktor wurde mit synthetischen Aufwuchskörper befüllt, diese mit einem neu gewonnenen potenten Termitenisolat besiedelt und der methanhaltige Abgasstrom der Gasaufbereitungsanlage darüber geleitet. Es wurde eine Reduktion des Methans um 68 % innerhalb von 30 Stunden erzielt. Medienoptimierungen wiesen das Potential auf, diesen Verbrauch um das bis zu 4-fache weiter zu steigern. Da durch die Oxidation des Methans im Abgasstrom der Gasaufbereitungsanlage Zellmasse und Polyhydroxybuttersäure (PHB) aufgebaut wurde, können diese als Substrat zurück in die Biogasanlagen geleitet werden und die Wirtschaftlichkeit weiter verbessern. Die Wirksamkeit des in diesem Projekt entwickelten Verfahrens wurde somit eindeutig demonstriert.

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Aims The effect Of anthropogenic landscape fragmentation on the genetic diversity and adaptive potential of plant populations is a major issue in conservation biology. However, little is known about the partitioning of genetic diversity in alpine species, which occur in naturally fragmented habitats. Here, we, investigate molecular patterns of three alpine plants (Epilobium fleischeri, Geum reptans and Campanula thyrsoides) across Switzerland and ask whether Spatial isolation has led to high levels of populations differentiation, increasing over distance, and a decrease of within-population variability. We further hypothesize that file contrasting potential for long-distance dispersal (LDD) of Seed in these Species will considerably influence and explain diversity partitioning. Methods For each study species, we Sampled 20-23 individuals from each of 20-32 populations across entire Switzerland. We applied Random Amplified Polymorphic Dimorphism markers to assess genetic diversity within (Nei's expected heterozygosity, H-e; percentage of polymorphic hands, P-P) and among (analysis of molecular variance, Phi(st)) populations and correlated population size and altitude with within-populalion diversity. Spatial patterns of genetic relatedness were investigated using Mantel tests and standardized major axis regression as well as unweighted pair group method with arithmetic mean cluster analyses and Monmonier's algorithm. To avoid known biases, We standardized the numbers of populations, individuals and markers using multiple random reductions. We modelled LDD with a high alpine wind data set using the terminal velocity and height of seed release as key parameters. Additionally, we assessed a number of important life-history traits and factors that potentially influence genetic diversity partitioning (e.g. breeding system, longevity and population size). Important findings For all three species, We found a significant isolation-by-distance relationship but only a moderately high differentiation among populations (Phi(st): 22.7, 48 and 16.8%, for E. fleischeri, G. reptans and C. thyrsoides, respectively). Within-population diversity (H-c: 0.19-0.21, P-p: 62-75%) was not reduced in comparison to known results from lowland species and even small populations with < 50 reproductive individuals contained high levels of genetic diversity. We further found no indication that a high long-distance seed dispersal potential enhances genetic connectivity among populations. Gene flow seems to have a strong stochastic component causing large dissimilarity between population pairs irrespective of the spatial distance. Our results suggest that other life-history traits, especially the breeding System, may play an important role in genetic diversity partitioning. We conclude that spatial isolation in the alpine environment has a strong influence on population relatedness but that a number of factors can considerably influence the strength of this relationship.

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Diploid (2n = 2x = 24) Solanum species with endosperm balance number (EBN) = 1 are sexually isolated from diploid 2EBN species and both tetraploid (2n = 4x = 48, 4EBN) and haploid (2n = 2x = 24, 2EBN) S. tuberosum Group Tuberosum. To sexually overcome these crossing barriers in the diploid species S. commersonii (1EBN), the manipulation of the EBN was accomplished by scaling up and down ploidy levels. Triploid F1 hybrids between an in vitro-doubled clone of S. commersonii (2n = 4x = 48, 2EBN) and diploid 2EBN clones were successfully used in 3x × 4x crosses with S. tuberosum Group Tuberosum, resulting in pentaploid/near pentaploid BC1 progenies. This provided evidence of 2n (3x) egg formation in the triploid female parents. Two selected BC1 pentaploid hybrids were successfully backcrossed both as male and as female parents with S. tuberosum Group Tuberosum. The somatic chromosome number varied greatly among the resulting BC2 progenies, which included hyperaneuploids, but also a number (4.8%) of 48-chromosome plants. The introgression of S. commersonii genomes was confirmed by the presence of S. commersonii-specific randomly amplified polymorphic DNA markers in the BC2 population analyzed. The results clearly demonstrate the feasibility of germplasm introgression from sexually isolated diploid 1EBN species into the 4x (4EBN) gene pool of the cultivated potato using sexual hybridization. Based on the amount and type of genetic variation generated, cumbersomeness, general applicability, costs, and other factors, it would be interesting to compare the approach reported here with other in vitro or in vivo, direct or indirect, approaches previously reported.

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The African trypanosome, Trypanosoma brucei, has been shown to undergo genetic exchange in the laboratory, but controversy exists as to the role of genetic exchange in natural populations. Much of the analysis to date has been derived from isoenzyme or randomly amplified polymorphic DNA data with parasite material from a range of hosts and geographical locations. These markers fail to distinguish between the human infective (T. b. rhodesiense) and nonhuman infective (T. b. brucei) “subspecies” so that parasites derived from hosts other than humans potentially contain both subspecies. To overcome some of the inherent problems with the use of such markers and diverse populations, we have analyzed a well-defined population from a discrete geographical location (Busoga, Uganda) using three recently described minisatellite markers. The parasites were primarily isolated from humans and cattle with the latter isolates further characterized by their ability to resist lysis by human serum (equivalent to human infectivity). The minisatellite markers show high levels of polymorphism, and from the data obtained we conclude that T. b. rhodesiense is genetically isolated from T. b. brucei and can be unambiguously identified by its multilocus genotype. Analysis of the genotype frequencies in the separated T. b. brucei and T. b. rhodesiense populations shows the former has an epidemic population structure whereas the latter is clonal. This finding suggests that the strong linkage disequilibrium observed in previous analyses, where human and nonhuman infective trypanosomes were not distinguished, results from the treatment of two genetically isolated populations as a single population.

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Pine beauty moth, Panolis flammea (Denis & Schiffermuller), is a recent but persistent pest of lodgepole pine plantations in Scotland, but exists naturally at low levels within remnants and plantations of Scots pine. To test whether separate host races occur in lodgepole and Scots pine stands and to examine colonization dynamics, allozyme, randomly amplified polymorphic DNA (RAPD) and mitochondrial variation were screened within a range of Scottish samples. RAPD analysis indicated limited long distance dispersal (F-ST=0.099), and significant isolation by distance (P < 0.05); but that colonization between more proximate populations was often variable, from extensive to limited exchange. When compared with material from Germany, Scottish samples were found to be more diverse and significantly differentiated for all markers. For mtDNA, two highly divergent groups of haplotypes were evident, one group contained both German and Scottish samples and the other was predominantly Scottish. No genetic differentiation was evident between P. flammea populations sampled from different hosts, and no diversity bottleneck was observed in the lodgepole group. Indeed, lodgepole stands appear to have been colonized on multiple occasions from Scots pine sources and neighbouring populations on different hosts are close to panmixia.

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The potential source of CVC colonisation was assessed. Isolates of coagulase-negative staphylococci (CoNS) recovered from the skin and CVC components of 3 cardiothoracic surgery patients were characterised by pulsed-field gel electrophoresis (PFGE). The genetic heterogeneity of CoNS isolated from the skin was demonstrated and specific genotypes implicated in catheter colonisation. In addition, phenotypic and genotypic typing techniques were assessed for their ability to characterise strains of CoNS recovered from 33 patients who developed catheter-related bloodstream infection (CR-BSI) on a bone marrow transplant (BMT) unit and Siaphylococcus aureus recovered from 6 cardiothoracic surgery patients with surgical site infection (SSI) following median sternotomy. This epidemiological investigation revealed that common strains of CoNS and 51 aureus where not associated with infection in patients with CR-BSI or sternal SSI during the study period. Furthermore, there was no correlation between phenotypic and genotypic characterisation results. The variable expression of phenotypic traits within strains of staphylococci was evident whilst PFGE and randomly amplified polymorphic DNA (RAPD) were highly discriminatory for the molecular characterisation of S. aureus and CoNS. This was highlighted in 8 stem cell transplant (SCT) patients whereby it was demonstrated that routine identification and characterisation of CoNS by phenotypic techniques may not be adequate for the diagnosis of CR-BSI by current guidelines. The potential of the lipid S ELISA to facilitate the diagnosis of CR-BSI in 38 haematology/SCT patients and sternal SSI in 57 cardiothoracic surgery patients was also assessed. The ELISA proved to be a sensitive test for the rapid serodiagnosis of infection due to staphylococci in immunocompetent patients. The acridine orange leucocyte cytospin test (AOLC) was also evaluated for the rapid diagnosis of CR-BSI in 16 haematology/SCT patients with Hickman CVC in situ. Although the sensitivity of the test was low, it may provide a useful adjunct to conventional methods for the in situ sampling of catheters to predict and diagnose CR-BSI, preventing the unnecessary removal of CVC.