Submitted by Nuzia Santos (nuzia@cpqrr.fiocruz.br) on 2015-04-10T19:15:34Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao_LaraCottaAmaral.pdf: 1571356 bytes, checksum: d96cdf3ef9b085b1c5f6bb55657eaaac (MD5) Dissertacao_LaraCottaAmaral.pdf: 1571356 bytes, checksum: d96cdf3ef9b085b1c5f6bb55657eaaac (MD5) / Approved for entry into archive by Nuzia Santos (nuzia@cpqrr.fiocruz.br) on 2015-04-10T19:15:44Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertacao_LaraCottaAmaral.pdf: 1571356 bytes, checksum: d96cdf3ef9b085b1c5f6bb55657eaaac (MD5) Dissertacao_LaraCottaAmaral.pdf: 1571356 bytes, checksum: d96cdf3ef9b085b1c5f6bb55657eaaac (MD5) / Approved for entry into archive by Nuzia Santos (nuzia@cpqrr.fiocruz.br) on 2015-04-10T19:15:54Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertacao_LaraCottaAmaral.pdf: 1571356 bytes, checksum: d96cdf3ef9b085b1c5f6bb55657eaaac (MD5) Dissertacao_LaraCottaAmaral.pdf: 1571356 bytes, checksum: d96cdf3ef9b085b1c5f6bb55657eaaac (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-10T19:15:54Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao_LaraCottaAmaral.pdf: 1571356 bytes, checksum: d96cdf3ef9b085b1c5f6bb55657eaaac (MD5) Dissertacao_LaraCottaAmaral.pdf: 1571356 bytes, checksum: d96cdf3ef9b085b1c5f6bb55657eaaac (MD5) Previous issue date: 2014 / Fundação Oswaldo Cruz. Centro de Pesquisa René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brasil / O diagnóstico adequado de malária permanece como um dos pilares dos programas de controle da doença no mundo, já que um diagnóstico eficiente permite a identificação precoce de casos e definição do esquema terapêutico, contribuindo para interrupção do ciclo biológico do parasito. A microscopia óptica (MO), atual diagnóstico de referência para malária, tem apresentado limitações, principalmente em casos de co-infecções e baixas parasitemias. Assim sendo, busca-se por técnicas mais sensíveis e específicas para auxiliar a MO, sendo os métodos baseados na reação em cadeia da polimerase (PCR) considerados mais adequados para identificação de indivíduos com infecção submicroscópica. Entretanto, os vários protocolos de PCR apresentados até o momento tem se baseado no gene da subunidade menor do RNA ribossomal 18S dos plasmódios (18S rRNA), que se encontra em poucas cópias no genoma destes parasitos. Recentemente, foram descritas sequências não ribossomais para identificação de Plasmodium vivax (Pvr47) e Plasmodium falciparum (Pfr364), sendo estas sequências promissoras para o diagnóstico molecular de malária. Baseando-se nestes achados, este trabalho propôs o desenvolvimento de um protocolo de Real-Time PCR para validar os alvos Pvr47 e Pfr364 para o diagnóstico de malária vivax e falciparum, respectivamente, com ênfase em infecções mistas e baixas parasitemias. Após padronização com sucesso da técnica de Real-Time PCR (RT-LAMAL), a mesma foi comparada a três outros protocolos moleculares, sendo duas técnicas baseadas no gene 18S rRNA – Nested-PCR (Snounou et al., 1993) e Real-Time PCR (Mangold et al., 2005) – e uma PCR convencional baseada nos alvos Pvr47/Pfr364 (Demas et al., 2011). Para avaliar os protocolos quanto aos seus limites de detecção de infecções únicas e mistas por P. vivax e P. falciparum, foram realizadas titulações de misturas artificiais com diferentes concentrações dos parasitos. Os resultados obtidos nesta etapa revelaram que a PCR-Demas e RT-LAMAL apresentaram os menores limites de detecção para P. vivax e P. falciparum, tanto em infecções únicas quanto mistas, e que o protocolo de RT-Mangold foi incapaz de detectar coinfecções. Posteriormente, os protocolos foram avaliados para o diagnóstico de malária em amostras de campo, incluindo área não endêmica (n=117) e área endêmica para malária (n=163). Os resultados revelaram que os protocolos de RTMangold, PCR-Demas e RT-LAMAL foram mais eficientes na detecção de parasitemias submicroscópicas, porém, o protocolo de RT-Mangold novamente mostrou ser incapaz de detectar infecções mistas. Em conjunto, os dados obtidos demonstraram que os alvos Pvr47/Pfr364 foram mais adequados para o diagnóstico molecular de malária vivax e falciparum do que o gene 18S rRNA. Contudo, o protocolo aqui desenvolvido (RT-LAMAL) se mostra em vantagem à PCR-Demas, com maior rapidez na obtenção de resultados, dispensando a revelação em gel de agarose e uso de brometo de etídeo, além de diminuir a possibilidade de contaminação de reagentes e amostras. Portanto, conclui-se que a RT-LAMAL possui grande potencial para o diagnóstico molecular de certeza de pacientes com infecções mistas e baixas parasitemias. / Accurate diagnosis of malaria remains as one of the pillars for prevention and control of the disease. An efficient diagnostic test may allow early case detection and appropriate treatment, therefore contributing to the interruption of malaria transmission cycle. Because the optical microscopy (OM) – the gold standard of malaria diagnosis – presents significant limitations, mainly in cases of co-infections and low parasitemias, it seems to be essential to develop a more sensitive and specific diagnostic tool. In this context, methods based on the polymerase chain reaction (PCR) seem to be more suitable for detecting individuals with submicroscopic malaria infections. Unfortunately, the majority of PCR-based methods still rely on the 18S rRNA gene targets, present in few copies in the parasite genome. Recently, new target DNA sequences were described for the identification of Plasmodium vivax (Pvr47) and Plasmodium falciparum (Pfr364). Due to the importance of these findings, the goal of the present study was to validate the Pvr47 and Pfr364 targets for the diagnosis of vivax and falciparum malaria, focusing on the development of a real-time PCR for detection of mixed infection and sub-microscopic parasitemia. After successful standardization of the Real-Time PCR (RT-LAMAL), this-PCR protocol was compared with three well-established PCR protocols, two of them relied on the gene 18S rRNA – Nested-PCR (Snounou et al., 1993) and Real-Time PCR (Mangold et al., 2005) -- and a third protocol based on the Pvr47/Pfr364 as target for a conventional PCR assay (Demas et al., 2011). In order to evaluate these different PCR-protocols in terms of their limit of detection, titrations of artificial mixtures of DNA plasmodial were performed. The results revealed that the PCRDemas and RT-LAMAL presented the lowest limit of detection for either single or mixed P. vivax and P. falciparum infections. In addition, the RT-Mangold protocol was unable to detect co-infections. To further evaluate the performance of these four PCR protocols for diagnosis of malaria in the field, we analyzed samples from malaria-endemic areas (n=163) as well as from non-endemic area (n = 117). While the results confirmed that PCR-Demas and RT-LAMAL protocols as being more appropriate for the diagnosis of submicroscopic infection, the data demonstrated again that the RT-Mangold protocol was unable to detect mixed infections. Together, the data confirmed Pvr47/Pfr364 targets as more suitable for molecular diagnosis of P. vivax and P. falciparum. Of interest, the Real-time PCR developed here (RTLAMAL) offers several advantages over the traditional PCR-Demas, including faster processing time and decreased risk of contamination. In conclusion, that RT-LAMAL has great potential for molecular diagnosis of patients with mixed infections and low levels of parasitemia.

Submitted by Nuzia Santos (nuzia@cpqrr.fiocruz.br) on 2015-11-20T18:09:59Z No. of bitstreams: 2 Nicolli.pdf: 41800532 bytes, checksum: a9af9766127bc87ea21823b743fd530e (MD5) Nicolli.pdf: 41800532 bytes, checksum: a9af9766127bc87ea21823b743fd530e (MD5) / Approved for entry into archive by Nuzia Santos (nuzia@cpqrr.fiocruz.br) on 2015-11-20T18:10:13Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Nicolli.pdf: 41800532 bytes, checksum: a9af9766127bc87ea21823b743fd530e (MD5) Nicolli.pdf: 41800532 bytes, checksum: a9af9766127bc87ea21823b743fd530e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-20T18:10:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Nicolli.pdf: 41800532 bytes, checksum: a9af9766127bc87ea21823b743fd530e (MD5) Nicolli.pdf: 41800532 bytes, checksum: a9af9766127bc87ea21823b743fd530e (MD5) Previous issue date: 2015 / Fundação Oswaldo Cruz. Centro de Pesquisa Rene Rachou. Belo Horizonte, MG, Brasil / A resistência de Plasmodium falciparum aos antimaláricos esquizonticidas sanguíneos disponíveis, como a atovaquona e derivados de artemisinina, e a de P. vivax à cloroquina (CQ), exige a busca por alternativas quimioterápicas, objetivo deste trabalho. Como estratégia geradora de novos protótipos antimaláricos, foram feitas modificações estruturais (i) na CQ, as quais resultaram em 10 análogos de cloroquina (AnCQ), sendo quatro complexados com platina (AnCQPt), com atividade previamente descrita na malária pelo P. berghei; (ii) na atovaquona, originando oito naftoquinonas; e (iii) no lapachol, resultando em 11 compostos naftoquinoidais. Essas classes de moléculas foram avaliadas in vitro quanto a sua citotoxicidade (MCL50) e atividade antiplasmodial (IC50) contra parasitos sensíveis (S) ou resistentes (R) à CQ. Os índices de seletividade (IS), expressos pela razão entre essas duas atividades biológicas, foram obtidos. Os AnCQ foram mais ativos contra P. falciparum CQ-R in vitro e mais ativos que os AnCQPt e mostraram IS superiores ao da CQ. Para elucidar seu modo de ação, os AnCQ foram avaliados in silico quanto à ancoragem molecular na lactatodesidrogenase de P. falciparum (PfLDH) ou humana (HssLDH). O AnCQ33 apresentou melhor conformação na PfLDH; AnCQ37 apresentou especificidade em relação à enzima humana. Os AnCQ com maiores IS (AnCQ 33 e 37) e a CQ foram ainda avaliados quanto sua capacidade de inibir a formação de -hematina, sendo tão ou menos ativos que a CQ. Avaliados quanto ao potencial de causar a morte (atividade citocida) ou impedir o crescimento (atividade citostática) de P. falciparum CQ-S e CQ-R, esses análogos demonstraram potencial citocida similar, e potencial citostático maior contra parasitos CQ-R. Os AnCQ foram ativos contra parasitos CQ-S e CQ-R na malária pelo P. berghei. Duas naftoquinonas (2 e 5) apresentaram IS superiores ao da CQ e inibiram a parasitemia pelo P. berghei em camundongos, com destaque para a naftoquinona 2. Em conclusão, os melhores candidatos à produção de um antimalárico esquizonticida sanguíneo foram AnCQ33 e 37 e a naftoquinona 2. / The resistance of P. falciparum to the available blood-schizonticidal antimalarials, such as atovaquone (ATVQ) and artemisinin derivatives, and that of P. vivax to chloroquine (CQ), requires the search for new chemotherapeutic alternatives, aim of this work. As a strategy of generating new antimalarial prototypes, structural modifications were performed (i) on CQ which provided 10 chloroquine analogs (CQAn), four of which being platinum-complexed (CQAnPt), with activity previously described against P.berghei-malaria; (ii) on atovaquone, providing eight naphthoquinones; and (iii) on lapachol, providing 11 naphthoquinoidal compounds. These classes of molecules were evaluated in vitro for their cytotoxicity (MLD50) and antiplasmodial activity (IC50) against CQ-sensitive (S) or resistant (R) parasites. The selectivity indexes (SI), expressed by the ratio between these two biological activities, were obtained. The CQAn were more active against CQ-R P. falciparum in vitro and more active than the CQAnPt, and exhibited SI higher than that of CQ. To elucidate their mode of action, the CQAn were evaluated in silico for molecular docking to the lactate-dehydrogenase of P. falciparum (PfLDH) or humans (HssLDH). The CQAn33 exhibited the best conformation inside PfLDH; CQAn37 exhibited specificity in relation to the human enzyme. The CQAn having the highest SI were evaluated for their ability to inhibit -haematin formation, being so or less active than CQ. Evaluated for their potential to kill (cytocidal activity) or prevent growth (cytostatic activity) of P. falciparum CQ-R and CQ-S, these analogs demonstrated similar cytocidal potential, and higher cytostatic potential against CQ-R parasites. The CQAn were active against CQ-R and CQ-S parasites in P.berghei-malaria. Two naphthoquinones (2and 5) exhibited SI higher than that of CQ and inhibited P. berghei-parasitemia in mice, with highlight to naphthoquinone 2. In conclusion, the best candidates for the production of a blood-schizonticidal antimalarial were CQAn33, 37 and the naphthoquinone 2

Submitted by Nuzia Santos (nuzia@cpqrr.fiocruz.br) on 2013-01-25T16:12:26Z No. of bitstreams: 1 Bernardo Simões Franklin.pdf: 11748497 bytes, checksum: e1831598c734af4113b0028438c1b84f (MD5) / Made available in DSpace on 2013-01-25T16:12:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bernardo Simões Franklin.pdf: 11748497 bytes, checksum: e1831598c734af4113b0028438c1b84f (MD5) Previous issue date: 2009 / Desde sua descoberta, os receptores do tipo Toll (TLRs) têm sido envolvidos em quase todas as doenças que afetam a saúde humana. Seu papel na proteção contra vários patógenos, incluindo protozoários está bem estabelecido. Entretanto, pouco se sabe sobre o papel dos TLRs na malária. No presente estudo, investigamos o papel dos TLRs durante a malária murina e humana. Nossos resultados mostraram que camundongos com deficiência para MyD88, um adaptador essencial para a sinalização dos TLRs, produzem níveis de citocinas pró-inflamatórias significativamente menores e apresentam sintomas mais amenos durante a infecção por Plasmodium chabaudi. Entretanto, estes animais retêm a capacidade de controlar a parasitemia sugerindo que os TLRs possuam um papel na patogênese e não na proteção contra a malária. Posteriormente, mostramos que ambas, a infecção natural humana por P. falciparum e a experimental murina por P. chabaudi, aumentam a expressão e a responsividade dos TLRs nas células do sistema imune inato. O estado hiper-responsivo das células durante a malária é derivado da ativação de TLR9 e a produção de IFN por células T, levando a uma alta susceptibilidade ao choque séptico durante a malária aguda. Finalmente, em colaboração com a EISAI Research Institute, desenvolvemos um antagonista de TLR9 e testamos seu efeito na Malária Cerebral (CM), uma das manifestações clínicas mais graves da malária. O tratamento oral com este composto inibiu os sintomas, tais como extravasamento vascular cerebral, protegendo camundongos da morte por CM. Em conjunto, nossos resultados mostram um importante papel dos TLRs, especialmente TLR9, na patogênese da malária e que a intervenção na função destes receptores é uma potencial quimioterapia anti-inflamatória contra essa doença. / Toll-like receptors (TLRs) have been involved in almost every know disease that afflict human health so far and their role in resistance to several pathogens, including protozoan parasites, has been well established. The role of TLRs in malaria, however, still remains to be elucidated. Here we studied the role of TLRs in experimental and naturally acquired malaria infection. We showed that mice with deficiency to MyD88, an essential adaptor to TLRs signaling, produce significant lower levels of proinflammatory cytokines and commensurate better clinical outcome upon infection with Plasmodium chabaudi. Nevertheless, these mice can still control parasite loads suggesting that TLRs are involved in pathogenesis rather than protection during malaria. We further studied cellular responsiveness of innate immune responses during human and murine malaria. We showed that both natural acquired P. falciparum infection in humans and experimental infection of mice with P. chabaudi increase TLR expression in innate immune cells causing pro-inflammatory priming of TLR responses. The cellular hyper-responsiveness during Malaria is caused by TLR9 activation and IFN production by T cells conferring high susceptibility to septic shock during the acute disease. Finally, in collaboration effort with EISAI Research Institute, we develop and tested an antagonist of TLR9, on Cerebral Malaria (CM), one of the most severe manifestations of malaria. Oral treatment of mice with this compound inhibited CM symptoms, such as vascular leakage, and prevented death from CM. All together our results show an important role of TLRs, especially TLR9, in malaria pathogenesis and that the therapeutic targeting of TLRs is a potential anti-inflammatory chemotherapy against malaria.