Can this be considered a Fondaparinux-induced Thrombocytopenia?

We present a case of an old woman with previously documented heparin-induced thrombocytopenia (HIT), treated with fondaparinux, who presented with thrombocytopenia and venous thrombosis after exposure to a preventive dose of fondaparinux during orthopaedic surgery. Any accidental exposure to heparin was avoided. Other causes of thrombocytopenia were excluded and antigenic tests combined with clinical probability made a diagnosis of HIT likely. Can this be considered a possible case of fondaparinux-related HIT, despite the intense and early decrease in platelets, as usually happens in rapid-onset HIT, and the fact that previous exposure to fondaparinux had occurred 5 months previously?

Programa Nacional de Vigilância da Gripe: relatório da época 2015/2016

O vírus da gripe é uma das maiores causas de morbilidade e mortalidade em todo o mundo, afetando um elevado número de indivíduos em cada ano. Em Portugal a vigilância epidemiológica da gripe é assegurada pelo Programa Nacional de Vigilância da Gripe (PNVG), através da integração da informação das componentes clínica e virológica, gerando informação detalhada relativamente à atividade gripal. A componente clínica é suportada pela Rede Médicos-Sentinela e tem um papel especialmente relevante por possibilitar o cálculo de taxas de incidência permitindo descrever a intensidade e evolução da epidemia de gripe. A componente virológica tem por base o diagnóstico laboratorial do vírus da gripe e tem como objetivos a deteção e caraterização dos vírus da gripe em circulação. Para o estudo mais completo da etiologia da síndrome gripal foi efectuado o diagnóstico diferencial de outros vírus respiratórios: vírus sincicial respiratório tipo A (RSV A) e B (RSV B), o rhinovírus humano (hRV), o vírus parainfluenza humano tipo 1 (PIV1), 2 (PIV2) e 3 (PIV3), o coronavírus humano (hCoV), o adenovírus (AdV) e o metapneumovirus humano (hMPV). Desde 2009 a vigilância da gripe conta também com a Rede Portuguesa de Laboratórios para o Diagnóstico da Gripe que atualmente é constituída por 15 hospitais onde se realiza o diagnóstico laboratorial da gripe. A informação obtida nesta Rede Laboratorial adiciona ao PNVG dados relativos a casos de doença respiratória mais severa com necessidade de internamento. Em 2011/2012, foi lançado um estudo piloto para vigiar os casos graves de gripe admitidos em Unidades de Cuidados Intensivos (UCI) que deu origem à atual Rede de vigilância da gripe em UCI constituída em 2015/2016 por 31 UCI (324 camas). Esta componente tem como objetivo a monitorização de novos casos de gripe confirmados laboratorialmente e admitidos em UCI, permitindo a avaliação da gravidade da doença associada à infeção pelo vírus da gripe. O Sistema da Vigilância Diária da Mortalidade constitui uma componente do PNVG que permite monitorizar a mortalidade semanal por “todas as causas” durante a época de gripe. É um sistema de vigilância epidemiológica que pretende detetar e estimar de forma rápida os impactos de eventos ambientais ou epidémicos relacionados com excessos de mortalidade. A notificação de casos de Síndrome Gripal (SG) e a colheita de amostras biológicas foi realizada em diferentes redes participantes do PNVG: Rede de Médicos-Sentinela, Rede de Serviços de Urgência/Obstetrícia, médicos do Projeto EuroEVA, Rede Portuguesa de Laboratórios para o Diagnóstico da Gripe e Rede vigilância da gripe em UCI. Na época de vigilância da gripe de 2015/2016 foram notificados 1.273 casos de SG, 87% dos quais acompanhados de um exsudado da nasofaringe para diagnóstico laboratorial. No inverno de 2015/2016 observou-se uma atividade gripal de baixa intensidade. O período epidémico ocorreu entre a semana 53/2015 e a semana 8/2016 e o valor mais elevado da taxa de incidência semanal de SG (72,0/100000) foi observado na semana 53/2015. De acordo com os casos notificados à Rede Médicos-Sentinela, o grupo etário dos 15 aos 64 anos foi o que apresentou uma incidência cumulativa mais elevada. O vírus da gripe foi detetado em 41,0% dos exsudados da nasofaringe recebidos tendo sido detetados outros vírus respiratórios em 24% destes. O vírus da gripe A(H1)pdm09 foi o predominantemente detetado em 90,4% dos casos de gripe. Foram também detetados outros vírus da gripe, o vírus B - linhagem Victoria (8%), o vírus A(H3) (1,3%) e o vírus B- linhagem Yamagata (0,5%). A análise antigénica dos vírus da gripe A(H1)pdm09 mostrou a sua semelhança com a estirpe vacinal 2015/2016 (A/California/7/2009), a maioria dos vírus pertencem ao novo grupo genético 6B.1, que foi o predominantemente detetado em circulação na Europa. Os vírus do tipo B apesar de detetados em número bastante mais reduzido comparativamente com o subtipo A(H1)pdm09, foram na sua maioria da linhagem Victoria que antigenicamente se distinguem da estirpe vacinal de 2015/2016 (B/Phuket/3073/2013). Esta situação foi igualmente verificada nos restantes países da Europa, Estados Unidos da América e Canadá. Os vírus do subtipo A(H3) assemelham-se antigenicamente à estirpe selecionada para a vacina de 2016/2017 (A/Hong Kong/4801/2014). Geneticamente a maioria dos vírus caraterizados pertencem ao grupo 3C.2a, e são semelhantes à estirpe vacinal para a época de 2016/2017. A avaliação da resistência aos antivirais inibidores da neuraminidase, não revelou a circulação de estirpes com diminuição da suscetibilidade aos inibidores da neuraminidase (oseltamivir e zanamivir). A situação verificada em Portugal é semelhante à observada a nível europeu. A percentagem mais elevada de casos de gripe foi verificada nos indivíduos com idade inferior a 45 anos. A febre, as cefaleias, o mal-estar geral, as mialgias, a tosse e os calafrios mostraram apresentar uma forte associação à confirmação laboratorial de um caso de gripe. Foi nos doentes com imunodeficiência congénita ou adquirida que a proporção de casos de gripe foi mais elevada, seguidos dos doentes com diabetes e obesidade. A percentagem total de casos de gripe em mulheres grávidas foi semelhante à observada nas mulheres em idade fértil não grávidas. No entanto, o vírus da gripe do tipo A(H1)pdm09 foi detetado em maior proporção nas mulheres grávidas quando comparado as mulheres não grávidas. A vacina como a principal forma de prevenção da gripe é especialmente recomendada em indivíduos com idade igual ou superior a 65 anos, doentes crónicos e imunodeprimidos, grávidas e profissionais de saúde. A vacinação antigripal foi referida em 13% dos casos notificados. A deteção do vírus da gripe ocorreu em 25% dos casos vacinados e sujeitos a diagnóstico laboratorial estando essencialmente associados ao vírus da gripe A(H1)pdm09, o predominante na época de 2015/2016. Esta situação foi mais frequentemente verificada em indivíduos com idade compreendida entre os 15 e 45 anos. A confirmação de gripe em indivíduos vacinados poderá estar relacionada com uma moderada efetividade da vacina antigripal na população em geral. A informação relativa à terapêutica antiviral foi indicada em 67% casos de SG notificados, proporção superior ao verificado em anos anteriores. Os antivirais foram prescritos a um número reduzido de doentes (9,0%) dos quais 45.0% referiam pelo menos a presença de uma doença crónica ou gravidez. O antiviral mais prescrito foi o oseltamivir. A pesquisa de outros vírus respiratórios nos casos de SG negativos para o vírus da gripe, veio revelar a circulação e o envolvimento de outros agentes virais respiratórios em casos de SG. Os vírus respiratórios foram detetados durante todo o período de vigilância da gripe, entre a semana 40/2015 e a semana 20/2016. O hRV, o hCoV e o RSV foram os agentes mais frequentemente detetados, para além do vírus da gripe, estando o RSV essencialmente associado a crianças com idade inferior a 4 anos de idade e o hRV e o hCoV aos adultos e população mais idosa (≥ 65 anos). A Rede Portuguesa de Laboratórios para o Diagnóstico da Gripe, efetuou o diagnóstico da gripe em 7443 casos de infeção respiratória sendo o vírus da gripe detetado em 1458 destes casos. Em 71% dos casos de gripe foi detetado o vírus da gripe A(H1)pdm09. Os vírus da gripe do tipo A(H3) foram detetados esporadicamente e em número muito reduzido (2%), e em 11% o vírus da gripe A (não subtipado). O vírus da gripe do tipo B foi detetado em 16% dos casos. A frequência de cada tipo e subtipo do vírus da gripe identificados na Rede Hospitalar assemelha-se ao observado nos cuidados de saúde primários (Rede Médicos-Sentinela e Serviços de Urgência). Foi nos indivíduos adultos, entre os 45-64 anos, que o vírus A(H1)pdm09 representou uma maior proporção dos casos de gripe incluindo igualmente a maior proporção de doentes que necessitaram de internamento hospitalar em unidades de cuidados intensivos. O vírus da gripe do tipo B esteve associado a casos de gripe confirmados nas crianças entre os 5 e 14 anos. Outros vírus respiratórios foram igualmente detetados sendo o RSV e os picornavírus (hRV, hEV e picornavírus) os mais frequentes e em co circulação com o vírus da gripe. Durante a época de vigilância da gripe, 2015/2016, não se observaram excessos de mortalidade semanais. Nas UCI verificou-se uma franca dominância do vírus da gripe A(H1)pdm09 (90%) e a circulação simultânea do vírus da gripe B (3%). A taxa de admissão em UCI oscilou entre 5,8% e 4,7% entre as semanas 53 e 12 tendo o valor máximo sido registado na semana 8 de 2016 (8,1%). Cerca de metade dos doentes tinha entre 45 e 64 anos. Os mais idosos (65+ anos) foram apenas 20% dos casos, o que não será de estranhar, considerando que o vírus da gripe A(H1)pdm09 circulou como vírus dominante. Aproximadamente 70% dos doentes tinham doença crónica subjacente, tendo a obesidade sido a mais frequente (37%). Comparativamente com a pandemia, em que circulou também o A(H1)pdm09, a obesidade, em 2015/2016, foi cerca de 4 vezes mais frequente (9,8%). Apenas 8% dos doentes tinha feito a vacina contra a gripe sazonal, apesar de mais de 70% ter doença crónica subjacente e de haver recomendações da DGS nesse sentido. A taxa de letalidade foi estimada em 29,3%, mais elevada do que na época anterior (23,7%). Cerca de 80% dos óbitos ocorreram em indivíduos com doença crónica subjacente que poderá ter agravado o quadro e contribuído para o óbito. Salienta-se a ausência de dados históricos publicados sobre letalidade em UCI, para comparação. Note-se que esta estimativa se refere a óbitos ocorridos apenas durante a hospitalização na UCI e que poderão ter ocorrido mais óbitos após a alta da UCI para outros serviços/enfermarias. Este sistema de vigilância da gripe sazonal em UCI poderá ser aperfeiçoado nas próximas épocas reduzindo a subnotificação e melhorando o preenchimento dos campos necessários ao estudo da doença. A época de vigilância da gripe 2015/2016 foi em muitas caraterísticas comparável ao descrito na maioria dos países europeus. A situação em Portugal destacou-se pela baixa intensidade da atividade gripal, pelo predomínio do vírus da gripe do subtipo A(H1)pdm09 acompanhada pela deteção de vírus do tipo B (linhagem Victoria) essencialmente no final da época gripal. A mortalidade por todas as causas durante a epidemia da gripe manteve-se dentro do esperado, não tendo sido observados excessos de mortalidade. Os vírus da gripe do subtipo predominante na época 2015/2016, A(H1)pdm09, revelaram-se antigénicamente semelhantes à estirpe vacinal. Os vírus da gripe do tipo B detetados distinguem-se da estirpe vacinal de 2015/2016. Este facto conduziu à atualização da composição da vacina antigripal para a época 2016/2017. A monitorização contínua da epidemia da gripe a nível nacional e mundial permite a cada inverno avaliar o impacto da gripe na saúde da população, monitorizar a evolução dos vírus da gripe e atuar de forma a prevenir e implementar medidas eficazes de tratamento da doença, especialmente quando esta se apresenta acompanhada de complicações graves.

Towards the Knowledge-based Design of Universal Influenza Epitope Ensemble Vaccines

Motivation: Influenza A viral heterogeneity remains a significant threat due to unpredictable antigenic drift in seasonal influenza and antigenic shifts caused by the emergence of novel subtypes. Annual review of multivalent influenza vaccines targets strains of influenza A and B likely to be predominant in future influenza seasons. This does not induce broad, cross protective immunity against emergent subtypes. Better strategies are needed to prevent future pandemics. Cross-protection can be achieved by activating CD8+ and CD4+ T cells against highly-conserved regions of the influenza genome. We combine available experimental data with informatics-based immunological predictions to help design vaccines potentially able to induce cross-protective T-cells against multiple influenza subtypes. Results: To exemplify our approach we designed two epitope ensemble vaccines comprising highlyconserved and experimentally-verified immunogenic influenza A epitopes as putative non-seasonal influenza vaccines; one specifically targets the US population and the other is a universal vaccine. The USA-specific vaccine comprised 6 CD8+ T cell epitopes (GILGFVFTL, FMYSDFHFI, GMDPRMCSL, SVKEKDMTK, FYIQMCTEL, DTVNRTHQY) and 3 CD4+ epitopes (KGILGFVFTLTVPSE, EYIMKGVYINTALLN, ILGFVFTLTVPSERG). The universal vaccine comprised 8 CD8+ epitopes: (FMYSDFHFI, GILGFVFTL, ILRGSVAHK, FYIQMCTEL, ILKGKFQTA, YYLEKANKI, VSDGGPNLY, YSHGTGTGY) and the same 3 CD4+ epitopes. Our USA-specific vaccine has a population protection coverage (portion of the population potentially responsive to one or more component epitopes of the vaccine, PPC) of over 96% and 95% coverage of observed influenza subtypes. The universal vaccine has a PPC value of over 97% and 88% coverage of observed subtypes.

Leishmania (Viannia) shawi purified antigens confer protection against murine cutaneous leishmaniasis

Leishmania (Viannia) shawi was characterized only recently, and few studies concerning the immunogenic and protective properties of its antigens have been performed. The present study aimed to evaluate the protective potential of the five antigenic fractions isolated from L. (V.) shawi promastigotes in experimental cutaneous leishmaniasis.Soluble antigen from L. (V.) shawi promastigotes was submitted to reverse phase HPLC to purify F1, F2, F3, F4 and F5 antigens. BALB/c mice were immunized once a week for two consecutive weeks by subcutaneous routes in the rump, using 25 mu g protein. After 1 week, groups were challenged in the footpad with L. (V.) shawi promastigotes. After 8 weeks, those same mice were sacrificed and parasite burden as well as the cellular and humoral immune responses were evaluated.F1 and F5-immunized mice restrained lesion progression and parasite load in the skin. However, only the F1 group was able to control the parasitism in lymph nodes, which was associated with low IL-4 and high IFN-gamma production; IgG2a isotype was increased in this group. Immunizations with F2, F3 and F4 antigens did not protect mice.The capability of antigens to restrain IL-4 levels and increase IFN-gamma was associated with protection, such as in immunization using F1 antigen.

Fear of the unknown: Inlfuenza vaccination

Influenza is a major cause of morbidity and mortality; current estimates by the World Health Organization (WHO) are 3 to 5 million cases and 250,000 to 500,000 deaths worldwide every year. Most deaths associated with it occur among people age 65 or older, as well as among persons suffering a chronic debilitating disease regardless of age. The recent 2009 pandemic served to foster interest in this disease. An inactivated virus vaccine has been available since the late 1940´s but it only began to be used extensively when the influenza virus antigenic variability was taken into account. Aside from such variability, influenza viruses are capable of infecting a wide variety of vertebrates, including many avian species, both wild and domestic, thus it is essential to monitor the antigenic characteristics of influenza virus strains currently circulating, and so the vaccine formula has to be evaluated and modiied accordingly every year

Protein expression of Myt272-3 recombinant clone and in silico prediction of a possible vaccine candidate against Mycobacterium tuberculosis

Purpose: To investigate the expression of Myt272-3 recombinant protein and also to predict a possible protein vaccine candidate against Mycobacterium tuberculosis . Methods: Myt272-3 protein was expressed in pET30a+-Myt272-3 clone. The purity of the protein was determined using Dynabeads® His-Tag Isolation & Pulldown. Protein sequence was analysed in silico using bioinformatics software for the prediction of allergenicity, antigenicity, MHC-I and MHC-II binding, and B-cell epitope binding. Results: The candidate protein was a non-allergen with 15.19 % positive predictive value. It was also predicted to be antigenic, with binding affinity to MHC-I and MHC-II, as well as B-cell epitope binding. Conclusion: The predicted results obtained in this study provide a guide for practical design of a new tuberculosis vaccine.

The epidemiology of foot-and-mouth disease at the wildlife-livestock interface in northern Tanzania

Foot-and-mouth disease (FMD), a disease of cloven hooved animals caused by FMD virus (FMDV), is one of the most economically devastating diseases of livestock worldwide. The global burden of disease is borne largely by livestock-keepers in areas of Africa and Asia where the disease is endemic and where many people rely on livestock for their livelihoods and food-security. Yet, there are many gaps in our knowledge of the drivers of FMDV circulation in these settings. In East Africa, FMD epidemiology is complicated by the circulation of multiple FMDV serotypes (distinct antigenic variants) and by the presence of large populations of susceptible wildlife and domestic livestock. The African buffalo (Syncerus caffer) is the only wildlife species with consistent evidence of high levels of FMDV infection, and East Africa contains the largest population of this species globally. To inform FMD control in this region, key questions relate to heterogeneities in FMD prevalence and impacts in different livestock management systems and to the role of wildlife as a potential source of FMDV for livestock. To develop FMD control strategies and make best use of vaccine control options, serotype-specific patterns of circulation need to be characterised. In this study, the impacts and epidemiology of FMD were investigated across a range of traditional livestock-keeping systems in northern Tanzania, including pastoralist, agro-pastoralist and rural smallholder systems. Data were generated through field studies and laboratory analyses between 2010 and 2015. The study involved analysis of existing household survey data and generated serological data from cross-sectional livestock and buffalo samples and longitudinal cattle samples. Serological analyses included non-structural protein ELISAs, serotype-specific solid-phase competitive ELISAs, with optimisation to detect East African FMDV variants, and virus neutralisation testing. Risk factors for FMDV infection and outbreaks were investigated through analysis of cross-sectional serological data in conjunction with a case-control outbreak analysis. A novel Bayesian modeling approach was developed to infer serotype-specific infection history from serological data, and combined with virus isolation data from FMD outbreaks to characterise temporal and spatial patterns of serotype-specific infection. A high seroprevalence of FMD was detected in both northern Tanzanian livestock (69%, [66.5 - 71.4%] in cattle and 48.5%, [45.7-51.3%] in small ruminants) and in buffalo (80.9%, [74.7-86.1%]). Four different serotypes of FMDV (A, O, SAT1 and SAT2) were isolated from livestock. Up to three outbreaks per year were reported by households and active surveillance highlighted up to four serial outbreaks in the same herds within three years. Agro-pastoral and pastoral livestock keepers reported more frequent FMD outbreaks compared to smallholders. Households in all three management systems reported that FMD outbreaks caused significant impacts on milk production and sales, and on animals’ draught power, hence on crop production, with implications for food security and livelihoods. Risk factor analyses showed that older livestock were more likely to be seropositive for FMD (Odds Ratio [OR] 1.4 [1.4-1.5] per extra year) and that cattle (OR 3.3 [2.7-4.0]) were more likely than sheep and goats to be seropositive. Livestock managed by agro-pastoralists (OR 8.1 [2.8-23.6]) or pastoralists (OR 7.1 [2.9-17.6]) were more likely to be seropositive compared to those managed by smallholders. Larger herds (OR: 1.02 [1.01-1.03] per extra bovine) and those that recently acquired new livestock (OR: 5.57 [1.01 – 30.91]) had increased odds of suffering an FMD outbreak. Measures of potential contact with buffalo or with other FMD susceptible wildlife did not increase the likelihood of FMD in livestock in either the cross-sectional serological analysis or case-control outbreak analysis. The Bayesian model was validated to correctly infer from ELISA data the most recent serotype to infect cattle. Consistent with the lack of risk factors related to wildlife contact, temporal and spatial patterns of exposure to specific FMDV serotypes were not tightly linked in cattle and buffalo. In cattle, four serial waves of different FMDV serotypes that swept through southern Kenyan and northern Tanzanian livestock populations over a four-year period dominated infection patterns. In contrast, only two serotypes (SAT1 and SAT2) dominated in buffalo populations. Key conclusions are that FMD has a substantial impact in traditional livestock systems in East Africa. Wildlife does not currently appear to act as an important source of FMDV for East African livestock, and control efforts in the region should initially focus on livestock management and vaccination strategies. A novel modeling approach greatly facilitated the interpretation of serological data and may be a potent epidemiological tool in the African setting. There was a clear temporal pattern of FMDV antigenic dominance across northern Tanzania and southern Kenya. Longer-term research to investigate whether serotype-specific FMDV sweeps are truly predictable, and to shed light on FMD post-infection immunity in animals exposed to serial FMD infections is warranted.

Data surveillance for infectious diseases: models, complex networks and machine learning

In this thesis, we investigate the role of applied physics in epidemiological surveillance through the application of mathematical models, network science and machine learning. The spread of a communicable disease depends on many biological, social, and health factors. The large masses of data available make it possible, on the one hand, to monitor the evolution and spread of pathogenic organisms; on the other hand, to study the behavior of people, their opinions and habits. Presented here are three lines of research in which an attempt was made to solve real epidemiological problems through data analysis and the use of statistical and mathematical models. In Chapter 1, we applied language-inspired Deep Learning models to transform influenza protein sequences into vectors encoding their information content. We then attempted to reconstruct the antigenic properties of different viral strains using regression models and to identify the mutations responsible for vaccine escape. In Chapter 2, we constructed a compartmental model to describe the spread of a bacterium within a hospital ward. The model was informed and validated on time series of clinical measurements, and a sensitivity analysis was used to assess the impact of different control measures. Finally (Chapter 3) we reconstructed the network of retweets among COVID-19 themed Twitter users in the early months of the SARS-CoV-2 pandemic. By means of community detection algorithms and centrality measures, we characterized users’ attention shifts in the network, showing that scientific communities, initially the most retweeted, lost influence over time to national political communities. In the Conclusion, we highlighted the importance of the work done in light of the main contemporary challenges for epidemiological surveillance. In particular, we present reflections on the importance of nowcasting and forecasting, the relationship between data and scientific research, and the need to unite the different scales of epidemiological surveillance.