Perfil imunológico e cinética viral de pacientes onco-hematológicos com COVID-19

Descrição: Em dezembro de 2019 surgiu uma nova doença respiratória identificada como coronavírus disease 2019 (COVID-19), causada por um novo tipo de coronavírus, denominado SARS-CoV2. Essa nova doença rapidamente tornou-se uma pandemia. Embora a COVID-19 seja tipicamente mais grave e letal entre os idosos, pessoas de qualquer idade com condições médicas subjacentes (comorbidades) têm maior risco de agravamento. Essas condições incluem diabetes, doença cardiovascular e histórico ativo ou passado de câncer, principalmente se estão recebendo ou receberam recentemente tratamento antitumoral. O impacto da COVID-19 em pacientes imunocomprometidos ainda é desconhecido. Evidências sugerem que pacientes graves com COVID-19 podem ter uma síndrome citada como “tempestade de citocinas” e é sabido que certos tipos de câncer podem apresentar fenótipos pró-tumorigênicos e pró-metastáticos em resposta à secreção de citocinas, quimiocinas e outros mediadores. Por outro lado, pacientes oncológicos são comumente submetidos à terapia imunossupressora. O presente estudo propõe avaliar a expressão de citocinas, quimiocinas, da carga viral e da resposta imune humoral a fim de compreender como estas características se relacionam entre si e com a evolução e gravidade do quadro clínico em pacientes com câncer e COVID-19. Outra vertente será o aperfeiçoamento de um novo método de diagnóstico imunológico para COVID-19 que já está em fase avançada de desenvolvimento. Os resultados com este projeto poderão esclarecer como as alterações inflamatórias e o tratamento antineoplásico afetam o curso e o desfecho clínico da COVID-19, bem como de identificar novos marcadores de gravidade da COVID-19 em pacientes com câncer. Também esperamos produzir um novo kit de diagnóstico imunológico para COVID-19 com potencial de aplicação em massa pelo SUS.

Coordenador: Luciano F Huergo.

Financiamento: Fundação Araucária

Development of COVID-19 tests in Brazil

Descrição: One of the main strategies to combat the disease recommended by the WHO is to perform massive diagnostic tests in the population. Two types of diagnosis have been more used: The molecular test using qRT-PCR, which is able to detect the RNA of the virus in nasal swab samples in the acute phase of the disease. qRT-PCR facilitates the rapid identification of infected people who must be directed to isolation in order to break the chain of viral transmission. Immunological tests, on the other hand, detect the presence of antibodies (IgM and / or IgG) in human plasma samples, capable of recognizing SARS-COV-2 antigens. The disadvantage of the immunological test is that antibodies against SARS-COV-2 are only detected a few days after infection after the immunological window period. On the other hand, these tests are cheaper and simpler than qRT-PCR and can be applied on a massive scale. In addition, the detection of antibodies makes it possible to track people who have already been infected, even those who have had no symptoms. It is believed that people who have already been infected and have antibodies will be immune to new infections by SARS-COV-2 (Petherick 2020). Thus, positive tested people would already be able to get out of social distance and return to their normal life activities. In fact, this is one of the strategies that has been considered by countries such as Germany to resume economic activity (https://www.theguardian.com / world / 2020 / mar / 30 / immunity-passports-could-speed-up-return-to-work-after-covid-19). The most immunogenic proteins of SARS- COV-2 (and also of its close relative SARS- COV, which caused the epidemic in Asia in 2003) are the proteins Spike (S) subunits S1 and S2 and the protein N (Cheng et al. 2007; Ahmed, Quadeer and McKay 2020). We will commercially obtain synthetic genes, with optimized codons, to express proteins S and N recombinantly in Escherichia coli in order to develop ELISA immunological tests for COVID-19.

Coordenador: Luciano F Huergo

Financiamento: Alexander Von Humboldt-Stiftung/Foundation.

Análise populacional da COVID-19 e resposta vacinal por meio de investigação sorológica

A utilização de um método sorológico de detecção da COVID-19 através da pesquisa de anticorpos é uma excelente ferramenta para vigilância epidemiológica da doença. Nosso grupo de pesquisa desenvolveu uma nova tecnologia simples e barata, baseada em partículas magnéticas de níquel, para detectar anticorpos em amostras de sangue. O método já foi validado para identificar anticorpos tipo IgG reativos para as proteínas Nucleocapsideo e Spike do SARS-CoV-2 sendo capaz de atingir sensibilidades maiores que 95% as custas de especificidade superior a 99%. O ensaio pode ser empregado não somente para rastrear de casos COVID-19 como também quantificar a resposta humoral induzida após a vacinação. Neste projeto pretendemos avaliar a resposta imune humoral em uma escala populacional a fim de compreender a disseminação do SARS-CoV-2 na população e a resposta imune às vacinas disponíveis. Estudos têm demonstrado que o SARS-CoV-2 pode infectar mesmo a parte da população que já foi vacinada, nestes casos muitas vezes a infecção apresenta sintomas leves podendo passar desapercebida. Assim, estudos populacionais através de análise sorológica podem permitir monitorar casos de transmissão do SARS-CoV-2 atuando como uma poderosa ferramenta na vigilância epidemiológica da doença. O rastreio da circulação do vírus na população é de extrema importância visto que, sua transmissão, mesmo que de forma assintomática, pode contribuir para o aparecimento de novas variantes de preocupação que eventualmente sejam capazes de escapar a resposta imune adquirida após a vacinação. A utilização da proteína Spike como antígeno no ensaio imunomagnétcio permite obter dados quantitativos a respeito da resposta imune humoral induzida por qualquer tipo de vacina disponível no Brasil. Assim, obter um panorama em escala populacional será de grande importância para se avaliar qual o grau de imunização da população contra o SARS-CoV-2. Além disso, estudos populacionais longitudinais irão permitir a compreensão do tempo de duração dos anticorpos induzidos em resposta a vacinação, auxiliando o poder público na decisão da elaboração de calendários vacinais e necessidade de aplicação de doses de reforço. As informações obtidas com este projeto serão de especial relevância para pessoas do grupo de risco incluindo aquelas que receberam ou estão recebendo tratamento contra o câncer

Coordenador: Luciano F Huergo

Participantes: Hospital Erasto Gaertner

Poluição atmosférica relacionada às atividades portuárias de Paranaguá: Impactos nas áreas naturais protegidas da Mata Atlântica paranaense

Descrição: O litoral paranaense abriga um mosaico de Unidades de Conservação (UC), parte delas inseridas no grande sistema estuarino Lagamar. A região compõe a maior área contínua de Mata Atlântica do Brasil, bioma inserido entre os maiores hotspots de biodiversidade do mundo. Paranaguá abriga o principal porto escoador de grãos da América Latina e um conjunto de indústrias de fertilizantes agrícolas. O cenário para a conservação da natureza no Litoral Paranaense tem se mostrado preocupante, tendo em vista a implantação de inúmeros projetos industriais, como a ampliação e a criação de terminais portuários, vias de acesso, industrialização de cidades balneárias como Pontal do Paraná, além da ampliação do setor industrial de Paranaguá e Antonina. Tais atividades representam uma importante fonte de poluentes atmosféricos, especialmente pelo uso de combustíveis com altas concentrações de enxofre e metais pesados tais como cádmio, chumbo, mercúrio e níquel, esses representam uns dos maiores fatores de risco. A poluição atmosférica proveniente de tais atividades pode trazer impactos aos ecossistemas florestais, causando alterações nos ciclos biogeoquímicos da região, reduzindo a absorção de água e nutrientes, entre outros efeitos nos organismos vegetais². Esta proposta visa quantificar e caracterizar os principais poluentes atmosféricos emitidos sobre UCs de proteção integral do litoral do Paraná. Serão realizadas amostragens de poluentes gasosos, aerossóis e bioindicadores, e os resultados serão integrados a dados secundários para realização de modelagem da dispersão. Espera-se munir a Gestão das UCs com informações qualificadas, auxiliando a compreensão dos fenômenos relativos à degradação florestal, alterações em ciclos químicos, físicos e biológicos, estimando também o impacto que futuros empreendimentos podem trazer para os últimos remanescentes da Mata Atlântica do Brasil.

Coordenador: Luciano F Huergo

Financiamento: FundaçãoAraucária – Boticário

Caracterização da rede de interação das proteínas PII

Descrição: Proteínas PII são proteínas transdutoras de sinal amplamente distribuídas na natureza, estão presentes em quase todas as bactérias, Archaea e no cloroplasto de plantas. As proteínas PII controlam a atividade de várias proteínas alvo incluindo transportadores, reguladores de transcrição e enzimas. Recentemente, nosso grupo de pesquisa identificou que proteínas PII em Bactéria têm capacidade de interagir e regular a enzima acetil-CoA carboxilase, enzima chave na biossíntese de ácidos graxos. Esta descoberta está auxiliando na geração de estirpes de bactérias e algas super-produtoras de ácidos graxos que poderão ser utilizadas na produção mais eficaz de biocombustíveis. Dados não publicados de nosso grupo, obtidos com a bactéria fixadora de nitrogênio de importância agrícola Azospirillum brasilense, sugerem que as proteínas PII podem desempenhar um papel regulatório muito mais global no metabolismo. Os principais objetivos deste trabalho serão: 1) Determinar a rede de interações das proteínas PII em A. brasilense, na bactéria modelo Escherichia coli e no arroz Oryza sativa; 2) Caracterizar bioquimicamente pelo menos 4 novos complexos entre proteínas PII em proteínas alvo; 3) Realizar análise metabolômica em mutantes PII em A. brasilense. Os resultados obtidos com este trabalho irão possibilitar uma melhor compreensão da regulação metabólica em procariotas e em plantas, podendo servir de base para uma ampla gama de aplicações biotecnológicas.

Coordenador: Luciano Fernandes Huergo.

Financiamento: Produtividadepesquisa CNPq

Identification and characterization of novel PII-target protein complexes

Descrição: This project aims to support a multidisciplinary Brazil-Germany research network to study the role of PII signal transduction proteins in different organisms including agriculture important nitrogen-fixing bacteria, cyanobacteria, Escherichia coli and a world feeding plant, rice Oryza sativa. The biology of the PII proteins has been studied for many years in several international laboratories. The principal investigators from Brazil and Germany in this proposal have discovered important aspects of the biology of PII proteins being the major scientists in this field word-wide. The Brazil-Germany associated laboratories in this proposal have ongoing collaboration since 2014. Collectively, we have discovered that the PII proteins (which are the major focus of this proposal) have a much broader regulatory role in controlling cellular metabolism than previously envisaged by the literature. We have found that PII act as a negative inhibitor of the committed and regulatory step in fatty acid biosynthesis in Bacteria. This finding has major implications in biotechnology, we found that a PII knock-out in cyanobacteria has increased accumulation of lipids and this may help to improve the yields of biodiesel production algae. Our joint unpublished data support that PII proteins act as a master regulatory unit controlling major Nitrogen and Carbon pathways in Prokaryotes and plants by interacting with central regulatory enzymes and transporters. This project aims to further characterize these novels PII-target protein complex biochemically. Furthermore, we will determine the evolutionary conservation of these protein complexes by assessing their presence in distantly related organisms ranging from bacteria to plants. This project will reinforce the current Brazil-Germany collaboration by the implementation of short visits between the two labs which will allow the exchange of knowledge, techniques and data to improve qualitatively not only the scientific production of the associated laboratories but also the generation of specialized human resources in the field of molecular biology, biochemistry, plant biology and microbiology. The project will also help to acquire a key equipment for the lab in Brazil which will allow the biochemical analyzes of the novel PII protein complexes.

Coordenador local: Luciano F Huergo. Projeto de colaboração internacional.

Parceiro no exterior: Prof. Karl Forchhamer.

Site: https://www.phd.tuebingen.mpg.de/5790/karl-forchhammer

Financiamento: Alexander Von Humboldt-Stiftung/Foundation.