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MALARIA MITOCHONDRIAL DIAGNOSIS: CHALLENGES AND PITFALLS
Author
Costa, Gabriel Luíz
Alvarenga, Denise Anete Madureira de
Assis, Gabriela Maíra Pereira de
Aguiar, Anna Caroline Campos
Louzada, Jaime
Pereira, Dhélio Batista
Pina-Costa, Anielle de
Hirano, Zelinda Maria Braga
Moreira, Sílvia Bahadian
Pissinatti, Alcides
Brasil, Patrícia
Daniel-Ribeiro, Cláudio Tadeu
Sousa, Taís Nóbrega de
Brito, Cristiana Ferreira Alves de
Alvarenga, Denise Anete Madureira de
Assis, Gabriela Maíra Pereira de
Aguiar, Anna Caroline Campos
Louzada, Jaime
Pereira, Dhélio Batista
Pina-Costa, Anielle de
Hirano, Zelinda Maria Braga
Moreira, Sílvia Bahadian
Pissinatti, Alcides
Brasil, Patrícia
Daniel-Ribeiro, Cláudio Tadeu
Sousa, Taís Nóbrega de
Brito, Cristiana Ferreira Alves de
Affilliation
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Grupo de Pesquisas em Biologia Molecular e Imunologia de Malária. Belo Horizonte, MG, Brazil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Grupo de Pesquisas em Biologia Molecular e Imunologia de Malária. Belo Horizonte, MG, Brazil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Grupo de Pesquisas em Biologia Molecular e Imunologia de Malária. Belo Horizonte, MG, Brazil.
Universidade Federal de São Paulo. Departamento de Biociência. Santos, SP, Brazil.
Universidade Federal de Roraima. Laboratório de Monitoramento de Artrópodes Vetores da Amazônia. Boa Vista, RO, Brazil.
Centro de Pesquisas em Medicina Tropical. Porto Velho, TO, Brazil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Infectologia Evandro Chagas. Laboratório de Doenças Febris Agudas. Rio de Janeiro, RJ, Brazil / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Centro de Pesquisa, Diagnóstico e Treinamento em Malária. Rio de Janeiro, RJ, Brazil/Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Pesquisa em Malária. Rio de Janeiro, RJ, Brazil / Universidade Federal Fluminense. Departamento de Doenças Infecciosas e parasitárias. Escola de Enfermagem Aurora de Afonso Costa. Niterói, RJ, Brazil.
Centro de Pesquisas Biológicas de Indaial. Indaial, SP, Brazil / Universidade Regional de Blumenal. Blumenau, SC, Brazil.
Instituto Estadual do Ambiente. Centro de Primatologia do Rio de Janeiro. Guapimirim, RJ, Brazil.
Instituto Estadual do Ambiente. Centro de Primatologia do Rio de Janeiro. Guapimirim, RJ, Brazil / Centro Universitário Serra dos Órgãos. Teresópolis, RJ, Brazil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Infectologia Evandro Chagas. Laboratório de Doenças Febris Agudas. Rio de Janeiro, RJ, Brazil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Centro de Pesquisa, Diagnóstico e Treinamento em Malária. Rio de Janeiro, RJ, Brazil / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Pesquisa em Malária. Rio de Janeiro, RJ, Brazil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Grupo de Pesquisas em Biologia Molecular e Imunologia de Malária. Belo Horizonte, MG, Brazil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Grupo de Pesquisas em Biologia Molecular e Imunologia de Malária. Belo Horizonte, MG, Brazil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Grupo de Pesquisas em Biologia Molecular e Imunologia de Malária. Belo Horizonte, MG, Brazil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Grupo de Pesquisas em Biologia Molecular e Imunologia de Malária. Belo Horizonte, MG, Brazil.
Universidade Federal de São Paulo. Departamento de Biociência. Santos, SP, Brazil.
Universidade Federal de Roraima. Laboratório de Monitoramento de Artrópodes Vetores da Amazônia. Boa Vista, RO, Brazil.
Centro de Pesquisas em Medicina Tropical. Porto Velho, TO, Brazil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Infectologia Evandro Chagas. Laboratório de Doenças Febris Agudas. Rio de Janeiro, RJ, Brazil / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Centro de Pesquisa, Diagnóstico e Treinamento em Malária. Rio de Janeiro, RJ, Brazil/Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Pesquisa em Malária. Rio de Janeiro, RJ, Brazil / Universidade Federal Fluminense. Departamento de Doenças Infecciosas e parasitárias. Escola de Enfermagem Aurora de Afonso Costa. Niterói, RJ, Brazil.
Centro de Pesquisas Biológicas de Indaial. Indaial, SP, Brazil / Universidade Regional de Blumenal. Blumenau, SC, Brazil.
Instituto Estadual do Ambiente. Centro de Primatologia do Rio de Janeiro. Guapimirim, RJ, Brazil.
Instituto Estadual do Ambiente. Centro de Primatologia do Rio de Janeiro. Guapimirim, RJ, Brazil / Centro Universitário Serra dos Órgãos. Teresópolis, RJ, Brazil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Infectologia Evandro Chagas. Laboratório de Doenças Febris Agudas. Rio de Janeiro, RJ, Brazil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Centro de Pesquisa, Diagnóstico e Treinamento em Malária. Rio de Janeiro, RJ, Brazil / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Pesquisa em Malária. Rio de Janeiro, RJ, Brazil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Grupo de Pesquisas em Biologia Molecular e Imunologia de Malária. Belo Horizonte, MG, Brazil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Grupo de Pesquisas em Biologia Molecular e Imunologia de Malária. Belo Horizonte, MG, Brazil.
Abstract
Background: High-copy genomic sequences could be used as PCR targets for the detection of Plasmodium infections, providing increased sensitivity over single- or low-copy genes. Mitochondrial genomes of malaria parasites are present in multiple copies in a single mitochondrion, and each parasite has many mitochondria. Here, we describe the development of seven species-specific qPCR assays for the diagnosis of Plasmodium vivax and Plasmodium falciparum, targeting coding and non-coding mitochondrial genomic regions. Methods: The optimization of the qPCR protocols involved a gradient of annealing temperatures and concentrations of primers and probes, as well as the inclusion of PCR additives/enhancers [e.g., dimethyl sulfoxide (DMSO), glycerol, bovine serum albumin (BSA)] to improve the specificity of qPCR amplification. Results: Non-specific amplification of other Plasmodium species and of human targets was observed in different levels for all assays. Regardless of the late Cq values for most non-specific amplifications, the application of a cutoff value did not completely exclude false-positive amplification, compromising the specificity and also the sensitivity of the assays. Conclusions: Therefore, although mitochondrial targets have higher sensitivity, they frequently lose specificity due to their high levels of sequence conservation. A screening to evaluate the cross-reaction between Plasmodium species and the non-specific amplification of human malaria-free samples must be performed for Plasmodium mitochondrial assays.
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