Service composition for biomedical applications

A exigente inovação na área das aplicações biomédicas tem guiado a evolução das tecnologias de informação nas últimas décadas. Os desafios associados a uma gestão, integração, análise e interpretação eficientes dos dados provenientes das mais modernas tecnologias de hardware e software requerem um esforço concertado. Desde hardware para sequenciação de genes a registos electrónicos de paciente, passando por pesquisa de fármacos, a possibilidade de explorar com precisão os dados destes ambientes é vital para a compreensão da saúde humana. Esta tese engloba a discussão e o desenvolvimento de melhores estratégias informáticas para ultrapassar estes desafios, principalmente no contexto da composição de serviços, incluindo técnicas flexíveis de integração de dados, como warehousing ou federação, e técnicas avançadas de interoperabilidade, como serviços web ou LinkedData. A composição de serviços é apresentada como um ideal genérico, direcionado para a integração de dados e para a interoperabilidade de software. Relativamente a esta última, esta investigação debruçou-se sobre o campo da farmacovigilância, no contexto do projeto Europeu EU-ADR. As contribuições para este projeto, um novo standard de interoperabilidade e um motor de execução de workflows, sustentam a sucesso da EU-ADR Web Platform, uma plataforma para realizar estudos avançados de farmacovigilância. No contexto do projeto Europeu GEN2PHEN, esta investigação visou ultrapassar os desafios associados à integração de dados distribuídos e heterogéneos no campo do varíoma humano. Foi criada uma nova solução, WAVe - Web Analyses of the Variome, que fornece uma coleção rica de dados de variação genética através de uma interface Web inovadora e de uma API avançada. O desenvolvimento destas estratégias evidenciou duas oportunidades claras na área de software biomédico: melhorar o processo de implementação de software através do recurso a técnicas de desenvolvimento rápidas e aperfeiçoar a qualidade e disponibilidade dos dados através da adopção do paradigma de web semântica. A plataforma COEUS atravessa as fronteiras de integração e interoperabilidade, fornecendo metodologias para a aquisição e tradução flexíveis de dados, bem como uma camada de serviços interoperáveis para explorar semanticamente os dados agregados. Combinando as técnicas de desenvolvimento rápidas com a riqueza da perspectiva "Semantic Web in a box", a plataforma COEUS é uma aproximação pioneira, permitindo o desenvolvimento da próxima geração de aplicações biomédicas.

Marine foundation species shifting ranges and genetic baselines

This thesis revealed the most importance factors shaping the distribution, abundance and genetic diversity of four marine foundation species. Environmental conditions, particularly sea temperatures, nutrient availability and ocean waves, played a primary role in shaping the spatial distribution and abundance of populations, acting on scales varying from tens of meters to hundreds of kilometres. Furthermore, the use of Species Distribution Models (SDMs) with biological records of occurrence and high-resolution oceanographic data, allowed predicting species distributions across time. This approach highlighted the role of climate change, particularly when extreme temperatures prevailed during glacial and interglacial periods. These results, when combined with mtDNA and microsatellite genetic variation of populations allowed inferring for the influence of past range dynamics in the genetic diversity and structure of populations. For instance, the Last Glacial Maximum produced important shifts in species ranges, leaving obvious signatures of higher genetic diversities in regions where populations persisted (i.e., refugia). However, it was found that a species’ genetic pool is shaped by regions of persistence, adjacent to others experiencing expansions and contractions. Contradicting expectations, refugia seem to play a minor role on the re(colonization) process of previously eroded populations. In addition, the available habitat area for expanding populations and the inherent mechanisms of species dispersal in occupying available habitats were also found to be fundamental in shaping the distributions of genetic diversity. However, results suggest that the high levels of genetic diversity in some populations do not rule out that they may have experienced strong genetic erosion in the past, a process here named shifting genetic baselines. Furthermore, this thesis predicted an ongoing retraction at the rear edges and extinctions of unique genetic lineages, which will impoverish the global gene pool, strongly shifting the genetic baselines in the future.

Variações genéticas do metabolismo da homocisteína como biomarcadores de risco cardiovascular em mulheres com antecedentes de doença hipertensiva da grávida

Tese de mestrado, Doenças Metabólicas e Comportamento Alimentar, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2013

Epidemiologia da malária em Cabo Verde - Factores genéticos humanos e estrutura populacional do mosquito vector

A malária, doença parasitária complexa que resulta da interacção entre parasita, hospedeiros humano e vector, constitui um dos principais problemas de saúde a nível mundial. À semelhança de outras doenças parasitárias e infecciosas a malária tem um papel importante na evolução, tendo já sido demonstrado o papel da variação genética humana na resistência à infecção. Após quase meio século de controlo, a malária persiste na ilha de Santiago onde, apesar da baixa endemicidade, os indivíduos apresentam geralmente manifestações moderadas, são diagnosticadas infecções abaixo do nível detectável pela microscopia e o vector se encontra muito próximo da população supostamente susceptível, desconhecendo-se a frequência dos principais polimorfismos genéticos humanos mais relacionados com a doença e a estrutura populacional do mosquito vector. Os objectivos gerais de trabalho desta tese assentam 1) no estudo dos dois clássicos factores genéticos do hospedeiro humano relacionados com a malária, nomeadamente os afectos à anemia das células falciformes, à deficiência em G6PD e a análise dum provável envolvimento da PK e 2) na análise genética das populações do mosquito vector, tentando contribuir para a compreensão da epidemiologia da doença na Ilha, e para a escolha de medidas de controlo apropriadas. Os trabalhos incidiram na detecção do alelo responsável pela hemoglobina S, de polimorfismos no gene da G6PD e da PK em indivíduos não aparentados (Infectados e não Infectados) com análise da sua provável associação com a infecção e, ainda, na genotipagem de loci microssatélites de Anopheles arabiensis com recurso a técnicas baseadas na PCR. Relativamente à anemia falciforme, a frequência dos portadores do traço (indivíduos HbAS) e do alelo HbS foi 6% e 5%, respectivamente, e para as variantes da G6PD, 0,8% para G6PDA- e 0,0% para a G6PDMed, não tendo sido encontrado associação entre os genótipos desses dois factores e a presença de infecção. No que concerne ao gene PKLR não foi encontrada uma associação clara entre os polimorfismos analisados e o estado de infecção, mas foi detectado um acentuado desequilíbrio de linkage entre os loci, apenas nos Não Infectados, o que pode significar que essa região do gene, aparentemente conservada, tenha sido seleccionada por fornecer protecção contra a infecção e/ou doença. A diversidade genética das populações de A. arabiensis em onze loci microssatélites foi moderada com valores médio de He, variando de 0,481 a 0,522 e a Rs de 4 a 5. O valor da diferenciação genética baseado em 7 loci polimórficos foi baixo (FST=0,012; p<0,001) mas significativo, variando entre 0,001 e 0,023 entre os pares de populações. Não foram detectados os alelos de resistência associados ao gene Kdr. A baixa frequência dos alelos associados à G6PD (A- e Med) tem implicações importantes nas estratégias de controlo definidas pelo Programa Nacional de Luta contra o Paludismo (PNLP), uma vez que a primaquina pode continuar a ser administrada como complemento aos regimes terapêuticos, em caso de necessidade. A população de A. arabiensis em Santiago revelou-se relativamente homogénea e com uma estrutura reduzida o que pode, por um lado, representar uma desvantagem por permitir uma provável dispersão dos genes de resistência. Por outro lado, essa relativa homogeneidade poderá representar uma vantagem para a introdução de um programa de controlo baseado na libertação de mosquitos transgénicos.

Variabilidade molecular na região 3'UTR do gene do receptor da lipoproteína de baixa densidade - diversidade intra e intercontinental

As origens das populações e o processo de povoamento das Américas são questões bastante controversas e, por isso, têm sido amplamente estudadas. O gene LDLR (low density lipoprotein receptor), que está localizado no braço curto do cromossomo 19 (p13.1-p13.3) e possui 18 éxons, bem como uma porção 3’UTR onde ocorrem dois elementos Alu completos (chamados de U e D) e um parcial, foi escolhido para esclarecer esses e outros problemas de evolução e variação genética humana. O objetivo geral deste trabalho foi verificar o que esta região hipervariável, especificamente na sua porção U, nos indicaria sobre a história evolutiva das populações ameríndias. Para este trabalho foram analisadas amostras de DNA de indivíduos nativos da Mongólia (n=24), da Sibéria (n=26), das Américas do Norte (n=11), Central (n=26) e do Sul (n=16), totalizando 14 populações e 103 indivíduos. Essas amostras foram amplificadas pela técnica de PCR (polymerase chain reaction), utilizando-se primers específicos para o segmento hipervariável U e, posteriormente, foram elas seqüenciadas automaticamente. Quatorze sítios polimórficos foram encontrados, classificáveis em sete haplótipos, sendo que o sítio 3809 apresentou uma transversão de C para G não descrita na literatura. A estimativa geral de diversidade nucleotídica (π) foi de 0.62%, considerada alta para um marcador autossômico. Verificou-se uma certa uniformidade haplotípica entre a Ásia e a América, mas com a diferenciação maior ocorrendo entre a Mongólia e a América+Sibéria. Não foi detectada diferenciação significativa entre nativos sul e centro-americanos. De um modo geral, o estudo desse marcador confirmou uma provável origem asiática para as populações ameríndias e apoiou a hipótese de uma única onda de migração no processo de povoamento pré-histórico das Américas.

Variantes genéticas da calpaína-10 (CAPN-10) numa amostra de pacientes hiperandrogênicas

A síndrome dos ovários policísticos atinge 5 - 10% das mulheres em idade fértil e mais de 40% destas pacientes apresenta obesidade e resistência insulínica, o que aumenta o risco para o desenvolvimento do diabetes mellitus tipo 2 (DM2). Numerosos genes poderiam contribuir para o desenvolvimento do DM2 e outras alterações metabólicas. Dentre estes o gene da calpaína-10 (CAPN-10), tem sido associado com DM2 em populações mexicanosamericanos, e em duas populações do Norte da Europa (Finlândia e Alemanha). No presente estudo analisamos o genótipo de 96 pacientes hiperandrogênicas reunidas em dois grupos: Síndrome dos ovários policísticos (PCOS) e Hirsutismo idiopático (HI), com relação à freqüência de quatro polimorfismos do gene da CAPN-10 (SNP-44, 43, 19 e 63). Foram ainda realizadas análises de associação entre a freqüência alélica dos polimorfismos e características clínicas das pacientes, com ênfase na obesidade e resistência insulínica A variação genética da CAPN-10 foi avaliada a partir do DNA genômico por amplificação pela Polimerase Chain Reaction (PCR) e PCR-aleloespecífico (Teste de AMRS) dos fragmentos que contém os polimorfismos do gene da CAPN-10. Nossos resultados mostraram que não houve diferença entre as freqüências genotípicas e alélicas dos SNPs 44, 43, 19 e 63 entre os grupos PCOS e HI. Por outro lado, a comparação das características clínicas dos dois grupos mostrou que o alelo Ins do SNP-19 da CAPN-10 tendeu a ser mais freqüente entre as pacientes PCOS estratificadas para sobrepeso e obesas (p≤0,05). Não houve diferença na comparação das características clínicas avaliadas e a freqüência alélica para os SNPs 43 e 63. A análise da amostra total de pacientes hirsutas, ou seja, pacientes com PCOS e HI agrupadas não evidenciou diferença entre a freqüência alélica das variantes genéticas estudadas para a CAPN-10 e a presença de resistência insulínica. Tendo em vista o efeito modesto dos SNPs 44, 43, 19 e 63 avaliados isoladamente nestas pacientes, estudos adicionais serão necessários avaliando a freqüência desses polimorfismos na população do Sul do Brasil.

Fatores genéticos e étnicos relacionados à evolução da infecção por Leishmania infantum

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Relação da hereditariedade nas características antropométricas e nas capacidades motoras de gêmeos monozigotos e dizigotos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Uso sustentável da Copernicia prunifera (Miller) H. E Moore no semiárido potiguar: valorização de saberes e conservação dos recursos genéticos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Predição de ganhos genéticos em melhoramento florestal

Foram avaliados os ganhos totais preditos por diferentes critérios de seleção, em seis características de crescimento em famílias de meios-irmãos de Eucalyptus camaldulensis. A situação simulada consistiu na seleção de 25% das 44 famílias estudadas, e de 17% das plantas dentro dessas famílias, proporcionando, assim, uma seleção de 4,25% dos indivíduos constantes do ensaio. Os critérios de seleção empregados foram: seleção direta e indireta; índice clássico de Smith & Hazel, com quatro pesos econômicos, e índice de Pesek & Baker, em três situações. Os critérios de seleção utilizados mostraram-se semelhantes entre si, com ligeira superioridade do índice clássico quando se estabeleceu como vetor de pesos econômicos o coeficiente de variação genética associado a cada uma das características analisadas.

Estimativas de tendências e parâmetros genéticos do peso padronizado aos 378 dias de idade, medidas corporais e perímetro escrotal de machos Nelore de Sertãozinho, SP

Os objetivos deste estudo foram estimar as tendências e os parâmetros genéticos e fenotípicos do peso padronizado aos 378 dias de idade (P378), medidas corporais e perímetro escrotal de machos Nelore, pertencentes às populações selecionadas e controle da Estação Experimental de Zootecnia de Sertãozinho. As herdabilidades, estimadas considerando-se modelo de touro e modelo animal, foram, respectivamente, 0,53±0,12 e 0,36 para P378; 0,38±0,11 e 0,58 para altura na garupa; 0,31±0,10 e 0,10 para perímetro torácico; 0,40± 0,11 e 0,13 para comprimento do corpo; 0,39±0,11 e 0,30 para comprimento do dorso; 0,33±0,10 e 0,12 para comprimento da garupa; 0,08± 0,07 e 0,14 para distância de ísquios; 0,23±0,09 e 0,08 para distância de íleos e 0,57±0,13 e 0,44 para perímetro escrotal. A correlação genética mais alta entre P378 e medidas corporais foi encontrada para perímetro torácico (0,86 ± 0,08); as demais variaram de 0,46 a 0,72. Os resultados deste estudo mostraram que, em função dos valores médios a altos das herdabilidades estimadas para P378 e da maioria das características de medidas do corpo dos animais, houve considerável variação genética aditiva nesses atributos. Além disso, devido às altas correlações genéticas de P378 com a maioria das características, pode-se concluir ser bastante provável que grande parte dos genes que controlam o peso pós-desmame também seja responsável pelo desenvolvimento das diferentes regiões do corpo de machos Nelore. A magnitude desses parâmetros justifica a tendência genética positiva nas características de seleção direta e nas secundárias.

Genetic diversity of two Brazilian populations of the Pampas deer (Ozotoceros bezoarticus, Linnaeus 1758)

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

Genetic and environmental effects on sexual precocity traits in Nellore cattle

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Estimativas de herdabilidade e correlações para escores visuais, peso e altura ao sobreano em rebanhos da raça Nelore

Os objetivos neste trabalho foram avaliar as relações entre os escores visuais de estrutura corporal, precocidade e musculosidade ao sobreano (aproximadamente 550 dias de idade) com características de crescimento para verificar as possibilidades de utilizar essas características como critérios de seleção. Foram obtidas estimativas dos componentes de covariâncias por máxima verossimilhança restrita empregando-se um modelo animal com o efeito fixo de grupo contemporâneo e a idade como covariável (efeitos linear e quadrático). Os grupos contemporâneos foram definidos pelas variáveis: sexo; ano, estação e fazenda de nascimento; e fazenda e grupo de manejo aos 120, 210, 365 e 550 dias de idade. Foram utilizadas 1.367 observações de estrutura corporal, precocidade e musculosidade. As estimativas de herdabilidade foram de 0,24 ± 0,09 para estrutura corporal; 0,63 ± 0,12 para precocidade e 0,48 ± 0,11 para musculosidade, e as estimativas de correlações genéticas entre os escores foram 0,49 entre estrutura corporal e precocidade; 0,63 entre estrutura corporal e musculosidade; e 0,90 entre precocidade e musculosidade. As correlações genéticas entre os escores de estrutura corporal, precocidade e musculosidade, e o peso ao sobreano foram todas positivas (0,83; 0,42 e 0,50, respectivamente), enquanto as estimativas de correlações genéticas entre altura de posterior e os escores de estrutura corporal, precocidade e musculosidade, respectivamente, foram 0,57, -0,29 e -0,33. As características estrutura corporal, precocidade e musculosidade ao sobreano apresentaram variação genética aditiva de moderada a alta. As correlações genéticas dos escores com altura do posterior indicam que a seleção de animais mais altos, ainda que indireta, pode ocasionar aumento da estrutura corporal média dos animais, que poderão ser menos precoces e menos musculosos ao sobreano. A seleção para os escores visuais, principalmente para estrutura corporal, deve promover aumento no peso ao sobreano dos animais.

Prospecção de genes associados ao processo de floração em tomateiro.

Flowering is a process marked by switch of shoot apical meristem to floral meristem, and it involves a complex regulation by endogenous and environmental factors. Analyses of key flowering genes have been carried out primarily in Arabidopsis thaliana and have provided a foundation for understanding the underlying molecular genetic mechanisms controlling different aspects of floral development. Several homologous have been found in other species, but for crops species such as tomatoes this process is not well known. The aim of this work was to use the genetic natural variation associated to the flowering process and use molecular tools such as subtractive libraries and real time PCR in order to identify and analyze the expression from genes that may be associated to flowering in these two species: L. esculentum cv Micro-Tom and L. pimpinellifolium. Our results showed there were identified many genes related to vegetative and possibly to the flowering process. There were also identified many sequences that were unknown. We ve chosen three genes to analyze the expression by real time PCR. The histone H2A gene gave an expression higher in L. pimpinellifolium, due to this the expression of this gene may be associated to flowering in this specie. It was also analyzed the expression of an unknown gene that might be a key factor of the transition to flowering, also in L. pimpinellifolium. For the elongation factor 1-α expression, the expression results were not informative, so this gene may have a constitutive expression in vegetative and flowering state. The results observed allowed us to identify possible genes that may be related to the flowering process. For further results it will be necessary a better characterization of them.