<p dir="ltr">The emergence of infectious diseases like HIV, influenza, and COVID-19 highlights the urgent need for highly scalable testing methods that can be deployed outside traditional laboratory settings. Despite decades of research in point-of-care (POC) diagnostics, the main challenge remains the limited performance of assays, especially in terms of sensitivity. Furthermore, most POC assays originating from academic research struggle to transition beyond the laboratory due to manufacturability issues. This dissertation aims to enhance the effectiveness of viral molecular detection platforms for POC diagnostics by improving analytical and clinical sensitivity and facilitating the practical adaptation of academic-developed POC devices for use outside laboratory settings.</p><p dir="ltr">Each aim addresses a separate aspect of device development. The first aim addresses the need for clinical accuracy during test interpretation, especially in POC or at-home diagnostic tests, by developing an internal amplification control (IAC). Here, I develop a one-pot duplex reverse transcriptase loop-mediated isothermal amplification (RT-LAMP) assay for detecting SARS-CoV- 2 along that incorporates a housekeeping gene as an IAC to ensure the quality of collected samples and the validity of assay reagents. The valid results can be easily visualized in triple-line lateral flow immunoassay (LFIA). The second aim makes progress towards overcoming the limited analytical sensitivity of existing rapid diagnostic tests for acute HIV infection screening. Here, I introduce a novel antibody-initiated LAMP assay targeting the HIV p24 capsid protein that combines LAMP sensitivity with the specificity of HIV p24 and its antibody. There are 3000 p24 capsid proteins present in the virion compared to only 2 viral RNA copies. In the assay, two DNA- conjugated antibody probes will each bind to p24 and their proximity will allow the DNA overlaps to generate a complete DNA target that acts as a trigger for the LAMP reaction. An LFIA is integrated into this design to enable simple result visualization. The third aim improves manufacturability and assembly of our existing nucleic acid detection platform by simplifying the platform components while maintaining the user-friendly sample-to-answer concept. Here, I validate material compatibility testing, assess chamber fabrication methods amenable to large-scale manufacturing, evaluate alternative heating units, and examine fluid flow control mechanisms of the redesigned wax valve. These combined aims demonstrate promising outcomes for practical implementation of molecular diagnostics to the POC.</p>

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-06-22Bitstream added on 2014-06-13T18:44:27Z : No. of bitstreams: 1 caetano_ag_dr_jabo.pdf: 1343619 bytes, checksum: 387f2f16ea3939c118f65585ece520a6 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O vírus da Bronquite infecciosa (VBI) é um Coronavírus aviário que infecta aves domésticas de corte e postura, ocasionando grandes perdas econômicas na indústria avícola. Dada a natureza altamente contagiosa e aguda da doença, há uma grande necessidade do desenvolvimento de métodos diagnósticos que possam ajudar na detecção e/ou caracterização de estirpes variantes do VBI. Sendo assim, para auxiliar no diagnostico laboratorial da infecção, foi construída uma biblioteca de fragmentos de anticorpos monoclonais pela técnica de Phage-display. Para tanto, após a imunização de galinhas com a estirpe vacinal H120, foi extraído o RNA total do baço das aves imunizadas e amplificadas as cadeias variáveis leve e pesada que foram unidas por linker, originando o fragmento gênico de cadeia única scFv. Após a realização de três ciclos de seleção foram obtidos 400 clones que foram avaliados em ensaios de ELISA e Western blotting para averiguação da especificidade dos mesmos frente às proteínas da estirpe H120. Após realização dos testes foram selecionados dois clones, um que apresentou grande reatividade para com a proteína de nucleocapsídeo (N) (scFv-N) e o outro com reatividade para com a subunidade 1 da glicoproteína de superfície (S) (scFv-S1). O anticorpo scFv-S1 quando utilizado em ensaio de vírus-neutralização em ovos embrionados mostrou titulo significativo de proteção. Já em testes de ELISA utilizando estirpes de referência e isolados brasileiros de campo do VBI, o anticorpo scFv-N foi capaz de detectar todas as estirpes (H120, M41, Arkansas, IBVPR05, IBVPR02, IBVPR01, IBVSC01), enquanto que o scFv-S1 pode discriminar as estirpes pertencentes ao sorotipo Massachusetts (H120, M41 e IBVSC01) das demais estirpes variantes avaliadas. Os fragmentos de anticorpos scFv-N e scFv-S1 também mostraram bons resultados quando utilizados na técnica... / Infectious bronchitis virus (IBV), the coronavirus of the chicken, is one of the main causes of economic loss within the poultry industry, affecting the performance of meattype and egg-laying domestic fowls. Given the highly contagious and acute nature of the disease, there is an urgent need for the development of diagnostic assays that can detect and/or characterize IBV strains. In order to improve the laboratory diagnosis of IBV infection, phage-displayed recombinant antibody library derived from splenic mRNA of chickens immunized with H120 vaccine strain of infectious bronchitis virus (IBV) was constructed as single chain variable fragments (scFv) by overlap extension polymerase chain reaction (PCR) of the individual heavy (VH) and light (VL) chain variable gene segments. After three rounds of panning selection, ten scFv phage display antibodies of 400 randomly chosen clones were demonstrated to react with IBV antigens by ELISA. The western blot analysis selected two scFv antibodies reacting strongly with nucleocapsid (N) (scFv-N) protein or subunit 1 of spike glycoprotein (S1) (scFv-S1) of IBV. The anti-S1 scFv antibody showed a significant neutralization titre in embryonating chicken egg test. In ELISA analysis using reference IBV strains and Brazilian field isolates, the anti-N scFv antibody was able to detect all strains (H120, M41, ARKANSAS, IBVPR05, IBVPR02, IBVPR01, IBVSC01), while the anti-S1 could discriminate Massachusetts serotype (H120, M41 and IBVSC01) between variant strains. A scFv-based indirect immunoperoxidase (IP) procedure was also applied to detect infectious bronchitis virus (IBV) antigens in formalin-fixed tracheal tissue sections. Thus, the results showed that scFv-N and scFv-S1 antibodies can be used for the detection and differentiation of IBV strains.

Orientador: Hélio José Montassier / Banca: João Pessoa Araujo Júnior / Banca: Valéria Marçal Félix de Lima / Banca: Edison Luiz Durigon / Banca: Jesus Aparecido Ferro / Resumo: O vírus da Bronquite infecciosa (VBI) é um Coronavírus aviário que infecta aves domésticas de corte e postura, ocasionando grandes perdas econômicas na indústria avícola. Dada a natureza altamente contagiosa e aguda da doença, há uma grande necessidade do desenvolvimento de métodos diagnósticos que possam ajudar na detecção e/ou caracterização de estirpes variantes do VBI. Sendo assim, para auxiliar no diagnostico laboratorial da infecção, foi construída uma biblioteca de fragmentos de anticorpos monoclonais pela técnica de Phage-display. Para tanto, após a imunização de galinhas com a estirpe vacinal H120, foi extraído o RNA total do baço das aves imunizadas e amplificadas as cadeias variáveis leve e pesada que foram unidas por linker, originando o fragmento gênico de cadeia única scFv. Após a realização de três ciclos de seleção foram obtidos 400 clones que foram avaliados em ensaios de ELISA e Western blotting para averiguação da especificidade dos mesmos frente às proteínas da estirpe H120. Após realização dos testes foram selecionados dois clones, um que apresentou grande reatividade para com a proteína de nucleocapsídeo (N) (scFv-N) e o outro com reatividade para com a subunidade 1 da glicoproteína de superfície (S) (scFv-S1). O anticorpo scFv-S1 quando utilizado em ensaio de vírus-neutralização em ovos embrionados mostrou titulo significativo de proteção. Já em testes de ELISA utilizando estirpes de referência e isolados brasileiros de campo do VBI, o anticorpo scFv-N foi capaz de detectar todas as estirpes (H120, M41, Arkansas, IBVPR05, IBVPR02, IBVPR01, IBVSC01), enquanto que o scFv-S1 pode discriminar as estirpes pertencentes ao sorotipo Massachusetts (H120, M41 e IBVSC01) das demais estirpes variantes avaliadas. Os fragmentos de anticorpos scFv-N e scFv-S1 também mostraram bons resultados quando utilizados na técnica... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Infectious bronchitis virus (IBV), the coronavirus of the chicken, is one of the main causes of economic loss within the poultry industry, affecting the performance of meattype and egg-laying domestic fowls. Given the highly contagious and acute nature of the disease, there is an urgent need for the development of diagnostic assays that can detect and/or characterize IBV strains. In order to improve the laboratory diagnosis of IBV infection, phage-displayed recombinant antibody library derived from splenic mRNA of chickens immunized with H120 vaccine strain of infectious bronchitis virus (IBV) was constructed as single chain variable fragments (scFv) by overlap extension polymerase chain reaction (PCR) of the individual heavy (VH) and light (VL) chain variable gene segments. After three rounds of panning selection, ten scFv phage display antibodies of 400 randomly chosen clones were demonstrated to react with IBV antigens by ELISA. The western blot analysis selected two scFv antibodies reacting strongly with nucleocapsid (N) (scFv-N) protein or subunit 1 of spike glycoprotein (S1) (scFv-S1) of IBV. The anti-S1 scFv antibody showed a significant neutralization titre in embryonating chicken egg test. In ELISA analysis using reference IBV strains and Brazilian field isolates, the anti-N scFv antibody was able to detect all strains (H120, M41, ARKANSAS, IBVPR05, IBVPR02, IBVPR01, IBVSC01), while the anti-S1 could discriminate Massachusetts serotype (H120, M41 and IBVSC01) between variant strains. A scFv-based indirect immunoperoxidase (IP) procedure was also applied to detect infectious bronchitis virus (IBV) antigens in formalin-fixed tracheal tissue sections. Thus, the results showed that scFv-N and scFv-S1 antibodies can be used for the detection and differentiation of IBV strains. / Doutor

Made available in DSpace on 2016-12-23T13:49:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mariana Penha de Nadai Sartori.pdf: 1901445 bytes, checksum: b8d41cb1f38aa4dfcc9f35c781bbff06 (MD5) Previous issue date: 2012-03-09 / Human papillomavirus (HPV) is the most common sexually transmitted virus in the world, being a cause of genital warts (Low-Risk HPV) and cervical cancer (High-Risk HPV). The virus is found in sexually active adults and adolescents, however, it has been detected in girls victims of sexual violence or not. The worldwide incidence of HPV is increasing in girls and viral transmission modes are still not completely defined. Currently, HPV prevention is based on two available vaccines only for the age group 9-26 years old and there are no available vaccines or other prevention methods for patients under nine years old, since it is not considered a risk group by competent health authorities. There are no studies of the Espírito Santo state about the HPV prevalence in girls under 9 years old and therefore their importance is not established. Because of these reasons, the aim of this study was to detect HPV in girls under nine years old, as well as finding possible routes of transmission in order to provide information for the development of preventive practices for this risk group. A total of 43 samples extracted from girls under 9 years old were analyzed using PCR, RFLP and DNA sequencing methods for viral detection and typing. Human papillomavirus was detected in 13.9% of patients, mostly low risk genotypes. Clinical and personal evaluation suggested that girls were infected by horizontal transmission and via fomites. Due to our findings, we propose that HPV infection prevention through vaccination should be extended to girls under 9 years old, especially in specific high risk populations / O papilomavírus humano (HPV) é considerado a doença sexualmente transmissível prevalente mundialmente, sendo responsável por causar verrugas genitais (HPV de baixo risco) e o câncer de colo de útero (HPV de alto risco). O vírus é encontrado em adultos e adolescentes sexualmente ativos, entretanto, tem sido também detectado em meninas vítimas de violência sexual ou não. Em todo o mundo, a incidência do HPV vem aumentando em meninas e as formas de transmissão viral ainda não são totalmente conhecidas. Atualmente, a prevenção do HPV é baseada em dois tipos de vacinas, disponíveis somente para um grupo de indivíduos na idade entre 9 26 anos, não estando disponível nenhuma vacina ou outra forma de prevenção para pacientes abaixo de nove anos, uma vez que este grupo não é considerado um grupo de risco pelos órgãos de saúde pública. Não há estudos no estado do Espírito Santo relacionando a prevalência do HPV em meninas abaixo de nove anos de idade, portanto, a sua importância não é conhecida. Devido a estas razões, o objetivo da pesquisa foi detectar o HPV em meninas na faixa etária até nove anos, bem como determinar as possíveis vias de transmissão viral com o intuito de fornecer informações para o desenvolvimento de atitudes preventivas para esse grupo de risco. O DNA viral foi extraído de um total de 43 amostras de meninas na faixa etária estabelecida, e a análise molecular foi realizada através dos métodos de PCR, RFLP e sequenciamento para detecção e genotipagem viral. O papilomavírus humano foi detectado em 13,9% das pacientes, com prevalência dos genótipos virais de baixo risco para o desenvolvimento de neoplasias. A avaliação clínica e epidemiológica propõe que as meninas são infectadas por transmissão horizontal e via fômites. De acordo com nossos resultados, propomos que a prevenção da infecção do HPV através da vacinação deve compreender meninas com idade abaixo de 9 anos, especialmente nas populações de alto risco