Promoting Responsible Research and Innovation (RRI) During Brazilian Activities of Genomic and Epidemiological Surveillance of Arboviruses

Zika infectio

Genomic epidemiology unveils the dynamics and spatial corridor behind the Yellow Fever virus outbreak in Southern Brazil

Despite the considerable morbidity and mortality of yellow fever virus (YFV) infections in Brazil, our understanding of disease outbreaks is hampered by limited viral genomic data. Here, through a combination of phylogenetic and epidemiological models, we reconstructed the recent transmission history of YFV within different epidemic seasons in Brazil. A suitability index based on the highly domesticated Aedes aegypti was able to capture the seasonality of reported human infections. Spatial modeling revealed spatial hotspots with both past reporting and low vaccination coverage, which coincided with many of the largest urban centers in the Southeast. Phylodynamic analysis unraveled the circulation of three distinct lineages and provided proof of the directionality of a known spatial corridor that connects the endemic North with the extra-Amazonian basin. This study illustrates that genomics linked with eco-epidemiology can provide new insights into the landscape of YFV transmission, augmenting traditional approaches to infectious disease surveillance and control

Dinâmica de transmissão e caracterização molecular da epidemia de HIV-1 em pacientes em falha terapêutica de Santa Catarina, Brasil: uma abordagem filogenética

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia e Biociências, Florianópolis, 2020.A epidemia de HIV-1 no sul do Brasil é predominantemente causada pelo HIV-1C, com co-circulação de subtipos B, F1 e formas recombinantes. O estado de Santa Catarina apresenta elevadas taxas de detecção, mortalidade e incidência, sendo Florianópolis a capital com o pior cenário epidemiológico. Os fatores que contribuem para as contrastantes diferenças observadas na epidemiologia de HIV/aids nessa região ainda não são bem compreendidos, contudo podem estar relacionadas ao comportamento de risco diferenciado desta população ou pela diversidade molecular única encontrada nessa região. Embora diversos estudos tenham procurado descrever a diversidade molecular, os dados coletados focaram nos maiores centros afetados pelo HIV, não descrevendo a população do estado como um todo. Esse trabalho tem por objetivo descrever a diversidade genética do HIV-1 em Santa Catarina em amostras coletadas de pacientes em falha terapêutica, detalhando variações de prevalência no tempo e espaço territorial, além de associações com dados epidemiológicos, tentando elucidar as redes de transmissão intermunicipais, interestaduais e internacionais envolvidas na disseminação da epidemia utilizando-se, para isso, abordagem filogenética. O HIV-1C mostrou-se como a forma viral mais relevante na epidemia em Santa Catarina, com significativo aumento de prevalência ao longo dos anos, se sobrepondo a formas virais mais raras. Esse estudo indicou também que HIV-1C e B circulam em populações epidemiologicamente distintas, sendo a infecção por subtipo C mais associada ao gênero feminino e indivíduos com baixa escolaridade, enquanto o B mostrou-se mais presente em homens e indivíduos com maior grau educacional. O aumento evidenciado para esse subtipo pode estar associado a introdução do HIV-1C em grupos HSH (homens que fazem sexo com homens), visto que, embora tenha-se evidenciado forte associação entre HIV-1B e indivíduos possivelmente HSH, o subtipo C foi encontrado em alta proporção nesses indivíduos, indicando uma intercomunicação das redes de transmissão. Foi observado também uma distribuição heterogênea de subtipos pelas regiões intermediárias do estado, podendo esse fato estar associado as redes de disseminação virais, fluxos migratórios, regiões de fronteira e turismo. O subtipo C apresentou as maiores taxas de clusterização quando comparado aos outros subtipos, além de maior número, tamanho e distância entre os membros contidos nos agrupamentos identificados, sugerindo que as redes de transmissão onde esse subtipo circula é mais abrangente e a epidemia mais disseminada. Somado a isso, esse subtipo apresentou maior relevância em interações epidemiológicas internacionais e interestaduais, indicando que as redes de transmissão atuantes em Santa Catarina podem contribuir para a disseminação de subtipo C para outras localidades. Em conclusão, esse estudo corrobora a importância epidemiológica do subtipo C para o estado de Santa Catarina, bem como indica que as redes de transmissão atuantes no estado podem contribuir para o potencial expansivo dessa epidemia, principalmente, em outras regiões do país.Abstract: The HIV-1 epidemic in southern Brazil is mostly caused by HIV-1C, with co-circulation of subtype B, F1 and recombinant forms. The Santa Catarina state presents high detection, mortality and incidence rates, with Florianópolis being the national capital with the worst epidemiological scenario. The factors that trigger the contrasting differences observed in the epidemiology of HIV /AIDS in this region are not well understood yet, and may be related to the differentiated risk behavior of the population or the unique HIV molecular diversity. Although other studies have aimed to describe the molecular diversity, data collection has focused on the major cities affected by HIV, not describing the state population as a whole. This work aims to describe the genetic diversity of HIV-1 in the state of Santa Catarina, detailing the variations in time and space and associations with demographical features, as well as trying to elucidate the intrastate, interstate and external transmission networks involved in the spread of the epidemic using phylogenetic approach. HIV-1C proved to be the most relevant viral form in the Santa Catarina epidemic, with a significant increase in prevalence over the years overlapping with rarer viral forms. This study also indicated that HIV-1C and B circulate in epidemiologically distinct populations, with subtype C infection being more associated with females and individuals with low education, while B was more present in men and individuals with higher educational level. The increase seen for this subtype may be associated with the introduction of HIV-1C in MSM groups, although although there was a strong association between HIV-1B and possibly MSM individuals, subtype C was found in high proportion in these individuals, indicating an intercommunication of the transmission networks. It was also observed a heterogeneous distribution of subtypes across the intermediate regions of the state, which may be associated with viral dissemination networks, migratory flows, border regions and tourism. The subtype C presented the highest clustering rates when compared to the other subtypes, besides the larger number, size and distance between the limbs contained in the identified clusters, suggesting that the transmission networks where this subtype circulates is broader and the epidemic more widespread. In addition, this subtype was more relevant in international and interstate epidemiological interactions, indicating that the transmission networks operating in Santa Catarina may contribute to the dissemination of subtype C to other locations. In conclusion, this study corroborates the epidemiological importance of subtype C for the state of Santa Catarina, as well as indicates that the transmission networks operating in the state may contribute to the expansive potential of this epidemic, especially in other regions of the country

Análise da filogeografia e história demográfica da forma recombinante CRF31_BC do HIV-1 no Brasil

A situação epidemiológica da epidemia de HIV-1 da região Sul do Brasil é peculiar: além de apresentar as maiores taxas de incidência e mortalidade, no sul do país, há alta frequência de subtipo C co-circulando com o subtipo B, o que por sua vez levou a origem da forma recombinante CRF31_BC. Recentemente, essa forma recombinante, antes descrita apenas em Porto Alegre, foi identificada em cidades do interior e em outros estados brasileiros, sugerindo um processo de expansão. Em vista destes novos dados, investigações que visem descrever cidade de origem, rotas de dispersão e história demográfica da epidemia da CRF31_BC fazem-se necessários. O dataset analisado aqui foi composto de sequencias disponíveis em bancos de dados públicos e de sequências novas geradas a partir de uma amostragem em cidades do interior do RS e SC. O padrão de recombinação analisado por Bootscanning e confirmado por inferência filogenética. Árvores em escala de tempo foram inferidas por análise Bayesiana, no programa BEAST, utilizando-se os modelos Bayesian Skyline, GTR+G4+I e relógio molecular relaxado não correlacionado. Para realizar as análises demográficas foi testado o melhor modelo de crescimento populacional e as análises filogeográficas foram executadas utilizando-se o modelo de transição assimétrico com BSSVS. Nossas análises reconstruíram a origem da CRF31_BC para o ano de 1985 (1978-1989 95%HPD), muito provavelmente na cidade de Porto Alegre. As análises filogeográficas indicaram Porto Alegre como centro de dispersão da CRF31_BC para o interior do estado, bem como para outros estados brasileiros. Foi possível observar também que algumas cidades já apresentam epidemias autossustentadas. Esta forma recombinante tem seu crescimento descrito pelo modelo logístico, com um aumento exponencial nos primeiros 7,5 anos de epidemia e estabilização do crescimento a partir de 1992. O presente estudo destaca o papel de Porto Alegre como local de origem da forma recombinante CRF31_BC e no processo de disseminação dessa variante do HIV-1 pelo Brasil. Estudos anteriores já haviam reportado Porto Alegre como centro de dispersão do subtipo C pelo Brasil, o que juntamente com nossos resultados destaca a importância do monitoramento da epidemia do HIV-1 nesta cidade e do desenvolvimento de políticas de saúde pública para diminuir a incidência de Aids

Retrospective Spatio-Temporal Dynamics of Dengue Virus 1, 2 and 4 in Paraguay

Dengue virus (DENV) has been a major public health concern in Paraguay, with frequent outbreaks occurring since early 1988. Although control measures have been implemented, dengue remains a significant health threat in the country, and continued efforts are required for prevention and control. In response to that, in collaboration with the Central Public Health Laboratory in Asunción, we conducted a portable whole-genome sequencing and phylodynamic analysis to investigate DENV viral strains circulating in Paraguay over the past epidemics. Our genomic surveillance activities revealed the co-circulation of multiple DENV serotypes: DENV-1 genotype V, the emerging DENV-2 genotype III, BR4-L2 clade, and DENV-4 genotype II. Results additionally highlight the possible role of Brazil as a source for the international dispersion of different viral strains to other countries in the Americas emphasizing the need for increased surveillance across the borders, for the early detection and response to outbreaks. This, in turn, emphasizes the critical role of genomic surveillance in monitoring and understanding arbovirus transmission and persistence locally and over long distances