A benchmark for biomedical knowledge graph based similarity

Tese de mestrado em Bioinformática e Biologia Computacional, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2020Os grafos de conhecimento biomédicos são cruciais para sustentar aplicações em grandes quantidades de dados nas ciências da vida e saúde. Uma das aplicações mais comuns dos grafos de conhecimento nas ciências da vida é o apoio à comparação de entidades no grafo por meio das suas descrições ontológicas. Estas descrições suportam o cálculo da semelhança semântica entre duas entidades, e encontrar as suas semelhanças e diferenças é uma técnica fundamental para diversas aplicações, desde a previsão de interações proteína-proteína até à descoberta de associações entre doenças e genes, a previsão da localização celular de proteínas, entre outros. Na última década, houve um esforço considerável no desenvolvimento de medidas de semelhança semântica para grafos de conhecimento biomédico mas, até agora, a investigação nessa área tem-se concentrado na comparação de conjuntos de entidades relativamente pequenos. Dada a diversa gama de aplicações para medidas de semelhança semântica, é essencial apoiar a avaliação em grande escala destas medidas. No entanto, fazê-lo não é trivial, uma vez que não há um padrão ouro para a semelhança de entidades biológicas. Uma solução possível é comparar estas medidas com outras medidas ou proxies de semelhança. As entidades biológicas podem ser comparadas através de diferentes ângulos, por exemplo, a semelhança de sequência e estrutural de duas proteínas ou as vias metabólicas afetadas por duas doenças. Estas medidas estão relacionadas com as características relevantes das entidades, portanto podem ajudar a compreender como é que as abordagens de semelhança semântica capturam a semelhança das entidades. O objetivo deste trabalho é desenvolver um benchmark, composto por data sets e métodos de avaliação automatizados. Este benchmark deve sustentar a avaliação em grande escala de medidas de semelhança semântica para entidades biológicas, com base na sua correlação com diferentes propriedades das entidades. Para atingir este objetivo, uma metodologia para o desenvolvimento de data sets de referência para semelhança semântica foi desenvolvida e aplicada a dois grafos de conhecimento: proteínas anotadas com a Gene Ontology e genes anotados com a Human Phenotype Ontology. Este benchmark explora proxies de semelhança com base na semelhança de sequência, função molecular e interações de proteínas e semelhança de genes baseada em fenótipos, e fornece cálculos de semelhança semântica com medidas representativas do estado da arte, para uma avaliação comparativa. Isto resultou num benchmark composto por uma coleção de 21 data sets de referência com tamanhos variados, cobrindo quatro espécies e diferentes níveis de anotação das entidades, e técnicas de avaliação ajustadas aos data sets.Biomedical knowledge graphs are crucial to support data intensive applications in the life sciences and healthcare. One of the most common applications of knowledge graphs in the life sciences is to support the comparison of entities in the graph through their ontological descriptions. These descriptions support the calculation of semantic similarity between two entities, and finding their similarities and differences is a cornerstone technique for several applications, ranging from prediction of protein-protein interactions to the discovering of associations between diseases and genes, the prediction of cellular localization of proteins, among others. In the last decade there has been a considerable effort in developing semantic similarity measures for biomedical knowledge graphs, but the research in this area has so far focused on the comparison of relatively small sets of entities. Given the wide range of applications for semantic similarity measures, it is essential to support the large-scale evaluation of these measures. However, this is not trivial since there is no gold standard for biological entity similarity. One possible solution is to compare these measures to other measures or proxies of similarity. Biological entities can be compared through different lenses, for instance the sequence and structural similarity of two proteins or the metabolic pathways affected by two diseases. These measures relate to relevant characteristics of the underlying entities, so they can help to understand how well semantic similarity approaches capture entity similarity. The goal of this work is to develop a benchmark for semantic similarity measures, composed of data sets and automated evaluation methods. This benchmark should support the large-scale evaluation of semantic similarity measures for biomedical entities, based on their correlation to different properties of biological entities. To achieve this goal, a methodology for the development of benchmark data sets for semantic similarity was developed and applied to two knowledge graphs: proteins annotated with the Gene Ontology and genes annotated with the Human Phenotype Ontology. This benchmark explores proxies of similarity calculated based on protein sequence similarity, protein molecular function similarity, protein-protein interactions and phenotype-based gene similarity, and provides semantic similarity computations with state-of-the-art representative measures, for a comparative evaluation of the measures. This resulted in a benchmark made up of a collection of 21 benchmark data sets with varying sizes, covering four different species at different levels of annotation completion and evaluation techniques fitted to the data sets characteristics

Inoculation of Arbuscular Mycorrhizal Fungi in Under-Vine Cover Crops for Sustainable Vineyards Development

Mestrado em Engenharia de Viticultura e Enologia. Universidade de Lisboa, Instituto Superior de Agronomia. Universidade do Porto, Faculdade de CiênciasViticulture is a major economic sector in Europe. However, the raise of new challenges, such as the new regulations towards a limitation on the use of several agrochemicals, to new market demands, and to environmental and climatic awareness, forces adaptations on viticulture practices. Shift to sustainable vineyard management practices, such as the use of cover crops and arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), plant mutualistic fungi, represent an attractive approach to respond to some of the challenges of modern viticulture. In this work, the benefits of the installation of cover crops as an eco-friendly soil management technique, with special attention to under-vine cover crops are reviewed. In addition, the advantages of AMF to improve agroecosystem functions and to promote higher grapevine performance will be reviewed. On the one hand, cover crops are widely known to prevent erosion, enhance soil physical and chemical properties, including nutrient cycles, as well as soil biological diversity and activity. Furthermore, the installation of cover crops in vineyards may improve grapevine nutritional status, control their vigour, and can prevent pests and diseases by providing food and shelter to antagonists of insect pests, nematodes, and pathogens. On the other hand, AMF improve grapevine nutrition, growth, and tolerance against a variety of biotic and abiotic stress factors, such as root diseases, water stress, soil salinity, and heavy metals toxicity. The mycorrhizal extraradical mycelium that extends in the soil also contributes to ameliorate soil properties such as particle aggregation, water retention, and soil stability. Using herbaceous plants as cover crops in vineyards favours the development of AMF, and therefore, the inoculation of AMF in under-vine cover crops can represent a novel sustainable soil management practice for vineyards with low propagule content or facing soil degradation.A viticultura é um setor economico importante na Europa. No entanto, a viticultura vê a necessidade de se adaptar a novos desafios, tais como novas regulamentações para a limitação do uso de vários agroquímicos, novas demandas do mercado e a crescente consciência ambiental e climática. A mudança da viticultura para práticas sustentáveis de gestão da vinha, como o uso de culturas de cobertura e fungos micorrízicos arbusculares (FMA), fungos mutualísticos das plantas, representam uma abordagem atraente para responder a alguns dos desafios da viticultura moderna. Por um lado, as culturas de cobertura são amplamente conhecidas por prevenir a erosão, melhorar as propriedades físicas e químicas do solo, incluindo os ciclos de nutrientes, bem como a diversidade e atividade biológica do solo. Além disso, a instalação de plantas de cobertura nos vinhedos pode melhorar o estado nutricional da videira, controlar seu vigor e prevenir pragas e doenças, fornecendo alimento e abrigo para antagonistas de pragas de insetos, nematoides e patogénicos. Por outro lado, os FMA melhoram a nutrição, o crescimento e a tolerância da videira contra uma variedade de fatores de estresse biótico e abiótico, como doenças das raízes, estresse hídrico, salinidade do solo e toxicidade de metais pesados. O micélio extrarradicular micorrízico que se estende no solo também contribui para melhorar as propriedades do solo, como agregação de partículas, retenção de água e estabilidade do solo. O uso de plantas herbáceas como plantas de cobertura em vinhedos favorece o desenvolvimento de FMA e, portanto, a inoculação de FMA em plantas de cobertura sob a linha da vinha pode representar uma nova prática de manejo sustentável do solo para vinhedos com baixo teor de propágulos ou em degradação do solo. Neste trabalho, são revistos os benefícios da instalação de plantas de cobertura como uma técnica de manejo do solo sustentável, com especial atenção às plantas de cobertura localizadas na linha das videiras. Além disso, as vantagens de FMA para melhorar as funções do agroecossistema e promover o melhor desempenho da videira serão revisadas.N/

Estudo do estado peri-implantar em pacientes portadores de prótese total fixa em zircónia monolítica

Os implantes dentários osteointegrados têm-se tornado, nos últimos anos, um tipo de tratamento mais frequente para substituição de dentes naturais. Assim, tal como nos dentes naturais podem ocorrer doenças periodontais, como gengivite e periodontite, os implantes dentários também estão sujeitos a este tipo de doenças, chamadas doenças peri-implantares. As doenças peri-implantares são lesões inflamatórias que ocorrem nos tecidos que circundam o implante, podendo ser divididas em mucosite peri-implantar e peri-implantite. Mucosite é uma reação inflamatória reversível no tecido mole ao redor de um implante funcional, sem sinal de perda de osso de suporte. Enquanto que peri-implantite é uma condição patológica caracterizada por inflamação da mucosa peri-implantar e, sempre acompanhada de perda progressiva de osso alveolar. Existem vários fatores de risco associados a este tipo de doenças, nomeadamente a pobre higiene oral, um histórico de periodontite, tabaco, diabetes, consumo de álcool, traços genéticos e superfície do implante. Objetivos: Estudar o estado peri-implantar dos pacientes portadores de prótese total fixa em zircónia monolítica e relação desse estado com diversas variáveis, nomeadamente, género, hábitos tabágicos, placa bacteriana, gengiva queratinizada e torque do implante, assim como localização da sua colocação (mandíbula ou maxila). Metodologia: O estudo foi realizado em 17 indivíduos, num total de 17 arcadas dentárias. Os dados clínicos foram extraídos cumprindo os requisitos de proteção de dados de cada paciente. Os critérios para inclusão neste estudo foram: Paciente com implantes colocados na Pós Graduação de Implantologia Oral; modelo do implante MIS C1; registo radiográfico do implante (radiografia da cirurgia, do dia de carga, do dia da colocação da peça protética e do follow-up de 1 a 3 anos); comparência na consulta para a realização do questionário e preenchimento do periodontograma. Por último foi realizado o diagnóstico relativamente às doenças peri-implantares e análise estatística das relações a serem analisadas nesta investigação. Resultados: Neste trabalho verificamos que 41,2% dos pacientes e 66,3% dos implantes são saudáveis e 58,8% dos pacientes e 33,7% dos implantes apresentam doença peri-implantar. Neste estudo, apenas 2 pacientes (3 implantes) apresentaram peri-implantite. Conclusão: A prevalência de mucosite neste estudo foi de 47,1% e de peri-implantite de 11,8%, enquanto que a prevalência de saúde peri-implantar foi de 41,1%. Os implantes com índice de placa mais elevados estão mais predispostos a desenvolver doença peri-implantar. São necessários mais estudos, com follow-up de mais anos, para tentar aumentar a amostra de pacientes e torná-la mais equilibrada, de forma a apurar resultados mais significativos

Forças ortodônticas originadas na expansão maxilar: Ancoragem esquelética VS Ancoragem dentária uma revisão sistemática

Introdução: A expansão maxilar procura estabelecer a dimensão transversal esquelética em crianças ou adultos, através de movimentos ortodônticos, ortopédicos ou combinação de ambos. A força de expansão para separação das extremidades ósseas da sutura palatina mediana pode causar vestibularização dos dentes posteriores e deflexão alveolar. Objetivo: Analisar e comparar, os efeitos esqueléticos e dentários, no tratamento da discrepância maxilar transversal, pela distribuição de tensões e deslocamento no complexo craniofacial, durante a ativação dos aparelhos de expansão. Material e métodos: Realizou-se uma pesquisa bibliográfica na base de dados Medline/ Pubmed com as seguintes palavras-chave em conjugação ou individuais para a pesquisa: “MARPE”, “Hyrax”, “Hyrax expander”, “RME”, “Skeletal disjunction”, “Dentoalveolar expansion”, tendo selecionado 13 artigos científicos dos 72 encontrados sobre o respetivo tema. Resultados: Existe expansão maxilar significativa tanto com o uso de aparelho de expansão SARPE, MARPE como convencional. Constatou-se que o aparelho convencional requer cooperação dos pacientes ou seus responsáveis para a sua devida ativação, enquanto que o MARPE pode ser utilizado em qualquer idade minimizando os efeitos indesejados e que este último pode ser usado como alternativa ao SARPE, que é um tratamento mais dispendioso e que exige hospitalização por parte do paciente. Conclusões: Expansores com micro-implantes produzem maior aumento na cavidade nasal e largura maxilar comparativamente aos convencionais.É necessário conhecimento da anatomia óssea palatina e sutura palatina média para correto diagnóstico e planeamento da expansão maxilar. Tanto o uso de MARPE como de expansores convencionais tiveram efeitos dentários semelhantes e forma e tamanho do arco maxilar semelhantes. MARPE e SARPE consideram-se técnicas de tratamento eficazes em pacientes esqueleticamente maduros, no entanto, MARPE apresenta menos riscos associados e um custo mais reduzido em comparação ao SARPE. Contudo, ainda não há consenso das forças ótimas e qual a direção sobre as quais as mesmas devem ser aplicadas, de modo a originar as deformações necessárias nas estruturas de suporte para se obter o movimento pretendido, a qual ajudaria a minimizar os efeitos adversos

Infection of the lesser spotted dogfish with Proleptus obtusus Dujardin, 845 (Nematoda: Spirurida) reflects ontogenetic feeding behaviour and seasonal differences in prey availability

Proleptus obtusus Dujardin, 1845 is the most common parasite infecting the gut of the lesser spotted dogfish (Scyliorhinus canicula, Linnaeus). This nematode is trophically transmitted from an intermediate crustacean host to the definitive elasmobranch host. Sexual and age-related differences in habitat occupancy and feeding behaviour of the lesser spotted dogfish make this parasite-host dyad ideal for testing which aspects of host biology influence parasite transmission. Here, the relationship between P. obtusus burden and host condition, sex and age were investigated in lesser spotted dogfish captured in the Northeast Atlantic. Prevalence of P. obtusus was of 94.8% with a mean abundance of 23.3 worms per host. Our results indicate that parasite burden is best explained by the interaction between ontogenetic differences in foraging behaviour of the lesser spotted dogfish and seasonal differences in prey availability

Needlestick accident resulting in occupational transmission of HCV: Report of two cases

Occupational transmission of hepatitis C virus (HCV) through needlestick injury is a serious problem worldwide. Occupational transmission of HCV is estimated at an average rate between 0,5% and 0,75%. There are factors associated with increased risk of transmission, such as deep injuries, procedures involving hollow-bore needle placement in the source patient’s vein or artery, and high HCV RNA titer in the source patient. We describe two cases of HCV seroconversion in nursing assistants after different risk needlestick injuries. A transmissão ocupacional do vírus da hepatite C (VHC) através de acidentes com material perfurocortante é um problema global. Essa transmissão é estimada, em média, entre 0,5% e 0,75%. Alguns fatores estão associados ao aumento do risco de transmissão, tais como lesões profundas, procedimentos que envolvam colocação da agulha em veia ou artéria, e altos títulos de HCV-RNA no paciente-fonte. Descrevemos dois casos de soroconversão ao VHC em auxiliares de enfermagem após acidentes com agulhas.

The BepiColombo Environment Radiation Monitor, BERM

The BepiColombo Environment Radiation Monitor (BERM) on board the European Space Agency's Mercury Planetary Orbiter (MPO), is designed to measure the radiation environment encountered by BepiColombo. The instrument measures electrons with energies from similar to 150 keV to similar to 10 MeV, protons with energies from similar to 1.5 MeV to similar to 100 MeV, and heavy ions with Linear Energy Transfer from 1 to 50 MeV.mg(-1).cm(2). BERM is operated continuously, being responsible for monitoring the radiation levels during all phases of the mission, including the cruise, the planetary flybys of Earth, Venus and Mercury, and the Hermean environment. In this paper, we describe the scientific objectives, instrument design and calibration, and the in-flight scientific performance of BERM. Moreover, we provide the first scientific results obtained by BERM during the BepiColombo flyby of Earth in April 2020, and after the impact of a solar energetic particle event during the cruise phase in May 2021. We also discuss the future plans of the instrument including synergies with other instruments on the BepiColombo and on other missions.Peer reviewe