Genómica de agentes infecciosos: avances y perspectivas en microbiología clínica

El descubrimiento de los secretos de la biología molecular ha marcado un punto de inflexión en las ciencias biológicas. La genómica es parte fundamental de este auge y se define básicamente como el estudio de la composición, estructura y función del material genético de los organismos vivos. El presente es un artículo de revisión sobre genómica de agentes infecciosos, el cual toca aspectos como la historia y los avances en el tema, para luego entrar en materia sobre ejemplos del conocimiento actual de los genomas de los más importantes agentes de interés en salud pública, así como las aplicaciones de los mismos para el mejoramiento de la salud humana. Al final, se ofrece una perspectiva para el futuro de la genómica y conclusiones sobre su aplicación en el ámbito nacional

Time series clustering of T cell subsets dissects heterogeneity in immune reconstitution and clinical outcomes among MUD-HCT patients receiving ATG or PTCy

IntroductionAnti-T-lymphocyte globulin (ATG) or post-transplant cyclophosphamide (PTCy) prevent graft-versus-host disease (GVHD) after hematopoietic cell transplantation (HCT), yet individual patients benefit differentially.MethodsGiven the sparse comparative data on the impact of cellular immune reconstitution in this setting, we studied flow cytometry and clinical outcomes in 339 recipients of 10/10 matched-unrelated donor (MUD) HCT using either ATG (n=304) or PTCy (n=35) for in vivo T cell manipulation along with a haploidentical PTCy control cohort (n=45). Longitudinal cellular immune reconstitution data were analyzed conventionally and with a data science approach using clustering with dynamic time warping to determine the similarity between time-series of T cell subsets.ResultsConsistent with published studies, no significant differences in clinical outcomes were observed at the cohort level between MUD-ATG and MUD-PTCy. However, cellular reconstitution revealed preferences for distinct T cell subpopulations associating with GVHD protection in each setting. Starting early after HCT, MUD-PTCy patients had higher regulatory T cell levels after HCT (p <0.0001), while MUD-ATG patients presented with higher levels of γδ T- or NKT cells (both p <0.0001). Time-series clustering further dissected the patient population’s heterogeneity revealing distinct immune reconstitution clusters. Importantly, it identified phenotypes that reproducibly associated with impaired clinical outcomes within the same in vivo T cell manipulation platform. Exemplarily, patients with lower activated- and αβ T cell counts had significantly higher NRM (p=0.032) and relapse rates (p =0.01).DiscussionThe improved understanding of the heterogeneity of cellular reconstitution in MUD patients with T cell manipulation both at the cohort and individual level may support clinicians in managing HCT complications

Genetic diversity of HLA system in four populations from Baja California, Mexico: Mexicali, La Paz, Tijuana and rural Baja California

We studied HLA class I (HLA-A, -B) and class II (HLA-DRB1, -DQB1) alleles by PCR-SSP based typing in 250 Mexicans from the states of Baja California Norte and Baja California Sur living in Mexicali (N = 100), La Paz (N = 75), Tijuana (N = 25) and rural communities (N = 50) to obtain information regarding allelic and haplotypic frequencies. The most frequent haplotypes for the Baja California region include nine Native American and five European haplotypes. Admixture estimates revealed that the main genetic components are European (50.45 ± 1.84% by ML; 42.03% of European haplotypes) and Native American (43.72 ± 2.36% by ML; 40.24% of Native American haplotypes), while the African genetic component was less apparent (5.83 ± 0.98% by ML; 9.36% of African haplotypes)

The immunogenetic diversity of the HLA system in Mexico correlates with underlying population genetic structure

We studied HLA class I (HLA-A, -B) and class II (HLA-DRB1, -DQB1) allele groups and alleles by PCR-SSP based typing in a total of 15,318 mixed ancestry Mexicans from all the states of the country divided into 78 sample sets, providing information regarding allelic and haplotypic frequencies and their linkage disequilibrium, as well as admixture estimates and genetic substructure. We identified the presence of 4268 unique HLA extended haplotypes across Mexico and find that the ten most frequent (HF > 1%) HLA haplotypes with significant linkage disequilibrium (Δ’≥0.1) in Mexico (accounting for 20% of the haplotypic diversity of the country) are of primarily Native American ancestry (A*02~B*39~DRB1*04~DQB1*03:02, A*02~B*35~DRB1*08~DQB1*04, A*68~B*39~DRB1*04~DQB1*03:02, A*02~B*35~DRB1*04~DQB1*03:02, A*24~B*39~DRB1*14~DQB1*03:01, A*24~B*35~DRB1*04~DQB1*03:02, A*24~B*39~DRB1*04~DQB1*03:02, A*02~B*40:02~DRB1*04~DQB1*03:02, A*68~B*35~DRB1*04~DQB1*03:02, A*02~B*15:01~DRB1*04~DQB1*03:02). Admixture estimates obtained by a maximum likelihood method using HLA-A/-B/-DRB1 as genetic estimators revealed that the main genetic components in Mexico as a whole are Native American (ranging from 37.8% in the northern part of the country to 81.5% in the southeastern region) and European (ranging from 11.5% in the southeast to 62.6% in northern Mexico). African admixture ranged from 0.0 to 12.7% not following any specific pattern. We were able to detect three major immunogenetic clusters correlating with genetic diversity and differential admixture within Mexico: North, Central and Southeast, which is in accordance with previous reports using genome-wide data. Our findings provide insights into the population immunogenetic substructure of the whole country and add to the knowledge of mixed ancestry Latin American population genetics, important for disease association studies, detection of demographic signatures on population variation and improved allocation of public health resources.Fil: Barquera, Rodrigo. Max Planck Institute For The Science Of Human History; Alemania. Instituto Nacional de Antropología E Historia. Escuela Nacional de Antropología E Historia; MéxicoFil: Hernández Zaragoza, Diana Iraíz. Técnicas Genéticas Aplicadas A la Clínica (tgac); México. Instituto Nacional de Antropología E Historia. Escuela Nacional de Antropología E Historia; MéxicoFil: Bravo Acevedo, Alicia. Instituto Mexicano del Seguro Social; MéxicoFil: Arrieta Bolaños, Esteban. Universitat Essen; AlemaniaFil: Clayton, Stephen. Max Planck Institute For The Science Of Human History; AlemaniaFil: Acuña Alonzo, Víctor. Instituto Nacional de Antropología E Historia, Mexico; MéxicoFil: Martínez Álvarez, Julio César. Instituto Mexicano del Seguro Social; MéxicoFil: López Gil, Concepción. Instituto Mexicano del Seguro Social; MéxicoFil: Adalid Sáinz, Carmen. Instituto Mexicano del Seguro Social; MéxicoFil: Vega Martínez, María del Rosario. Hospital Central Sur de Alta Especialidad; MéxicoFil: Escobedo Ruíz, Araceli. Instituto Mexicano del Seguro Social; MéxicoFil: Juárez Cortés, Eva Dolores. Instituto Mexicano del Seguro Social; MéxicoFil: Immel, Alexander. Max Planck Institute For The Science Of Human History; Alemania. Christian Albrechts Universitat Zu Kiel; AlemaniaFil: Pacheco Ubaldo, Hanna. Instituto Nacional de Antropología E Historia. Escuela Nacional de Antropología E Historia; MéxicoFil: González Medina, Liliana. Instituto Nacional de Antropología E Historia. Escuela Nacional de Antropología E Historia; MéxicoFil: Lona Sánchez, Abraham. Instituto Nacional de Antropología E Historia. Escuela Nacional de Antropología E Historia; MéxicoFil: Lara Riegos, Julio. Universidad Autónoma de Yucatán; MéxicoFil: Sánchez Fernández, María Guadalupe de Jesús. Instituto Mexicano del Seguro Social; MéxicoFil: Díaz López, Rosario. Hospital Central Militar, Mexico City; MéxicoFil: Guizar López, Gregorio Ulises. Hospital Central Militar, Mexico City; MéxicoFil: Medina Escobedo, Carolina Elizabeth. Instituto Mexicano del Seguro Social; MéxicoFil: Arrazola García, María Araceli. Instituto Mexicano del Seguro Social; MéxicoFil: Montiel Hernández, Gustavo Daniel. Instituto Nacional de Antropología E Historia. Escuela Nacional de Antropología E Historia; MéxicoFil: Hernández Hernández, Ofelia. Técnicas Genéticas Aplicadas a la Clínica ; MéxicoFil: Ramos de la Cruz, Flor del Rocío. Instituto Mexicano del Seguro Social; MéxicoFil: Juárez Nicolás, Francisco. Instituto Nacional de Pediatría; MéxicoFil: Pantoja Torres, Jorge Arturo. Instituto Mexicano del Seguro Social; MéxicoFil: Rodríguez Munguía, Tirzo Jesús. Hospital General Norberto Treviño Zapata; MéxicoFil: Juárez Barreto, Vicencio. Hospital Infantil de Mexico Federico Gomez; MéxicoFil: Gonzalez-Jose, Rolando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Centro Nacional Patagónico. Instituto Patagónico de Ciencias Sociales y Humanas; Argentin

Avances recientes en la etiología molecular y tratamiento de la inmunodeficiencia severa combinada (SCID)

Severe Combined Immunodeficiency (SCID) is a group of immunological conditions that share an absence of T cell normal function, which causes impairment of cellular and humoral adaptive immunity. If these conditions go undetected and without medical intervention early in infancy they can lead to death. From its early clinical description some 50 years ago, knowledge of the pathogenesis and the molecular bases of the clinical presentations observed in these patients has greatly advanced to the point of currently recognizing 13 genes capable of causing SCID. Moreover, knowledge derived from the study of SCID patients has extended our understanding of the Immune System�s function at a molecular level. Treatments like hematopoietic stem cell transplantation and gene therapy were developed and successfully used for the first time in SCID patients, underscoring the importance of advancing these therapies. In addition, newborn screening programs for SCID have been launched in recent years in some areas of the world. The aim of this work is to summarize the advances in the knowledge of SCID�s molecular (etiology, its treatment, and future prospects of success in novel therapies for these patients.Las inmunodeficiencias severas combinadas son un grupo de trastornos inmunológicos caracterizados por una ausencia de células T funcionales, desembocando en fallo de la inmunidad adaptativa, tanto celular como humoral. Estas condiciones son identificadas tempranamente y son incompatibles con la vida, de no darse una intervención médica oportuna. Desde su reconocimiento clínico hace 50 años, el conocimiento sobre la patogénesis y las bases moleculares de los trastornos observados ha avanzado vertiginosamente, al punto que hoy día se reconocen, al menos, 13 alteraciones genéticas capaces de causar este tipo de inmunodeficiencia. Incluso, el conocimiento derivado del estudio de pacientes con inmunodeficiencia severa combinada ha permitido avanzar en la comprensión de los intrincados mecanismos del Sistema Inmune. Además, las terapias como el trasplante de células madre hematopoyéticas o la más reciente terapia génica han tenido sus primeros éxitos en pacientes con inmunodeficiencia severa combinada, lo cual resalta la relevancia de esta enfermedad en el avance de las terapias médicas de vanguardia. Asimismo, dadas su relevancia y severidad, actualmente en varios lugares del mundo se propone la inclusión de la inmunodeficiencia severa combinada en los esquemas de tamizaje neonatal. El presente trabajo tiene por objetivo mostrar el avance de los conocimientos sobre la etiología molecular de la inmunodeficiencia severa combinada y sobre el tratamiento de ésta y las perspectivas acerca del éxito futuro de nuevas terapias para estos paciente

Estudio comparativo de frecuencias alélicas, genotípicas y haplotípicas de los genes de los antígenos leucocitarios humanos (HLA) en donantes de sangre de Costa Rica y construcción de un registro de datos moleculares para HLA

Tesis (Magíster Scientiae en microbiología)--Universidad de Costa Rica. Sistema de Estudios de Posgrado, 2010.UCR::Vicerrectoría de Investigación::Sistema de Estudios de Posgrado::Salud::Maestría Académica en Microbiologí

Tipificación molecular de los antígenos leucocitarios humanos, Estado del arte y perspectivas para los transplantes de células madre en Costa Rica Molecular typing of Human Leukocyte Antigens, State-of-theart and Perspectives for Stem cell Transplantation in Costa Rica

El sistema de antígenos leucocitarios (Human Leukocyte Antigen) es el más polimórfico en el ser humano. Su función la realiza regulando la respuesta inmune mediante su unión a moléculas como el receptor de células T, participando en la presentación de antígenos y el reconocimiento de lo propio en el organismo. Su papel central en la respuesta inmune así como su polimorfismo convierten a estos genes en un factor fundamental en la terapia con trasplantes, siendo su importancia máxima en los trasplantes de células progenitoras hematopoyéticas. Consecuentemente, la tipificación de estos antígenos en los estudios de compatibilidad ha sido desarrollada de manera paralela y en las últimas décadas se ha avanzado grandemente en su comprensión y caracterización. Varias metodologías moleculares son las que predominan actualmente para la tipificación de los antígenos de histocompatibilidad leucocitarios. La información obtenida de estas caracterizaciones ha permitido la aparición de bancos de donantes de células madre y unidades de cordón umbilical, los cuales amplían la probabilidad de encontrar un donador compatible para el paciente. Los programas de trasplante de células madre hematopoyéticas en nuestro país requieren de un avance en las tecnologías disponibles para tipificación de estas moléculas, así como de la instauración de un registro nacional de donantes basado en su tipificación molecular. El presente trabajo tiene por objetivo presentar el estado del conocimiento actual sobre los antígenos leucocitarios humanos, su genética, su tipificación, sus utilidades y protocolos a seguir en la tecnología de los trasplantes de células madre.The Human Leukocyte Antigen genetic system is the most polymorphic in humans. It plays a central role on immune response regulation by its interaction with molecules like the T-cell receptor, participating in the antigen presentation process and self-recognition. This role added to its polymorphism make the human leukocyte antigens a fundamental factor for transplantation, especially when it comes to hematopoietic stem cell transplants. Consequently, techniques for human leukocyte antigen typing for compatibility studies have experienced great development over the last decades. Various molecular typing methodologies currently predominate for this characterization. Information obtained with these technologies has prompted the development of stem cell adult donor registries and cord blood banks which raise the probability of finding a suitable compatible donor for patients in need of transplantation. Stem Cell Transplantation Programs in Costa Rica urgently need the updating to molecular typing technologies for patient-donor compatibility studies. Moreover, the creation of a National Stem Cell Donor Registry and the pursuing of the public Cord Blood Bank need to be addressed. The present review aims to present state-of-the-art concepts and knowledge on human leukocyte antigen genetics, typing strategies and protocols, and applications on stem cell transplantation. Additionally, perspectives for Costa Rican development on these areas are given

Farmacogenética: hacia la individualización de la terapia farmacológica en Costa Rica Pharmacogenetics: toward the individualization of pharmacologic therapy in Costa Rica

La ‘era posgenómica’ ha impactado las ciencias biológicas y biomédicas desde la identificación de un significativo componente de variabilidad genética interindividual. La Farmacología no escapa a esta realidad, y esta ciencia, en conjunto con la Toxicología, ya desde hace varios años ve desarrollados campos como la Farmacogenética y la Farmacogenómica. Dichas disciplinas estudian la influencia de la variabilidad genética de la población respecto a la respuesta que se tiene ante el contacto con los fármacos y las sustancias tóxicas. Las variantes genéticas, reflejadas en el polimorfismo de los genes, tienen implicaciones en el manejo de xenobióticos en el organismo y además determinan las respuestas aumentadas, normales o disminuidas durante la administración de algunos fármacos. Muchos genes se relacionan con reacciones adversas y fallas terapéuticas de fármacos administrados a dosis predeterminadas y siguiendo protocolos establecidos. Es por esto que las herramientas de caracterización genética molecular se aplican en muchos países con el fin de adaptar estos protocolos a cada individuo, es decir, personalizar la terapia farmacológica, donde las dosificaciones son evaluadas de acuerdo con las características genéticas de la persona, para evitar o prevenir reacciones adversas en individuos predispuestos. Costa Rica es un país que hace grandes esfuerzos para brindar una atención médica de primer mundo a sus habitantes, sin embargo, el campo de la Farmacogenética aún no se ha desarrollado en nuestro medio. No obstante, el Centro Nacional Innovaciones Biotecnológicas financia un proyecto pionero junto con la Universidad de Costa Rica, para desarrollar la aplicación de esta disciplina en el país. El presente artículo presenta las bases biológicas y la utilidad clínica de la Farmacogenética, así como detalles de las iniciativas para el desarrollo de esta disciplina en Costa RicaThe ‘post-genomic era’ has had an impact on biological and biomedical sciences since the recognition of a significant interindividual genetic variation. Pharmacology has not escaped this influence. This discipline, together with toxicology, has seen the development of areas such as pharmacogenetics and pharmacogenomics for several years now. These disciplines study the influence of the population’s genetic variability on the response people have to drugs and toxic substances. Different polymorphisms (genetic variants) in genes involved in the handling of xenobiotics in the body are able to determine an exaggerated, normal or reduced response to a certain dose of any drug. Many genes have been associated with poor response to pre-determined dosing protocols or with hypersensitivity reactions. Because of this, molecular genetics characterization tools are applied in many countries to adapt this protocol individually, i.e. a personalized pharmacology, where dosages are evaluated according to the genetic determinants a person carries in order to avoid or prevent adverse reactions in predisposed individuals. Costa Rica is a country that makes great efforts to give first-world medical care to its residents, but the field of pharmacogenetics has not been developed in our medium yet. Notwithstanding, the National Center for Biotechnology Innovations is currently funding a pioneering joint project with the University of Costa Rica in order to develop the application of this discipline in the country. This article presents the biological basis and clinical utility of pharmacogenetics, as well as the details regarding the efforts that are being made to develop this discipline in Costa Rica

Pharmacogenetics: toward the individualization of pharmacologic therapy in Costa Rica

La ‘era posgenómica’ ha impactado las ciencias biológicas y biomédicas desde la identificación de un significativo componente de variabilidad genética interindividual. La Farmacología no escapa a esta realidad, y esta ciencia, en conjunto con la Toxicología, ya desde hace varios años ve desarrollados campos como la Farmacogenética y la Farmacogenómica. Dichas disciplinas estudian la influencia de la variabilidad genética de la población respecto a la respuesta que se tiene ante el contacto con los fármacos y las sustancias tóxicas. Las variantes genéticas, reflejadas en el polimorfismo de los genes, tienen implicaciones en el manejo de xenobióticos en el organismo y además determinan las respuestas aumentadas, normales o disminuidas durante la administración de algunos fármacos. Muchos genes se relacionan con reacciones adversas y fallas terapéuticas de fármacos administrados a dosis predeterminadas y siguiendo protocolos establecidos. Es por esto que las herramientas de caracterización genética molecular se aplican en muchos países con el fin de adaptar estos protocolos a cada individuo, es decir, personalizar la terapia farmacológica, donde las dosificaciones son evaluadas de acuerdo con las características genéticas de la persona, para evitar o prevenir reacciones adversas en individuos predispuestos. Costa Rica es un país que hace grandes esfuerzos para brindar una atención médica de primer mundo a sus habitantes, sin embargo, el campo de la Farmacogenética aún no se ha desarrollado en nuestro medio. No obstante, el Centro Nacional Innovaciones Biotecnológicas financia un proyecto pionero junto con la Universidad de Costa Rica, para desarrollar la aplicación de esta disciplina en el país. El presente artículo presenta las bases biológicas y la utilidad clínica de la Farmacogenética, así como detalles de las iniciativas para el desarrollo de esta disciplina en Costa Rica.The ‘post-genomic era’ has had an impact on biological and biomedical sciences since the recognition of a significant interindividual genetic variation. Pharmacology has not escaped this influence. This discipline, together with toxicology, has seen the development of areas such as pharmacogenetics and pharmacogenomics for several years now. These disciplines study the influence of the population’s genetic variability on the response people have to drugs and toxic substances. Different polymorphisms (genetic variants) in genes involved in the handling of xenobiotics in the body are able to determine an exaggerated, normal or reduced response to a certain dose of any drug. Many genes have been associated with poor response to pre-determined dosing protocols or with hypersensitivity reactions. Because of this, molecular genetics characterization tools are applied in many countries to adapt this protocol individually, i.e. a personalized pharmacology, where dosages are evaluated according to the genetic determinants a person carries in order to avoid or prevent adverse reactions in predisposed individuals. Costa Rica is a country that makes great efforts 208 Acta méd. costarric Vol 54 (4), octubre-diciembre 2012 to give first-world medical care to its residents, but the field of pharmacogenetics has not been developed in our medium yet. Notwithstanding, the National Center for Biotechnology Innovations is currently funding a pioneering joint project with the University of Costa Rica in order to develop the application of this discipline in the country. This article presents the biological basis and clinical utility of pharmacogenetics, as well as the details regarding the efforts that are being made to develop this discipline in Costa Rica.UCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias de la Salud::Instituto de Investigaciones Farmacéuticas (INIFAR

Sharp eigenvalue estimates for rank one perturbations of nonnegative operators in Krein spaces

Let A and B be selfadjoint operators in a Krein space and assume that the resolvent difference of A and B is of rank one. In the case that A is nonnegative and I is an open interval such that σ(A)∩I consists of isolated eigenvalues we prove sharp estimates on the number and multiplicities of eigenvalues of B in I. The general result is illustrated with eigenvalue estimates for singular indefinite Sturm–Liouville problems.Fil: Behrndt, Jussi. Technische Universität Graz; AustriaFil: Leben, Leslie. Technische Universität Ilmenau; AlemaniaFil: Martinez Peria, Francisco Dardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Saavedra 15. Instituto Argentino de Matemática Alberto Calderon; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Matematicas; ArgentinaFil: Möws, Roland. Technische Universität Ilmenau; AlemaniaFil: Trunk, Carsten. Technische Universität Ilmenau; Alemani