The human body is made of billions of cells and nearly all have the same genome. However, there is a high diversity of cells, resulted from what part of the genome the cells use, i.e. which RNA molecules are expressed. Rapid advances within the field of sequencing allow us to determine the RNA molecules expressed in a specific cell at a certain time. The use of the new technologies has expanded our view of the human transcriptome and increased our understanding of when, where, and how each RNA molecule is expressed. The work presented in this thesis focuses on analysis of the human transcriptome. In Paper I, we describe an automated approach for sample preparation. This protocol was compared with the standard manual protocol, and we demonstrated that the automated version outperformed the manual process in terms of sample throughput while maintaining high reproducibility. Paper II addresses the impact of nuclear transcripts on gene expression. We compared total RNA from whole cells and from cytoplasm, showing that transcripts with long, structured 3’- and 5’-untranslated regions and transcripts with long protein coding sequences tended to be retained in the nucleus. This resulted in increased complexity of the total RNA fraction and fewer reads per unique transcript. Papers III and IV describe dynamics of the human muscle transcriptome. For Paper III, we systematically investigated the transcriptome and found remarkably high tissue homogeneity, however a large number of genes and isoforms were differentially expressed between genders. Paper IV describes transcriptome differences in response to repeated training. No transcriptome-based memory was observed, however a large number of isoforms and genes were affected by training. Paper V describes a transcript profiling protocol based on the method Reverse Transcriptase Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification. We designed the method for a few selected transcripts whose expression patterns are important for detecting breast cancer cells, and optimized the method for single cell analysis. We successfully detected cells in human blood samples and applied the method to single cells, confirming the heterogeneity of a cell population. / Människokroppen är uppbyggd av miljarder celler och nästan alla innehåller samma arvsmassa. Trots detta finns det många olika celler med olika funktioner vilket är en följd av vilken del av arvsmassan som cellerna använder, dvs vilka RNA-molekyler som finns i varje cell. Den snabba utvecklingen av sekvenseringstekniker har gjort det möjligt att studera när, var och hur varje RNA-molekyl är uttryckt och att få en djupare förståelse för hur människans celler fungerar. Arbetet som presenteras i denna avhandling fokuserar på analys av RNA-molekyler i människans celler. I artikel I beskriver vi en automatiserad metod för att förbereda cellprov för RNA-sekvensering. Det automatiserade protokollet jämfördes med det manuella protokollet, och vi visade att det automatiserade protokollet överträffade det manuella när det gällde provkapacitet samtidigt som en höga reproducerbarheten behölls. I artikel II undersökte vi effekterna som RNA-molekyler från en del av cellen (cellkärnan) har på den totala mängden uttryckta RNA-molekyler. Vi jämförde RNA från hela cellen och från en del av cellen (cytoplasman) och visade att RNA-molekyler med långa och strukturerade 3'- och 5'-otranslaterade regioner och RNA-molekyler med långa proteinkodande sekvenser tenderade att hållas kvar i cellkärnan till en högre grad. Detta resulterade i en ökad komplexitet av RNA-molekylerna i hela cellen, medan vi i cytoplasma-fraktionen lättare kunde hitta de korta och svagt uttryckta RNA-molekyler. I Artikel III och IV studerar vi RNA-molekyler i människans skelettmuskler. I artikel III visar vi att andelen RNA-molekyler uttryckta i skelettmuskler är väldigt lika mellan muskler och mellan olika personer, men att ett stort antal RNA-molekyler var uttryckta i olika nivåer hos kvinnor och män. Artikel IV beskriver RNA-nivåer som svar på upprepade perioder av uthållighetsträning. Artikel V beskriver en metod för att studera ett fåtal utvalda RNA-molekyler. Vi valde RNA-molekyler vars uttryck är viktigt vid analys av bröstcancerceller, och optimerade metoden för analys av enskilda celler. Vi analyserade cancerceller från blodprov och använde metoden för att titta på RNA-nivåer i enskilda celler från en grupp av celler och visade på skillnader i RNA-nivåer inom gruppen. / <p>QC 20150115</p>

A method for extraction of proteins from dried blood spots (DBS) for analysis using Proseek is developed and evaluated. DBS, as sample format, possesses a number of desirable advantages over for example plasma samples. These advantages include for example minimal patient invasiveness, sampling simplicity and non regulated sample transportation. Highly reproducible quantitative detection of 92 proteins is demonstrated from a 1.2 mm in diameter DBS disk. The DBS inter spot analysis precision (7% coefficient of variance) is comparable to plasma inter assay precision (6% coefficient of variance). Coefficient of variance is the ratio between standard deviation to mean value for the analysed replicates. Proseek analysis of DBS could possibly reveal a unique opportunity to examine health related issues in extremely premature infants hopefully resulting in increased survival rates in the future.

Respiratorische Krankheitsbilder, an denen mehr als ein Pathogen ursächlich beteiligt ist, gewinnen in der Schweinepopulation zunehmend an Bedeutung. Diagnostische Methoden zum simultanen Nachweis mehrerer Erreger sind Bestandteil einer schnellen und effizienten Therapie und tragen zum ökonomischen Bestandsmanagement bei. Im Rahmen dieser Arbeit sollten Methoden für den Multiplex-Nachweis von Antikörpern und Nukleinsäuren viraler Erreger von respiratorischen Krankheitsgeschehen des Schweins entwickelt werden. Die Methode für den Multiplex-Nachweis von Antikörpern sollte auf Basis der xMAP® Flüssigchip-Technologie (Luminex Corporation, Austin, T, USA) an der LiquiChip®- Workstation (Qiagen, Hilden, D) etabliert werden. Da es sich um eine für den Antikörpernachweis im veterinärmedizinischen Bereich bislang nicht genutzte Methode handelte, erfolgte die Prüfung der Machbarkeit zunächst im Einfach-Format am Beispiel des Porzinen Circovirus Typ 2. Im Laufe der Arbeit wurde deutlich, daß die Kopplung des PCV2 ORF2-Proteins als Capture-Molekül sowie die Erstellung der Versuchsansätze mit akzeptablem Aufwand ohne Spezialtechniken durchführbar war. Aufgrund der Anordnung der Proben auf Platten im 96-well-Format und der vollautomatischen Messung war ein hoher Probendurchsatz möglich. Nach der Einführung von Waschschritten in die Versuchsansätze konnten hohe Fluoreszenzsignale erzeugt werden. Im Laufe der Optimierungsversuche wurde allerdings die fehlende Korrelation dieser Fluoreszenzsignale mit den Ergebnissen der Referenzmethode deutlich. Aufgrund der unbekannten Testeigenschaften sowie fehlender Kontrollmöglichkeiten wurden diese nicht sogleich als unspezifische bzw. falsch positive Signale erkannt. Erst durch die Testung von positiven und negativen Feldseren an verschiedensten Bead-Arten wurde ersichtlich, daß die Fluoreszenzen nicht ausschließlich durch die spezifische Bindung der PCV2-Antikörper an das Capture-Protein entstanden. Im Ausschlussverfahren konnte die Ursache eingegrenzt werden. Bestandteile aus dem Schweineserum führten vermutlich durch unspezifische Bindungen an die LiquiChip®-Beads zu einem Fluoreszenzereignis. Durch Vorinkubation der Beads in Pferdeserum und der Feldseren mit einem Block-Puffer wurde versucht, diese Serumbestandteile abzusättigen und so eine Bindung an die Beads zu verhindern. Die Inkubationsvarianten führten weder zu einer Minimierung der unspezifischen Bindung noch zu einer verbesserten Differenzierung PCV2-positiver und negativer Seren. Die in der vorliegenden Arbeit verwendeten Bead-Arten sind für den Nachweis von Antikörpern gegen das PCV2 ORF2-Protein nicht geeignet. Alternative Bead-Arten für einen vergleichbaren Versuchsansatz stehen derzeit nicht zur Verfügung. Ein weiteres Ziel der Arbeit bestand darin, eine bereits in der Diagnostik von Schweineviren etablierte Methode, die PCR, zu einer Multiplex-PCR zu erweitern. Als zu detektierende Parameter wurden die derzeit bedeutendsten viralen Erreger von respiratorischen Erkrankungen des Schweins, das PRRS-Virus (Typ 1 und Typ 2), das Porzine Influenzavirus mit den Subtypen H1N1, H3N2 und H1N2 und PCV2 gewählt. Es wurden die Primersequenzen von bereits etablierten Einfach-PCRs an die besonderen Ansprüche einer Multiplex-PCR angepasst und die Methode zunächst im Einzelansatz auf Funktionsfähigkeit überprüft. Im Anschluss wurden die Parameter zu einer Multiplex-PCR zusammengeführt, die Methode optimiert und auf Spezifität, Sensitivität und Verhalten in der Routinediagnostik überprüft. Aufgrund der im Gegensatz zur Einfach-PCR zum Teil herabgesetzten Sensitivität ist diese Methode für Ausschlussuntersuchungen weniger geeignet. Für die Untersuchung von Probenmaterial klinisch erkrankter Tiere ist sie jedoch gut geeignet und bietet die Möglichkeit einen schnellen Überblick über das Erregerspektrum zu erhalten. Es muss jedoch berücksichtigt werden, daß bestimmte Parameter, z.B. PCV2, die Sensitivität des Nachweises der anderen Parameter sehr deutlich herabsetzen kann. Dies ist insbesondere von Bedeutung, da PCV2-DNA in Probenmaterial von klinisch erkrankten Tieren in sehr hohen Mengen vorhanden ist und dadurch die weiteren Parameter noch zusätzlich beeinflusst werden können.

Recent proceedings in biotechnology have enabled completely new avenues in life science research to be explored. By allowing increased parallelization an ever-increasing complexity of cell samples or experiments can be investigated in shorter time and at a lower cost. This facilitates for example large-scale efforts to study cell heterogeneity at the single cell level, by analyzing cells in parallel that also can include global genomic analyses. The work presented in this thesis focuses on massively parallel analysis of cells or nucleic acid samples, demonstrating technology developments in the field as well as use of the technology in life sciences. In stem cell research issues such as cell morphology, cell differentiation and effects of reprogramming factors are frequently studied, and to obtain information on cell heterogeneity these experiments are preferably carried out on single cells. In paper I we used a high-density microwell device in silicon and glass for culturing and screening of stem cells. Maintained pluripotency in stem cells from human and mouse was demonstrated in a screening assay by antibody staining and the chip was furthermore used for studying neural differentiation. The chip format allows for low sample volumes and rapid high-throughput analysis of single cells, and is compatible with Fluorescence Activated Cell Sorting (FACS) for precise cell selection. Massively parallel DNA sequencing is revolutionizing genomics research throughout the life sciences by constantly producing increasing amounts of data from one sequencing run. However, the reagent costs and labor requirements in current massively parallel sequencing protocols are still substantial. In paper II-IV we have focused on flow-sorting techniques for improved sample preparation in bead-based massive sequencing platforms, with the aim of increasing the amount of quality data output, as demonstrated on the Roche/454 platform. In paper II we demonstrate a rapid alternative to the existing shotgun sample titration protocol and also use flow-sorting to enrich for beads that carry amplified template DNA after emulsion PCR, thus obtaining pure samples and with no downstream sacrifice of DNA sequencing quality. This should be seen in comparison to the standard 454-enrichment protocol, which gives rise to varying degrees of sample purity, thus affecting the sequence data output of the sequencing run. Massively parallel sequencing is also useful for deep sequencing of specific PCR-amplified targets in parallel. However, unspecific product formation is a common problem in amplicon sequencing and since these shorter products may be difficult to fully remove by standard procedures such as gel purification, and their presence inevitably reduces the number of target sequence reads that can be obtained in each sequencing run. In paper III a gene-specific fluorescent probe was used for target-specific FACS enrichment to specifically enrich for beads with an amplified target gene on the surface. Through this procedure a nearly three-fold increase in fraction of informative sequences was obtained and with no sequence bias introduced. Barcode labeling of different DNA libraries prior to pooling and emulsion PCR is standard procedure to maximize the number of experiments that can be run in one sequencing lane, while also decreasing the impact of technical noise. However, variation between libraries in quality and GC content affects amplification efficiency, which may result in biased fractions of the different libraries in the sequencing data. In paper IV barcode specific labeling and flow-sorting for normalization of beads with different barcodes on the surface was used in order to weigh the proportion of data obtained from different samples, while also removing mixed beads, and beads with no or poorly amplified product on the surface, hence also resulting in an increased sequence quality. In paper V, cell heterogeneity within a human being is being investigated by low-coverage whole genome sequencing of single cell material. By focusing on the most variable portion of the human genome, polyguanine nucleotide repeat regions, variability between different cells is investigated and highly variable polyguanine repeat loci are identified. By selectively amplifying and sequencing polyguanine nucleotide repeats from single cells for which the phylogenetic relationship is known, we demonstrate that massively parallel sequencing can be used to study cell-cell variation in length of these repeats, based on which a phylogenetic tree can be drawn. / QC 20111031

Brucella sp. são causadoras de brucelose, zoonose de importância mundial, sendo sua identificação muito importante para programas de controle e erradicação ou para se realizar um rastreamento epidemiológico. Em caso de brucelose humana, o tratamento é feito com uma combinação de dois antimicrobianos, sendo a rifampicina uma das possibilidades nesta associação e frequentemente utilizada; porém há relatos de casos de resistência com este antimicrobiano. Este estudo teve como objetivos: (i) tipificar a coleção de cepas de Brucella sp. pertencentes à bacterioteca do Laboratório de Bacteriologia Animal, DeMIP, ICBS, por Bruce-Ladder; (ii) testar a susceptibilidade antimicrobiana para rifampicina pelos métodos E-test e microdiluição em caldo; (iii) realizar a avaliação do fenótipo de super expressão de bomba de efluxo; (iv) investigar os eventos moleculares que levam ao desenvolvimento do fenótipo de resistência através da análise do gene rpoB; (v) detectar a presença do gene bepC. A PCR Bruce-Ladder confirmou a identificação de todas as cepas de referência e de campo testadas e classificou todas as cepas de campo, isoladas de bovinos, como B. abortus. Houve divergência na Concentração Inibitória Mínima de microdiluição em caldo e E-test em 21% das cepas analisadas. Oito das 52 cepas testadas apresentaram susceptibilidade reduzida para rifampicina pelo método de diluição em caldo. Observamos redução da CIM na presença de carbonil cianida m-clorofenilhidrazona (cccp) das cepas com susceptibilidade reduzida a rifampicina indicando uma provável ação de bomba de efluxo nesta resistência. Encontramos duas mutações no gene rpoB que não estão envolvidas com o fenótipo de resistência. O gene bepC foi detectado em 100% das cepas testadas (susceptíveis e resistentes à rifampicina) indicando que não está relacionado ao fenótipo de resistência observado. / Brucella sp. are the causative agent of brucellosis, a zoonotic disease of global importance. Their correct identification is very important to help the control and eradication programs, or to carry out an epidemiological tracing. In the case of human brucellosis, treatment is done with a combination of two antimicrobials, rifampin being one of the possibilities in this association and commonly used; however there are case reports of resistance to this antibiotic. This study aims: (i) typing the Brucella strains collection belonging to the Laboratory of Animal Bacteriology, DeMIP, ICBS, by Bruce-Ladder; (ii) test its antimicrobial susceptibility to rifampin by E-test and microdilution broth methods; (iii) evaluate the phenotype of super expression of efflux pump; (iv) investigate the molecular events that can lead to the development of resistance analyzing the rpoB gene; and (v) detect the presence of the bepC gene. The Bruce-Ladder PCR confirmed the identification of all the reference and field strains tested and classified all strains isolated from cattle, as B. abortus. There was a divergent result in the minimum inhibitory concentration (MIC) between the microdilution broth test and E-test in 21% of the strains examined. Eight of 52 strains tested showed reduced susceptibility to rifampin by the broth dilution method. It was observed MIC reduction in the presence of carbonyl cianida m-clorofenilhidrazona with the strains with reduced susceptibility to rifampin, indicating a probable action of an efflux pump in this phenotype. We found two gene mutations in the rpoB gene who aren't involved with the resistance phenotype. The bepC gene was detected in 100% of the strains tested (susceptible and resistant to rifampicin) indicating that is not probably related to the phenotype of resistance observed.

Orientador: Fernando Antonio de Ávila / Banca: Hélio José Montassier / Banca:Antonio José Piantino Ferreira / Resumo: Foram isoladas 90 estirpes de E. coli de fígados e de intestinos, de pintainhas de postura comercial, com sete dias de idade. Com o objetivo de caracterizar as estirpes isoladas, a patogenicidade das mesmas foi determinada, em inoculação "in vivo". O teste revelou 44 estirpes de alta ou de intermediária patogenicidade, que foram analisadas por PCR multiplex quanto á presença de oito genes de virulência (astA, iss, iucD, irp2, papC, tsh, vat e cva/cvi) e tiveram os sorotipos O:H identificados. Os resultados demonstraram que todas as estirpes analisadas continham pelo menos um dos oito genes pesquisados e que a maioria (93,20%) possuíam o gene iss. Foram detectados 17 perfis genéticos diferentes, sendo 15 deles com combinações de dois ou mais genes, representando 70,45% do total de estirpes analisadas. Onze sorogrupos e onze antígenos "H" foram identificados, sendo O8 (15,89%) e o H17 (23,8%) os mais frequentes. Com o objetivo de verificar a susceptibilidade das estirpes aos antimicrobianos: ampicilina, enrofloxacina, eritromicina, espectinomicina, estreptomicina, fosfomicina, kanamicina, lincomicina, norfloxacina, sulfa+trimetoprim e tetraciclina, comumente utilizados na avicultura, todas as estirpes de E. coli isoladas foram analisadas. O antimicrobiano que apresentou maior atividade antibacteriana foi a espectinomicina (92,2%) e o de menor atividade foi a lincomicina. Nenhuma das estirpes foi sensível a todos os antimicrobianos testados. Os resultados demonstraram uma diversidade de sorotipos e de genes de virulência envolvidos no quadro clínico de colibacilose estudado, como também sorogrupos que não haviam sido relatados em APEC e a alta incidência de resistência antimicrobiana / Abstract: A total of 90 strains of E. coli were isolated from the livers and intestines of seven-day-old commercial layer chicks. With the objective of characterising the isolated strains, their pathogenicity levels were determined by in vivo inoculation. These tests identified 44 strains with high or intermediate levels of pathogenicity, which were then analysed by multiplex PCR for the presence of eight virulence genes (astA, iss, iucD, irp2, papC, tsh, vat e cvi/cva) and the serotypes O:H were identified. The results demonstrated that these isolated strains contained at least one of the eight genes of interest, and the majority (93.20%) possessed the iss gene. Seventeen different genetic patterns were detected, 15 of which had combinations of two or more genes, representing 70.45% of all analysed strains. Eleven serogroups and eleven antigens "H" were identified, O8 (15.89%) and H17 (23.80%) were most frequent. Aiming to verify the susceptibility of strains to antimicrobial agents: ampicillin, enrofloxacin, erythromycin, spectinomycin, streptomycin, fosfomycin, kanamycin, lincomycin, norfloxacin, trimethoprim sulfa and tetracycline, commonly used in poultry, all strains of E. coli isolates were analyzed. The antibiotics that showed the highest antibacterial activity was spectinomycin (92.2%) and less activity was the lincomycin (100%) strains were resistant. None of the strains were sensitive to all antibiotics tested. The results showed a diversity of serotypes and virulence genes involved in the clinical study of colibacillosis, as well as serogroups that had not been reported in APEC and the high incidence of antimicrobial resistance / Mestre

Objetivos: Padronizar uma técnica molecular, Reação em Cadeia da Polimerase (PCR) para detectar os genes blaSPM-1 , blaVIM-2 e blaIMP-1 que conferem a Pseudomonas aeruginosa resistência a carbapenêmicos (imipenem e meropenem) através da produção das metalo-β-lactamases (MBL) SPM-1, VIM-2 e IMP-1. Comparar os resultados obtidos com a técnica de PCR com os obtidos através de uma técnica fenotípica para detecção desse mecanismo enzimático de resistência. Descrever a prevalência dos genes de MBL. Metodologia: Utilizando 48 amostras clínicas de P. aeruginosa resistentes a ceftazidima e/ou imipenem sendo 37 caracterizadas como produtoras de MBL através de uma técnica fenotípica (aproximação de disco) e 11 como não produtoras pela mesma técnica. Esses isolados foram testados com três primers específicos para os seguintes genes: blaSPM-1 , blaVIM-2 e blaIMP-1 Resultados e Discussão: Dos 37 isolados produtores de metalo-β-lactamase, 29 tiveram resultado positivo na PCR sendo 27 positivos para o gene blaSPM-1 e 2 positivos para o gene blaIMP-1 . Em nenhum isolado foi detectado o gene blaVIM-2 .Oito isolados caracterizados como produtores de MBL não tiveram nenhum produto amplificado com os três pares de primers. Os 11 isolados caracterizados como não produtores de MBL não tiveram produto amplificado. Assim, a sensibilidade da técnica molecular foi de 78,40% e a especificidade 100,0% considerando a técnica fenotípica de aproximação de disco como padrão ouro Conclusões: Foi possível a padronização da técnica de PCR para a detecção dos genes blaSPM-1 , blaVIM-2 e blaIMP-1 bem como foi possível a comparação entre a técnica de PCR e a técnica fenotípica, sendo que a metodologia molecular apresentou 100% de especificidade e 78,40% de sensibilidade. O gene de MBL mais prevalente foi blaSPM-1 encontrado em 27/29 amostras de P. aeruginosa resistentes ao imipenem. O gene blaIMP-1 foi detectado em apenas 2/29 amostras de P. aeruginosa resistentes ao imipenem. O gene blaVIM-2 e não foi detectado nas amostras de P.aeruginosa analisadas neste estudo.

Made available in DSpace on 2015-07-22T20:49:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-04-29. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-11T03:26:21Z : No. of bitstreams: 1 Publico-178.pdf: 625763 bytes, checksum: bd311a8cd3f7ff010bc833233dd4c82b (MD5) / Objetivo: Desenvolvimento e aplicação de protocolos de Nested Multiplex PCR e PCR em Tempo Real para a detecção bacteriana e classificação de Gram em amostras de humor aquoso e vítreo coletadas de pacientes com suspeita clínica de endoftalmite. Métodos: Especificidade analítica foi estabelecida utilizando 31 microrganismos clinicamente importantes, 20 gram-positivos e 11 gram-negativos. Reação cruzada com DNA humano e DNA fúngico foi testada. Amostras controles de humor aquoso coletadas após facoemulsificação foram incluídas. Sensibilidade analítica para as metodologias de PCR foram determinadas utilizando diluição seriada 1:10 de DNA extraído de S. epidermidis e E. coli. As técnicas foram posteriormente aplicadas e testadas em amostras de humor aquoso e vítreo coletadas de pacientes com diagnóstico clínico de endoftalmite. Preparações comerciais de Taq DNA polimerase foram pré-tratadas com DNaseI. Resultados: Amplificação genérica do gene 16S rDNA foi positiva para todos os isolados bacterianos. Classificação de Gram pela técnica de Nested Multiplex PCR não foi possível apenas para isolados de Acinetobacter spp. Utilizando PCR Multiplex em Tempo Real, todos os isolados foram classificados por Gram, sendo que P. acnes exibiu um padrão misto de amplificação. Limite de detecção da metodologia de Nested Multiplex PCR foi de 1 fg/μl para S. epidermidis e E.coli. A sensibilidade de detecção para S. epidermidis e E. coli utilizando reação para detecção universal bacteriana por PCR em Tempo Real com SYBR Green foi de 100 fg/μl (E = 0,82 e 0,86; r2 = 0,99) e 1 pg/μl utilizando metodologia de PCR Multiplex em Tempo Real com Sondas TaqMan (E = 0,66 e 0,77; r2 = 0,99). A positividade da cultura para detecção bacteriana a partir de amostras de humor aquoso e vítreo foi de 47,6% e pelas metodologias de Nested Multiplex PCR e PCR em Tempo Real foi de 100% e 95,2% respectivamente. Entre as amostras negativas por cultura (n=10), a metodologia de Nested Multiplex PCR foi positiva para todas (100%) e PCR em Tempo Real em 90% dos casos (9/10). Entretanto, a proporção de falso-positivos pela metodologia de Nested Multiplex PCR (65,4%) foi superior aos valores obtidos por PCR em Tempo Real (7,7%). A classificação de gram foi obtida em 88,8% dos casos por Nested PCR e 100% por PCR em Tempo Real. A correlação entre a identificação clássica e classificação de Gram molecular foi 63,6% para ambas as técnicas. A identificação pelo sequenciamento dos produtos obtidos por Nested Multiplex PCR e PCR em Tempo Real apresentou correlação de 100% e 88,8%, respectivamente, quando comparada a identificação fenotípica. Conclusões: As metodologias de PCR apresentaram boa correlação quando comparadas com os resultados da cultura e a detecção passou de 47,6% por cultura para 100%, demonstrando serem testes viáveis e mais sensíveis para a caracterização laboratorial de endoftalmite. / Objective: Development and application of Nested Multiplex PCR and Real Time PCR assays for detection and Gram classification of bacteria using aqueous and vitreous humor collected from patients with suspected endophthalmitis. Methods: Analytical specificity was established using 31 clinically important pathogens, 20 gram-positive and 11 gram-negative. Specificity was also tested using human DNA and fungal DNA. Control samples of non-infected aqueous humor collected at the end of phacoemulsification surgery were included. Analytical sensitivity was determined using a 10-fold dilution of S. epidermidis and E. coli DNA. After, methodologies were tested in aqueous and vitreous humor collected from patients with clinical diagnosis of endophthalmitis. Comercial Taq polymersase preparations were DNA decontaminated using DNaseI pretreatment. Results: Universal amplification of 16S rDNA was achieved for all bacterial isolated. Nested Multiplex PCR failed only to determine the Gram status of Acinetobacter spp. Gram classification was achieved for every bacterial isolates using a Multiplex Gram-Specific TaqMan-based PCR, and only a P. acnes isolate showed a mixed signal. Limit of detection using Nested Multiplex PCR was 1 fg/μl for both S. epidermidis and E. coli. Sensitivity for detection of S. epidermidis and E. coli DNA using a SYBR Green 16S rDNA-based universal PCR was 100 fg/μl (E = 0.82 and 0.86; r2 = 0.99) and 1 pg/μl using a Multiplex Gram-Specific TaqMan-based PCR (E = 0.66 and 0.77; r2 = 0.99). Culture was positive in 47.6% of aqueous and vitreous humor analysis. Nested Multiplex PCR and Real Time PCR assays were positive in 100% and 95.2% of these cases, respectively. Among negative culture samples, Nested Multiplex PCR was positive for all (100%) and Real Time PCR assays in 90% of cases (9/10). Gram classification was completed for 88.8% and 100% samples using Nested Multiplex PCR and Real Time PCR methodologies, respectively. Correlation of 63.6% between microbiological and molecular Gram classification was observed using both molecular assays. 16S rDNA sequence-based identification using Nested Multiplex PCR and Real Time PCR products showed 100% and 88.8% correlation respectively when compared with phenotypic identification. Conclusions: Both PCR methodologies presented good correlation when compared with culture-proven results and bacterial detection was improved from 47.6%% to 100% showing to be feasible tests for laboratorial characterization of bacterial endophthalmitis. / TEDE / BV UNIFESP: Teses e dissertações

Made available in DSpace on 2014-08-26T17:15:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) 86.pdf: 4313185 bytes, checksum: 841992629bd3bcc0ae5285c8796f0995 (MD5) Previous issue date: 2009 / Universidade Federal do Rio de Janeiro. Faculdade de Farmácia, Rio de Janeiro, RJ, Brasil. / Infecções invasivas são um problema crescente em hospitais terciários no Brasil e no mundo. Dentre os diversos agentes etiológicos encontrados no ambiente hospitalar, o gênero Candida tem sido o terceiro ou quarto patógeno mais isolado. De maneira geral, infecções fúngicas invasivas estão associadas a altas taxas de morbidade e mortalidade, dificuldades de diagnóstico, resistência a antimicrobianos, extensão do tempo de internação e aumento dos custos hospitalares. O presente trabalho objetivou avaliar o desempenho de métodos fenotípicos e moleculares na identificação de espécies de Candida recuperadas de casos de infecção hospitalar e descrever seus perfis de susceptibilidade a drogas antifúngicas através de metodologias de referência e comerciais. Para tanto, 113 isolados clínicos (108 Candida spp., 2 Rhodotorula glutinis e 1Trichosporon sp.) de 100 pacientes hospitalizados no estado do Rio de Janeiro foram submetidos a provas em CHROMagar, do tubo germinativo e do clamidósporo, análises bioquímicas em aparelho VITEK e identificação molecular por multiplex-PCR. A susceptibilidade ao fluconazol, itraconazol e anfotericina B foi avaliada conjuntamente pelos métodos de difusão em ágar (CLSI/M44-A e CECON) e microdiluição em caldo (CLSI/M27-A2 e EUCAST/E.Dis.7.1) conforme os protocolos de referência do CLSI e EUCAST, bem como pelas instruções do fabricante do método comercial CECON. Com relação às características demográficas dos pacientes, 47% eram do sexo masculino e 37% do sexo feminino, a maioria se encontrava na faixa de 0-20 anos (33%) e as leucemias foram os principais processos de base (20%). Candida albicans (41,5%), C. parapsilosis (29,2%), C. guilliermondii (10,6%) e C. tropicalis (9,7%) foram as espécies mais isoladas, considerando a totalidade dos espécimens clínicos. Em cultura de sangue, C. albicans (38,4%) também foi preponderante. A identificação cromogênica mostrou 100% de sensibilidade e especificidade para C. albicans, C. tropicalis e C. krusei. As provas do tubo germinativo e do clamidósporo para identificação de C. albicans apresentaram 89,4% de sensibilidade e 100% de especificidade. Os testes bioquímicos permitiram a detecção correta e completa de 78,8% dos isolados. A multiplex-PCR identificou adequadamente todas as espécies para os quais primers tinham sido desenhados. Alta taxas (≥92,9%) de susceptibilidade aos 3 antifúngicos testados foram observadas em todas as metodologias empregadas. Resistência foi verificada apenas em C. krusei e Rhodotorula glutinis frente ao fluconazol. No entanto, concentrações inibitórias mínimas (CIM) mais elevadas foram, igualmente, encontradas em itraconazol. O cálculo do coeficiente de correlação intraclasse (CCI) demonstrou alta correlação (0,88-0,97) entre todos os métodos utilizados para avaliação das susceptibilidades aos antifúngicos. Os resultados apresentados demonstraram que C. albicans foi a espécie mais prevalente e também que, depois de C. albicans, C. glabrata, C. krusei e C. lambica foram as espécies menos susceptíveis aos antifúngicos azólicos. Além disto, o CHROMagar e a multiplex-PCR foram os mais efetivos na identificação preliminar e na identificação definitiva dos isolados clínicos, respectivamente. As metodologias de difusão em ágar e microdiluição em caldo foram também efetivas tanto na triagem quanto na confirmação das susceptibilidades. / Invasive infections are a increasing problem in tertiary care hospital in the Brazil and in the world. The predominant etiologic agents in the nosocomial environment include the genus Candida that is the third ou fourth most common isolate. In generaly, invasive fungal infections are associated with high morbidity and mortality, difficulties in the diagnosis, acquisition of resistance, prolonged hospital stay, and high hospitalar costs. The aim of the present work was to evaluate the performance of phenotypic and molecular methods in the identification of Candida spp. isolated from nosocomial infection cases as well as to describe their antifungal drug susceptibility profliles by reference and commercial methodologies. For this, 113 clinical isolates (108 Candida spp., 1 Rhodotorula glutinis, 1 Trichosporon sp.) from 100 hospitalized patients in the Rio de Janeiro state were submmited to CHROMagar, germ tube and chlamydospore testing, biochemistry analysis in VITEK equipament, and molecular identification by multiplex-PCR. The susceptibility to fluconazole, itraconazol, and amphotericin B was evaluated by disk-diffusion method (CLSI/M44-A, CECON) and broth microdilution method (CLS/M27-A2, EUCAST/E.Dis.7.1.) according to the CLSI and EUCAST reference protocols and the manufacturer’s instructions, in case of CECON. Relatively of the demographic patient characteristics, 47% were male, 37% were female, the majority was between 0-20 years (33%), and leukemias were the main base diseases (20%). Candida albicans (41,5%), C. parapsilosis (29,2%), C. guilliermondii (10,6%) e C. tropicalis (9,7%) were the most frequently isolated Candida species from all clinical specimens. In hemoculture C. albicans (38,4%) was prevalent. The chromogenic identification showed susceptibility and specificity of 100% to C. albicans, C. tropicalis, and C. krusei. The germ tube and chlamydospore formation to C. albicans identification presented sensibility of 89,4% and specificity of 100%. The biochemistry tests were capable to correct and complete detection of 78% of the isolates. All Candida species could be accuracely identified by using the designed species-specific primers by multiplex-PCR analysis. High rates (≥92,9%) of susceptibility to 3 antifungal drug tested were verified for all methodologies. Resistance was found only in C. krusei and Rhodotorula glutinis to fluconazole. However high minimum inhibitory concentrations (MIC) were found to itraconazole as well. The intraclass correlation coefficient (ICC) showed high correlation (0,88-0,97) between all methods used to antifungal susceptibility evaluation. The results demonstrated that C. albicans was the most predominant specie, and also that after C. albicans, C. glabrata, C. krusei and C. lambica were the less susceptibility to azoles drug. Besides this, CHROMagar and multiplex-PCR were more effective in the preliminar and definitive identification of clinical isolates, respectively. The disk-diffusion and broth microdilution methods were effective to screening and confirm the susceptibilities.

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(Viannia) braziliensis, espécies causadoras de leishmaniose tegumentar americana no Brasil e investigar uma possível relação entre os resultados deste trabalho e as características imunopatológicas das infecções com as espécies em estudo. Macrófagos peritoneais de camundongos BALB/c foram infectados com diferentes cepas de L. (L.) amazonensis e de L. (V.) braziliensis. A carga parasitária e a taxa de infecção de macrófagos foram determinadas através de microscopia ótica. As cepas de L. (L.) amazonensis apresentaram uma maior variabilidade intraespecífica do que as de L. (V.) braziliensis, porém sem diferença estatisticamente significante A produção de NO foi avaliada por meio da reação de Griess. Todas as cepas de L. (L.) amazonensis induziram a produção de NO, enquanto que apenas na infecção por uma cepa de L. (V.) braziliensis observaram-se níveis detectáveis de NO. Entretanto, esta aparente diferença também não foi estatisticamente significante. A produção de ureia foi determinada através da ocorrência da reação de hidrólise de L-arginina pela enzima arginase. Observou-se que a produção de ureia nas culturas infectadas por L. (V.) braziliensis foi mais heterogênea do que nas infectadas por L. (L.) amazonensis. Observou-se também uma correlação inversa forte e significativa (Spearman r = -0,8051; p = 0,0218) entre os níveis de nitrito e de uréia caracterizando as duas vias de ativação macrofágica: clássica e alternativa, respectivamente. Citocinas e quimiocinas foram dosados nos sobrenadantes dos macrófagos infectados através da técnica de Luminex e a avaliação da expressão gênica destas citocinas e quimiocinas foi realizada por meio do PCR Multiplex em tempo real. Observaram-se importantes diferenças entre o perfil de citocinas e quimiocinas caracterizados através de Luminex e de PCR Multiplex em tempo real Apesar disso, ambos os métodos mostraram níveis mais altos de citocinas e quimiocinas nas culturas infectadas com L. (V.) braziliensis em comparação às infectadas com L. (L.) amazonensis. Os resultados do Multiplex mostraram ausência de diferença estatística entre os macrófagos infectados por L. (L.) amazonensis e o controle de macrófagos não infectados. Por outro lado, nas culturas infectadas por L. (V.) braziliensis houve um aumento significativo (p < 0,05) da expressão gênica das citocinas IL-1\03B1, IL-6, G-CSF e da enzima NOS, além do aumento sugestivo (p<0,1) da expressão da citocina IL-10, da quimiocina CCL3 e dos receptores de quimiocinas CCR2 e CCR5. Concluiu-se, portanto, que a infecção por L. (V.) braziliensis modulou uma resposta predominantemente pró-inflamatória nos macrófagos peritoneais de camundongos BALB/c, enquanto que não foi observada alteração na expressão de qualquer dos genes alvos do estudo na infecção com a espécie L. (L.) amazonensis em relação às culturas controle não infectadas / Leishmaniasis is a group of diseases caused by vari ous species of protozoa of the genus Leishmania , clinically classified as cutaneous leishmaniasis and visceral leishmaniasis. Leishmaniasis represents a serious p ublic health problem in Brazil, where the desease has been registered in all states . Whereas the mechanisms by which the different species of Leishmania cause different diseases are still largely unknown, we sought to characterize differences in t he profile of cytokines and chemokines produced by murine macrophages infected with L. (Leishmania) amazonensis and L. (Viannia) braziliensis species, both of them causing American cutaneous leishmaniasis in Brazil, and to investiga te a possible relationship between the results of this work and the immunopathological characteristics of the infections with these species. Peritoneal macrophages from BAL B/c mice were infected with different L. (L.) amazonensis and L. (V.) braziliensis strains. The parasite load and the infection rate of macrophages were determined b y optical microscopy. The L. (L.) amazonensis strains apparently showed greater intraspecific va riability than those of L. (V.) braziliensis , although no statistically significant difference was found. NO production was assessed by the Griess reaction. All strains of L. (L.) amazonensis induced NO production while detectable NO levels we re observed only in the infection by one strain of L. (V.) braziliensis . However, this apparent difference was not statistically significant. The urea production was determined by the occurrence of the hydrolysis reaction of L-arginine by the enzyme arginase. It was observed that urea production in cultures infected by L. (V.) braziliensis was more heterogeneous than in those infected by L. (L.) amazonensis . We also observed a strong and significant inverse correlation (Spearman r = -0.80 51, p = 0.0218) between the levels of nitrite and urea featuring the two routes of mac rophage activation: classical and alternative, respectively. Cytokines and chemokines were measured in the supernatants of infected macrophages through the Lu minex technique and the assessment of gene expression of these cytokines an d chemokines was performed using real-time PCR Multiplex. Important difference s were observed between the profile of cytokines and chemokines revealed by Lum inex and real-time PCR Multiplex. Nevertheless, both methods showed higher levels of cytokines and chemokines in cultures infected with L. (V.) braziliensis as compared to those infected with L. (L.) amazonensis . The Multiplex results showed no statistical difference between macrophages infected with L. (L.) amazonensis and uninfected macrophages control. On the other hand, in cultures infected with L. (V.) braziliensis xii there was a significant increase (p<0.05) of gene e xpression of IL-1 α , IL-6, G-CSF cytokines and NOS enzyme, and also a suggestive inc rease (p < 0.1) of the expression of the cytokine IL-10, the chemokine CCL 3 and CCR2 and the chemokine receptors CCR5. Therefore, it was concluded that in fection with L. (V.) braziliensis modulated a response predominantly proinflammatory in peritoneal macrophages from BALB/c mice, whereas no change was observed in the expression of any target gene in infections with L. (L.) amazonensis when compared to uninfected control cultures