The introduction of the polymerase chain reaction (PCR) into the diagnostic setting has provided unprecedented opportunities in the field of respiratory medicine, not only because pathogens need no longer be cultivable for detection but also through improved sensitivity, specificity and turnaround time compared with traditional methods. The recent discovery of several novel respiratory viruses, such as human metapneumovirus (HMPV), human bocavirus and human coronaviruses (HCoVs) NL63 and HKU1 has nevertheless created significant challenges in respiratory diagnostics, as identification of which pathogens should be tested for is increasingly difficult. The recent discovery of two novel respiratory coronaviruses (HCoV-HKU1 and HCoV-NL63) presented the opportunity to undertake large scale clinical and epidemiologic study of these alongside two previously known respiratory coronaviruses, HCoV-229E and HCoV-OC43. Over 12,000 samples collected over three years were screened using a novel four-way multiplex real-time reverse transcription-PCR (RTPCR). Clinically, coronaviruses were similar to viruses currently included in routine diagnostics, with the exception of HCoV-229E which was identified as an opportunistic pathogen in immunocompromised hosts. Variability in detection frequencies of HCoVHKU1 and HCoV-OC43 was evident. The low detection frequencies of HCoVs, comparable to those of parainfluenza viruses 1 and 2 (which are included in the routine diagnostic screening panel) indicate a borderline case for inclusion of these pathogens in routine respiratory diagnostics. To investigate the epidemiology and clinical correlates of HMPV in Edinburgh, large scale retrospective screening of over 7000 respiratory samples collected over two years was conducted. Nucleotide sequencing of HMPV-positive samples was undertaken to determine phylogenetic relationships of circulating HMPV strains. HMPV comprises two genotypes, A and B. Comparisons of the clinical presentations of the two genotypes revealed little difference, with only the observation that sub-genotype B2 was more frequently associated with infection of immunocompromised patients. Detection frequencies and symptomatology associated with HMPV infections were comparable to respiratory viruses currently included in the routine diagnostic panel, mandating its inclusion in future diagnostic screening. A switch of the predominantly circulating genotype of HMPV was observed between respiratory seasons. This is a phenomenon more widely reported for the closely related respiratory syncytial virus (HRSV), which also comprises two circulating groups. To further investigate subtype (HRSV)/ genotype (HMPV) switching, evolutionary analyses of nucleotide sequence data generated from isolates collected from geographically disparate referral centres was undertaken. The fusion and attachment (G) genes were targeted, as these encode major surface proteins and are immunogenic. Analyses were by MCMC analyses using Bayesian Evolutionary Analyses of Sampling Trees (BEAST) software. Identification of positively selected sites was performed using Phylogenetic Analysis Maximum Likelihood (PAML). Switching of the predominantly circulating lineage does not arise for either virus due to emergence of novel strains, but through fluctuating circulation frequencies of pre-existing lineages which have been circulating for several decades, indicated by the time since the most recent common ancestor. Two HRSV-A lineages comprising genotypes undergoing turnover and replacement were identified. This finding is agreeable with serologic studies of the 1970s which reported three HRSV serogroups, two within HRSV-A and one within HRSV-B. HMPV and HRSV have similar mutation rates. Positively selected sites identified within the HRSV G gene were incongruent with those identified in a previous study, generating the hypothesis that immune evasion occurs within linear epitopes rather than at specific sites. A great deal of clinical and epidemiologic data was generated through this work, parallel studies of other respiratory viruses and through diagnostic screening results. To provide a robust indication of where resources should be diverted in terms of diagnostics, therapeutics and vaccine development, and to inform infection control measures and public health policy planning, quantification of the relative disease burden attributable to the most commonly detected respiratory viruses was calculated using the World Health Organization- endorsed Disability Adjusted Life Year (DALY) model. Relative disease burden was calculated in an age stratified manner to reflect the differences in sampling in different age groups. HRSV and influenza A were consistently one of the greatest causes of disease regardless of sampled population, although HRSV caused more disease in children under 5 than influenza A and B combined. Rhinoviruses and PIV-3 were significant pathogens in all groups except those aged 16-64 years; rhinoviruses were the leading cause of disease in the immunocompromised patient group. The potential for patient-specific diagnostic screening and guidance of interventions such as patient cohorting were clear.

Human metapneumovirus (HMPV) is a respiratory pathogen in the Paramyxoviridae family that infects nearly 100% of the world population. This enveloped RNA virus causes severe viral respiratory disease in infants, the elderly, and immunocompromised patients worldwide. Despite its prevalence and importance to human health, no therapies are available against this pathogen. Entry of paramyxoviruses into host cells generally requires the coordinated activity of the attachment glycoprotein, G, which interacts with a cell receptor, and the fusion glycoprotein, F, which promotes subsequent fusion of viral and cellular membranes. However, HMPV F is the primary viral protein mediating both binding and fusion for HMPV. Previous work that showed HMPV F mediates attachment to heparan sulfate proteoglycans (HSPGs), and some HMPV F fusion activity can be promoted by acidic pH. The work presented here provides significant advances in our understanding of the fusion and binding events during HMPV infection. We demonstrated that low pH promotes fusion in HMPV F proteins from diverse clades, challenging previously reported requirements and identifying a critical residue that enhances low pH promoted fusion. These results support our hypothesis that electrostatic interactions play a key role in HMPV F triggering and further elucidate the complexity of viral fusion proteins. Additionally, we characterized the key features of the binding interaction between HMPV and HSPGs using heparan sulfate mimetics, identifying an important sulfate modification, and demonstrated that these interactions occur at the apical surface of polarized airways tissues. We identified differences in particle binding related to the presence or absence of the HMPV G and SH glycoproteins. Lastly, we characterized paramyxovirus infection in cystic fibrosis bronchial epithelial cells, identifying a potential specific susceptibility to HMPV infection in these individuals. The work presented here contributes to our understanding of HMPV infection, from mechanisms of early events of entry to clinical scenarios.

Resumo: O metapneumovirus humano (hMPV) é um membro da família Paramyxoviridae que foi descrito em 2001. O vírus tem sido associado com infecções respiratórias agudas (IRA) que variam desde o comprometimento do trato respiratório superior até formas graves de bronquiolite e pneumonia. O presente estudo teve como objetivos: padronizar um teste de RT-PCR para diagnóstico de rotina do hMPV; validar um controle positivo para esta metodologia; determinar a presença deste vírus em casos de IRA em pacientes hospitalizados e ambulatoriais na cidade de Curitiba - Sul do Brasil e descrever os dados clínicos desta infecção pelos diferentes subtipos de hMPV detectados. O estudo foi realizado retrospectivamente em 1.572 amostras de aspirado de nasofaringe, durante um período de três anos. O RNA foi extraído pelo método do tiocianato de guanidina e a RT-PCR realizada para amplificar um fragmento de 928pb do gene N do hMPV. O produto de PCR foi clonado, caracterizado e usado para padronizar a reação de RT-PCR. A subtipagem dos vírus detectados foi realizada por seqüenciamento genético. Os dados clínicos dos pacientes infectados foram obtidos dos prontuários médicos. Padronizou-se um teste de RT-PCR com um limite de detecção de 180 cópias/reação. O hMPV esteve presente em 61 (3,9%) amostras e os subtipos A1, A2a, B1 e B2 foram detectados entre os anos de 2006 a 2008. O vírus circulou durante todo o ano, sendo observada uma maior incidência em dois momentos: um no outono e outro no inverno e início da primavera. Co-infecções com outros vírus respiratórios foram observados em 16 (27,0%) casos. A prevalência do hMPV foi maior nos pacientes ambulatoriais (5,9%), cuja mediana de idade foi de 8,3 anos (variando de 6 meses a 75 anos), do que nos pacientes hospitalizados (4,1%), cuja mediana de idade foi de 4,8 meses (variando de 1 mês a 26 anos). Os pacientes atendidos em ambulatório desenvolveram infecção no trato respiratório superior, com sintomas gripais e todas as crianças hospitalizadas tiveram comprometimento no trato respiratório inferior. Um paciente pediátrico foi a óbito devido a complicações associadas à infecção pelo subtipo A2a do hMPV. Com esta pesquisa, observou-se que o hMPV foi etectado em pacientes com infecção respiratória de todas as faixas etárias. Diferentes subtipos do vírus podem circular no mesmo ano e nenhuma associação foi observada entre o subtipo viral e gravidade da infecção na população analisada.

Introdução: os vírus são responsáveis por 50 a 90% das infecções respiratórias agudas (IRAs) em crianças pequenas, sendo a maioria das infecções atribuídas ao vírus respiratório sincicial (VRS), vírus influenza A e B, vírus parainfluenza 1, 2 e 3, rinovirus e adenovirus. Mais recentemente, com o advento de métodos moleculares, novos agentes foram identificados e relacionados com IRA, como o metapneumovirus humano (hMPV) e bocavirus humano (hBoV). O reconhecimento da importância da determinação do agente etiológico das IRAs em crianças está aumentando porque permite a implementação de medidas de controle de infecção adequadas e, eventualmente, uso de terapia anti-viral. Objetivos: o objetivo principal deste trabalho é verificar a presença do hMPV e hBoV em amostras respiratórias de crianças com sintomas de infecção respiratória aguda do trato respiratório inferior através de método molecular. Além disso, verificar sua associação com outros patógenos respiratórios, distribuição sazonal, associação com variáveis climáticas e comparar a metodologia de PCR em Tempo real com a imunofluorescência direta (IFD) para identificação destes outros patógenos respiratórios. Métodos: foram avaliadas 455 amostras de crianças com sintomas sugestivos de infecção respiratória aguda do trato respiratório inferior no período de maio de 2007 a junho de 2008. A presença de patógenos respiratórios foi analisada por PCR em Tempo Real e IFD. Resultados: hMPV e hBoV foram identificados na população analisada em uma prevalência de 14.5% e 13.2%, respectivamente. A prevalência global de patógenos respiratórios foi 89.9% quando analisados por PCR em Tempo Real e 78.7% por IFD. O coeficiente kappa de concordância entre as duas metodologias foi de 0.241, evidenciando baixa concordância e o índice de coinfecções identificado por PCR em Tempo Real foi significativamente superior ao encontrado por IFD. Poucas medidas de associação foram observadas entre as variáveis climáticas e os patógenos analisados, entretanto uma clara distribuição sazonal foi observada para a maioria dos patógenos analisados. Conclusões: os dois vírus pesquisados estão presentes no nosso meio, principalmente nos meses de inverno, frequentemente associados com outros patógenos respiratórios. Independentemente do patógeno respiratório analisado, a metodologia molecular mostrou-se mais eficaz para a identificação de amostras positivas. / Introduction: viruses are responsible for 50 to 90% of acute respiratory infections (ARIs) in children, the majority of infections attributed to respiratory syncytial virus (RSV), influenza virus A and B, parainfluenza viruses 1, 2 and 3, rhinovirus and adenovirus. More recently, with the advent of molecular methods, new agents have been identified and related to ARI, such as human metapneumovirus (hMPV) and human bocavirus (hBoV). The recognition of the importance of determining the etiologic agent of ARI in children is increasing because it allows the implementation of appropriate infection-control and, possibly, use of anti-viral therapy. Objectives: the main objective of this work is to verify the presence of hMPV and hBoV in respiratory samples from children with symptoms of acute respiratory infection of the lower respiratory tract by molecular method. Also, verify its association with other respiratory pathogens, seasonal distribution, association with climatic variables and compare the methodology of real-time PCR with direct immunofluorescence (DIF) for identification of these others respiratory pathogens. Methods: 455 samples were selected from children with symptoms suggestive of acute respiratory infection of the lower respiratory tract in the period May 2007 to June 2008. The presence of respiratory pathogens was analyzed by Real Time PCR and DIF. Results: hMPV and hBoV were identified in the population analyzed in a prevalence of 14.5% and 13.2%, respectively. The overall prevalence of respiratory pathogens was 89.9% when analyzed by Real Time PCR and 78.7% for DIF. The kappa coefficient of agreement between the two methods was 0.241, showing low correlation and the index of coinfection identified by Real-time PCR was significantly higher than that found by DIF. Few measures of association were observed between the climatic variables and the pathogens tested, but a clear seasonal distribution was observed for most of the pathogens analyzed. Conclusions: the two viruses studied are present in our environment, especially in the winter months, often associated with other respiratory pathogens. Regardless of the respiratory pathogen studied, the molecular approach was more effective for the identification of positive samples.

Made available in DSpace on 2015-12-06T23:46:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / As infeccoes respiratorias virais sao causas comuns de morbi-mortalidade em adultos e idosos. Recentemente descrito, o metapneumovirus foi associado a infeccoes respiratorias em criancas, ocorrendo com maior frequencia ate seus cinco anos de idade. Investigacoes recentes o identificaram tambem em adultos e imunocomprometidos. Nesta conjuntura conduziu-se em São Paulo um estudo com coleta sistematizada e consecutiva por tres anos (06/2001 a 09/2003) em tres populacoes distintas (adultos do Pronto Atendimento, transplantados renais e profissionais de Saúde) apresentando sintomas respiratorios. Cento e oitenta e cinco pacientes com resultados negativos para outros virus por outros metodos (influenza A e S, Parainfluenza 1,2 e 3, RSV, adenovirus, coronavirus e enterovirus) foram investigados quanto a presenca de metapneumovirus por uma RT-PCR otimizada em laboratorio. Vinte e quatro pacientes (12,97 por cento) apresentaram amplificacao especifica para o virus, caracterizada pelo fragmento de 347pb amplificado pelos iniciadores correspondentes ao gene F. O virus foi detectado nos meses de junho a setembro dos tres anos investigados. Houve maior frequencia na deteccao em 2003. As frequencias observadas ao final do estudo nos profissionais de Saúde, adultos do Pronto Atendimento e pacientes transplantados renais foram 10,75 por cento (10/92), 18,96 por cento (11/59), e 8,82 por cento (3/34) respectivamente. Verificou-se uma tendencia associativa entre contato com paciente e infeccao por hMPV nos profissionais de Saúde. Foi encontrada associacao entre infeccao e adultos acima de 51 anos (p=0,006). Os pacientes transplantados apresentaram sintomatologia menos expressiva. Nao foi possivel atribuir uma sintomatologia especifica a infeccao por hMPV / Viral respiratory infections are common morbi-mortality causes in adults and in the elderly. Recent advances in viral diagnostics, such as RT-PCR, allowed for the detection of a plethora of new viruses, until then uncharacterized. The recently described human metapneumovirus was associated with respiratory infections by van den Hoogen and coworkers while investigating samples from children without etiologic causes attributable. Researchers worldwide detected the virus in samples from children and recently in adult’s samples as well. Following this approach our study was aimed at adults over eighteen presenting with acute respiratory infections from June/2001 to September/2003. Three groups were enrolled: patients from an out-patient attendance, health care workers and renal transplant recipients. All samples were submitted to routine diagnostics screening through direct fluorescence assay provided by Light Diagnostics for seven different viruses and negative results were set up for RT-PCR with primers selected to hMPV´s F gene. Twenty four out of 185 patients (12.97%) were considered positive after amplification of a 347bp fragment. The virus was detected from June to September in the 2001-02 period, peaks were higher in 2003 and began earlier, as discussed below. Furthermore an association was found between infection and age (p=0,006) for the whole cohort. Out-patient attendance cases exhibited a higher detection frequency (18.92%/11:59), particularly in 2003. Health care workers and ambulatory patients had 10.75% (10:92) and 8.82% of infections attributed to hMPV. A weak tendency was found regarding infection and patient contact in the health care workers population. Transplant infections were less symptomatic than the other groups evaluated. No characteristic symptomatology could be associated with hMPV infection by this study. / BV UNIFESP: Teses e dissertações

Introdução: os vírus são responsáveis por 50 a 90% das infecções respiratórias agudas (IRAs) em crianças pequenas, sendo a maioria das infecções atribuídas ao vírus respiratório sincicial (VRS), vírus influenza A e B, vírus parainfluenza 1, 2 e 3, rinovirus e adenovirus. Mais recentemente, com o advento de métodos moleculares, novos agentes foram identificados e relacionados com IRA, como o metapneumovirus humano (hMPV) e bocavirus humano (hBoV). O reconhecimento da importância da determinação do agente etiológico das IRAs em crianças está aumentando porque permite a implementação de medidas de controle de infecção adequadas e, eventualmente, uso de terapia anti-viral. Objetivos: o objetivo principal deste trabalho é verificar a presença do hMPV e hBoV em amostras respiratórias de crianças com sintomas de infecção respiratória aguda do trato respiratório inferior através de método molecular. Além disso, verificar sua associação com outros patógenos respiratórios, distribuição sazonal, associação com variáveis climáticas e comparar a metodologia de PCR em Tempo real com a imunofluorescência direta (IFD) para identificação destes outros patógenos respiratórios. Métodos: foram avaliadas 455 amostras de crianças com sintomas sugestivos de infecção respiratória aguda do trato respiratório inferior no período de maio de 2007 a junho de 2008. A presença de patógenos respiratórios foi analisada por PCR em Tempo Real e IFD. Resultados: hMPV e hBoV foram identificados na população analisada em uma prevalência de 14.5% e 13.2%, respectivamente. A prevalência global de patógenos respiratórios foi 89.9% quando analisados por PCR em Tempo Real e 78.7% por IFD. O coeficiente kappa de concordância entre as duas metodologias foi de 0.241, evidenciando baixa concordância e o índice de coinfecções identificado por PCR em Tempo Real foi significativamente superior ao encontrado por IFD. Poucas medidas de associação foram observadas entre as variáveis climáticas e os patógenos analisados, entretanto uma clara distribuição sazonal foi observada para a maioria dos patógenos analisados. Conclusões: os dois vírus pesquisados estão presentes no nosso meio, principalmente nos meses de inverno, frequentemente associados com outros patógenos respiratórios. Independentemente do patógeno respiratório analisado, a metodologia molecular mostrou-se mais eficaz para a identificação de amostras positivas. / Introduction: viruses are responsible for 50 to 90% of acute respiratory infections (ARIs) in children, the majority of infections attributed to respiratory syncytial virus (RSV), influenza virus A and B, parainfluenza viruses 1, 2 and 3, rhinovirus and adenovirus. More recently, with the advent of molecular methods, new agents have been identified and related to ARI, such as human metapneumovirus (hMPV) and human bocavirus (hBoV). The recognition of the importance of determining the etiologic agent of ARI in children is increasing because it allows the implementation of appropriate infection-control and, possibly, use of anti-viral therapy. Objectives: the main objective of this work is to verify the presence of hMPV and hBoV in respiratory samples from children with symptoms of acute respiratory infection of the lower respiratory tract by molecular method. Also, verify its association with other respiratory pathogens, seasonal distribution, association with climatic variables and compare the methodology of real-time PCR with direct immunofluorescence (DIF) for identification of these others respiratory pathogens. Methods: 455 samples were selected from children with symptoms suggestive of acute respiratory infection of the lower respiratory tract in the period May 2007 to June 2008. The presence of respiratory pathogens was analyzed by Real Time PCR and DIF. Results: hMPV and hBoV were identified in the population analyzed in a prevalence of 14.5% and 13.2%, respectively. The overall prevalence of respiratory pathogens was 89.9% when analyzed by Real Time PCR and 78.7% for DIF. The kappa coefficient of agreement between the two methods was 0.241, showing low correlation and the index of coinfection identified by Real-time PCR was significantly higher than that found by DIF. Few measures of association were observed between the climatic variables and the pathogens tested, but a clear seasonal distribution was observed for most of the pathogens analyzed. Conclusions: the two viruses studied are present in our environment, especially in the winter months, often associated with other respiratory pathogens. Regardless of the respiratory pathogen studied, the molecular approach was more effective for the identification of positive samples.

Introdução: os vírus são responsáveis por 50 a 90% das infecções respiratórias agudas (IRAs) em crianças pequenas, sendo a maioria das infecções atribuídas ao vírus respiratório sincicial (VRS), vírus influenza A e B, vírus parainfluenza 1, 2 e 3, rinovirus e adenovirus. Mais recentemente, com o advento de métodos moleculares, novos agentes foram identificados e relacionados com IRA, como o metapneumovirus humano (hMPV) e bocavirus humano (hBoV). O reconhecimento da importância da determinação do agente etiológico das IRAs em crianças está aumentando porque permite a implementação de medidas de controle de infecção adequadas e, eventualmente, uso de terapia anti-viral. Objetivos: o objetivo principal deste trabalho é verificar a presença do hMPV e hBoV em amostras respiratórias de crianças com sintomas de infecção respiratória aguda do trato respiratório inferior através de método molecular. Além disso, verificar sua associação com outros patógenos respiratórios, distribuição sazonal, associação com variáveis climáticas e comparar a metodologia de PCR em Tempo real com a imunofluorescência direta (IFD) para identificação destes outros patógenos respiratórios. Métodos: foram avaliadas 455 amostras de crianças com sintomas sugestivos de infecção respiratória aguda do trato respiratório inferior no período de maio de 2007 a junho de 2008. A presença de patógenos respiratórios foi analisada por PCR em Tempo Real e IFD. Resultados: hMPV e hBoV foram identificados na população analisada em uma prevalência de 14.5% e 13.2%, respectivamente. A prevalência global de patógenos respiratórios foi 89.9% quando analisados por PCR em Tempo Real e 78.7% por IFD. O coeficiente kappa de concordância entre as duas metodologias foi de 0.241, evidenciando baixa concordância e o índice de coinfecções identificado por PCR em Tempo Real foi significativamente superior ao encontrado por IFD. Poucas medidas de associação foram observadas entre as variáveis climáticas e os patógenos analisados, entretanto uma clara distribuição sazonal foi observada para a maioria dos patógenos analisados. Conclusões: os dois vírus pesquisados estão presentes no nosso meio, principalmente nos meses de inverno, frequentemente associados com outros patógenos respiratórios. Independentemente do patógeno respiratório analisado, a metodologia molecular mostrou-se mais eficaz para a identificação de amostras positivas. / Introduction: viruses are responsible for 50 to 90% of acute respiratory infections (ARIs) in children, the majority of infections attributed to respiratory syncytial virus (RSV), influenza virus A and B, parainfluenza viruses 1, 2 and 3, rhinovirus and adenovirus. More recently, with the advent of molecular methods, new agents have been identified and related to ARI, such as human metapneumovirus (hMPV) and human bocavirus (hBoV). The recognition of the importance of determining the etiologic agent of ARI in children is increasing because it allows the implementation of appropriate infection-control and, possibly, use of anti-viral therapy. Objectives: the main objective of this work is to verify the presence of hMPV and hBoV in respiratory samples from children with symptoms of acute respiratory infection of the lower respiratory tract by molecular method. Also, verify its association with other respiratory pathogens, seasonal distribution, association with climatic variables and compare the methodology of real-time PCR with direct immunofluorescence (DIF) for identification of these others respiratory pathogens. Methods: 455 samples were selected from children with symptoms suggestive of acute respiratory infection of the lower respiratory tract in the period May 2007 to June 2008. The presence of respiratory pathogens was analyzed by Real Time PCR and DIF. Results: hMPV and hBoV were identified in the population analyzed in a prevalence of 14.5% and 13.2%, respectively. The overall prevalence of respiratory pathogens was 89.9% when analyzed by Real Time PCR and 78.7% for DIF. The kappa coefficient of agreement between the two methods was 0.241, showing low correlation and the index of coinfection identified by Real-time PCR was significantly higher than that found by DIF. Few measures of association were observed between the climatic variables and the pathogens tested, but a clear seasonal distribution was observed for most of the pathogens analyzed. Conclusions: the two viruses studied are present in our environment, especially in the winter months, often associated with other respiratory pathogens. Regardless of the respiratory pathogen studied, the molecular approach was more effective for the identification of positive samples.

Orientador: Clarice Weis Arns, Renata Servan de Almeida / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-08T01:41:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_HelenaLage_D.pdf: 2290087 bytes, checksum: 244512a14adbf81da5ab74893d3c12b2 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O metapneumovírus aviário (AMPV) é o agente primário da rinotraqueíte dos perus (TRT). O AMPV pertence à família Paramyxoviridae, subfamília Pneumovirinae, gênero Metapneumovirus. Também está associado à síndrome da cabeça inchada (SHS) em galinhas e é responsável por significativas perdas econômicas em sua produção. O presente estudo foi dividido em três partes. A primeira parte do trabalho consistiu em avaliar a beta-actina, gene utilizado como controle interno das técnicas moleculares de detecção viral, das células chicken embryo related (CER). Para isso, foi realizado o sequenciamento dos amplicons gerados pelo PCR do gene da beta-actina. A beta-actina das células BHK21 e CER foram detectadas utilizando oligonucleotídeos hamster-específicos. Além disso, pela análise filogenética as células CER e BHK21 apresentaram uma alta similaridade genética (p>0.996). Estes resultados sugerem que as células CER não deveriam ser mais consideradas como células aviárias. A segunda parte do estudo consistiu em comparar a especificidade e limite de detecção de duas novas técnicas de RT-PCR convencional (genes da nucleoproteína (N) e da proteína de fusão -F) e de duas novas técnicas de real time RT-PCR (RRT-PCR; genes F e N) com um RT-PCR (gene da glicoproteína -G) previamente estabelecido para a detecção do AMPV. Todos estes métodos foram capazes de detectar os isolados AMPV subtipo A (AMPV/A). As técnicas RRT-PCR (genes F e N) foram capazes de amplificar os maiores limites de detecção (diluições 10-5 e 10-5, respectivamente). Além disso, o RRT-PCR gera resultados rápidos e sensíveis, o que o torna uma ferramenta alternativa para o isolamento viral. Na terceira parte, foi realizado o silenciamento gênico de AMPV pela aplicação de seqüências curtas e específicas de RNA (siRNAs, do inglês short interfering RNA) para regiões alvo do genoma viral. Assim, foram desenhadas moléculas de siRNA contra os genes N e F do AMPV. Três dias após a infecção viral, o efeito do siRNA na replicação viral foi verificado por titulação viral, RRT-PCR e RT-PCR. Os títulos virais das células CER transfectadas com o siRNA/N apresentaram queda de até 99,9% em relação ao controle. A produção de mRNAs para os genes N, F e G do AMPV também apresentou uma redução de até 99,7%. Desta forma, a molécula de siRNA contra o gene N foi capaz de inibir a replicação do AMPV in vitro. Em estudos futuros, a associação de siRNAs tendo como alvo o complexo da RNA polimerase deve ser avaliada como uma eficiente ferramenta para evitar o escape viral na terapia antiviral / Abstract: Avian metapneumovirus (AMPV) is the primary causative agent of severe rhinotracheitis in turkeys. AMPV belongs to the Paramyxoviridae family, Pneumovirinae subfamily, within the genus Metapneumovirus. It is associated with swollen head syndrome in chickens and is the source of significant economic losses to animal food production. The present study is divided in three parts. In the first part, the chicken embryo related (CER) cells beta-actin was evaluated. The CER beta actin gene was amplified by RT-PCR, and the amplicon was sequenced. The BHK21 and CER beta-actins were detected using hamster-specific primers. The results showed that such cells are closely related to BHK21 (p > 0.966), having a p-distance of 0.7 from chicken embryo fibroblasts. This confirms that CER cells are phylogenetically closely related to BHK21 cells. The second part of the study, we compared the specificity and detection limits of two newly designed conventional RT-PCRs (F and N genes) and two newly defined real time RT-PCR (RRT-PCR; (F and N genes), with an established RT-PCR (G gene) for AMPV detection. All the RT-PCR tested assays were able to detect the six isolates. The higher detection limits were observed at 10-5- fold and 10-5-fold dilutions of the N- and F- based RRT-PCR, respectively. Important to note that RRT-PCR assays generate fast and sensitive results, becoming a feasible alternative for virus isolation. In the third part, the silencing of AMPV by targeting its viral regions was promoted. We designed specific short interfering RNA (siRNA) targeting the nucleoprotein (N) and fusion (F) genes. Three days after the virus infection, the effect of siRNA in the virus replication was verified by virus titration, real time RT-PCR, and RT-PCR assays. AMPV titers presented reduction by 99.9%, when compared to the siRNA/F and siRNA/GFP treated samples. Also, real time RT-PCR results presented reduction of AMPV N, F and G mRNAs by 99.7%, when transfected with siRNA/N. Therefore, an siRNA sequence targeting the N gene was able to inhibit the AMPV production in vitro. In future studies, a combination of siRNAs targeting the RNA-polymerase complex may be used as a tool to study AMPV-infected cells or as an antiviral therapy / Doutorado / Microbiologia / Doutor em Genetica e Biologia Molecular

Orientadores: Clarice Weis Arns, Dagmar Ruth Stach-Machado / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-11T14:40:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Coswig_LiaTreptow_D.pdf: 19863975 bytes, checksum: 7e0e923baa4947ed3f77ff3ca34747e9 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: o Metapneumovírus Aviário (AMPV), também denominado vírus da rinotraqueíte dos perus (TRT), é um vírus que acomete e causa infecção no trato aéreo superior das galinhas e perus. Além da infecção respiratória, em poedeiras e matrizes está associado com uma queda significativa na produção de ovos. Em galinhas o vírus está relacionado com a Síndrome da Cabeça Inchada (SCI), uma enfermidade multifatorial, e por este motivo é importante o diagnóstico diferencial. Testes realizados com anticorpos monoclonais (Mabs) e técnicas moleculares são capazes de detectar diferenças entre os subtipos do vírus. Os métodos de diagnóstico incluem isolamento ou detecção da partícula viral ou testes sorológicos. O isolamento das amostras virais SHS-BR-121 (subtipo A) e STG-SHS-1439 (subtipo B) foi realizado em cultura de anel de traquéia, em fibroblasto de embrião de galinha (FEG) e em células chicken embryo related (CER). A comparação das médias dos títulos obtidos para as duas amostras virais, em célula CER, apresentou diferença estatisticamente significativa (P=0,014) com p< 0,05. Neste projeto foi avaliada a suscetibilidades de seis sistemas celulares (CER, Vero, BHK-21, HEp-2, MDBK e ED) para a multiplicação das duas amostras virais (subtipos A e B). Destes sistemas as células CER, Vero e BHK-21 demonstraram ser apropriadas para a replicação vira!. Os títulos nestas células variaram de 105.5 a 107,o/mL DICC50 , para o vírus SHS-BR-121, e 105,5 a 106.0/mL DICC50 para o vírus STG-SHS-1439. As diferenças entre as médias dos títulos nos diferentes sistemas celulares foi estatisticamente significativa para a amostra SHS-BR-121 inoculada em CER em relação as células Vero e BHK-21 (P= 0,01 e P=0,004, respectivamente) com p< 0,05. Para a amostra STG-SHS-1439 não houve diferença estatística significativa, com p<0,05. A curva da cinética viral foi realizada para as duas amostras virais, em três sistemas celulares, CER, Vero e BHK-21, demonstrando estas diferenças. Foram produzidos anticorpos monoclonais contra o AMPV isolado no Brasil, sendo obtidos cinco anticorpos monoclonais para o antígeno viral através da fusão celular que apresentaram os isotipos IgG1, IgG2a e IgG2b quando da isotipagem. Dos cinco anticorpos monoclonais, três possuíam atividade neutralizante e quatro deles inibiram a fusão invitro. No teste de soroneutralização cruzada foram utilizadas três amostras virais para a análise, sendo elas SHS-Br-121, STG 854/88 e TRT-SHS-1439. Todos os anticorpos monoclonais apresentaram resultado positivo em relação à amostra homóloga, sendo que três apresentaram resultados positivos também para as amostras heterólogas. Os resultados confirmam que os dois anticorpos monoclonais descritos podem ser utilizados com importante ferramenta nos estudos epizootiológicos e para o diagnóstico específico dos subtipos na infecção pelo Metapneumovírus Aviário / Abstract: Avian Metapneumovirus (AM PV) , also denominated virus of the rhinotracheitis of the turkeys, it is a virus that attacks and it causes infection in the upper respirator) tract of chickens and turkeys. Besides the respiratory infection, in breeders and layers is associated with a significant fall in the production of eggs. In chickens the virus is related with the Swollen Head Syndrome (SHS), an illness multifactorial and for this reason it is very important the differential diagnosis. Tests accomplished with monoclonal antibodies (Mabs) and molecular techniques are capable to detect differences among the subtypes of the virus. Methods for the diagnosis of AMPV infections include detection or isolation of the virus itself, demonstration of a specific antibody response to the virus. For the primary isolation of the two samples of AMPV SHS-BR-121 (subtype A) and STG-SHS-1439 (subtype B) was it accomplished ir chicken embryo tracheal" organ culture (TOC), in chicken embryo fibroblast cell culture (CEF) and was it accomplished in cell line chicken embryo related (CER). Done the comparison of the averages of the titers obtain for the two strains, in cellline CER, did present statistically significant difference (P=0,014) with p< 0,05. The growth of SHS121-BR and STG-SHS-1439 was evaluated in six different celllines (CER, Vero, BHK21, HEp-2, MDBK and ED). CER, Vero and BHK-21 showed to be the most appropriate for virus multiplication. The titers in these cells varied from 105.5 to 107,o/mL !CID50, for the virus SHS-BR-121, and 105,5 to 106,o/mL TCID50 for the virus STG-SHS71439. The differences among the averages of the titers in the different cell lines was statistically significant differences (P=0,01) with p<0,05 for the strain SHS-BR-121 in CER cellline. One-step growth curves of the strains SHS-BR-121 and STG-SHS-1439 in CER, Vero and BHK-21 showed that there was not statistically significant difference in the infectious virus titers from 0 to 60 hours after infection. Five monoclonal antibodies were obtained for the viral antigen through the cell fusion that showed the isotypes IgG1, IgG2a and IgG2b, when of the characterization of Mabs. Three of them showed neutralizing activity and four inhibited the fusion in vitro. These MAbs were used to investigate antigenic relationship among three strains (SHS-BR-121, STG 854/8o/and TRT1439/91) of a MPV subtypes A and B using cross-neutralization test. When the five hybridomas were analyzed showed result positive for the homologus virus. In relation t4 two samples of heterologus AMPV three Mabs were positive to heterologus AMPV. Th4 results confirm that the two monoclonal antibodies described can be used as a valuable tool in the epizootiological and serological studies, and also for the specific diagnosis o the subtypes in the infection for Avian Metapneumovirus / Doutorado / Microbiologia / Doutor em Genetica e Biologia Molecular

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O metapneumovÃrus humano (MPVh) à um vÃrus que tem se destacado como um dos agentes mais freqÃentes de infecÃÃes respiratÃrias agudas (IRA) virais na infÃncia. Este estudo teve como objetivos: observar a freqÃÃncia das infecÃÃes causadas pelo MPVh em crianÃas atendidas por IRA no Hospital Infantil Albert Sabin, hospital pediÃtrico de referÃncia do estado do CearÃ, no perÃodo de janeiro de 2006 a dezembro de 2007; descrever aspectos de sazonalidade dessas infecÃÃes relacionando-as com a ocorrÃncia de chuvas e a circulaÃÃo de outros vÃrus respiratÃrios; descrever as caracterÃsticas clÃnico-epidemiolÃgicas dos pacientes infectados pelo MPVh, comparando com os pacientes negativos e com os positivos para outros vÃrus e avaliar a tÃcnica de IFI como mÃtodo de diagnÃstico para a detecÃÃo do MPVh. Amostras de secreÃÃo de nasofaringe foram coletadas de crianÃas com sintomas de IRA e submetidas à tÃcnica de imunofluorescÃncia indireta para detecÃÃo dos seguintes vÃrus respiratÃrios: MPVh, vÃrus sincicial respiratÃrio (VSR), influenza A e B, adenovÃrus e parainfluenza 1, 2 e 3. Durante os 24 meses de estudo, foram colhidas amostras de 1276 crianÃas sendo detectado algum vÃrus respiratÃrio em 380 (29,78%) amostras. O MPVh foi o segundo vÃrus respiratÃrio mais encontrado representando um total de 8,69% de todas as amostras e de 29% dentre as amostras positivas para os vÃrus pesquisados. NÃo foi observado para o MPVh um padrÃo de sazonalidade nem correlaÃÃo com perÃodo chuvoso. A maioria dos pacientes positivos para MPVh foram atendidos na emergÃncia (89,2%). A mÃdia de idade dos pacientes positivos para o MPVh foi de 27 meses sendo significativamente superior que a das crianÃas infectadas pelo VSR (15 meses), adenovÃrus (14 meses) e vÃrus parainfluenza 3 (18 meses). Dentre os pacientes infectados pelo MPVh, 53,2% tiveram o diagnÃstico de infecÃÃes das vias aÃreas superiores e 46,7% tiveram o diagnÃstico de infecÃÃes das vias aÃreas inferiores. As infecÃÃes por MPVh apresentaram o mesmo espectro de infecÃÃes causadas pelos demais vÃrus pesquisados. O MPVh associou-se mais a casos de pneumonia que levaram à hospitalizaÃÃo das crianÃas infectadas do que outros vÃrus analisados. Mais da metade dos pacientes infectados pelo MPVh utilizaram o aerossol / salbutamol no seu tratamento (68,5%). A tÃcnica de IFI mostrou-se bastante eficaz como mÃtodo de diagnÃstico para a detecÃÃo do MPVh nesse estudo / The human metapneumovÃrus (hMPV) is a newly discovered virus that has been considered as one of the most common agents of acute respiratory infections (ARI) virus in childhood. The objectives of this study were: 1) to observe the frequency of infections caused by hMPV among children attending Hospital Infantil Albert Sabin, a major pediatric hospital in CearÃ, from January 2006 to December 2007; 2) to describe aspects of seasonality of these infections relating them to the occurrence of rain and the circulation of other respiratory viruses, 3) to describe the clinical and epidemiological characteristics of patients infected by hMPV, compared with positive and negative patients for other viruses; 4) to evaluate the IFI assay as a method of diagnosis for the detection of hMPV. Nasopharyngeal aspirates were collected from children with symptoms of ARI and submitted to indirect immunofluorescence assays for the detection of the following respiratory viruses: hMPV, respiratory syncytial virus (RSV), influenza A and B, adenovirus and parainfluenza 1, 2 and 3. During the 24 months of study, samples were collected from 1276 and respiratory viruses were demonstrated in 380 (29.78%) samples. The hMPV was the second most frequently detected respiratory viruses representing a total of 8.69% of all samples and 29% among the samples positive for the virus analyzed. It was not observed for hMPV a pattern of seasonality or correlation with the rainy season. Most patients positive for hMPV were attended in the emergence (89.2%). The mean age of patients infected by hMPV was 27 months, wich is significantly older than that for VSR (15 months), adenovirus (14 months) and parainfluenza virus 3 (18 months). Among patients infected by hMPV, 53.2% had a diagnosis of infections of the upper airways and 46.7% had a diagnosis of infections of the lower airways. The hMPV infections showed the same spectrum of infections caused by other viruses analyzed. The hMPV associated to more cases of pneumonia that led to the hospitalization of children infected than other viruses analyzed. More than half of these patients used the aerosol / salbutamol as conduct therapy (68.5%). The IFI assay proved to be quite effective as a method of diagnosis for the detection of hMPV in this study