Campath-1G in vivo confers a low incidence of graft-versus-host disease associated with a high incidence of mixed chimaerism after bone marrow transplantation for severe aplastic anaemia using HLA-identical sibling donors

We have evaluated the effect of in vivo Campath-1G on engraftment and GVHD in 23 patients with severe aplastic anaemia transplanted from HLA-identical sibling donors. In 14 patients Campath 1g was given pre-transplant for up to 9 days in an attempt to overcome graft rejection (group 1). In nine patients Campath-1G was given pre-transplant, but also continued post-transplant until day +5 to reduce GVHD (group 2). There were three patients with late graft failure in group I following initial neutrophil engraftment, and four cases of grade II+ GVHD. In group II, two patients had early graft failure (no take), and there were no cases of acute GVHD out of seven evaluable patients. One patient in group I developed chronic GVHD of the liver, and two patients (one in each group) had transient localised chronic GVHD. PCR of short tandem repeats was used to evaluate chimaeric status in 13 patients. Of 11 patients with initial neutrophil engraftment, only one had 100% donor haemopoiesis at all times. The remaining patients had either transient mixed chimaerism or persistence of recipient (< 20%) cells. We conclude that in vivo Campath-1G is associated with a high incidence of mixed chimaerism which tips the balance away from GVHD but towards graft rejection.

Patterns of hematopoietic chimerism following bone marrow transplantation for childhood acute lymphoblastic leukemia from volunteer unrelated donors

Hematopoietic chimerism was analyzed in serial bone marrow samples taken from 28 children following T-cell depleted unrelated donor bone marrow transplants (UD BMT) for acute lymphoblastic leukemia (ALL). Chimeric status was determined by polymerase chain reaction (PCR) of simple tandem repeat (STR) sequences (maximal sensitivity, 0.1%). At least two serial samples were examined in 23 patients. Of these, two had evidence of complete donor engraftment at all times and eight showed stable low level mixed chimerism (MC) (<1% recipient hematopoiesis). All 10 of these patients remain in remission with a minimum follow-up of 24 months. By contrast, 13 patients demonstrated a progressive return of recipient hematopoiesis. Five of these relapsed (4 to 9 months post BMT), one died of cytomegalovirus pneumonitis and seven remain in remission with a minimum follow-up of 24 months. Five children were excluded from serial analysis as two serial samples were not collected before either relapse (3) or graft rejection (2). We conclude that as with sibling transplants, ex vivo T depleted UD BMT in children with ALL is associated with a high incidence of MC. Stable donor engraftment and low level MC always correlated with continued remission. However, detection of a progressive return of recipient cells did not universally correlate with relapse, but highlighted those patients at greatest risk. Serial chimerism analysis by PCR of STRs provides a rapid and simple screening technique for the detection of relapse and the identification of patients with progressive MC who might benefit from detailed molecular analysis for minimal residual disease following matched volunteer UD BMT for childhood ALL.

Infection of donor lymphocytes with human T lymphotrophic virus type 1 (HTLV-I) following allogeneic bone marrow transplantation for HTLV-I positive adult T-cell leukaemia

Human T lymphotrophic virus type 1 (HTLV-I) associated leukaemia has a poor prognosis even with chemotherapy. We describe a patient with adult T-cell leukaemia treated with allogeneic bone marrow transplantation from an HTLV-I negative identical sibling donor. During follow-up after bone marrow transplantation, HTLV-I could be repeatedly isolated inspite of anti-viral prophylaxis. The patient died of an acute encephalitis and HTLV-I could be detected in autopsy material from the brain. By a PCR-based technique using short tandem repeats (STRs) it was shown that the patient's haemopoiesis was of donor origin. This shows the infection of donor cells in vivo by an aetiological agent which has been implicated in the leukaemogenic process for adult T-cell leukaemia.

Whole Genome Sequencing Reveals Local Transmission Patterns of Mycobacterium bovis in Sympatric Cattle and Badger Populations

Whole genome sequencing (WGS) technology holds great promise as a tool for the forensic epidemiology of bacterial pathogens. It is likely to be particularly useful for studying the transmission dynamics of an observed epidemic involving a largely unsampled 'reservoir' host, as for bovine tuberculosis (bTB) in British and Irish cattle and badgers. BTB is caused by Mycobacterium bovis, a member of the M. tuberculosis complex that also includes the aetiological agent for human TB. In this study, we identified a spatio-temporally linked group of 26 cattle and 4 badgers infected with the same Variable Number Tandem Repeat (VNTR) type of M. bovis. Single-nucleotide polymorphisms (SNPs) between sequences identified differences that were consistent with bacterial lineages being persistent on or near farms for several years, despite multiple clear whole herd tests in the interim. Comparing WGS data to mathematical models showed good correlations between genetic divergence and spatial distance, but poor correspondence to the network of cattle movements or within-herd contacts. Badger isolates showed between zero and four SNP differences from the nearest cattle isolate, providing evidence for recent transmissions between the two hosts. This is the first direct genetic evidence of M. bovis persistence on farms over multiple outbreaks with a continued, ongoing interaction with local badgers. However, despite unprecedented resolution, directionality of transmission cannot be inferred at this stage. Despite the often notoriously long timescales between time of infection and time of sampling for TB, our results suggest that WGS data alone can provide insights into TB epidemiology even where detailed contact data are not available, and that more extensive sampling and analysis will allow for quantification of the extent and direction of transmission between cattle and badgers. © 2012 Biek et al.

Genetic characterization of the South Portugal population with GlobalFilerTM Express kit - internal validation and forensic applications

Tese de mestrado. Biologia (Biologia Humana e Ambiente). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

Molecular tools in the diagnostic and epidemiology of infections caused by members of Mycobacterium avium Complex

Mycobacterium avium Complex (MAC) comprises microorganisms that affect a wide range of animals including humans. The most relevant are Mycobacterium avium subspecies hominissuis (Mah) with a high impact on public health affecting mainly immunocompromised individuals and Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis (Map) causing paratuberculosis in animals with a high economic impact worldwide. In this work, we characterized 28 human and 67 porcine Mah isolates and evaluated the relationship among them by Multiple-Locus Variable number tandem repeat Analysis (MLVA). We concluded that Mah population presented a high genetic diversity and no correlations were inferred based on geographical origin, host or biological sample. For the first time in Portugal Map strains, from asymptomatic bovine faecal samples were isolated highlighting the need of more reliable and rapid diagnostic methods for Map direct detection. Therefore, we developed an IS900 nested real time PCR with high sensitivity and specificity associated with optimized DNA extraction methodologies for faecal and milk samples. We detected 83% of 155 faecal samples from goats, cattle and sheep, and 26% of 98 milk samples from cattle, positive for Map IS900 nested real time PCR. A novel SNPs (single nucleotide polymorphisms) assay to Map characterization based on a Whole Genome Sequencing analysis was developed to elucidate the genetic relationship between strains. Based on sequential detection of 14 SNPs and on a decision tree we were able to differentiate 14 phylogenetic groups with a higher discriminatory power compared to other typing methods. A pigmented Map strain was isolated and characterized evidencing for the first time to our knowledge the existence of pigmented Type C strains. With this work, we intended to improve the ante mortem direct molecular detection of Map, to conscientiously aware for the existence of Map animal infections widespread in Portugal and to contribute to the improvement of Map and Mah epidemiological studies.

Caractérisation clinique et génétique d’une nouvelle forme d’ataxie autosomique récessive dans la population québécoise

Les ataxies autosomiques récessives sont un groupe de troubles neurologiques hétérogènes caractérisés par une incoordination brute des mouvements musculaires impliquant le dysfonctionnement nerveux du cervelet qui coordonne le mouvement. Plusieurs formes héréditaires ont été décrites dont la plus connue : l’ataxie de Friedriech. Dans cette thèse nous rapportons l'identification et la caractérisation d’une nouvelle forme dans la population québécoise. L’ataxie récessive spastique avec leucoencéphalopathie (ARSAL; aussi connue comme l’ataxie autosomique récessive spastique de type 3 (SPAX3); OMIM 611390) est la deuxième ataxie spastique décrite dans la population canadienne française. En effet, près de 50 % de nos cas sont originaires de la région de Portneuf. En 2006, nous avons décrit les caractéristiques cliniques de cette nouvelle forme d’ataxie. Un premier criblage du génome entier, constitué de plus de 500 marqueurs microsatellites, a permis la localisation du locus sur le chromosome 2q33-34. Suite au séquençage de plus de 37 gènes candidats et afin de rétrécir cet intervalle candidat, nous avons utilisé une micro-puce d’ADN constituée de marqueurs SNP «single nucleotide polymorphism» et nous avons identifié un deuxième intervalle candidat de 0.658Mb au locus 2q33 dans lequel se trouvent moins de 9 gènes. L’identification et la caractérisation de ces mutations a nécessité l’utilisation de diverses technologies de pointe. Trois mutations (une délétion et deux réarrangements complexes) dans le gène mitochondrial tRNA-synthetase (MARS2) ont été identifiées dans notre cohorte. Nous émettons l’hypothèse que la nature des mutations complexes est responsable d’un dérèglement de la transcription du gène, ce qui a un impact néfaste sur la fonction mitochondriale et le tissu neuronal.

Caractérisation clinique et génétique d’une famille canadienne-française atteinte de la neuropathie héréditaire sensitive avec rétinite pigmentaire et ataxie

La complexité de l’étude des neuropathies héréditaires provient de leur hétérogénéité clinique et génétique et de la diversité des fibres composant les nerfs périphériques. Cette complexité se reflète dans les nombreuses classifications différentes. Les neuropathies héréditaires se classifient entre autres selon leur mode de transmission et leur atteinte sensitive, autonomique et motrice. Les neuropathies héréditaires sensitives et autonomiques (NHSA) se présentent avec une perte de la sensation distale aux membres, accompagnée d’autres manifestations selon le type de NHSA. L’étude des NHSA est facilitée lorsqu’il existe des grappes de familles originaires de régions du Québec où des effets fondateurs pour des maladies récessives ont déjà été identifiés. Nous avons recruté une grande famille canadienne-française originaire de Paspébiac dans la Baie-des-Chaleurs dans laquelle nous avons identifié quatre cas atteints d’une neuropathie héréditaire sensitive avec rétinite pigmentaire et ataxie (NHSRPA). Nous avons émis l’hypothèse que nous étions en présence d’une nouvelle forme de neuropathie héréditaire sensitive récessive à effet fondateur. Afin d’identifier la position chromosomique du gène muté responsable de la NHSRPA, nous avons tout d’abord complété un criblage du génome en génotypant des marqueurs microsatellites «single tandem repeat» (STR) sur des individus clés et nous avons ensuite procédé à une analyse de liaison génétique paramétrique. Ces études nous ont permis de lier cette famille au chromosome 1 et de définir un premier intervalle candidat de 6,7 Mb. Grâce à un génotypage de marqueurs «single nucleotide polymorphism» (SNP), nous avons réduit l’intervalle candidat à 5,3 Mb au locus 1q32,2-q32,3. Cette région contient 44 gènes candidats. Une revue plus fine de la littérature a fait ressortir qu’une famille espagnole et une américaine de souche hollandaise souffrant de la même maladie avaient déjà été liées au même locus. L’origine possiblement basque de notre famille gaspésienne nous a poussé à comparer l’haplotype porteur avec celui de la famille espagnole qui, quoi que gitane, provient du pays basque espagnol. Ces travaux ont démontré le partage d’une région de 203 kb. Afin de rétrécir davantage notre intervalle candidat, nous avons comparé les haplotypes des cas entre les deux familles et nous avons identifié un dernier intervalle candidat de 60 SNP au locus 1q32,3. Cette région ne contient que quatre gènes candidats dont le plus intéressant est le gène «activating transcription factor» (ATF3). À ce jour, aucune mutation n’a été trouvée dans le gène ATF3 et les gènes FAM71A, BATF3 et NSL1. Des expériences supplémentaires sont nécessaires afin d’identifier le gène muté responsable de la NHSRPA.

Regulation of gene expression in the dinoflagellate Lingulodinium polyedrum

Les dinoflagellés sont des eucaryotes unicellulaires que l’on retrouve autant en eau douce qu’en milieu marin. Ils sont particulièrement connus pour causer des fleurs d’algues toxiques nommées ‘marée-rouge’, ainsi que pour leur symbiose avec les coraux et pour leur importante contribution à la fixation du carbone dans les océans. Au point de vue moléculaire, ils sont aussi connus pour leur caractéristiques nucléaires uniques, car on retrouve généralement une quantité immense d’ADN dans leurs chromosomes et ceux-ci sont empaquetés et condensés sous une forme cristalline liquide au lieu de nucléosomes. Les gènes encodés par le noyau sont souvent présents en multiples copies et arrangés en tandem et aucun élément de régulation transcriptionnelle, y compris la boite TATA, n’a encore été observé. L’organisation unique de la chromatine des dinoflagellés suggère que différentes stratégies sont nécessaires pour contrôler l’expression des gènes de ces organismes. Dans cette étude, j’ai abordé ce problème en utilisant le dinoflagellé photosynthétique Lingulodinium polyedrum comme modèle. L. polyedrum est d’un intérêt particulier, car il a plusieurs rythmes circadiens (journalier). À ce jour, toutes les études sur l’expression des gènes lors des changements circadiens ont démontrées une régulation à un niveau traductionnel. Pour mes recherches, j’ai utilisé les approches transcriptomique, protéomique et phosphoprotéomique ainsi que des études biochimiques pour donner un aperçu de la mécanique de la régulation des gènes des dinoflagellés, ceci en mettant l’accent sur l’importance de la phosphorylation du système circadien de L. polyedrum. L’absence des protéines histones et des nucléosomes est une particularité des dinoflagellés. En utilisant la technologie RNA-Seq, j’ai trouvé des séquences complètes encodant des histones et des enzymes modifiant les histones. L polyedrum exprime donc des séquences conservées codantes pour les histones, mais le niveau d’expression protéique est plus faible que les limites de détection par immunodétection de type Western. Les données de séquençage RNA-Seq ont également été utilisées pour générer un transcriptome, qui est une liste des gènes exprimés par L. polyedrum. Une recherche par homologie de séquences a d’abord été effectuée pour classifier les transcrits en diverses catégories (Gene Ontology; GO). Cette analyse a révélé une faible abondance des facteurs de transcription et une surprenante prédominance, parmi ceux-ci, des séquences à domaine Cold Shock. Chez L. polyedrum, plusieurs gènes sont répétés en tandem. Un alignement des séquences obtenues par RNA-Seq avec les copies génomiques de gènes organisés en tandem a été réalisé pour examiner la présence de transcrits polycistroniques, une hypothèse formulée pour expliquer le manque d’élément promoteur dans la région intergénique de la séquence de ces gènes. Cette analyse a également démontré une très haute conservation des séquences codantes des gènes organisés en tandem. Le transcriptome a également été utilisé pour aider à l’identification de protéines après leur séquençage par spectrométrie de masse, et une fraction enrichie en phosphoprotéines a été déterminée comme particulièrement bien adapté aux approches d’analyse à haut débit. La comparaison des phosphoprotéomes provenant de deux périodes différentes de la journée a révélée qu’une grande partie des protéines pour lesquelles l’état de phosphorylation varie avec le temps est reliées aux catégories de liaison à l’ARN et de la traduction. Le transcriptome a aussi été utilisé pour définir le spectre des kinases présentes chez L. polyedrum, qui a ensuite été utilisé pour classifier les différents peptides phosphorylés qui sont potentiellement les cibles de ces kinases. Plusieurs peptides identifiés comme étant phosphorylés par la Casein Kinase 2 (CK2), une kinase connue pour être impliquée dans l’horloge circadienne des eucaryotes, proviennent de diverses protéines de liaison à l’ARN. Pour évaluer la possibilité que quelques-unes des multiples protéines à domaine Cold Shock identifiées dans le transcriptome puissent moduler l’expression des gènes de L. polyedrum, tel qu’observé chez plusieurs autres systèmes procaryotiques et eucaryotiques, la réponse des cellules à des températures froides a été examinée. Les températures froides ont permis d’induire rapidement un enkystement, condition dans laquelle ces cellules deviennent métaboliquement inactives afin de résister aux conditions environnementales défavorables. Les changements dans le profil des phosphoprotéines seraient le facteur majeur causant la formation de kystes. Les phosphosites prédits pour être phosphorylés par la CK2 sont la classe la plus fortement réduite dans les kystes, une découverte intéressante, car le rythme de la bioluminescence confirme que l’horloge a été arrêtée dans le kyste.

Characterizing PvARP, a novel Plasmodium vivax antigen

Background Plasmodium vivax continues to be the most widely distributed malarial parasite species in tropical and sub-tropical areas, causing high morbidity indices around the world. Better understanding of the proteins used by the parasite during the invasion of red blood cells is required to obtain an effective vaccine against this disease. This study describes characterizing the P. vivax asparagine-rich protein (PvARP) and examines its antigenicity in natural infection. Methods The target gene in the study was selected according to a previous in silico analysis using profile hidden Markov models which identified P. vivax proteins that play a possible role in invasion. Transcription of the arp gene in the P. vivax VCG-1 strain was here evaluated by RT-PCR. Specific human antibodies against PvARP were used to confirm protein expression by Western blot as well as its subcellular localization by immunofluorescence. Recognition of recombinant PvARP by sera from P. vivax-infected individuals was evaluated by ELISA. Results VCG-1 strain PvARP is a 281-residue-long molecule, which is encoded by a single exon and has an N-terminal secretion signal, as well as a tandem repeat region. This protein is expressed in mature schizonts and is located on the surface of merozoites, having an apparent accumulation towards their apical pole. Sera from P. vivax-infected patients recognized the recombinant, thereby suggesting that this protein is targeted by the immune response during infection.

Correlación genotipo-fenotipo y análisis molecular en pacientes con síndrome Down

El síndrome Down (SD) es la trisomía más común en humanos, presentándose en 1 de cada 745 nacidos vivos y es la causa más frecuente de retardo mental. El origen más observado de la trisomíaes una no disyunción meiótica (95%), la cual generalmente es de origen materno, mientras un 5% se debe a errores post-cigóticos mitóticos. Objetivo: identificar el origen parental delcromosoma 21 extra, el momento del error no disyuncional y establecer una correlación entre estos eventos y las manifestaciones fenotípicas de los pacientes afectados. Materiales y métodos: se estudiaron cincuenta familias con un hijo con SD mediante el uso de cinco short tandem repeats (STR) a lo largo de 21q, se construyeron los haplotipos de cada paciente y sus padres, determinandoel origen parental y el momento en que surgió el error no disyuncional. Resultados:en 80% de las familias el error fue en meiosis I y 20% en la meiosis II; 98% de los cromosomasadicionales fue de origen materno y 2% paterno. Se encontró correlación genotipo-fenotipo en ocho características estudiadas: cuello corto y ancho, tercera fontanela, labio inferior prominente, paladar estrecho y corto, raíz del hélix cruzando la concha, alopecia, pliegue único palmar yotras anomalías como nevus y xeroderma y eventos de recombinación en 24,5% de las familias analizadas. Conclusiones: la edad materna y la variación en el número de recombinaciones está asociada con no disyunciones meióticas I y II; se encontró correlación entre el momento del errorno disyuncional y algunas variables clínicas.

The structure of echovirus type 12 bound to a two-domain fragment of its cellular attachment protein decay-accelerating factor (CD 55)

Echovirus type 12 (EV12), an enterovirus of the Picornaviridae family, uses the complement regulator, decay-accelerating factor (DAF, CD55) as a cellular receptor. We have calculated a three-dimensional reconstruction of EV12 bound to a fragment of DAF, consisting of short consensus repeat domains 3 and 4, from cryo-negative stain electron microscopy data (EMD #1057). This shows that, as for an earlier reconstruction of the related echovirus type 7 bound to DAF, attachment is not within the viral canyon but occurs close to the two-fold symmetry axes. Despite this general similarity, our reconstruction reveals a receptor interaction that is quite different from that observed for EV7. Fitting of the crystallographic co-ordinates for DAF34 and EV11 into the reconstruction shows a close agreement between the crystal structure of the receptor fragment and the density for the virus-bound receptor, allowing unambiguous positioning of the receptor with respect to the virion (PDB #1UPN). Our finding that the mode of virus-receptor interaction in EV12 is distinct from that seen for EV7 raises interesting questions regarding the evolution and biological significance of the DAF-binding phenotype in these viruses.

Contingency locus in ctsR of Listeria monocytogenes Scott A: a strategy for occurrence of abundant piezotolerant isolates within clonal populations

In a recent study we demonstrated that a high-hydrostatic-pressure-tolerant isolate of Listeria monocytogenes lacks a codon in the class 3 heat shock regulator gene ctsR. This mutation in the region that encodes four consecutive glycines was directly responsible for the observed piezotolerance, increased stress resistance, and reduced virulence. The aim of the present study was to determine whether mutations in ctsR are frequently associated with piezotolerance in L. monocytogenes. Wild-type cultures of L. monocytogenes were therefore exposed to 350 MPa for 20 min, and the piezotolerance of individual surviving isolates was assessed. This rendered 33 isolates with a stable piezotolerant phenotype from a total of 84 survivors. Stable piezotolerant mutants were estimated to be present in the initial wild-type population at frequencies of >10�5. Subsequent sequencing of the ctsR gene of all stable piezotolerant isolates revealed that two-thirds of the strains (i.e., n � 21) had mutations in this gene. The majority of the mutations (16 of 21 strains) consisted of a triplet deletion in the glycine-encoding region of ctsR, identical to what was found in our previous study. Interestingly, 2 of 21 mutants contained a codon insertion in this repeat region. The remaining three stable piezotolerant strains showed a 19-bp insertion in the glycine repeat region, a 16-bp insertion downstream of the glycine repeat area (both leading to frameshifts and a truncated ctsR), and an in-frame 114-bp deletion encoding a drastically shortened carboxy terminus of CtsR. In four instances it was not possible to generate a PCR product. A piezotolerant phenotype could not be linked to mutations in ctsR in 8 of 33 isolates, indicating that other thus-far-unknown mechanisms also lead to stable piezotolerance. The present study highlights the importance of ctsR in piezotolerance and stress tolerance of L. monocytogenes, and it demonstrates that short-sequence repeat regions contribute significantly to the occurrence of a piezotolerant and stress-tolerant subpopulation within L. monocytogenes cultures, thus playing an important role in survival.

Differentiation in populations of the apple scab fungus Venturia inaequalis on cultivars in a mixed orchard remains over time

The ascomycete Venturia inaequalis causes annual epidemics of apple scab worldwide. Scab development is reduced in mixed cultivar orchards compared with monocultures. To use mixtures in commercial production, we need to understand how the population of scab changes in a mixed orchard and how likely a super race, with virulence factors overcoming multiple resistance factors in the mixed orchard, is to emerge and become dominant. We used short sequence repeat (SSR) markers to investigate the temporal change of scab populations in two mixed cultivar orchards in the UK to infer the likelihood of emergence of a scab super race. There were no significant differences between the populations at the two sampling times (six or seven years apart) in either of the two mixed orchards. In one of the orchards apple scab populations on different cultivars were significantly different and the differences did not diminish over time. These results suggest that it is not inevitable that a super race of V. inaequalis will become dominant during the lifetime of a commercial apple orchard.

Limited global diversity of the Plasmodium vivax merozoite surface protein 4 gene

Merozoite surface proteins (MSPs) of the malaria parasites are major candidates for vaccine development targeting asexual blood stages. However, the diverse antigenic repertoire of these antigens that induce strain-specific protective immunity in human is a major challenge for vaccine design and often determines the efficacy of a vaccine. Here we further assessed the genetic diversity of Plasmodium vivax MSP4 (PvMSP4) protein using 195 parasite samples collected mostly from Thailand, Indonesia and Brazil. Overall, PvMSP4 is highly conserved with only eight amino acid substitutions. The majority of the haplotype diversity was restricted to the two short tetrapeptide repeat arrays in exon 1 and 2, respectively. Selection and neutrality tests indicated that exon 1 and the entire coding region of PvMSP4 were under purifying selection. Despite the limited nucleotide polymorphism of PvMSP4, significant genetic differentiation among the three major parasite populations was detected. Moreover, microgeographical heterogeneity was also evident in the parasite populations from different endemic areas of Thailand. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.