Luiz Gustavo Araujo Gardinassi.

Doenças infecto-parasitárias, como COVID-19, malária e febre maculosa; inflamatórias, incluindo sepse, aterosclerose e hipertensão; e psiquiátricas, como ansiedade e depressão estão entre as principais causas de morbidade e mortalidade no mundo. Apesar da etiologia distinta, a inflamação é um ponto convergente entre elas. Estudos recentes indicam uma interconexão íntima entre inflamação e metabolismo que promovem novas perspectivas para identificação de biomarcadores, assim como alvos terapêuticos para tratamento destas doenças. Neste contexto, a metabolômica é uma tecnologia de estado-da-arte para descoberta e validação de biomarcadores, assim como identificação de moléculas bioativas, tornando-a indispensável para estudos fisiopatológicos de nova geração. Metabólitos (biomoléculas < 2000 Da) são derivados da alimentação, ambiente, microbiota e reações endógenas, suprindo demandas energéticas, mas também são intermediários catabólicos, e promovem sinalização celular, modificações epigenéticas e modificações pós-traducionais. Nosso grupo lidera estudos focados em diferentes doenças infecto-parasitárias, inflamatórias e psiquiátricas. A busca por biomarcadores e mecanismos moleculares da patogênese e proteção contra estas doenças é de grande interesse para a comunidade científica e clínica, inclusive profissionais da enfermagem. A EERP localiza-se a poucos metros do Hospital das Clínicas da USP de Ribeirão Preto e apresenta conexão direta no ensino e pesquisa com a área clínica do hospital. Ainda, a EERP concentrará os laboratórios de biociências e biotecnologia em bloco único que incluirá uma central multiusuário. A aquisição do Espectrômetro de Massa Exata e Alta Resolução Orbitrap Exploris 120 acoplado Sistema de UHPLC Vanquish Flex da Thermo Scientific atenderá a demandas da EERP, de outras unidades da USP e instituições parceiras, fomentando inovação biotecnológica na área da saúde e aprimoramento da prática clínica.

Malaria is a life-threatening disease caused by Plasmodium parasites transmitted to humans by Anopheles mosquitos. Primary infections invariably result in disease, but individuals residing in endemic areas can become tolerant to infection and harbor parasites asymptomatically. How humans acquire and lose tolerance to malaria remains an unsolved puzzle. Although re-exposure to parasites has been considered key to development of malaria tolerance, some individuals become asymptomatic or tolerant after a single malaria episode. Emerging evidence point for a critical role of the gut microbiome to the severity of Plasmodium infection, while limited knowledge about host-Plasmodium-microbiota interactions raises diverse intriguing questions. Does the gut microbiome promote tolerance to infection by Plasmodium parasites? What are the molecular mechanisms coordinated by gut microbes that direct this phenotype? In this project we will address these and other questions via an integrated systems biology approach which shell reveal microbial-communities and product metabolites that protect against tissue damage during malaria.

As doenças infecciosas e parasitárias constituem grandes problemas de saúde pública no&#10;mundo todo: tuberculose (TB), hepatite C, AIDS e malária são pandemias persistentes. A malária&#10;é causada por protozoários do gênero Plasmodium e apesar do declínio da mortalidade e&#10;morbidade causados por malária nas últimas décadas, 228 milhões de casos foram registrados&#10;pela Organização Mundial da Saúde em 2018, dos quais 405.000 foram fatais. Desta forma, a&#10;malária constitui a doença parasitária de maior impacto na saúde pública global. Grande parte&#10;do conhecimento sobre os mecanismos de interação patógeno-hospedeiro durante a malária&#10;foram obtidos via estudos com princípio reducionista, ou seja, que focaram apenas em um ou&#10;poucos componentes do hospedeiro, do vetor ou do patógeno. Porém, entendimento detalhado&#10;e integrado da patofisiologia da doença é de extrema importância para o desenvolvimento de&#10;estratégias de controle inovadoras e vacinas efetivas. A biologia de sistemas é uma disciplina&#10;emergente que consiste na investigação de como um conjunto complexo de componentes de um&#10;sistema biológico atua para produzir certos desfechos biológicos ou fenótipos. Existe uma noção&#10;intrínseca da biologia de sistemas de que sistemas biológicos possuem ?diversas camadas? e&#10;podem ser quantificados em escalas diferentes. Uma grande quantidade de dados ômicos têm&#10;sido gerados e disponibilizados em repositórios públicos, fornecendo oportunidades para&#10;reutilização e geração de conhecimento original sobre diversos aspectos da doença. Utilizando a&#10;biologia de sistemas computacional como ferramenta, propomos o estudo de diversos aspectos&#10;da patofisiologia da malária que incluem as seguintes perguntas: quão semelhante são as&#10;respostas transcricionais de humanos e modelos animais durante infecções por Plasmodium?&#10;Existem assinaturas moleculares que discriminem humanos infectados por malária ou dengue?&#10;Existem drogas usadas para tratar outras doenças que possam ser redirecionadas para o&#10;tratamento da malária? Quais moléculas e vias biológicas de Plasmodium e hospedeiros são&#10;ativadas e interagem entre si durante a malária? Quais são as diferenças e semelhanças&#10;moleculares entre as infecções causadas por diferentes espécies de Plasmodium? Desta forma,&#10;pretende-se gerar conhecimento pertinente sobre a patofisiologia da malária, que deverá&#10;direcionar o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas e vacinas eficazes contra as&#10;infecções causadas por Plasmodium.

The Malaria Host-Pathogen Interaction Center (MaHPIC) is a transdisciplinary malaria systems biology research program supported by an NIH/NIAID contract (# HHSN272201200031C; see http://www.systemsbiology.emory.edu/index.html). The MaHPIC generates many data types (e.g., metabolomics, functional genomics, lipidomics, proteomics, clinical, parasitological, immune response) and mathematical models, to iteratively test and develop hypotheses related to the complex host-parasite dynamics in the course of malaria in non-human primates, and metabolomics data via collaborations with investigators conducting clinical studies in malaria endemic countries, with the overarching goal of better understanding human disease, pathogenesis, and immunity.

A leishmaniose visceral (LV) pode ser fatal quando não tratada e embora&#10;hipergamaglobulinemia seja um sintoma clínico frequente em pacientes com LV, a&#10;contribuição de anticorpos na progressão da doença permanece desconhecida. Funções&#10;efetoras e reguladoras de anticorpos dependem de sua interação com receptores Fc do tipo I e&#10;tipo II, sendo que estas interações são reguladas por padrões de N-glicanas ligadas à porção&#10;Fc de anticorpos. Recentemente, nós demonstramos que em comparação com indivíduos&#10;saudáveis, os perfis globais de N-glicosilação da Fc de IgG estão alterados significativamente&#10;em pacientes com LV. Em conjunto com reguladores da resposta imune presente no soro&#10;destes indivíduos (citocinas e proteína C reativa), nós demonstramos a habilidade destas&#10;características de glicosilação em predizer categorias de severidade de LV. Ainda,&#10;observamos que os perfis de glicosilação de IgG são alterados após o tratamento de LV. Desta&#10;forma, propomos avaliar o papel dos perfis de glicosilação de IgG na patogênese da LV e os&#10;mecanismos que atuam nestas alterações pelas seguintes estratégias: (i) análise da expressão&#10;gênica de células B isoladas de pacientes estratificados em categorias de severidade e a&#10;associação com títulos de IgG e perfis de N-glicosilação de Fc; (ii) baseado no conhecimento&#10;gerado por nosso trabalho com pacientes, testaremos a viabilidade e eficácia de novas&#10;estratégias de terapia em um modelo experimental de LV progressiva (hamsters).&#10;Inocularemos preparações de imunoglobulina intravenosa (IVIG) enriquecidas para ácido&#10;siálico e faremos a deglicosilação enzimática da região Fc de IgG em hamsters infectados&#10;cronicamente com L. infantum chagasi, avaliando os efeitos de cada tratamento na progressão&#10;da doença. Desta maneira, esperamos obter um conhecimento mais aprofundado sobre a&#10;influência dos perfis de glicosilação da região Fc de IgG em mecanismos de progressão e&#10;severidade da LV, além de promover inovação no tratamento da doença.

As respostas mediadas por anticorpos variam de pró-inflamatórias a imunomoduladoras, sendo nesse aspecto, extremamente dependentes da interação dessas moléculas com receptores para região Fc do tipo I ou do tipo II expressos por células do sistema imune inato e adaptativo. Receptores celulares para a região Fc contém sequências de ativação (ITAM) ou inibição (ITIM) baseadas em resíduos de tirosinas que emergiram como uma característica comum da família de receptores de ativação e inibição. A complexidade da família de receptores de IgG ou Fc&#947;R é refletida pela variação de afinidade e especificidade de diferentes subclasses de IgG aos diversos Fc&#947;R. Além de variações na sequência de aminoácidos da região Fc, as interações de moléculas de IgG com receptores celulares ou com a proteína ativadora do complemento, lectina ligante de manose (MBL), são reguladas pela natureza das estruturas de carboidratos ligados à Asn 297 da cadeia pesada de IgG. Essas estruturas podem variar com relação à presença de resíduos de fucose ou N-acetilglucosamina de bissecção (GlcNAc) e em relação ao grau de galactosilação e sialilação. Neste projeto propomos caracterizar o N-glicoma da região Fc de IgG, assim como de propriedades antíge-específicas, como reatividade, especificidade e avidez com o ojetivo de compreender o papel de anticorpos no desenvolvimento de sintomas da leishmaniose visceral.

A leishmaniose visceral (LV), uma doença endêmica no Brasil, é altamente fatal se não for tratada; no entanto, a maioria das infecções humanas com o agente etiológicos Leishmania infantum chagasi, são assintomáticas. Diversos estudos têm contribuído para o entendimento da resposta induzida pela infecção durante a doença ativa em humanos, porém ainda existe uma grande lacuna sobre o conhecimento de mecanismos moleculares que contribuam para patogênese ou proteção ao desenvolvimento de sintomas após infecção. Diante destes fatos, investigamos os padrões de expressão gênica no sangue periférico; de pacientes com LV, pacientes que receberam terapia, indivíduos assintomáticos e controles. A expressão gênica global foi avaliada por meio da ténica de microarranjo (Illumina Human HT12_v4) e análises funcionais foram realizadas por meio das plataformas Metacore (Thompson Reuters) e a ferramenta de análise Gene Set Enrichment Analysis (GSEA) em combinação com módulos transcricionais do sangue.

Analyses of a salivary gland transcriptome of the cattle tick, Rhipicephalus microplus, revealed expressed sequence tags similar to the nonstructural proteins NS3 and NS5 of viruses of the Flaviviridae. This similarity was validated by bioinformatics and the virus was isolated in cell culture. The isolated virus replicated in invertebrate and vertebrate cells. Phylogenetic analysis identified the virus as more related to Tamana bat virus than to other viruses from the genus Flavivirus. Molecular detection of these sequences indicate that the new putative Flaviviridae member is present in many tick samples collected in different farms located in the Midwest, Southeast, and South of Brazil. We propose that this new virus be designated Mogiana tick virus (MGTV). This is the first report of the presence of Flavivirus transcripts in R. microplus ticks. The transmission dynamics of this new tick virus must be understood in order to monitor emerging tick-borne zoonotic viral diseases.

As infestações por Rhipicephalus microplus, o carrapato do boi, causam enormes prejuízos à pecuária. Carrapatos induzem resposta imune em seus hospedeiros, portanto o controle imunobiológico é possível. Devido à baixa eficácia de vacinas anti-carrapato comerciais têm se buscado novos antígenos protetores e os mecanismos imunes que protegem contra fortes infestações. O grupo de pesquisa em carrapatos da FMRP-USP tria antígenos candidatos selecionados por meio de análise comparativa do transcriptoma de carrapatos alimentados em hospedeiro resistente ou suscetível, sendo que quatro antígenos salivares recombinantes já foram testados como vacina anti-carrapato multicomponente para bovinos. A vacina induziu produção de anticorpos e reduziu significativamente parâmetros parasitológicos da infestação (eficácia de 73,2%). Uma visão global dos processos moleculares envolvidos durante a imunização e a infestação dos bovinos vacinados e do grupo controle (que recebeu apenas adjuvante/salina) gerará informações importantes para o entendimento dos mecanismos imunes envolvidos na interface carrapato/hospedeiro e na resposta à vacina. Desse modo, esta proposta tem por objetivo analisar o transcriptoma de leucócitos do sangue periférico desses animais. O transcriptoma foi obtido por RNA-seq e os dados gerados serão analisados por ferramentas de bioinformática (Data Ranger e Metacore) para identificação dos genes diferencialmente expressos e dos processos biológicos associados tanto à imunidade protetora conferida pela vacina e quanto à infestação em si. Resultados relativos aos processos biológicos associados a infestações serão validados em populações distintas de bovinos por meio de arranjos de PCR.

Ticks have major impacts on animals and humans, worldwide. As well as transmitting disease, ticks lead to weight loss, anaemia and secondary infections. Acaricides are used for tick control, but this is problematic due to acaricide-resistance and chemical residue issues. But animals differ substantially in tick load, and this is genetically controlled. We hypothesize that the primary means by which host cattle differ in tick resistance is via their semiochemicals profiles, i.e. attractant/repellent volatile chemicals on the skin surface. We will perform a genome-wide association study (GWAS) for tick resistance, characterize semiochemicals which differ between cattle with high and low tick infestations (resistant and susceptible animals), identify genes differentially expressed between resistant and susceptible animals, integrate the results to obtain insights into the genetic and biochemical basis of tick resistance, and devise control options. The GWAS will be performed on >1000 Girolando cattle in Brazil, which will have been intensively phenotyped for tick burden with detailed epidemiological data (to identify risk factors). GWAS will be performed using data from the high density bovine SNP chip, giving >750,000 genotypes per animal, and analysed with current state-of-the-art techniques. From skin rubbings from animals with extreme tick counts, semiochemical profiles will be characterised using high resolution chromatography (GC, HPLC) and spectroscopic analysis. Gene expression will be performed using RNAseq on skin biopsies from extreme animals, before and after infestation, and pathways co-expressed with resistance determined. Together these data will inform on true extent of genetic control, underlying mechanisms and indicate actual loci contributing to variation. Validated SNPs for resistance will be identified, as will potential semiochemicals to be used as repellents.

Antecedentes: O carrapato do boi, Rhipicephalus microplus, apresenta uma enorme preferência por bovinos, mas raças zebuínas são altamente resistentes a infestações com esse parasita. A especificidade do vetor por hospedeiros é ditado pelo repertório de semioquímicos produzidos pelos hospedeiros e que pode diferir entre bovinos apresentando fenótipos contrastantes e herdáveis de infestações com carrapatos. Muitos semioquímicos são gerados por meio da ação da microbiota da pele sobre secreções dos hospedeiros. A diversidade e abundância da microbiota de nichos anatômicos de camundongos e humanos é determinado pela composição genética de indivíduos, é correlacionada com a expressão de diferentes peptídeos antimicrobianos e resulta em atratividade diferenciada a vetores. Resultados Preliminares: 1) genes que codificam peptídeos antimicrobianos são expressos diferencialmente entre pele de bovinos geneticamente resistentes ou suscetíveis ao carrapato; 2) a composição do microbioma fecal dessas raças apresenta diferenças significativas na abundância de certos gêneros; 3) esfregaços de pele das raças apresenta diferenças na atraentabilidade para R. microplus. Objetivos: Descrever o microbioma de pele de duas raças comerciais de bovinos que são geneticamente resistentes ou suscetíveis ao R. microplus. Métodos: Genes de rRNA 16S serão amplificados em DNA extraído de micróbios de pele empregando-se primers para as regiões V5-V6 16S RNA seguido de pirossequenciamento. Índices de diversidade e abundância microbiana serão extraídos. Posicionamentos taxonômicos serão atingidos em nível de filo, família e gênero. Analisaremos a literatura disponível para cada gênero representado diferencialmente a fim de determinar se há diversidade que possa gerar semioquímicos que afetam o comportamento de carrapatos. Resultados Esperados: Determinaremos se existem diferenças na composição do microbioma de pele de duas raças de bovinos que apresentam fenótipos contrastantes e herdáveis de infesta.