Development and Validation of a Novel Lateral Flow Immunoassay (LFIA) for the Rapid Screening of Paralytic Shellfish Toxins (PSTs) from Shellfish Extracts

A single-step lateral flow immunoassay (LFIA) was developed and validated for the rapid screening of paralytic shellfish toxins (PSTs) from a variety of shellfish species, at concentrations relevant to regulatory limits of 800 μg STX-diHCl equivalents/kg shellfish meat. A simple aqueous extraction protocol was performed within several minutes from sample homogenate. The qualitative result was generated after a 5 min run time using a portable reader which removed subjectivity from data interpretation. The test was designed to generate noncompliant results with samples containing approximately 800 μg of STX-diHCl/kg. The cross-reactivities in relation to STX, expressed as mean ± SD, were as follows: NEO: 128.9% ± 29%; GTX1&4: 5.7% ± 1.5%; GTX2&3: 23.4% ± 10.4%; dcSTX: 55.6% ± 10.9%; dcNEO: 28.0% ± 8.9%; dcGTX2&3: 8.3% ± 2.7%; C1&C2: 3.1% ± 1.2%; GTX5: 23.3% ± 14.4% (n = 5 LFIA lots). There were no indications of matrix effects from the different samples evaluated (mussels, scallops, oysters, clams, cockles) nor interference from other shellfish toxins (domoic acid, okadaic acid group). Naturally contaminated sample evaluations showed no false negative results were generated from a variety of different samples and profiles (n = 23), in comparison to reference methods (MBA method 959.08, LC-FD method 2005.06). External laboratory evaluations of naturally contaminated samples (n = 39) indicated good correlation with reference methods (MBA, LC-FD). This is the first LFIA which has been shown, through rigorous validation, to have the ability to detect most major PSTs in a reliable manner and will be a huge benefit to both industry and regulators, who need to perform rapid and reliable testing to ensure shellfish are safe to eat.

Development and Validation of a Lateral Flow Immunoassay for the Rapid Screening of Okadaic Acid and All Dinophysis Toxins from Shellfish Extracts

A single-step lateral flow immunoassay was developed and validated to detect okadaic acid (OA) and dinophysis toxins (DTXs), which cause diarrhetic shellfish poisoning. The performance characteristics of the test were investigated, in comparison to reference methods (liquid chromatography tandem mass spectrometry and/or bioassay), using both spiked and naturally contaminated shellfish. A portable reader was used to generate a qualitative result, indicating the absence or presence of OA-group toxins, at concentrations relevant to the maximum permitted level (MPL). Sample homogenates could be screened in 20 min (including extraction and assay time) for the presence of free toxins (OA, DTX1, DTX2). DTX3 detection could be included with the addition of a hydrolysis procedure. No matrix effects were observed from the species evaluated (mussels, scallops, oysters, and clams). Results from naturally contaminated samples (n = 72) indicated no false compliant results and no false noncompliant results at <50% MPL. Thus, the development of a new low-cost but highly effective tool for monitoring a range of important phycotoxins has been demonstrated.

Natural Killer Cell-like signature observed in locally advanced rectal cancer after neoadjuvant chemoradiotherapy in a tumour regression grade dependent manner

Background: Around 10-15% of patients with locally advanced rectal cancer (LARC) undergo a pathologically complete response (TRG4) to neoadjuvant chemoradiotherapy; the rest of patients exhibit a spectrum of tumour regression (TRG1-3). Understanding therapy-related genomic alterations may help us to identify underlying biology or novel targets associated with response that could increase the efficacy of therapy in patients that do not benefit from the current standard of care.
Methods: 48 FFPE rectal cancer biopsies and matched resections were analysed using the WG-DASL HumanHT-12_v4 Beadchip array on the illumina iScan. Bioinformatic analysis was conducted in Partek genomics suite and R studio. Limma and glmnet packages were used to identify genes differentially expressed between tumour regression grades. Validation of microarray results will be carried out using IHC, RNAscope and RT-PCR.
Results: Immune response genes were observed from supervised analysis of the biopsies which may have predictive value. Differential gene expression from the resections as well as pre and post therapy analysis revealed induction of genes in a tumour regression dependent manner. Pathway mapping and Gene Ontology analysis of these genes suggested antigen processing and natural killer mediated cytotoxicity respectively. The natural killer-like gene signature was switched off in non-responders and on in the responders. IHC has confirmed the presence of Natural killer cells through CD56+ staining.
Conclusion: Identification of NK cell genes and CD56+ cells in patients responding to neoadjuvant chemoradiotherapy warrants further investigation into their association with tumour regression grade in LARC. NK cells are known to lyse malignant cells and determining whether their presence is a cause or consequence of response is crucial. Interrogation of the cytokines upregulated in our NK-like signature will help guide future in vitro models.

Possible potentiation of toxins from Prevotella intermedia, Prevotella nigrescens, and Porphyromonas gingivalis by cotinine

BACKGROUND: Smoking is a recognized risk factor for the initiation and progression of periodontitis. However, the mechanism by which smoking induces its negative effects on the periodontium is not clear. This study aimed to test the hypothesis that synergy may occur between cotinine and bacterial products isolated from 3 putative periodontopathogens.

METHODS: A chick embryo toxin assay was used to investigate bacterial toxins (cell-free extracellular toxins and cell-free cell lysates) from 5 species with and without cotinine. A total of 9 putative periodontopathogens (3 species) and 2 non-oral controls (2 species) were studied. The periodontal species were: Prevotella intermedia (n = 4), Prevotella nigrescens (n = 4), and Porphyromonas gingivalis (n = 1). The control species tested were: Staphylococcus aureus (n = 1) and Escherichia coli (n = 1).

RESULTS: The toxicity kill was significantly greater than expected by simple addition alone (P <0.05, Fisher's exact test) between cotinine (800 ng/ml) and 1) the cell-free extracellular toxins of P. nigrescens MH1 and 2) the cell-free cell lysates of P. intermedia MH2. Synergy occurred with cotinine plus the cell-free extracellular toxins in all but 3 periodontal isolates, and the cell-free cell lysates in all but 2 periodontal isolates. Cotinine significantly (P <0.05, Fisher's exact test) enhanced the effects of cell-free extracellular toxins and cell lysates from one control species (E. coli), but not the other (S. aureus).

CONCLUSIONS: These findings indicate that synergy in an in vitro assay can occur between cotinine and toxins from putative periodontopathogens. This may be one important mechanism by which smoking increases the severity of periodontitis.

Accessing Planktothrix species diversity and associated toxins using quantitative real-time PCR in natural waters

Tese de Doutoramento em Biologia apresentada à Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, 2015.

Recycling old screen-printed electrodes with newly designed plastic antibodies on the wall of carbon nanotubes as sensory element for in situ detection of bacterial toxins in water

Using low cost portable devices that enable a single analytical step for screening environmental contaminants is today a demanding issue. This concept is here tried out by recycling screen-printed electrodes that were to be disposed of and by choosing as sensory element a low cost material offering specific response for an environmental contaminant. Microcystins (MCs) were used as target analyte, for being dangerous toxins produced by cyanobacteria released into water bodies. The sensory element was a plastic antibody designed by surface imprinting with carefully selected monomers to ensure a specific response. These were designed on the wall of carbon nanotubes, taking advantage of their exceptional electrical properties. The stereochemical ability of the sensory material to detect MCs was checked by preparing blank materials where the imprinting stage was made without the template molecule. The novel sensory material for MCs was introduced in a polymeric matrix and evaluated against potentiometric measurements. Nernstian response was observed from 7.24 × 10−10 to 1.28 × 10−9 M in buffer solution (10 mM HEPES, 150 mM NaCl, pH 6.6), with average slopes of −62 mVdecade−1 and detection capabilities below 1 nM. The blank materials were unable to provide a linear response against log(concentration), showing only a slight potential change towards more positive potentials with increasing concentrations (while that ofthe plastic antibodies moved to more negative values), with a maximum rate of +33 mVdecade−1. The sensors presented good selectivity towards sulphate, iron and ammonium ions, and also chloroform and tetrachloroethylene (TCE) and fast response (<20 s). This concept was successfully tested on the analysis of spiked environmental water samples. The sensors were further applied onto recycled chips, comprehending one site for the reference electrode and two sites for different selective membranes, in a biparametric approach for “in situ” analysis.

PRDM1 is a tumor suppressor gene in natural killer cell malignancies.

Natural killer cell lymphoma (NKCL) constitutes a rare and aggressive form of non-Hodgkin lymphoma, and there is little insight into its pathogenesis. Here we show that PRDM1 is a tumor suppressor gene in NKCLs that is inactivated by a combination of monoallelic deletion and promoter CpG island hypermethylation. We observed monoallelic deletion of PRDM1 loci in 8 of 18 (44%) NKCL cases. The other allele showed significant promoter methylation in 12 of 17 (71%) cases. In support of its role as a tumor suppressor gene, the reconstitution of PRDM1 in PRDM1-null NK cell lines led to G2/M cell cycle arrest, increased apoptosis, and a strong negative selection pressure with progressive elimination of PRDM1-expressing cells, which was enhanced when IL-2 concentration is limiting. We observed a progressive increase in PRDM1 expression-in particular, PRDM1α-in normal NK cells in response to IL-2 and in normal NK cells activated with an engineered NK cell target, K562-Cl9-mb21, suggesting its role in NK cell homeostasis. In support of this role, knockdown of PRDM1 by shRNA in normal NK cells resulted in the positive selection of these cells. We identified MYC and 4-1BBL as targets of PRDM1 in NK cells. Disruption of homeostatic control by PRDM1 may be an important pathogenetic mechanism for NKCL.

Synthesis of 4-hydroxycinnamic amides of di-, tri-, and tetraamines : potential insect toxins /

The monoconjugates of phenolic acids (i.e. coumaric acid) with polyamines such as spermidine and spermine are strikingly similar to some toxins from spiders and predatory wasps. Many plants contain phenolic acid polyamine conjugates and there is some reliable information supporting their roles as plant defense chemicals. Eleven monoacylated compounds of diamines, triamines, tetraamines and oxa-polyamine amines were prepared in three to seven steps: 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 and 32. The synthesis proceeds through stepwise construction of the polyamine backbone (as in 62 and 72), followed by protection and deprotection steps of the amino functions. Desymmetrization of readily available and prepared symmetrical polyamines is a key step in the synthesis. The protecting groups employed were tert-butoxycarbonyl (BOC) and trifluoroacetyl (TFA) group which were removed under different conditions: acid and base respectively. Deprotection and refunctionalization of the polyamine reagent demonstrated the versatility of these systems for N-acylation.

Efecto killer en levaduras del género Candida de aislamientos clínicos y ambientales.

Tesis (Doctorado en Ciencias con Especialidad en Microbiología) UANL, 2013.

Études sur la dérégulation des cytokines et des cellules Natural Killer chez les patients infectés par le VIH-1

La prolifération, la différenciation ainsi que les fonctions des cellules du système immunitaire sont contrôlées en partie par les cytokines. Lors de l’infection par le VIH-1, les défauts observés dans les fonctions, la maintenance, ainsi que la consistance des cellules du système immunitaire sont en large partie attribués à une production altérée des cytokines et à un manque d’efficacité au niveau de leurs effets biologiques. Durant ces études, nous nous sommes intéréssés à la régulation et aux fonctions de deux cytokines qui sont l’IL-18 et l’IL-21. Nous avons observé une corrélation inversée significative entre les concentrations sériques d’IL-18 et le nombre des cellules NK chez les patients infectés par le VIH-1. Nos expériences in vitro ont démontré que cette cytokine induit l’apoptose des cellules NK primaires et que cette mort peut être inhibée par des anticorps neutralisants spécifiques pour FasL et TNF-α. Cette mort cellulaire est due à l’expression de FasL sur les cellules NK et à la production de TNF-α par ces cellules. L’IL-18 augmente aussi la susceptibilité à la mort des cellules NK par un stimulus pro-apoptotique, en diminuant l’expression de la protéine anti-apoptotique Bcl-XL. Nous démontrons aussi que, contrairement à l’IL-18, les niveaux d’IL-18BP sont plus faibles dans les sérum de patients infectés. Ceci résulte sur une production non coordonnée de ces deux facteurs, aboutissant à des niveaux élevés d’IL-18 libre et biologiquement active chez les patients infectés. L’infection de macrophages in vitro induit la production d’IL-18 et réduit celle d’IL-18BP. De plus, l’IL-10 et le TGF-β, dont les concentrations sont élevées chez les patients infectés, réduisent la production d’IL-18BP par les macrophages in vitro. Finalement, nous démontrons que l’IL-18 augmente la réplication du VIH-1 dans les lymphocytes T CD4+ infectés. Les niveaux élevés d’IL-18 libres et biologiquement actives chez les patients infectés contribuent donc à l’immuno-pathogénèse induite par le VIH-1 en perturbant l’homéostasie des cellules NK ainsi qu’en augmentant la réplication du virus chez les patients. Ces études suggèrent donc la neutralisation des effets néfastes de l’IL-18 en utilisant son inhibiteur naturel soit de l’IL-18BP exogène. Ceci permettrait de moduler l’activité de l’IL-18 in vivo à des niveaux souhaitables. L’IL-21 joue un rôle clef dans le contrôle des infections virales chroniques. Lors de ces études, nous avons déterminé la dynamique de la production d’IL-21 lors de l’infection par le VIH-1 et sa conséquence sur la survie des cellules T CD4+ et la fréquence des cellules T CD8+ spécifiques au VIH-1. Nous avons démontré que sa production est compromise tôt au cours de l’infection et que les concentrations d’IL-21 corrèlent avec le compte de cellules T CD4+ chez les personnes infectées. Nos études ont démontré que le traitement antirétroviral restaure partiellement la production d’IL-21. De plus, l’infection par le VIH-1 de cellules T CD4+ humaines inhibe sa production en réduisant l’expression du facteur de transcription c-Maf. Nous avons aussi démontré que la fréquence des cellules T CD4+ spécifiques au VIH-1 qui produisent de l’IL-21 est réduite chez les patients virémiques. Selon nos résultats, l’IL-21 empêche l’apoptose spontanée des cellules T CD4+ de patients infectés et l’absence d’IL-21 réduit la fréquence des cellules T CD8+ spécifiques au VIH-1 chez ces patients. Nos résultats démontrent que l'IL-21R est exprimé de façon égale sur tous les sous-types de cellules NK chez les donneurs sains et chez les patients infectés. L’IL-21 active les protéines STAT-3, MAPK et Akt afin d'augmenter les fonctions effectrices des cellules NK. L'activation de STAT-3 joue un rôle clef dans ces fonctions avec ou sans un traitement avec de l'IL-21. L'IL-21 augmente l'expression des protéines anti-apoptotiques Bcl-2 et Bcl-XL, augmente la viabilité des cellules NK, mais ne possède aucun effet sur leur prolifération. Nous démontrons de plus que l'IL-21 augmente l'ADCC, les fonctions sécrétrices et cytotoxiques ainsi que la viabilité des cellules NK provenant de patients chroniquement infectés par le VIH-1. De plus, cette cytokine semble présenter ces effets sans augmenter en contrepartie la réplication du VIH-1. Elle permet donc d'inhiber la réplication virale lors de co-cultures autologues de cellules NK avec des cellules T CD4+ infectées d'une manière dépendante à l'expression de perforine et à l'utilisation de la protéine LFA-1. Les niveaux d’IL-21 pourraient donc servir de marqueurs biologiques pour accompagner les informations sur le taux de cellules T CD4+ circulantes en nous donnant des informations sur l’état de fonctionnalité de ce compartiment cellulaire. De plus, ces résultats suggèrent l’utilisation de cette cytokine en tant qu’agent immunothérapeutique pour restaurer les niveaux normaux d’IL-21 et augmenter la réponse antivirale chez les patients infectés par le VIH-1.

Increased Degranulation of Natural Killer Cells during Acute HCV Correlates with the Magnitude of Virus-specific T cell Responses

Ce manuscrit est une pré-publication d'un article paru dans Journal of Hepatology 2010; 53(5): 805-816.

Inhibitory Killer Immunoglobulin-like receptors to self HLA-B and HLA-C ligands contribute differentially to Natural Killer cell functional potential in HIV infected Slow Progressors

Ce manuscrit est une pré-publication d'un article paru dans Clinical Immunology 2012; 143(3): 246-255 url: http://www.journals.elsevier.com/clinical-immunology/

Étude génétique et fonctionnelle des Interferon-producing Killer Dendritic Cells

L’idée qu’une cellule puisse effectuer la cytolyse de cellules transformées, comme une cellule Natural Killer (NK), tout en ayant la capacité de présenter des antigènes, comme une cellule dendritique (DC), peut sembler fantaisiste. Cependant, de telles cellules furent bel et bien identifiées chez la souris en 2006. Ces cellules, nommées Interferon-producing Killer Dendritic Cells (IKDC), furent l’objet d’une caractérisation extensive qui révéla leur énorme potentiel immunologique. La combinaison de fonctions associées à des cellules NK et à des DC a doté les IKDC d’un pouvoir antitumoral remarquable. D’ailleurs, il a été démontré que les IKDC sont plus efficaces que les cellules NK pour limiter la croissance tumorale. Ainsi, suite à leur découverte, les IKDC ont suscité beaucoup d’intérêt. Cependant, une controverse émergea sur la nature des IKDC. Plusieurs groupes indépendants tentèrent de reproduire les expériences attestant les fonctions de DC des IKDC, sans y parvenir. De plus, des études additionnelles révélèrent que les IKDC possèdent des similitudes très importantes avec les cellules NK. Ces observations ont mené la communauté scientifique à suggérer que les IKDC sont des cellules NK en état d’activation (aNK). Malgré cette controverse, les caractéristiques antitumorales des IKDC sont si uniques et considérables qu’il est primordial de poursuivre l’étude de ces cellules. Pour y arriver, il est essentiel de déterminer la nature des IKDC et de mettre fin à ce débat. Par la suite, il sera important d’identifier des façons de cibler spécifiquement les IKDC pour permettre leur usage dans le cadre de thérapies antitumorales. Ainsi, l’objectif de cette thèse est de définir l’identité des IKDC, puis de déterminer les facteurs génétiques responsables de la régulation de ces cellules. Nous avons démontré que les IKDC ne sont pas des cellules aNK, contrairement à ce qui avait été suggéré. Nous avons constaté que les IKDC prolifèrent activement et possèdent un phénotype unique, des caractéristiques associées à des cellules NK très immatures. Afin de déterminer si les IKDC peuvent acquérir un phénotype mature, nous avons effectué des expériences de transfert adoptif. Suite à leur injection in vivo, les IKDC acquièrent un phénotype de cellules matures, mais étonnamment, elles se différencient aussi en cellules NK. Ainsi, nous avons révélé que les IKDC sont un intermédiaire dans la différenciation des cellules NK. En parallèle, nous avons démontré que la proportion d’IKDC varie grandement entre des souris de fond génétique différent, indiquant que des facteurs génétiques sont impliqués dans la régulation de ces cellules. Nous avons alors effectué une analyse génétique qui a révélé que les IKDC sont régulées par des facteurs génétiques compris dans une région distale du chromosome 7. Les résultats présentés dans cette thèse constituent une avancée importante pour la recherche sur les IKDC. Ils ont permis de définir la nature des IKDC et d’identifier un intervalle génétique impliqué dans la régulation de ces cellules. Ces découvertes sont des connaissances précieuses pour l’identification des IKDC chez l’Homme et la création de nouvelles thérapies dans la lutte contre le cancer.

Die JobCard - "Killer-Applikation" für die elektronische Signatur?

Bundesregierung und IT-Wirtschaft setzen zurzeit große Hoffnungen in die sogenannte Job-Card. Da dieses System bei jedem Antragsteller in der gesetzlichen Arbeitslosenversicherung in Deutschland den Besitz einer sicheren Signaturerstellungseinheit nebst Zertifikat voraussetzt, könnte mit seiner Hilfe der Verbreitung von Signaturverfahren ein entscheidender Schub verschafft werden. Neben den zu lösenden technischen und organisatorischen Problemen ergeben sich jedoch auch eine Reihe von rechtlichen Fragestellungen insbesondere aus dem Signatur- und Datenschutzrecht. Aus diesen lassen sich Gestaltungsanforderungen für die rechtliche Grundlage der JobCard und ihre praktische Umsetzung ableiten.

"Identification and Diversity of Killer Cell Ig-Like Receptors in Aotus vociferans, a New World Monkey "

Previous BAC clone analysis of the Platyrrhini owl monkey KIRs have shown an unusual genetic structure in some loci. Therefore, cDNAs encoding KIR molecules from eleven Aotus vociferans monkeys were characterized here; tenputative KIR loci were found, some of which encoded atypical proteins such as KIR4DL and transcripts predicted to encode a D0+D1 configuration (AOTVOKIR2DL1*01v1) which appear to be unique in the Aotus genus. Furthermore, alternative splicing was found as a likely mechanism for producing activator receptors in A. vociferans species. KIR proteins from New World monkeys may be split into three new lineages according to domain by domain phylogenetic analysis. Although the A. vociferans KIR family displayed a high divergence among paralogous genes, individual loci were limited in their genetic polymorphism. Selection analysis showed that both constrained and rapid evolution may operate within the AvKIR family. The frequent alternative splicing (as a likely mechanism generating activator receptors), the presence of KIR4DL and KIR2DL1 (D0+D1) molecules and other data reported here suggest that the KIR family in Aotus has had a rapid evolution, independent from its Catarrhini counterparts.from its Catarrhini counterparts.