Infections in lung and heart transplant recipients : Studies on the impact of bronchoscopy in the diagnosis of respiratory infections and detection of viral infections in blood and bronchoalveolar lavage fluid

Infection is a major cause of mortality and morbidity after thoracic organ transplantation. The aim of the present study was to evaluate the infectious complications after lung and heart transplantation, with a special emphasis on the usefulness of bronchoscopy and the demonstration of cytomegalovirus (CMV), human herpes virus (HHV)-6, and HHV-7. We reviewed all the consecutive bronchoscopies performed on heart transplant recipients (HTRs) from May 1988 to December 2001 (n = 44) and lung transplant recipients (LTRs) from February 1994 to November 2002 (n = 472). To compare different assays in the detection of CMV, a total of 21 thoracic organ transplant recipients were prospectively monitored by CMV pp65-antigenemia, DNAemia (PCR), and mRNAemia (NASBA) tests. The antigenemia test was the reference assay for therapeutic intervention. In addition to CMV antigenemia, 22 LTRs were monitored for HHV-6 and HHV-7 antigenemia. The diagnostic yield of the clinically indicated bronchoscopies was 41 % in the HTRs and 61 % in the LTRs. The utility of the bronchoscopy was highest from one to six months after transplantation. In contrast, the findings from the surveillance bronchoscopies performed on LTRs led to a change in the previous treatment in only 6 % of the cases. Pneumocystis carinii and CMV were the most commonly detected pathogens. Furthermore, 15 (65 %) of the P. carinii infections in the LTRs were detected during chemoprophylaxis. None of the complications of the bronchoscopies were fatal. Antigenemia, DNAemia, and mRNAemia were present in 98 %, 72 %, and 43 % of the CMV infections, respectively. The optimal DNAemia cut-off levels (sensitivity/specificity) were 400 (75.9/92.7 %), 850 (91.3/91.3 %), and 1250 (100/91.5 %) copies/ml for the antigenemia of 2, 5, and 10 pp65-positive leukocytes/50 000 leukocytes, respectively. The sensitivities of the NASBA were 25.9, 43.5, and 56.3 % in detecting the same cut-off levels. CMV DNAemia was detected in 93 % and mRNAemia in 61 % of the CMV antigenemias requiring antiviral therapy. HHV-6, HHV-7, and CMV antigenemia was detected in 20 (91 %), 11 (50 %), and 12 (55 %) of the 22 LTRs (median 16, 31, and 165 days), respectively. HHV-6 appeared in 15 (79 %), HHV-7 in seven (37 %), and CMV in one (7 %) of these patients during ganciclovir or valganciclovir prophylaxis. One case of pneumonitis and another of encephalitis were associated with HHV-6. In conclusion, bronchoscopy is a safe and useful diagnostic tool in LTRs and HTRs with a suspected respiratory infection, but the role of surveillance bronchoscopy in LTRs remains controversial. The PCR assay acts comparably with the antigenemia test in guiding the pre-emptive therapy against CMV when threshold levels of over 5 pp65-antigen positive leukocytes are used. In contrast, the low sensitivity of NASBA limits its usefulness. HHV-6 and HHV-7 activation is common after lung transplantation despite ganciclovir or valganciclovir prophylaxis, but clinical manifestations are infrequently linked to them.

New approaches for the diagnosis of human papillomavirus infection:relevance for clinical practice and cancer prevention

Tese de doutoramento, Biologia (Microbiologia), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

Development of molecular-based techniques for the detection, identification and quantification of food-borne pathogens

La presencia de microorganismos patógenos en alimentos es uno de los problemas esenciales en salud pública, y las enfermedades producidas por los mismos es una de las causas más importantes de enfermedad. Por tanto, la aplicación de controles microbiológicos dentro de los programas de aseguramiento de la calidad es una premisa para minimizar el riesgo de infección de los consumidores. Los métodos microbiológicos clásicos requieren, en general, el uso de pre-enriquecimientos no-selectivos, enriquecimientos selectivos, aislamiento en medios selectivos y la confirmación posterior usando pruebas basadas en la morfología, bioquímica y serología propias de cada uno de los microorganismos objeto de estudio. Por lo tanto, estos métodos son laboriosos, requieren un largo proceso para obtener resultados definitivos y, además, no siempre pueden realizarse. Para solucionar estos inconvenientes se han desarrollado diversas metodologías alternativas para la detección identificación y cuantificación de microorganismos patógenos de origen alimentario, entre las que destacan los métodos inmunológicos y moleculares. En esta última categoría, la técnica basada en la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) se ha convertido en la técnica diagnóstica más popular en microbiología, y recientemente, la introducción de una mejora de ésta, la PCR a tiempo real, ha producido una segunda revolución en la metodología diagnóstica molecular, como pude observarse por el número creciente de publicaciones científicas y la aparición continua de nuevos kits comerciales. La PCR a tiempo real es una técnica altamente sensible -detección de hasta una molécula- que permite la cuantificación exacta de secuencias de ADN específicas de microorganismos patógenos de origen alimentario. Además, otras ventajas que favorecen su implantación potencial en laboratorios de análisis de alimentos son su rapidez, sencillez y el formato en tubo cerrado que puede evitar contaminaciones post-PCR y favorece la automatización y un alto rendimiento. En este trabajo se han desarrollado técnicas moleculares (PCR y NASBA) sensibles y fiables para la detección, identificación y cuantificación de bacterias patogénicas de origen alimentario (Listeria spp., Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis y Salmonella spp.). En concreto, se han diseñado y optimizado métodos basados en la técnica de PCR a tiempo real para cada uno de estos agentes: L. monocytogenes, L. innocua, Listeria spp. M. avium subsp. paratuberculosis, y también se ha optimizado y evaluado en diferentes centros un método previamente desarrollado para Salmonella spp. Además, se ha diseñado y optimizado un método basado en la técnica NASBA para la detección específica de M. avium subsp. paratuberculosis. También se evaluó la aplicación potencial de la técnica NASBA para la detección específica de formas viables de este microorganismo. Todos los métodos presentaron una especificidad del 100 % con una sensibilidad adecuada para su aplicación potencial a muestras reales de alimentos. Además, se han desarrollado y evaluado procedimientos de preparación de las muestras en productos cárnicos, productos pesqueros, leche y agua. De esta manera se han desarrollado métodos basados en la PCR a tiempo real totalmente específicos y altamente sensibles para la determinación cuantitativa de L. monocytogenes en productos cárnicos y en salmón y productos derivados como el salmón ahumado y de M. avium subsp. paratuberculosis en muestras de agua y leche. Además este último método ha sido también aplicado para evaluar la presencia de este microorganismo en el intestino de pacientes con la enfermedad de Crohn's, a partir de biopsias obtenidas de colonoscopia de voluntarios afectados. En conclusión, este estudio presenta ensayos moleculares selectivos y sensibles para la detección de patógenos en alimentos (Listeria spp., Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis) y para una rápida e inambigua identificación de Salmonella spp. La exactitud relativa de los ensayos ha sido excelente, si se comparan con los métodos microbiológicos de referencia y pueden serusados para la cuantificación de tanto ADN genómico como de suspensiones celulares. Por otro lado, la combinación con tratamientos de preamplificación ha resultado ser de gran eficiencia para el análisis de las bacterias objeto de estudio. Por tanto, pueden constituir una estrategia útil para la detección rápida y sensible de patógenos en alimentos y deberían ser una herramienta adicional al rango de herramientas diagnósticas disponibles para el estudio de patógenos de origen alimentario.

Detection of HIV-1 RNA by nucleic acid sequence-based amplification combined with fluorescence correlation spectroscopy

Nucleic acid sequence-based amplification (NASBA) has proved to be an ultrasensitive method for HIV-1 diagnosis in plasma even in the primary HIV infection stage. This technique was combined with fluorescence correlation spectroscopy (FCS) which enables online detection of the HIV-1 RNA molecules amplified by NASBA. A fluorescently labeled DNA probe at nanomolar concentration was introduced into the NASBA reaction mixture and hybridizing to a distinct sequence of the amplified RNA molecule. The specific hybridization and extension of this probe during amplification reaction, resulting in an increase of its diffusion time, was monitored online by FCS. As a consequence, after having reached a critical concentration of 0.1–1 nM (threshold for unaided FCS detection), the number of amplified RNA molecules in the further course of reaction could be determined. Evaluation of the hybridization/extension kinetics allowed an estimation of the initial HIV-1 RNA concentration that was present at the beginning of amplification. The value of initial HIV-1 RNA number enables discrimination between positive and false-positive samples (caused for instance by carryover contamination)—this possibility of discrimination is an essential necessity for all diagnostic methods using amplification systems (PCR as well as NASBA). Quantitation of HIV-1 RNA in plasma by combination of NASBA with FCS may also be useful in assessing the efficacy of anti-HIV agents, especially in the early infection stage when standard ELISA antibody tests often display negative results.

KATSAUS NORO- JA ROTAVIRUSDIAGNOSTIIKAN MONIMUOTOISUUTEEN SEKÄ NOPEAN RNA-TESTIN KEHITYS NOROVIRUKSELLE

Gastroenteriitti on akuuttitila, jossa oireita ovat esimerkiksi oksentelu ja ripulointi. Yleisimpiä taudin aiheuttajia ovat bakteerit ja virukset. Erityisesti norovirus (NoV) ja rotavirus kykenevät aiheuttamaan laajoja epidemioita. Haasteena näiden diagnostiikassa ovat näytematriisit, jotka häiritsevät määrityksiä. Muita haasteita ovat esimerkiksi kustannustehokkuus ja kiire, sillä yksittäiset infektiot leviävät herkästi epidemiaksi asti. Lisäksi testien olisi sovelluttava sekä kliinisiin laboratorioihin että kenttätyöhön. Immunodiagnostiikkaan perustuvat määritykset ovat rutiinikäytössä tehokkaita seulontatarkoituksessa. Tarkempaa seulontaa varten on ratkaisuksi ehdotettu nukleiinihappodiagnostiikkaa. Menetelmänä se on tehokas ja erittäin spesifinen. Heikkoutena on hitaus ja alhainen soveltuvuus kenttäolosuhteisiin. Tämän takia on kehitetty isotermisiä monistustekniikoita, jotka eivät olisi sidottu kliiniseen laboratorioympäristöön. Yksi tällainen tekniikka on monivaiheinen nukleiinihapposekvenssiin perustuva monistus (NASBA). Tutkielman kokeellisessa osassa tutkittiin lantanidikelaattien komplementaatioon perustuvan reportterimenetelmän soveltuvuutta NASBA-tekniikkaan. Reaaliaikaisen käänteiskopiointipolymeraasiketjureaktion tuloksista havaittiin, että monistumisen kanssa oli haasteita. NoV-reaktiot monistuivat vaihtelevasti ja NASBA-monistuksissa havaittiin, että NoV-reaktiot eivät monistuneet vaikka reaktio-olosuhteita muunnettiin. Syyksi tähän muodostui sekundaarimallinnuksessa templaatin sekundaarirakenteet, jotka muodostuvat NASBA-monistuksen syklisessä vaiheessa. Rakenteet kykenevät hidastamaan ja keskeyttämään käytettyjen entsyymien toimintaa. NASBA-tekniikka on haasteellinen, mutta potentiaalinen tekniikka, jota kyettäisiin käyttämään myös kenttäolosuhteissa. Tekniikan etuja ovat kehitettävyys ja muokattavuus, sillä se ei ole sidottu yhteen tiettyyn leima- tai laiteteknologiaan.