Tesis por compendio / [ES] El diagnóstico de alergias a antibióticos ß-lactámicos incluye el uso de pruebas in vivo no satisfactorias ya que consumen mucho tiempo y conllevan el riesgo de provocar una nueva reacción alérgica. Por otro lado, los métodos in vitro basados en la inmunodetección de IgE alérgeno-específica generan una información muy valiosa, confirmando o descartando la alergia y postulándose como una alternativa de diagnóstico segura. A pesar de ello, las pruebas in vitro actuales carecen de sensibilidad y exactitud, con un 81% de falsos negativos, lo que limita su uso diagnóstico. Esto ha desencadenado una creciente demanda de nuevas pruebas in vitro basadas en la inmunodetección de IgE, el biomarcador presente en suero más estudiado en alergia. Sin embargo, la falta de estándares de referencia de IgE alérgeno-específica ha imposibilitado la validación y estandarización de los métodos, lo que hace que los resultados de las distintas pruebas no sean comparables. Además, dicha falta de estándares de referencia hace que las concentraciones de IgE específica se calculen a partir de una curva de calibración de IgE total mediante una interpolación heteróloga, lo que ha demostrado no ser totalmente correcto. Por los motivos mencionados, en esta tesis doctoral se plantea como objetivo principal el diseño, obtención y caracterización de proteínas recombinantes con reactividad frente a antibióticos ß-lactámicos. Esta investigación comienza con la puesta a punto de un inmunoensayo en placa ELISA con detección quimioluminiscente para la cuantificación de IgE específica. El ensayo desarrollado permitió determinar IgE específica por debajo de 0.1 IU/mL (0.24 ng/mL), permitiendo así la identificación de pacientes alérgicos con una mayor sensibilidad, utilizando solo 25 ¿L de muestra (suero). El inmunoensayo mostró una buena sensibilidad (64.6%), así como una excelente especificidad (100%), que mejoran significativamente el carácter predictivo de las pruebas in vitro existentes. A continuación, se abordó la obtención y caracterización de proteínas recombinantes similares a las IgE específicas de los ß-lactámicos utilizando la metodología Phage Display. La primera aproximación se trata de una proteína formada por dos nanoanticuerpos que mimetiza el comportamiento de una IgE específica. De esta manera, se obtuvieron proteínas recombinantes en las que uno de los nanoanticuerpos reconoce selectivamente un determinante antigénico de un antibiótico ß-lactámico, mientras que el otro reconoce específicamente al parátopo de un anticuerpo detector anti-IgE. Estas construcciones resultaron ser estables y funcionales. El papel de estas proteínas recombinantes como calibrador homólogo se estudió determinando la concentración de IgE específica a penicilina G presente en suero mediante un ensayo quimioluminiscente. El método desarrollado duplicaba la sensibilidad clínica (66%) frente al método de referencia (28%), mientras que mantenía una especificidad clínica del 100%. Alcanzado este punto, la tesis se centró en la producción de IgE específica recombinante utilizando como material de partida el ADN de un paciente alérgico a amoxicilina y penicilina G. A partir del material genético aislado, mediante Phage Display, ingeniería de anticuerpos y métodos de expresión en células de insecto se consiguió producir una IgE específica recombinante. De esta manera, se obtuvo un producto biológico que cumple con los requisitos para su adopción como material de referencia en ensayos in vitro. Igualmente, se utilizó como calibrador homólogo para la determinación de IgE específica a amoxicilina. Se alcanzó un límite de detección de 0.05 IU/mL con el que se conseguía un aumento de la sensibilidad clínica (73%) que cuadruplicaba al método de referencia (16%), manteniendo la especificidad clínica en el 100%. / [CA] El diagnòstic d'al·lèrgies a antibiòtics ß-lactàmics inclou l'ús de proves in vivo no satisfactòries, ja que consumeixen molt de temps i comporten el risc de provocar una nova reacció al·lèrgica. D'altra banda, els mètodes in vitro basats en la immunodetecció d'IgE al·lergen-específica generen una informació molt valuosa, confirmant o descartant l'al·lèrgia i postulant-se com una alternativa de diagnòstic segura. Tanmateix, a les proves in vitro actuals hi ha una manca de sensibilitat i exactitud, amb un 81% de falsos negatius, cosa que en limita l'ús diagnòstic. Tot això ha desembocat en una demanda creixent de noves proves in vitro basades en la immunodetecció d'IgE, el biomarcador present en sèrum més estudiat en al·lèrgia. No obstant això, la manca d'estàndards de referència d'IgE al·lergen-específica ha impossibilitat la validació i estandardització dels mètodes, cosa que fa que els resultats de les diferents proves no siguen comparables. A més, aquesta manca d'estàndards de referència fa que les concentracions d'IgE específica es calculen a partir d'una corba de calibratge d'IgE total mitjançant una interpolació heteròloga, un mètode que ha demostrat no ser totalment correcte ja que no es pren en consideració la interacció entre el determinant antigènic i la IgE específica. Pels motius mencionats, en aquesta tesi doctoral es planteja com a objectiu principal el disseny, l'obtenció i la caracterització de proteïnes recombinants amb reactivitat davant dels antibiòtics ß-lactàmics. Aquesta investigació comença amb la posada a punt d'un immunoassaig en placa ELISA amb detecció quimioluminiscent per a la quantificació d'IgE específica. L'assaig desenvolupat va permetre determinar IgE específica per baix de 0.1 IU/mL (0.24 ng/mL), el que permet la identificació de pacients al·lèrgics amb més sensibilitat, utilitzant només 25 ¿L de mostra (sèrum). L'immunoassaig mostra una bona sensibilitat (64.6%), així com una excel·lent especificitat (100%), que milloren significativament el caràcter predictiu de les proves in vitro existents. A continuació, es va abordar l'obtenció i la caracterització de proteïnes recombinants similars a les IgE específiques dels ß-lactàmics utilitzant la metodologia Phage Display. La primera aproximació és una proteïna formada per dos nanoanticossos que mimetitza el comportament d'una IgE específica. D'aquesta manera, es van obtenir proteïnes recombinants en què un dels nanoanticossos reconeix selectivament un determinant antigènic d'un antibiòtic ß-lactàmic, mentre que l'altre reconeix específicament el paràtop d'un anticòs detector anti-IgE (Omalizumab). Aquestes construccions van resultar estables i funcionals. El paper d'aquestes proteïnes recombinants com a calibrador homòleg es va estudiar determinant la concentració d'IgE específica a penicil·lina G present en sèrum mitjançant un assaig quimioluminiscent. El mètode desenvolupat duplicava la sensibilitat clínica (66%) respecte del mètode de referència (28%), mentre que mantenia una especificitat clínica del 100%. Assolit aquest punt, la tesi es va centrar en la producció d'IgE específica recombinant utilitzant com a material de partida l'ADN d'un pacient al·lèrgic a amoxicil·lina i penicil·lina G. En combinació amb la metodologia Phage Display, enginyeria d'anticossos i mètodes d'expressió en cèl·lules d'insecte, es va aconseguir produir una IgE específica recombinant. D'aquesta manera, es va obtenir un producte biològic que compleix els requisits per ser adoptat com a material de referència en assajos in vitro. Igualment, es va utilitzar com a calibrador homòleg per a la determinació d'IgE específica a amoxicil·lina. Es va assolir un límit de detecció de 0.05 IU/mL amb què s'aconseguia un augment de la sensibilitat clínica (73%) que quadriplicava al mètode de referència (16%), mantenint l'especificitat clínica al 100%. / [EN] The diagnosis of ß-lactam antibiotics allergy involves using unsatisfactory in vivo tests that are time-consuming and carry the risk of triggering a new allergic reaction. On the other hand, in vitro methods based on allergen-specific IgE immunodetection generate precious information, confirming or ruling out allergies and postulating themselves as a safe diagnostic alternative. Despite this, current in vitro tests lack sensitivity and accuracy, with 81% false negatives limiting their diagnostic use. This has led to a growing demand for new in vitro tests based on the immunodetection of IgE, the most studied biomarker in serum allergy. However, the lack of reference standards for allergen-specific IgE has made it impossible to validate and standardize methods, which means that the results of the different tests are not comparable. Furthermore, this lack of reference standards means that specific IgE concentrations are calculated from a total IgE calibration curve by heterologous interpolation, which has been shown not to be entirely correct. For the reasons mentioned above, the main objective of this doctoral thesis is to design, obtain and characterize recombinant proteins with reactivity against ß-lactam antibiotics. This research begins with developing an ELISA immunoassay with chemiluminescent detection for quantifying specific IgE. The assay developed allowed the determination of specific IgE below 0.1 IU/mL (0.24 ng/mL), thus allowing the identification of allergic patients with greater sensitivity, using only 25 µL of sample (serum). The immunoassay showed good sensitivity (64.6%) and excellent specificity (100%), significantly improving the predictive character of existing in vitro tests. Next, the obtaining and characterizing recombinant proteins similar to ß-lactam-specific IgE was approached using the Phage Display methodology. The first approach deals with a protein consisting of two single-domain antibodies that mimics the behavior of a specific IgE. In this way, recombinant proteins were obtained in which one of the nanobodies selectively recognizes an antigenic determinant of a ß-lactam antibiotic, while the other specifically recognizes the paratope of an anti-IgE detector antibody. These constructs were found to be stable and functional. The role of these recombinant proteins as a homologous calibrator was studied by determining the concentration of penicillin G-specific IgE present in serum by employing a chemiluminescent assay. The developed method doubled the clinical sensitivity (66%) compared to the reference method (28%), while maintaining a clinical specificity of 100%. At this point, the thesis focused on the production of recombinant specific IgE using as starting material the DNA of a patient allergic to amoxicillin and penicillin G. in combination with the Phage Display, antibody engineering and expression methods in insect cells, a recombinant-specific IgE was produced. In this way, a biological product was obtained that meets the requirements for its adoption as reference material in in vitro assays. Likewise, it was used as a homologous calibrator for the determination of specific IgE to amoxicillin. A detection limit of 0.05 IU/mL was achieved, which increased clinical sensitivity (73%) fourfold compared to the reference method (16%), while maintaining clinical specificity at 100%. / This work was supported by CSIC 2007-348, ANII FMV 2019_156321, and ANII FMV 2018_148245. P.Q.-C. acknowledges financial support from Generalitat Valenciana through the research staff training program (GVA ACIF/2018/173). This research was also funded by Agencia Estatal de Investigación (PID2019-110713RB-I00, FEDER), program UPV-La FE 2019 (P105 VALBIOAL), and PROMETEO/ 2020/094 / Quintero Campos, P. (2022). Diseño, obtención y caracterización de proteínas recombinantes a partir de determinantes antigénicos asociadas a reacciones alérgicas a ß-lactámicos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/191429 / Compendio

Food allergies are an increasing health concern in the United States, affecting nearly 6 million children under the age of 18 years. Research has suggested that 18% of school-age children will have their first allergic reactions at school. Life-threatening allergic reactions experienced by children in the school setting are on the rise; however, little is known about how schools implement policies and practices in response to this issue. The purpose of this quantitative cross-sectional study was to narrow the knowledge gap by examining teachers' knowledge, ability, and confidence level caring for students with food allergies. Bandura's social cognitive theory, which holds that education and experience influence confidence implementing tasks, served as the framework that guided this research. The electronic survey was distributed to a convenience sample of 300 elementary school teachers; 93 respondents completed it. Eighty completed surveys were used in the analysis. Multiple linear regression models were constructed to analyze the relationships among confidence, education, and training related to food allergies. Results showed that teachers who lacked knowledge of food allergies also lacked confidence implementing food allergy plans. School personnel responsible for planning or revising food allergy response protocols can use these findings. The potential for positive social change includes identifying training opportunities, developing policies to sustain food allergy knowledge, and building the capacity of all school staff to implement life-saving measures when children are experiencing allergic reactions.

Doctor Pharmaceuticae - DPharm / Underdiagnosis and undertreatment of asthma in children are barriers to optimal health care delivery and health, incurring substantial costs to both the families and health services. A tailored multifaceted educational outreach intervention ("academic detailing") was designed and implemented among private sector general practitioners (GPs) serving a poor working class urban community in Cape Town, South Africa. The intervention aimed to improve primary care childhood asthma by promoting the adoption of guideline-based key messages. The effectiveness of the intervention was tested in a randomised controlled trial, Chestiness and Asthma in Mitchell's Plain (CHAMP) (Zwarenstein 1999). This thesis describes the design, implementation and qualitative evaluation of the outreach intervention. Methods Qualitative interviews and quantitative sample surveys were conducted among GPs to identify and measure the prevalence of perceived barriers to optimal asthma care in children. A trained pharmacist visited GPs twice, promoting eight evidence-based primary care messages to overcome barriers to optimal care for asthma in children. The messages focused on key diagnostic indicators, a treatment algorithm based on severity, cost of drug therapies, inhaler and spacer use, and preventive treatment. These messages were formatted into attractive promotional material. The first visit promoted use of the messages, the second reinforced adoption in routine practice and assessed GPs' responses using unobtrusive qualitative data collection methods. The dialogue was tailored to each GP's needs. Results Thirty-two GPs received the intervention. All but one consented to both visits. At the first visit responses were varied. A few GPs were confused or suspicious; most were in agreement with the messages but seemed passive towards implementation; a few were keen to adopt the messages into their routine practice. Response at first visit was not predictive of use as assessed at the second. At the second visit, most GPs claimed that they personally agreed with and used the messages, with a large minority less enthusiastic. Conclusion The intervention appears to have been broadly accepted as evident from GPs' acceptance of the outreach pharmacist, but reports of complete adoption of the messages and use of the kit were less prevalent. This finding is consistent with and helps to explain the improved health outcomes of children with asthma in the CHAMP trial. The combination of qualitative and quantitative research methods was effective in identifying and assessing GPs' barriers. Further, the combination helped to confirm the determinants for the intervention. Unobtrusive qualitative methods provided valuable insight into GP behaviour in routine setting. Additional studies conducted in public sector pnmary care settings and for other diseases are needed to confirm the wider acceptability and effectiveness of multifaceted outreach interventions aimed at improving professional practice. Such an intervention in our study setting seemed successful for childhood asthma.

Tesis por compendio / [ES] Antecedentes: Los patrones de colonización microbiana alterados durante la infancia pueden ser en parte responsables del aumento de enfermedades alérgicas en los países desarrollados. La microbiota intestinal difiere en composición y diversidad durante los primeros meses de vida en niños que luego desarrollan o no una enfermedad alérgica. Sin embargo, poco se sabe sobre la importancia de las respuestas inmunitarias tempranas de la mucosa a la microbiota intestinal en el desarrollo de alergias infantiles. Además, los estudios con respecto al efecto protector de la microbiota de la leche materna en el riesgo de desarrollar alergias no han sido concluyentes. Aunque la cavidad bucal es el primer lugar de encuentro entre la mayoría de los antígenos exógenos y el sistema inmunológico, no existen datos sobre la influencia de las bacterias orales en el desarrollo de alergias durante la infancia. Objetivos: El objetivo general de esta tesis fue evaluar la composición y diversidad microbiana en muestras orales, intestinales y de leche materna, junto con su interacción con IgA, para estudiar el papel de la colonización microbiana durante edades tempranas de la vida en condiciones de salud y de enfermedad alérgica. Sujetos: Los bebés y las madres incluidas en este estudio forman parte del ensayo aleatorio doble ciego más grande de Suecia, entre 2001 y 2003, donde se evaluaron los posibles efectos preventivos sobre la alergia de Lactobacillus reuteri ATCC 55730 hasta los 2 y 7 años. En esta tesis, utilizamos muestras de heces recogidas a los 1 y 12 meses, y muestras orales de bebés, obtenidas longitudinalmente a los 3, 6, 12, 24 meses y 7 años. Además, analizamos muestras de leche materna, recogidas a un mes después del parto de las madres correspondientes. Métodos: Se utilizaron tecnologías de secuenciación de segunda generación dirigidas al gen 16S rARN, en combinación con citometría de células marcadas por fluorescencia, para abordar las respuestas de IgA de la mucosa hacia las bacterias intestinales y de la leche materna. Además, se utilizó la secuenciación del gen 16S para describir la colonización oral de la microbiota, en muestras de saliva, de niños que desarrollaron alergias o de aquellos que se mantuvieron sanos. Los niveles de carga bacteriana en diferentes hábitats microbianos se obtuvieron mediante la metodología de qPCR y los niveles totales de IgA de las muestras de heces se determinaron mediante inmuno-ensayo ELISA. Resultados y conclusión: La colonización de la cavidad bucal durante la infancia temprana es progresiva, aumenta en complejidad con el tiempo, y varios factores externos parecen influir en gran medida en la maduración de la microbiota oral, ya sea con un impacto a corto o largo plazo. Los cambios tempranos en la composición microbiana oral parecen influir en la maduración inmune y el desarrollo de alergias en la infancia, y la presencia de especies bacterianas específicas puede ser importante para este proceso. Además, las respuestas de IgA alteradas hacia la microbiota intestinal durante la infancia precedieron a las manifestaciones de asma y alergia durante los primeros 7 años de vida, y el consumo de leche materna con una riqueza microbiana reducida en el primer mes de vida puede aumentar el riesgo de desarrollar alergia durante la infancia. Los hallazgos observados en la presente tesis deben confirmarse en cohortes más grandes y la importancia de los factores ambientales postnatales para el desarrollo temprano de la microbiota debe abordarse más a fondo. Las investigaciones futuras deben ir más allá de la caracterización de la composición de la comunidad bacteriana e investigar los mecanismos funcionales entre los microorganismos colonizadores tempranos, la maduración inmunitaria y la alergia, así como el desarrollo del asma durante la infancia. / [CA] Antecedents: S'ha proposat que els patrons de colonització microbiana alterats durant la infància podrien ser en part els responsables de l'augment de malalties al·lèrgiques als països desenvolupats. La microbiota intestinal difereix en composició i diversitat durant els primers mesos de vida en els nens que després van desenvolupar una malaltia al·lèrgica. No obstant això, poc es sap sobre la importància de les respostes immunes de la mucosa a la microbiota intestinal en el desenvolupament d'al·lèrgies infantils. A més, les investigacions amb relació a l'efecte protector de la microbiota de la llet materna en el risc de desenvolupar al·lèrgies no han sigut concloents. Encara que la cavitat bucal és el primer lloc de trobada entre la majoria dels gèneres externs i el sistema immunològic, encara no s'ha descobert la influència dels bacteris en el desenvolupament d'una al·lèrgia durant la infància. Objectius: L'objectiu general d'aquesta tesi va ser avaluar la composició microbiana i la diversitat de mostres orals, fecals i llet materns, juntament amb la seva interacció amb IgA, per estudiar el paper del desenvolupament microbià durant el període de la infància primerenca a la salut i la malaltia al·lèrgica. Subjectes: Les mares i xiquets inclosos en aquest estudi formen part d'un estudi aleatori doble-cec a Suècia, entre el 2001 i el 2003, on es van avaluar els possibles efectes preventius de la suplementació amb Lactobacillus ATCC 55730 fins als 2 i 7 anys. En aquesta tesi, s'utilitzaren mostres de bebès arreplegades longitudinalment, obtinguts a 1 i 12 mesos, 3, 6, 12, 24 mesos i 7 anys, respectivament. A més, s'analitzaren les mostres de llet materna, arreplegades a un mes postpart de les corresponents mares. Mètodes: S'han utilitzat tecnologies de seqüenciació de nova generació dirigides al ARNr 16S, en combinació amb la classificació de les cèl·lules activades, per abordar les respostes de la mucosa cap als bacteris intestinals i de la llet materna. A més, s'utilitzà la seqüenciació d'Illumina MiSeq del gen 16S per descriure la colonització microbiana oral, i es van obtenir mostres longitudinals de saliva de menuts que varen desenvolupar al·lèrgies i d'alguns que es van mantenir saludables. Els nivells de càrrega bacteriana en diferents nínxols microbians s'han obtingut mitjançant la metodologia de qPCR i els nivells totals d'IgA de les mostres fecals es determinaren mitjançant l'immunoassaig ELISA. Resultats i conclusions: La colonització de la cavitat bucal durant la primera infància és transitòria, augmenta la seva complexitat amb el temps, i diversos factors externs influeixen en gran mesura el procés de maduració de la microbiota oral, amb un impacte a curt i llarg termini. Els canvis primerencs en la composició microbiana oral pareixen influir en la maduració del sistema immunològic i el desenvolupament d'al·lèrgies a la infància, així com la presència d'espècies bacterianes específiques pot ser important per a aquest progrés. A més, les respostes d'IgA alterades cap a la microbiota intestinal durant la infància precedeixen a les manifestacions relatives a la malaltia asmàtica i al·lèrgiques durant els primers 7 anys de vida. Per altra banda, el consum de llet materna amb una microbiota de riquesa reduïda al primer mes de vida podria augmentar el risc de desenvolupar al·lèrgia durant la infància. Els resultats observats en aquest estudi haurien de confirmar-se en cohorts humanes més grans i la importància dels factors ambientals post natals que influeixen en el desenvolupament de la microbiota primerenca han de ser més estudiats. Les investigacions futures deuen anar més enllà de la caracterització de la composició de la comunitat bacteriana i investigar els mecanismes funcionals entre els microorganismes colonitzadors primerencs, la maduració del sistema immunològic i el desenvolupament de l'al·lèrgia i l'asma durant la in / [EN] Background: It has been proposed that altered microbial colonization patterns during infancy may be partly responsible for the increase of allergic diseases in developed countries. The gut microbiota differs in composition and diversity during the first months of life in children who later do or do not develop allergic disease. However, little is known about the significance of early mucosal immune responses to the gut microbiota in childhood allergy development, and the findings regarding the protective effect of breastmilk microbiota in the risk of allergy development have been inconclusive. Furthermore, even though the oral cavity is the first site of encounter between a majority of foreign antigens and the immune system, the influence of oral bacteria on allergy development during childhood has not yet been reported. Objectives: The general aim of this thesis was to assess the microbial composition and diversity of oral, fecal and breastmilk samples, together with its interaction with IgA, in order to study the role of microbial development during early childhood in health and allergic disease. Subjects: The infants and mothers included in this study were part of a larger randomized double-blind trial in Sweden, between 2001 and 2003, where potential allergy preventive effects of Lactobacillus reuteri ATCC 55730 were evaluated until 2 and 7 years of age. In this thesis, we used longitudinally collected stool and oral samples from infants, obtained at 1 and 12 months and 3, 6, 12, 24 months and 7 years of age, respectively. Furthermore, we analyzed breastmilk samples, collected at one month post partum, from the corresponding mothers. Methods: Next-generation sequencing technologies targeting the 16S rRNA gene, in combination with cell activated cell sorting, were used in order to address mucosal IgA responses towards gut and breastmilk bacteria. Furthermore, sequencing of the 16S rRNA gene was used in order to describe oral microbiota colonization, in longitudinally obtained saliva samples, from children developing allergy or staying healthy. Bacterial load levels in different microbial habitats were obtained by qPCR methodology and total IgA levels of stool samples were determined by ELISA immunoassays. Results and conclusion: Colonization of the oral cavity during early childhood is transitional, increasing in complexity with time, and several external factors appear to greatly influence oral microbiota maturation, having either a short or a long-term impact. Early changes in oral microbial composition seem to influence immune maturation and allergy development in childhood, and the presence of specific bacterial species may be important for this progress. Furthermore, altered IgA responses towards the gut microbiota during infancy preceded asthma and allergy manifestations during the first 7 years of life, and consumption of breastmilk with a reduced microbial richness in the first month of life may increase the risk for allergy development during childhood. Findings observed here need to be confirmed in larger cohorts and the importance of postnatal environmental factors for early microbiota development should be addressed further. Future research should go beyond characterization of bacterial community composition and investigate the functional mechanisms between early colonizing microorganisms, immune maturation and allergy and asthma development during childhood. / Dzidic, M. (2019). Microbiota development and mucosal IgA responses during childhood in health and allergic disease [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/125479 / Compendio