Development of nucleic acid vaccines: use of self-amplifying RNA in lipid nanoparticles

Self-amplifying RNA or RNA replicon is a form of nucleic acid-based vaccine derived from either positive-strand or negative-strand RNA viruses. The gene sequences encoding structural proteins in these RNA viruses are replaced by mRNA encoding antigens of interest as well as by RNA polymerase for replication and transcription. This kind of vaccine has been successfully assayed with many different antigens as vaccines candidates, and has been shown to be potent in several animal species, including mice, nonhuman primates, and humans. A key challenge to realizing the broad potential of self-amplifying vaccines is the need for safe and effective delivery methods. Ideally, an RNA nanocarrier should provide protection from blood nucleases and extended blood circulation, which ultimately would increase the possibility of reaching the target tissue. The delivery system must then be internalized by the target cell and, upon receptor-mediated endocytosis, must be able to escape from the endosomal compartment into the cell cytoplasm, where the RNA machinery is located, while avoiding degradation by lysosomal enzymes. Further, delivery systems for systemic administration ought to be well tolerated upon administration. They should be safe, enabling the multiadministration treatment modalities required for improved clinical outcomes and, from a developmental point of view, production of large batches with reproducible specifications is also desirable. In this review, the concept of self-amplifying RNA vaccines and the most promising lipid-based delivery systems are discussed.

Diversidade e aspectos bioecológicos de simulídeos (Diptera: Simuliidae) que ocorrem nos municípios adjacentes a construção da usina Hidrelétrica de Peixe-Angical, TO, Brasil

O objetivo desta Tese é realizar o levantamento taxonômico e avaliar a dinâmica populacional de Simuliidae em localidades sob influência do Aproveitamento Hidrelétrico de Peixe Angical, TO. Os simulídeos possuem abrangente distribuição geográfica, e os estágios imaturos utilizam ambientes lóticos como sítios de criação. Algumas espécies podem atuar como vetores de vírus, protozoários e helmintos, o que confere ao grupo importância médica e veterinária. O hábito hematofágico das fêmeas de simulídeos pode acarretar sérios prejuízos ao turismo; ocasiona baixa no rendimento escolar; e na agropecuária dificulta a execução do trabalho o que reduz a produtividade. Durante a construção de grandes empreendimentos ocorre em pouco tempo à introdução de contingente populacional com drástica transformação do meio. A intervenção do homem sobre os ecossistemas e o crescimento desordenado pode provocar desequilíbrio ecológico que propicia a proliferação de espécimes vetores com consequentes problemas médico sanitários. A maior parte dos trabalhos realizados com insetos vetores em áreas sob influência da construção de hidrelétricas se refere aos culicídeos. O estudo dos aspectos taxonômicos permitirá o levantamento da biodiversidade e o diferencial deste projeto está no estabelecimento da sazonalidade e dinâmica das populações de imaturos e adultos de simulídeos. As amostras foram obtidas em áreas de influência direta e indireta da UHE Peixe no rio Tocantins, em 12 pontos diferentes de coleta, nos municípios deJaú do Tocantins, Peixe, Palmeirópolis, Paranã e São Salvador do Tocantins. Foram realizadas bimestralmente de 2004 a 2007, um total de 24 campanhas para coleta em criadouros pré-selecionados, que acompanharam todas as fases de construção início das obras, formação do lago, funcionamento da Usina. OS dados abióticos foram aferidos, e os imaturos removidos do substrato manualmente por 10 minutos e posteriormente preparados para eclosão dos adultos. Parte do material foi identificado no Laboratório de Simulídeos e Oncocercose do Instituto Oswaldo Cruz, onde foram verificados novos registros específicos para a ocorrência de Simuliidae em Tocantins, além do assinalamento de espécies antropofílicas e/ou vetores de Onchocerca volvulus. Nas áreas usadas para a formação do lago houve desaparecimento de criadouros. O desmatamento ocorrido aliado ao vigor dos simulídeos que conseguem realizar voos de longas distâncias na procura de alimento ou locais adequados a oviposição devem ter contribuído para a dispersão de espécimes. Há relatos sobre a da ocorrência de oncocercose na área estudada, um foco foi demarcado na divisa de Goiás com Tocantins, municípios Paranã e Minaçu investigado a partir de um caso autóctone de oncocercose. Este estudo é relevante uma vez que o Brasil possui potencial hidroenergético e prevê a construção de inúmeras hidrelétricas nos próximos anos. É importante estudas as áreas impactadas, conhecer a sua biodiversidade e os aspectos bioecológicos de Simuliidae no país.

Remote sensing and field assessment of tsunami effects on coastal pond aquaculture in northern Sumatra

An attempt was made to conduct spatial assessment of the pattern and extent of damage to coastal aquaculture ponds along the east coast of Aceh province in Sumatra, Indonesia, resulting from the tsunami event of 26 December 2004. High-resolution satellite imagery, i.e., SPOT-5 multispectral scenes covering the 700 km stretch of the coast, acquired before and after the tsunami, were digitally enhanced and visually interpreted to delineate pockets of aquaculture ponds that were discerned to be damaged and relatively intact. Field checks were conducted at 87 sites in the four eastern coastal districts. The results indicate that SPOT-5 multispectral imagery was minimally sufficient to detect areas of damaged and relatively intact aquaculture ponds, but the 10-m spatial resolution poses limitations to evaluating the extent of pond damage. Nevertheless, the 60 km swath of the imagery makes it reasonably affordable for large-area assessment to identify pockets of severe damage for targeting more detailed assessments. The image maps produced from a mosaic of the SPOT-5 scenes can also serve as base maps for spatial planning in the challenging task of reconstruction and rehabilitation of the disrupted livelihoods of the coastal communities.

White spot viral disease in penaeid shrimp: a review

The white spot viral disease in penaeid shrimp affects the development of the global shrimp industry. This paper reviews the viruses that cause the disease, the transmission of the virus, diagnosis and preventive measures.

Direito Internacional dos Investimentos e o Brasil: uma perspectiva a partir do padrão de tratamento justo e equitativo

O crescente fluxo global de investimentos estrangeiros coloca o tema da regulação dos investimentos estrangeiros no cerne das preocupações do Direito Internacional. Em uma estrutura formal com diversos níveis, o Direito Internacional dos Investimentos passa por constantes readaptações e reconstruções. Diversas alternativas teóricas têm sido propostas para responder aos muitos questionamentos relativos ao futuro do Direito Internacional dos Investimentos. Ao longo das décadas, o Brasil optou por manter-se isolado do regime internacional de regulação de investimentos estrangeiros, de maneira que a questão permaneceu regulada inteiramente por um mosaico normativo disperso entre normas constitucionais e infraconstitucionais. O crescente papel do Brasil como país exportador de capitais especialmente em virtude da expansão da indústria do petróleo e gás levou à recente revisão das diretrizes de política externa em matéria de investimentos estrangeiros. A decisão de negociar acordos internacionais de investimentos pode trazer diversas consequências para o ordenamento jurídico doméstico, dentre as quais se destaca a interferência do padrão de tratamento justo e equitativo no exercício do poder regulatório pelo Estado. A recorrente invocação do padrão de tratamento justo e equitativo contrasta com as incertezas sobre seu conteúdo. Ainda que possa existir uma compatibilidade teórica entre esse padrão de tratamento e o Direito brasileiro, a exposição às interpretações criativas dos tribunais arbitrais pode representar um risco para o Brasil, que deve cuidadosamente avaliar a pertinência de incluir uma cláusula do padrão de tratamento justo e equitativo nos acordos atualmente em negociação.

Diversidade de morcegos (Mammalia, Chiroptera) em um mosaico de paisagens na Reserva Ecológica de Guapiaçu, RJ, Sudeste do Brasil

A Mata Atlântica brasileira é um dos biomas mais ameaçados do planeta e abriga uma das maiores biodiversidades conhecidas dentre os ecossistemas terrestres. Este bioma apresenta uma mastofauna diversificada e em algumas áreas as taxocenoses de morcegos podem representar mais da metade de toda a riqueza local de mamíferos. Diante da variedade de hábitos alimentares, suas interações ecológicas e abundância na Mata Atlântica fluminense, a análise da comunidade de morcegos torna-se crucial para subsidiar planos de manejo. Apesar do Rio de Janeiro ser um dos estados mais bem amostrados para morcegos, muitos locais ainda não foram amostrados satisfatoriamente e ainda sabemos pouco sobre a dinâmica das comunidades de morcegos em paisagens fragmentadas. De maio de 2011 a julho de 2014, realizamos 72 noites de amostragens em seis diferentes usos de solo numa paisagem fragmentada na Reserva Ecológica de Guapiaçu, município de Cachoeiras de Macacu, região metropolitana do estado do Rio de Janeiro, Sudeste do Brasil. Utilizamos 10 redes de neblina de 9 x 3m, abertas durante toda a noite (média de 12 horas por noite), totalizando um esforço de captura de 233280 m.h. Esta dissertação está dividida em dois capítulos. No primeiro, baseando-se nos dados obtidos e na literatura, sugerimos algumas diretrizes para o desenho amostral de inventários de morcegos, apresentando a importância de cada diretriz para maximizar o sucesso na amostragem de morcegos na Mata Atlântica do Sudeste do Brasil. No segundo capítulo, investigamos as diferenças na riqueza de espécies, abundância e guildas tróficas entre os seis usos de solo amostrados e discuto a distribuição das espécies entre elas. Nós capturamos 1821 morcegos distribuídos em três famílias: Phyllostomidae (25 espécies), Molossidae (3 espécies) e Vespertilionidae (6 espécies). Outras duas espécies de duas famílias, Noctilionidae e Thyropteridae, foram registradas por observações diretas (sem capturas), totalizando 36 espécies de morcegos para a Reserva Ecológica de Guapiaçu. Os morcegos frugívoros representaram 82,7% das capturas. As maiores riquezas de espécies foram registradas na área antropizada (22 espécies) e borda de floresta contínua (21 espécies) enquanto as menores foram na floresta contínua (13 espécies) e no fragmento pequeno (10 espécies). A mesma tendência foi encontrada para as guildas tróficas. Sete guildas foram registradas na área antropizada e na borda de floresta, enquanto apenas cinco na floresta contínua e três no fragmento pequeno. O escalonamento multidimensional não-métrico (NMDS) e análise de Cluster, ambos com a dissimilaridade de Bray-Curtis, mostraram a separação dos usos de solo em grupos distintos dependendo do grau de alteração dos mesmos.

A Relação entre Trabalho e Educação na Formação Profissional: um estudo sobre as residências multiprofissionais em saúde

A presente dissertação tem como objeto as residências multiprofissionais em saúde, uma modalidade de formação profissional em nível de pós -graduação lato sensu, que se caracteriza segundo as legislações pertinentes como treinamento em serviço em unidades de saúde. O objetivo geral desse estudo se volta para analisar como se constitui os referenciais epistemológicos e ético-políticos que orientam a residência multiprofissional em saúde, de modo a desvelar a relação teoria -prática nesse modelo de formação sob o olhar dos residentes. Além da análise de documentos, a metodologia da pesquisa empírica consistiu na análise dos resultados obtidos com as entrevistas junto aos residentes. Entrevistamos doze residentes participantes do Fórum Nacional de Residentes Multiprofissionais em Saúde (FNRMS), de diferentes regiões do Brasil. A pesquisa aponta para a conformação de um mosaico teórico e empírico nessa modalidade de formação que se traduz no caráter academicista, resultando em uma concepção fragmentária da relação teoria-prática e no distanciamento entre a academia e os serviços de saúde. Aponta, ainda, para a existência do pragmatismo, revelado pelo trabalho no seu sentido pedagógico, na lógica do aprender fazendo, característico dessa formação. Consideramos, por fim, que a residência assume características do trabalho alienado com particularidades do contexto atual da política de saúde e que questão central é a ausência do sentido da práxis nos programas em que se inserem os residentes entrevistados

Uma Simulação computacional do passeio aleatório simples

Em 1828 foi observado um fenômeno no microscópio em que se visualizava minúsculos grãos de pólen mergulhados em um líquido em repouso que mexiam-se de forma aleatória, desenhando um movimento desordenado. A questão era compreender este movimento. Após cerca de 80 anos, Einstein (1905) desenvolveu uma formulação matemática para explicar este fenômeno, tratado por movimento Browniano, teoria cada vez mais desenvolvida em muitas das áreas do conhecimento, inclusive recentemente em modelagem computacional. Objetiva-se pontuar os pressupostos básicos inerentes ao passeio aleatório simples considerando experimentos com e sem problema de valor de contorno para melhor compreensão ao no uso de algoritmos aplicados a problemas computacionais. Foram explicitadas as ferramentas necessárias para aplicação de modelos de simulação do passeio aleatório simples nas três primeiras dimensões do espaço. O interesse foi direcionado tanto para o passeio aleatório simples como para possíveis aplicações para o problema da ruína do jogador e a disseminação de vírus em rede de computadores. Foram desenvolvidos algoritmos do passeio aleatório simples unidimensional sem e com o problema do valor de contorno na plataforma R. Similarmente, implementados para os espaços bidimensionais e tridimensionais,possibilitando futuras aplicações para o problema da disseminação de vírus em rede de computadores e como motivação ao estudo da Equação do Calor, embora necessita um maior embasamento em conceitos da Física e Probabilidade para dar continuidade a tal aplicação.

Quantifying seascape structure: extending terrestrial spatial pattern metrics to the marine realm

Spatial pattern metrics have routinely been applied to characterize and quantify structural features of terrestrial landscapes and have demonstrated great utility in landscape ecology and conservation planning. The important role of spatial structure in ecology and management is now commonly recognized, and recent advances in marine remote sensing technology have facilitated the application of spatial pattern metrics to the marine environment. However, it is not yet clear whether concepts, metrics, and statistical techniques developed for terrestrial ecosystems are relevant for marine species and seascapes. To address this gap in our knowledge, we reviewed, synthesized, and evaluated the utility and application of spatial pattern metrics in the marine science literature over the past 30 yr (1980 to 2010). In total, 23 studies characterized seascape structure, of which 17 quantified spatial patterns using a 2-dimensional patch-mosaic model and 5 used a continuously varying 3-dimensional surface model. Most seascape studies followed terrestrial-based studies in their search for ecological patterns and applied or modified existing metrics. Only 1 truly unique metric was found (hydrodynamic aperture applied to Pacific atolls). While there are still relatively few studies using spatial pattern metrics in the marine environment, they have suffered from similar misuse as reported for terrestrial studies, such as the lack of a priori considerations or the problem of collinearity between metrics. Spatial pattern metrics offer great potential for ecological research and environmental management in marine systems, and future studies should focus on (1) the dynamic boundary between the land and sea; (2) quantifying 3-dimensional spatial patterns; and (3) assessing and monitoring seascape change.

Shallow-water benthic habitats of St. John, U.S. Virgin Islands

Coral reef ecosystems of the Virgin Islands Coral Reef National Monument, Virgin Islands National Park and the surrounding waters of St. John, U.S. Virgin Islands are a precious natural resource worthy of special protection and conservation. The mosaic of habitats including coral reefs, seagrasses and mangroves, are home to a diversity of marine organisms. These benthic habitats and their associated inhabitants provide many important ecosystem services to the community of St. John, such as fishing, tourism and shoreline protection. However, coral reef ecosystems throughout the U.S. Caribbean are under increasing pressure from environmental and anthropogenic stressors that threaten to destroy the natural heritage of these marine habitats. Mapping of benthic habitats is an integral component of any effective ecosystem-based management approach. Through the implementation of a multi-year interagency agreement, NOAA’s Center for Coastal Monitoring and Assessment - Biogeography Branch and the U.S. National Park Service (NPS) have completed benthic habitat mapping, field validation and accuracy assessment of maps for the nearshore marine environment of St. John. This work is an expansion of ongoing mapping and monitoring efforts conducted by NOAA and NPS in the U.S. Caribbean and replaces previous NOAA maps generated by Kendall et al. (2001) for the waters around St. John. The use of standardized protocols enables the condition of the coral reef ecosystems around St. John to be evaluated in context to the rest of the Virgin Island Territories and other U.S. coral ecosystems. The products from this effort provide an accurate assessment of the abundance and distribution of marine habitats surrounding St. John to support more effective management and conservation of ocean resources within the National Park system. This report documents the entire process of benthic habitat mapping in St. John. Chapter 1 provides a description of the benthic habitat classification scheme used to categorize the different habitats existing in the nearshore environment. Chapter 2 describes the steps required to create a benthic habitat map from visual interpretation of remotely sensed imagery. Chapter 3 details the process of accuracy assessment and reports on the thematic accuracy of the final maps. Finally, Chapter 4 is a summary of the basic map content and compares the new maps to a previous NOAA effort. Benthic habitat maps of the nearshore marine environment of St. John, U.S. Virgin Islands were created by visual interpretation of remotely sensed imagery. Overhead imagery, including color orthophotography and IKONOS satellite imagery, proved to be an excellent source from which to visually interpret the location, extent and attributes of marine habitats. NOAA scientists were able to accurately and reliably delineate the boundaries of features on digital imagery using a Geographic Information System (GIS) and fi eld investigations. The St. John habitat classification scheme defined benthic communities on the basis of four primary coral reef ecosystem attributes: 1) broad geographic zone, 2) geomorphological structure type, 3) dominant biological cover, and 4) degree of live coral cover. Every feature in the benthic habitat map was assigned a designation at each level of the scheme. The ability to apply any component of this scheme was dependent on being able to identify and delineate a given feature in remotely sensed imagery.

Nocturnal fish movement and trophic flow across habitat boundaries in a coral reef ecosystem (SW Puerto Rico)

Few studies have quantified the extent of nocturnal cross-habitat movements for fish, or the influence of habitat adjacencies on nutrient flows and trophodynamics. To investigate the patterns of nocturnal cross-boundary movements of fish and quantify trophic connectivity, fish were sampled at night with gillnets set along the boundaries between dominant habitat types (coral reef/seagrass and mangrove/seagrass) in southwestern Puerto Rico. Fish movement across adjacent boundary patches were equivalent at both coral reefs and mangroves. Prey biomass transfer was greater from seagrass to coral reefs (0.016 kg/km) and from mangroves to seagrass (0.006 kg/km) but not statistically significant, indicating a balance of flow between adjacent habitats. Pelagic species (jacks, sharks, rays) accounted for 37% of prey biomass transport at coral reef/seagrass and 46% at mangrove/seagrass while grunts and snappers accounted for 7% and 15%, respectively. This study indicated that coral reefs and mangroves serve as a feeding area for a wide range of multi-habitat fish species. Crabs were the most frequent prey item in fish leaving coral reefs while molluscs were observed slightly more frequently than crabs in fish entering coral reefs. For most prey types, biomass exported from mangroves was greater than biomass imported. The information on direction of fish movement together with analysis of prey data provided strong evidence of ecological linkages between distinct adjacent habitat types and highlighted the need for greater inclusion of a mosaic of multiple habitats when attempting to understand ecosystem function including the spatial transfer of energy across the seascape.

A habitat-use model to determine essential fish habitat for juvenile brown shrimp (Farfantepenaeus aztecus) in Galveston Bay, Texas

A density prediction model for juvenile brown shrimp (Farfantepenaeus aztecus) was developed by using three bottom types, five salinity zones, and four seasons to quantify patterns of habitat use in Galveston Bay, Texas. Sixteen years of quantitative density data were used. Bottom types were vegetated marsh edge, submerged aquatic vegetation, and shallow nonvegetated bottom. Multiple regression was used to develop density estimates, and the resultant formula was then coupled with a geographical information system (GIS) to provide a spatial mosaic (map) of predicted habitat use. Results indicated that juvenile brown shrimp (<100 mm) selected vegetated habitats in salinities of 15−25 ppt and that seagrasses were selected over marsh edge where they co-occurred. Our results provide a spatially resolved estimate of high-density areas that will help designate essential fish habitat (EFH) in Galveston Bay. In addition, using this modeling technique, we were able to provide an estimate of the overall population of juvenile brown shrimp (<100 mm) in shallow water habitats within the bay of approximately 1.3 billion. Furthermore, the geographic range of the model was assessed by plotting observed (actual) versus expected (model) brown shrimp densities in three other Texas bays. Similar habitat-use patterns were observed in all three bays—each having a coefficient of determination >0.50. These results indicate that this model may have a broader geographic application and is a plausible approach in refining current EFH designations for all Gulf of Mexico estuaries with similar geomorphological and hydrological characteristics.

Small-scale spatial and temporal variability in growth and mortality of fish larvae in the subtropical northcentral Gulf of Mexico: implications for assessing recruitment success

Extensive plankton collections were taken during seven September cruises (1990–93) along the inner continental shelf of the northcentral Gulf of Mexico (GOM). Despite the high productivity and availability of food during these cruises, significant small-scale spatial variability was found in larval growth rates for both Atlantic bumper (Chloroscombrus chrysurus, Carangidae) and vermilion snapper (Rhomboplites aurorubens, Lutjanidae). The observed variability in larval growth rates was not correlated with changes in water temperature or associated with conspicuous hydrographic features and suggested the existence of less-recognizable regions where conditions for growth vary. Cruise estimates of mortality coefficients (Z) for larval Atlantic bumper (n=32,241 larvae from six cruises) and vermilion snapper (n= 2581 larvae from four cruises) ranged from 0.20 to 0.37 and 0.19 to 0.29, respectively. Even in a subtropical climate like the GOM, where larval-stage durations may be as short as two weeks, observed variability in growth rates, particularly when combined with small changes in mortality rates, can cause order-of-magnitude differences in cumulative larval survival. To what extent the observed differences in growth rates at small spatial scales are fine-scale “noise” that ultimately is smoothed by larger-scale processes is not known. Future research is needed to further characterize the small-scale variability in growth rates of larvae, particularly with regard to microzooplankton patchiness and the temporal and spatial pattern of potential predators. Small-scale spatial variability in larval growth rates may in fact be the norm, and understanding the implications of this subtle mosaic may help us to better evaluate our ability to partition the causes of recruitment variability.

Studies on fish epidemics from Assam

Investigations conducted since July 1988 on ulcerative fish epidemics in Assam, India, indicated that mainly four species of fishes belonging to the genera Puntius, Channa, Macrognathus and Mystus were widely affected by the disease. Results indicated that outbreak of the disease may not be due to organic pollution of water or radioactive and heavy-metallic contamination. Bacterial culture revealed colonies of Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa in the surface muscular lesions and gill tissues while preliminary electron microscopic studies indicated the presence of viruses in the muscles and gills of diseased fishes.

Dissecting Arabidopsis thaliana DICER function in small RNA processing, gene silencing and DNA methylation patterning.

Small RNAs have several important biological functions. MicroRNAs (miRNAs) and trans-acting small interfering RNAs (tasiRNAs) regulate mRNA stability and translation, and siRNAs cause post-transcriptional gene silencing of transposons, viruses and transgenes and are important in both the establishment and maintenance of cytosine DNA methylation. Here, we study the role of the four Arabidopsis thaliana DICER-LIKE genes (DCL1-DCL4) in these processes. Sequencing of small RNAs from a dcl2 dcl3 dcl4 triple mutant showed markedly reduced tasiRNA and siRNA production and indicated that DCL1, in addition to its role as the major enzyme for processing miRNAs, has a previously unknown role in the production of small RNAs from endogenous inverted repeats. DCL2, DCL3 and DCL4 showed functional redundancy in siRNA and tasiRNA production and in the establishment and maintenance of DNA methylation. Our studies also suggest that asymmetric DNA methylation can be maintained by pathways that do not require siRNAs.