Tesis por compendio / [ES] El objetivo inicial de esta tesis era detectar y rastrear virus entéricos en diferentes matrices acuáticas mediante la combinación de protocolos moleculares y metagenómicos. Se establecieron como objetivos principales el desarrollo de procedimientos para la concentración de virus en muestras de aguas residuales, el análisis de virus indicadores de contaminación fecal y la caracterización del viroma de estas muestras. En cuanto al desarrollo de procedimientos para la concentración de virus entéricos emergentes en muestras de aguas residuales, el protocolo de floculación con hidróxido de aluminio, utilizado habitualmente en el grupo para la concentración de otros virus entéricos, resultó muy eficaz para el virus de la Hepatitis E, permitiendo su detección en muestras de aguas de entrada y salida de estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR). Por lo que respecta al seguimiento de la prevalencia de otros virus entéricos e indicadores virales en muestras de entrada y salida de EDARs, esta tesis proporciona información cuantitativa sobre la presencia del indicador crAssphage y otros virus entéricos de cápside intacta en aguas de diferentes EDARs valencianas. Además, los resultados de la correlación indican que crAssphage podría no ser un indicador óptimo de la presencia de virus entéricos infecciosos en las aguas residuales tratadas. En relación a la caracterización del viroma de las muestras de agua de las EDARs analizadas, en la presente tesis se describe un procedimiento de referencia que permite la detección y caracterización de las poblaciones virales en las muestras de aguas residuales recogidas a la entrada y salida de la planta depuradora. También se refleja el sesgo existente en los perfiles del viroma que se obtienen según las librerías de secuenciación que se empleen. En este sentido, esta investigación arroja luz sobre la diversidad de las comunidades virales en influentes y efluentes de aguas residuales, proporcionando información valiosa también en términos de indicadores fecales virales. Con la llegada de la pandemia de COVID-19 a principios de 2020, el SARS-CoV-pasó a ser el protagonista de la segunda parte de la tesis. En este aspecto, se marcaron como objetivos implementar un sistema de monitorización de SARS-CoV-2 en aguas residuales y desarrollar y optimizar métodos moleculares rápidos para inferir la infectividad del SARS-CoV-2. Los resultados obtenidos han demostrado que la aplicación de la epidemiología basada en aguas residuales (WBE) es eficiente para estimar la presencia de COVID-19 en comunidades y puede servir de herramienta para la salud pública como alerta temprana ante situaciones pandémicas. Asimismo, esta tesis incluye el primer estudio publicado en España que realizó un análisis metagenómico de la diversidad del SARS-CoV-2 presente en las aguas residuales en las tres primeras oleadas epidemiológicas, cuyos resultados confirmaron el potencial de la secuenciación masiva de aguas residuales para detectar nuevas mutaciones y linajes del SARS-CoV-2. Además, también se han comparado y optimizado los protocolos de concentración, extracción y detección de ácidos nucleicos de coronavirus a partir de muestras de aguas residuales, superficiales y de mar. Así, este trabajo amplía el conocimiento sobre los procedimientos analíticos para la detección del SARS-CoV-2 en aguas residuales favoreciendo la implementación global del COVID-19 WBE. Finalmente, se ha implementado un protocolo de RT-qPCR de viabilidad basado en el cloruro de platino para evitar la amplificación del ARN del SARS-CoV-2 no infeccioso. Además, los resultados de esta tesis apoyan la idea de que el SARS-CoV-2 presente en las aguas residuales no es infeccioso. En general, en el marco de esta tesis doctoral se ha desarrollado una herramienta analítica rápida basada en la RT-qPCR de viabilidad para inferir la infectividad del SARS-CoV-2 con potencial aplicación en la evaluación de riesgos, la prevención y el control en los programas de salud / [CA] L'objectiu inicial d'esta tesi era detectar i rastrejar virus entèrics en diferents matrius aquàtiques mitjançant la combinació de protocols moleculars i metagenòmics. Es van establir com a objectius específics el desenvolupament de procediments per a la concentració de virus en mostres d'aigües residuals, l'anàlisi de virus indicadors de contaminació fecal i la caracterització del viroma d'estes mostres. Pel que fa al desenvolupament de procediments per a la concentració de virus entèrics emergents en mostres d'aigües residuals, el protocol de floculació amb hidròxid d'alumini, utilitzat habitualment al grup per a la concentració d'altres virus entèrics, va resultar molt eficaç per al virus de l'hepatitis E, permetent-ne la detecció en mostres d'aigües d'entrada i de sortida d'estacions depuradores d'aigües residuals (EDAR). Pel que fa al seguiment de la prevalença d'altres virus entèrics i indicadors virals en mostres d'entrada i de sortida d'EDARs, esta tesi proporciona informació quantitativa sobre la presència de l'indicador crAssphage i altres virus entèrics de càpside intacta en aigües de diferents EDARs valencianes. A més, els resultats de la correlació indiquen que el bacteriòfag crAssphage podria no ser un indicador òptim de la presència de virus entèrics infecciosos a les aigües residuals tractades. Pel que fa a la caracterització del viroma de les mostres d'aigua de les EDARs analitzades, a la present tesi es descriu un procediment de referència que permet la detecció i caracterització de les poblacions virals a les mostres d'aigües residuals recollides a l'entrada i sortida de la planta depuradora. També es reflecteix el biaix existent als perfils del viroma que s'obtenen segons les llibreries de seqüenciació que s'utilitzen. En este sentit, esta investigació aporta coneixement sobre la diversitat de les comunitats virals en influents i efluents d'aigües residuals, proporcionant informació valuosa també en termes d'indicadors fecals virals. Amb l'arribada de la pandèmia de COVID-19 a principis del 2020, el SARS-CoV-va passar a ser el protagonista de la segona part de la tesi. En este aspecte, es van establir com a objectius implementar un sistema de monitorització de SARS-CoV-2 en aigües residuals i desenvolupar i optimitzar mètodes moleculars ràpids per inferir la infectivitat del SARS-CoV-2. Els resultats obtinguts han demostrat que l'aplicació de l'epidemiologia basada en aigües residuals (WBE) és eficient per estimar la presència de COVID-19 a les comunitats i pot servir d'eina per a la salut pública com a alerta primerenca davant de situacions pandèmiques. Així mateix, esta tesi inclou el primer estudi publicat a Espanya que va realitzar una anàlisi metagenòmica de la diversitat del SARS-CoV-2 present a les aigües residuals a les tres primeres onades epidemiològiques, els resultats del qual van confirmar el potencial de la seqüenciació massiva d'aigües residuals per a detectar noves mutacions i llinatges del SARS-CoV-2. A més, també s'han comparat i optimitzat els protocols de concentració, extracció i detecció d'àcids nucleics de coronavirus a partir de mostres d'aigües residuals, superficials i de mar. Així, este treball amplia el coneixement sobre els procediments analítics per a la detecció del SARS-CoV-2 en aigües residuals afavorint la implementació global del COVID-19 WBE. Finalment, s'ha implementat un protocol de RT-qPCR de viabilitat basat en el clorur de platí per evitar l'amplificació de l'ARN del SARS-CoV-2 no infecciós. A més, els resultats d'esta tesi donen suport a la idea que el SARS-CoV-2 present a les aigües residuals no és infecciós. En general, en el marc d'esta tesi doctoral s'ha desenvolupat una eina analítica ràpida basada en la RT-qPCR de viabilitat per inferir la infectivitat del SARS-CoV-2 amb potencial aplicació en l'avaluació de riscos, la prevenció i el control en els programes de Salut Pública. / [EN] The initial aim of this thesis was to detect and monitor the presence of enteric viruses in different aquatic matrices using both molecular and metagenomic protocols. The specific objectives were the development of procedures for the concentration of viruses in wastewater samples, the analysis of viruses indicative of faecal contamination and the characterisation of the virome in these samples. Regarding the development of procedures for the concentration of emerging enteric viruses in wastewater samples, the flocculation protocol with aluminium hydroxide, commonly used in the group for the concentration of other enteric viruses, proved to be very effective for Hepatitis E virus, allowing its detection in influent and effluent water samples from wastewater treatment plants (WWTPs). Regarding the monitoring of the prevalence of other enteric viruses and viral indicators in incoming and outgoing samples from WWTPs, this thesis provides quantitative information on the presence of the indicator crAssphage and other enteric viruses with intact capsid in water from different Valencian WWTPs. Moreover, the correlation results indicate that crAssphage may not be an optimal indicator of the presence of infectious enteric viruses in treated wastewater. In relation to the virome characterisation of the WWTP water samples analysed, the present thesis describes a reference procedure that allows the detection and characterisation of viral populations in wastewater. It also reflects the existing bias in the virome profiles obtained depending on the sequencing libraries used. In this sense, this research sheds light on the diversity of viral communities in influent and effluent wastewater, providing valuable information also in terms of faecal viral indicators. With the advent of the COVID-19 pandemic in the early 2020s, SARS-CoV-2 became the focus of the second part of the thesis. In this aspect, the objectives were to implement a monitoring system for SARS-CoV-2 in wastewater and to develop and optimise rapid molecular methods to infer SARS-CoV-2 infectivity. The results obtained have demonstrated that the application of wastewater-based epidemiology (WBE) is efficient for estimating the presence of COVID-19 in communities and can serve as a Public Health tool for early warning of pandemic situations. Furthermore, this thesis includes the first study published in Spain that performed a metagenomic analysis of the SARS-CoV-2 diversity present in wastewater in the first three epidemiological waves, the results of which confirmed the potential of mass sequencing of wastewater to detect new SARS-CoV-2 mutations and lineages. In addition, protocols for the concentration, extraction and detection of coronavirus nucleic acids from sewage, surface and seawater samples have also been compared and optimised. Thus, this work expands the knowledge on analytical procedures for the detection of SARS-CoV-2 in wastewater favouring the global implementation of the COVID-19 WBE. Finally, a viability RT-qPCR protocol based on platinum chloride has been implemented to avoid amplification of non-infectious SARS-CoV-2 RNA. Furthermore, the results of this thesis support the idea that SARS-CoV-2 present in wastewater is not infectious. Overall, in the framework of this PhD thesis, a rapid analytical tool based on feasibility RT-qPCR has been developed to infer the infectivity of SARS-CoV-2 with potential application in risk assessment, prevention and control in Public Health programmes. / This thesis has been funded by an "Ayudas para contratos predoctorales para la formación de doctores 2018” grant, awarded by the Ministry of Science and Innovation. / Cuevas Ferrando, E. (2022). Detection and tracking of emerging viruses of public health interest in waters through molecular and metagenomic procedures [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/190899 / Compendio

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(医科学) / 甲第25202号 / 医科博第158号 / 新制||医科||10(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医科学専攻 / (主査)教授 川口 義弥, 教授 波多野 悦朗, 教授 妹尾 浩 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Agricultural Science / Kyoto University / DFAM

Dans le contexte de la pandémie de COVID-19, de nombreuses recherches se sont penchées sur l’implication du SRAS-CoV-2 en tant que facteur de risque de complications obstétricales et de déséquilibre immunitaire pendant la grossesse. Cependant, peu d’études ont évalué l’impact du stress pandémique sur le profil immunitaire maternel, malgré la vulnérabilité connue de leur système immunitaire au stress chronique. Pallier ce manque de recherche est crucial compte tenu de l’association rapportée entre la prééclampsie (PE), et l’infection au SRAS-CoV-2. La PE est une complication obstétricale grave qui affecte 5 à 8 % des grossesses, et dont le rôle précis du déséquilibre immunitaire dans les manifestations cliniques de la maladie reste mal compris. À la suite de nos analyses approfondies sur l’effet du stress pandémique sur le profil immunitaire à l’interface materno-fœtale et dans la circulation maternelle, nos résultats ont révélé un débalancement important. Nous avons observé un environnement pro- inflammatoire local et systémique chez les personnes avec des grossesses sans complication, mais exposées au stress pandémique avec ou sans infection par SRAS-CoV- 2. Ces résultats soutiennent d’ailleurs l’association entre l’infection par le SRAS-CoV-2 et le risque accru d’hypertension et de PE, potentiellement médié en partie par le stress pandémique. Indépendamment du rôle possible de ce stress en tant que facteur de risque, notre analyse des changements immunitaires dans la circulation des personnes avec prééclampsie précoce (EOPE) et tardive (LOPE) a révélé des altérations distinctes. Dans le groupe LOPE, des variations protéomiques sont observées, tandis que le groupe EOPE présente un profil transcriptomique activé, favorisant une forte activation endothéliale. En somme, nos études mettent en évidence l’impact potentiel du stress pandémique sur la santé maternelle et fœtale et soulignent l’importance d’adresser l’EOPE et la LOPE distinctement. Cette compréhension approfondie est essentielle pour la gestion immédiate des complications obstétricales, et pour évaluer les implications à long terme sur la santé des mères et de leurs enfants. / Throughout the COVID-19 pandemic, many studies have investigated the involvement of SARS-CoV-2 as a risk factor for pregnancy complications and immune imbalance during pregnancy. However, few studies have assessed the impact of pandemic-related stress on the maternal immune profile, despite the known vulnerability of their immune system to chronic stress. Addressing this oversight is particularly relevant given the association between preeclampsia (PE) and SARS-CoV-2 infection. PE is a serious pregnancy complication that affects 5 to 8% of pregnancies, with excessive inflammation and immune imbalance. Nevertheless, the exact contribution of these factors to the clinical manifestations of the pathology remains unclear. After conducting a thorough analysis of the impact of pandemic stress on the immune profile at the maternal-fetal interface and in maternal circulation, our findings revealed significant imbalance. We observed a pronounced pro-inflammatory environment locally and systemically in individuals with uncomplicated pregnancies but exposed to the pandemic stress, regardless of SARS-CoV-2 infection. These results further support the association between SARS-CoV-2 infection and increased risk of hypertension and PE, which could also be mediated by pandemic-related stress. Regardless of the potential role of pandemic stress as a risk factor, our analysis of immune changes in the circulation of individuals with early-onset preeclampsia (EOPE) and late-onset preeclampsia (LOPE) revealed distinct alterations. In the LOPE group, proteomic variations are observed, while the EOPE group exhibits an activated transcriptomic profile, promoting increased endothelial activation. In summary, our studies highlight the potential impact of pandemic stress on maternal and fetal health and underscore the importance of addressing EOPE and LOPE distinctly. This comprehensive understanding is essential for promptly addressing pregnancy complications and for assessing the long-term implications for the health of both mothers and their children.

COVID-19 pandemic has exposed both strengths and weaknesses in world communities and particularly put a severe strain on health care. It is widely accepted that lifestyle factors are an important piece of the puzzle in preventive work against infectious diseases. One of these lifestyle factors is physical activity (FA) that positively affects people's well-being and has a strengthening effect on, among other things, the immune system. The purpose of the study was to investigate how people that have had SARS-CoV-2 infection describe their FA level and general state of health before the illness and how they feel that it has affected their disease course. A total of 10 semi-structured interviews were conducted during the period FebruaryMarch, which were then interpreted using content analysis as a tool. During the analysis work three main categories were identified: Well-balanced FA level, Relatively good general health, Experience of COVID-19 and FA significance. Most respondents perceived themselves as physically active to a greater or lesser extent. Respondents' perception indicates that FA has an important role in facing COVID-19 disease. Results indicate an increasingly accepted view in research that FA can act as a protective factor against SARS-CoV-2 virus / <p>Betyg i Ladok 220613.</p>

Fecal shedding of SARS-CoV-2 leads to a renaissance of wastewater-based epidemiology (WBE) as additional tool to follow epidemiological trends in the catchment of treatment plants. As alternative to the most commonly used composite samples in surveillance programs, passive sampling is increasingly studied. However, the many sorbent materials in different reports hamper the comparison of results and a standardization of the approach is necessary. Here, we compared different cost-effective sorption materials (cheesecloths, gauze swabs, electronegative filters, glass wool, and tampons) in torpedo-style housings with composite samples. Despite a remarkable variability of the concentration of SARS-CoV-2-specific gene copies, analysis of parallel-deposited passive samplers in the sewer demonstrated highest rate of positive samples and highest number of copies by using cheesecloths. Using this sorption material, monitoring of wastewater of three small catchments in the City of Dresden resulted in a rate of positive samples of 50% in comparison with composite samples (98%). During the investigation period, incidence of reported cases of SARS-CoV-2 in the catchments ranged between 16 and 170 per 100,000 persons and showed no correlation with the measured concentrations of E gene in wastewater. In contrast, constantly higher numbers of gene copies in passive vs. composite samples were found for human adenovirus and crAssphage indicating strong differences of efficacy of methods concerning the species investigated. Influenza virus A and B were sporadically detected allowing no comparison of results. The study contributes to the further understanding of possibilities and limits of passive sampling approaches in WBE.

Coronavirus eller SARS-CoV-2 (severe acute respiratory syndrom coronavirus 2) som fick utbrott i december 2019 har väckt en stor uppmärksamhet och påverkat mänskligheten världen runt och inte minst påverkat den socioekonomiska balansen. Viruset som har ursprung i staden Wuhan i Kina sprider sig snabbt mellan människorna genom frekvent rekombination av det genetiska materialet. Redan efter ett år från utbrottet beräknades antal fall till 98 miljoner och dödsfallen till 2 miljoner globalt. Förutom lunginflammation leder infektionen till högre halter av proinflammatoriska markörer som CRP och höga nivåer av cytokiner som IL-6 som i slutändan kan resultera i en cytokinstorm. Därför anses en blockering av IL6 produktionen och/eller blockering av receptorbindningen vara en terapeutisk lösning för att begränsa patogenicitet. Tocilizumab som är den första immunmodulator som introducerades och testades mot covid-19 pneumoni har i flera studier gett upphov till heterogent resultat angående dess effekt på sjukdomen. Syftet med detta litteraturabete är att studera tocilizumabs effekt på covid-19 sjuka patienter med pneumoni och med måttlig till svår sjukdom. Genom sökning på databasen PubMed hittades sex randomiserade kliniska studier som valdes för att undersökas i detta arbete. Studierna jämförde effekten av standardbehandling med och utan tocilizumab. Resultatet blev heterogent men en signifikant förbättring observerades för tocilizumab vad gäller överlevnad, sjukdomsprogression och hälsostatus. Trots att tocilizumabs fördelar överväger dess nackdelar krävs det dock mer forskning kring läkemedlet för att kunna dra bättre samband mellan tocilizumab och dess effekter.

Importance: Immunological response to severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) vaccination is important, especially in people with multiple sclerosis (pwMS) on immunosuppressive therapies. Objective: This study aims to determine whether adjuvanted protein-based vaccine NVX-CoV2373 is able to induce an immune response to SARS-CoV-2 in pwMS with inadequate responses to prior triple mRNA/viral vector vaccination. Design, setting, and participants: We conducted a single-center, prospective longitudinal cohort study at the MS Center in Dresden, Germany. In total, 65 participants were included in the study in accordance with the following eligibility criteria: age > 18 years, immunomodulatory treatment, and insufficient T-cellular and humoral response to prior vaccination with at least two doses of SARS-CoV-2 mRNA (BNT162b2, mRNA-1273) or viral vector vaccines (AZD1222, Ad26.COV2.S). Interventions: Intramuscular vaccination with two doses of NVX-CoV2373 at baseline and 3 weeks of follow-up. Main outcomes and measures: The development of SARS-CoV-2-specific antibodies and T-cell responses was evaluated. Results: For the final analysis, data from 47 patients on stable treatment with sphingosine-1-phosphate receptor (S1PR) modulators and 17 on ocrelizumab were available. The tolerability of the NVX-CoV2373 vaccination was overall good and comparable to the one reported for the general population. After the second NVX-CoV2373 vaccination, 59% of S1PR-modulated patients developed antispike IgG antibodies above the predefined cutoff of 200 binding antibody units (BAU)/ml (mean, 1,204.37 [95% CI, 693.15, 2,092.65] BAU/ml), whereas no clinically significant T-cell response was found. In the subgroup of the patients on ocrelizumab treatment, 23.5% developed antispike IgG > 200 BAU/ml (mean, 116.3 [95% CI, 47.04, 287.51] BAU/ml) and 53% showed positive spike-specific T-cellular responses (IFN-gamma release to antigen 1: mean, 0.2 [95% CI, 0.11, 0.31] IU/ml; antigen 2: mean, 0.24 [95% CI, 0.14, 0.37]) after the second vaccination. Conclusions: Vaccination with two doses of NVX-CoV2373 was able to elicit a SARS-CoV-2-specific immune response in pwMS lacking adequate immune responses to previous mRNA/viral vector vaccination. For patients receiving S1PR modulators, an increase in anti-SARS-CoV-2 IgG antibodies was detected after NVX-CoV2373 vaccination, whereas in ocrelizumab-treated patients, the increase of antiviral T-cell responses was more pronounced. Our data may impact clinical decision-making by influencing the preference for NVX-CoV2373 vaccination in pwMS receiving treatment with S1PR modulation or anti-CD20 treatment.

Previous work in human and animal studies has implicated aberrant insular cortex (IC) activity in the pathophysiology of hallucinations. Of note, the IC overlaps with the olfactory cortex (OC), a region of the brain that receives extensive projections from sensory neurons of the olfactory epithelium. SARS-CoV-2 (COVID-19) is a highly infectious coronavirus with a demonstrated ability to cause anosmia; the virus does this by colocalizing with and damaging support cells in the olfactory epithelium, ultimately leading to alterations in olfactory receptor cell signaling to the OC. Given the overlap between OC and IC, we asked the question of whether COVID-19 infection might result in aberrant signaling in the IC as well, potentially altering the frequency with which individuals diagnosed with a diagnosed psychotic disorder (e.g., schizophrenia) experience hallucinations. To investigate, we recruited participants (n=97) from multiple SZ support groups on the social media website Reddit. We asked participants to complete a survey that recorded information about their history of COVID-19 infection(s), and whether or not they had schizophrenia. Additionally, participants completed a positive symptom (e.g., hallucinations across various sensory modalities and delusions) severity assessment adapted from the PNS-Q. We found the frequency with which an individual reported COVID-19 infection is positively correlated with total scores on the positive symptom inventory. This correlation became stronger when we restricted data analysis to individuals who reported having lost their sense of smell (anosmia) during the infection. Separate analyses were conducted within the anosmia yes cohort grouping scores by symptom modality, and significant positive correlations were found between COVID-19 infection and gustatory, auditory, tactile, and visual hallucinations scores. Additionally, 66% of participants indicated that they felt their symptoms of schizophrenia were either worse or significantly worse after the pandemic. These findings indicate that COVID-19 infection may have uniquely impacted this population and add further evidence to the body of literature that seeks to link aberrant insular cortical activity with psychotic hallucinations.

Globalt har hela världens befolkning påverkats både ekonomiskt och psykiskt av coronaviruset SARS-CoV-2, som har drabbat så många människor med covid-19 att det klassas som en pandemi. Strax efter pandemins utbrott upptäcktes det att viruset utsöndras från avföring och ut i spillvattennätet som leder till reningsverken. Då virusmängden ökar i avloppsvattnet ökar även covid-19 fallen i samhället. Ökning av virusmängd i avloppsvatten kan nämligen signalera om att det förekommer smittspridning i samhället. Avloppsvattenbaserad övervakning kan dock användas som komplement till andra teststrategier vilket EU-kommissionen har nämnt i en rekommendation. Trender kan analyseras för att i ett tidigt skede informera sjukvård och regioner om ökad smittspridning.  På Kungsängens reningsverk i Västerås kommun har Mälarenergi analyserat avloppsvattnet för att ta reda på om ökning av virus i avloppsvatten kan indikera på ökad smittspridning i Västerås kommun. De har samlat in proverna och skickat det till SGS Analytics AB Sweden som har analyserat proverna med RT-qPCR. CT-värdena har normaliserats med vattenflöden. Korrelationstest har gjorts mellan virusmängd i avloppsvattnet och covid-19 fall, dödsfall samt IVA-fall. Det fanns ett signifikant svagt negativt samband mellan virusmängd i avloppsvatten och covid-19 fall per vecka. Mellan virusmängd och IVA-fall eller dödsfall fanns inget samband. Det finns en del felkällor som kan ha påverkat virusmängden. Vid höga vattenflöden kan PCR inhibitorer från tillskottsvatten och lakvatten ha påverkat CT-värdena. Värdena är höga på sommaren trots att covid-19 fall, dödsfall och IVA-fall var som lägst. Inhibitorer skapar direkt eller indirekt högre CT-värden vilket tolkas som lägre virusmängder.

Many scientific disciplines rely on the construction and use of models: biomedical sciences are no exception. This PhD thesis addresses several aspects of the practice of scientific modeling. First, I discuss the nature of modeling as such, proposing a novel, complementary account of scientific modeling which I term the experimentation-driven modeling account and which drives the construction of mechanistic models in many fields of biological and biomedical research, such as cancer immunology. Second, I scrutinize an objection to the mechanistic account of explanation according to which the account fails to accommodate the common practice of idealizing difference-making factors. I argue that this objection ultimately fails because it is riddled with a number of conceptual inconsistencies. Third, I analyze the roles of similarity judgments in some fields of cancer research which employ a variety of mouse models to learn about the disease mechanisms, arguing that by appreciating the epistemic complexities it is possible to shed new light on more general philosophical debates regarding scientific representation. Fourth, mechanisms can also be studied using more theoretical apparatus in the form of simulations. I investigate an example of an agent-based model used to model the outbreak of SARS-CoV-2...