Advisor | Pena, Lindomar José | |
Author | Silva, Severino Jefferson Ribeiro da | |
Access date | 2023-09-25T16:44:15Z | |
Available date | 2023-09-25T16:44:15Z | |
Document date | 2021 | |
Citation | SILVA, Severino Jefferson Ribeiro da Silva. Desenvolvimento e validação de plataformas do tipo Point-of-Care para o diagnóstico molecular de arbovírus emergentes. 2021. 373 p. Tese, (doutorado)-Instituto Aggeu Magalhães, Fundação Oswaldo Cruz, Recife, 2021. | en_US |
URI | https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/60550 | |
Abstract in Portuguese | As arboviroses, como as provocadas pelo o vírus Zika (ZIKV) e o vírus chikungunya (CHIKV), têm sido associadas a surtos em larga escala e epidemias em vários países de clima tropical e subtropical nos últimos anos. Atualmente, o diagnóstico dos pacientes infectados por estes vírus é realizado em laboratórios centralizados utilizando a reação de transcriptase reversa seguida da reação em cadeia da polimerase quantitativa (RT-qPCR), que, embora seja o método molecular padrão-ouro para o diagnóstico molecular, tem várias desvantagens para uso em áreas remotas e de poucos recursos, como alto custo e necessidade de equipamentos especializados. Essas desvantagens dificultam a aplicação e utilização para um grande número de amostras. As plataformas de diagnóstico point-of-care (POC) têm o potencial de superar essas limitações, especialmente em países em desenvolvimento. Com isso em mente, nós desenvolvemos e validamos duas plataformas de diagnóstico baseadas em RT-LAMP e biossensores moleculares para a detecção rápida do ZIKV e CHIKV em amostras de pacientes e amostras de mosquitos. O RT-LAMP foi capaz de detectar o ZIKV em diversos tipos de amostras (soro, urina, saliva e sêmen) em apenas 20 minutos, sem extração de RNA. O ensaio RT-LAMP foi altamente específico e até 100 vezes mais sensível do que RT-qPCR. Em seguida, validamos o ensaio com 100 amostras de soro de pacientes coletadas de casos suspeitos de infecção por arbovírus no estado de Pernambuco, epicentro da última epidemia de Zika. Comparado com a RT-qPCR, o ensaio RT-LAMP forneceu sensibilidade de 100%, especificidade de 93,75% e uma precisão geral de 95,00%. Por outro lado, os biossensores moleculares apresentaram sensibilidade similar e alta especificidade quando comparado a RTqPCR. Na sequência, validamos os biossensores com 268 amostras clínicas e as análises demonstraram sensibilidade de 94,52%, especificidade de 100% e uma precisão geral de 98,51%. Demonstrando a programabilidade e extensibilidade de ambas as plataformas de diagnóstico, alcançamos um desempenho de diagnóstico semelhante para a detecção do CHIKV em soro, saliva, urina e amostras de mosquitos. Por fim, também foi otimizado um método alternativo de extração do RNA baseado em fervura acoplado a técnica de RT-qPCR para a detecção molecular do ZIKV. Tomados em conjunto, o ensaio RT-LAMP e os biossensores moleculares fornecem duas alternativas promissoras e de baixo custo para o diagnóstico rápido do ZIKV e CHIKV e possuem o potencial de aumentar a capacidade diagnóstica em áreas afetadas por estes arbovírus emergentes, particularmente em países com baixa infraestrutura laboratorial. | en_US |
Language | por | en_US |
Rights | restricted access | en_US |
Subject in Portuguese | Zika virus | en_US |
Subject in Portuguese | Chikungunya | en_US |
Subject in Portuguese | Infecção pelo Zika virus | en_US |
Subject in Portuguese | Reação em Cadeia da Polimerase Via Transcriptase Reversa | en_US |
Subject in Portuguese | Técnicas Biossensoriais | en_US |
Subject in Portuguese | Culicidae | en_US |
Subject in Portuguese | Custos e Análise de Custo | en_US |
Subject in Portuguese | Estudos de Avaliação | en_US |
Subject in Portuguese | Sensibilidade e Especificidade | en_US |
Subject in Portuguese | Insetos Vetores | en_US |
Subject in Portuguese | Técnicas e Procedimentos Diagnósticos | en_US |
Title | Desenvolvimento e validação de plataformas do tipo "Point-of-Care" para o diagnóstico molecular de arbovírus emergentes | en_US |
Type | Thesis | en_US |
Defense date | 2021-12-13 | |
Departament | Instituto Aggeu Magalhães | en_US |
Defense Institution | Fundação Oswaldo Cruz | en_US |
Place of Defense | Recife | en_US |
Program | Programa de Pós-Graduação em Biociências e Biotecnologia em Saúde | en_US |
Co-Advisor | Pardee, Keith | |
Abstract | Arboviruses such as those caused by the Zika virus (ZIKV) and the chikungunya virus (CHIKV) have been associated with large-scale outbreaks and epidemics in several tropical and subtropical countries in recent years. Currently, the diagnosis of patients is performed in centralized laboratories using the reverse transcriptase reaction followed by the quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR), which, although it is the gold standard molecular method for molecular diagnosis, has several disadvantages for use in remote areas with low resources, such as high cost and need for specialized equipment. These drawbacks make it difficult to apply and use for a large number of samples. Point-of-care (POC) diagnostic platforms have the potential to overcome these limitations, especially in developing countries. With this in mind, we developed and validated two assays including RT-LAMP and molecular biosensors for the rapid detection of ZIKV and CHIKV in patient and mosquito samples. RTLAMP was able to detect ZIKV in several types of samples (serum, urine, saliva and semen) in just 20 minutes, without RNA extraction. The RT-LAMP assay was highly specific and up to 100 times more sensitive than RT-qPCR. Then, we validated the assay with 100 serum samples from patients collected from suspected cases of arbovirus infection in the state of Pernambuco, the epicenter of the last Zika epidemic. Analysis of the results, compared to RT-qPCR, found that the RT-LAMP assay provided sensitivity of 100%, specificity of 93.75% and overall accuracy of 95.00%. On the other hand, molecular biosensors showed similar sensitivity and high specificity when compared to RT-qPCR. Then, we validated the biosensors with 268 clinical samples and the analyzes showed sensitivity of 94.52%, specificity of 100% and an overall accuracy of 98.51%. Demonstrating the approach’s programmability and extensibility, we then achieved similar diagnostic performance for the detection of CHIKV in serum, saliva, urine, and mosquito samples. Finally, an alternative method of RNA extraction based on boiling coupled with the RT-qPCR technique was also optimized for the molecular detection of ZIKV. Taken together, the RT-LAMP assay and molecular biosensors provide two promising and lowcost alternatives for the rapid diagnosis of ZIKV and CHIKV and have the potential to increase diagnostic capacity in areas affected by these emerging arboviruses, particularly in countries with low laboratory infrastructure. | en_US |
Affilliation | Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Aggeu Magalhães. Recife, PE, Brasil. | en_US |
Affilliation | Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Aggeu Magalhães. Recife, PE, Brasil. | en_US |
Affilliation | Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Aggeu Magalhães. Recife, PE, Brasil. | en_US |
Affilliation | Departamento de Veterinária. Universidade Federal de Viçosa. Viçosa, MG, Brasil. | en_US |
Affilliation | Universidade Federal de Pernambuco. Recife, PE, Brasil. | en_US |
Subject | Zika virus | en_US |
Subject | Chikungunya | en_US |
Subject | Zika virus infection | en_US |
Subject | Reverse Transcriptase Polymerase Chain Reaction | en_US |
Subject | Biosensory Techniques | en_US |
Subject | Culicidae | en_US |
Subject | Costs and Cost Analysis | en_US |
Subject | Assessment Studies | en_US |
Subject | Sensitivity and Specificity | en_US |
Subject | Insects Vectors | en_US |
Subject | Diagnostic Techniques and Procedures | en_US |
Subject in Spanish | virus zika | en_US |
Subject in Spanish | Chikungunya | en_US |
Subject in Spanish | Infección por el virus del Zika | en_US |
Subject in Spanish | Reacción en cadena de la polimerasa con transcriptasa inversa | en_US |
Subject in Spanish | Técnicas Biosensoriales | en_US |
Subject in Spanish | Culicidae | en_US |
Subject in Spanish | Costos y análisis de costos | en_US |
Subject in Spanish | Estudios de evaluación | en_US |
Subject in Spanish | Sensibilidad y especificidad | en_US |
Subject in Spanish | Vectores de insectos | en_US |
Subject in Spanish | Técnicas y procedimientos de diagnóstico | en_US |
Subject in French | Virus Zika | en_US |
Subject in French | Chikungunya | en_US |
Subject in French | Infection par le virus Zika | en_US |
Subject in French | Réaction en chaîne par polymérase transcriptase inverse | en_US |
Subject in French | Techniques biosensorielles | en_US |
Subject in French | Culicidés | en_US |
Subject in French | Coûts et analyse des coûts | en_US |
Subject in French | Études d'évaluation | en_US |
Subject in French | Sensibilité et spécificité | en_US |
Subject in French | Vecteurs d'insectes | en_US |
Subject in French | Techniques et procédures de diagnostic | en_US |
Member of the board | Pena, Lindomar José | |
Member of the board | Vasconcelos, Luydson Richardson Silva | |
Member of the board | Santos, Fábio André Brayner dos | |
Member of the board | Silva Júnior, Abelardo | |
Member of the board | Oliveira, Ronaldo Nascimento de | |
DeCS | Zika virus | en_US |
DeCS | Infecção pelo Zika virus | en_US |
DeCS | Reação em Cadeia da Polimerase Via Transcriptase Reversa | en_US |
DeCS | Técnicas Biossensoriais | en_US |
DeCS | Culicidae | en_US |
DeCS | Custos e Análise de Custo | en_US |
DeCS | Estudos de Avaliação | en_US |
DeCS | Sensibilidade e Especificidade | en_US |
DeCS | Insetos Vetores | en_US |
DeCS | Técnicas e Procedimentos Diagnósticos | en_US |
Embargo date | 2025-04-27 | |