Genome-enabled prediction through quantile random forest for complex traits / Predição genômica por meio do random forest quantílitico para características complexas

ABSTRACT: Quantile Random Forest (QRF) is a non-parametric methodology that combines the advantages of Random Forest (RF) and Quantile Regression (QR). Specifically, this approach can explore non-linear functions, determining the probability distribution of a response variable and extracting information from different quantiles instead of just predicting the mean. This evaluated the performance of the QRF in the genomic prediction for complex traits (epistasis and dominance). In addition, compare the accuracies obtained with those derived from the G-BLUP. The simulation created an F2 population with 1,000 individuals and genotyped for 4,010 SNP markers. Besides, twelve traits were simulated from a model considering additive and non-additive effects, QTL (Quantitative trait loci) numbers ranging from eight to 120, and heritability of 0.3, 0.5, or 0.8. For training and validation, the 5-fold cross-validation approach was used. For each fold, the accuracies of all the proposed models were calculated: QRF in five different quantiles and three G-BLUP models (additive effect, additive and epistatic effects, additive and dominant effects). Finally, the predictive performance of these methodologies was compared. In all scenarios, the QRF accuracies were equal to or greater than the methodologies evaluated and proved to be an alternative tool to predict genetic values in complex traits.

RESUMO: Quantile Random Forest (QRF) é uma metodologia não paramétrica, que combina as vantagens do Random Forest (RF) e da Regressão Quantílica (QR). Especificamente, essa abordagem pode explorar funções não lineares, determinando a distribuição de probabilidade de uma variável resposta e extraindo informações de diferentes quantis em vez de apenas prever a média. O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho do QRF em predizer o valor genético genômico para características com arquitetura genética não aditiva (epistasia e dominância). Adicionalmente, as acurácias obtidas foram comparadas com aquelas advindas do G-BLUP. A simulação criou uma população F2 com 1.000 indivíduos genotipados para 4.010 marcadores SNP. Além disso, doze características foram simuladas a partir de um modelo considerando efeitos aditivos e não aditivos, com número de QTL (Quantitative trait loci) variando de oito a 120 e herdabilidade de 0,3, 0,5 ou 0,8. Para treinamento e validação foi usada a abordagem da validação cruzada 5-fold. Para cada um dos folds foram calculadas as acurácias de todos os modelos propostos: QRF em cinco quantis diferentes e três modelos do G-BLUP (com efeito aditivo, aditivo e epistático, aditivo e dominante). Por fim, o desempenho preditivo dessas metodologias foi comparado. Em todos os cenários, as acurácias do QRF foram iguais ou superiores às metodologias avaliadas e mostrou ser uma ferramenta alternativa para predizer valores genéticos em características complexas.

Genome-enabled prediction through quantile random forest for complex traits / Predição genômica por meio do random forest quantílitico para características complexas

Quantile Random Forest (QRF) is a non-parametric methodology that combines the advantages of Random Forest (RF) and Quantile Regression (QR). Specifically, this approach can explore non-linear functions, determining the probability distribution of a response variable and extracting information from different quantiles instead of just predicting the mean. This evaluated the performance of the QRF in the genomic prediction for complex traits (epistasis and dominance). In addition, compare the accuracies obtained with those derived from the G-BLUP. The simulation created an F2 population with 1,000 individuals and genotyped for 4,010 SNP markers. Besides, twelve traits were simulated from a model considering additive and non-additive effects, QTL (Quantitative trait loci) numbers ranging from eight to 120, and heritability of 0.3, 0.5, or 0.8. For training and validation, the 5-fold cross-validation approach was used. For each fold, the accuracies of all the proposed models were calculated: QRF in five different quantiles and three G-BLUP models (additive effect, additive and epistatic effects, additive and dominant effects). Finally, the predictive performance of these methodologies was compared. In all scenarios, the QRF accuracies were equal to or greater than the methodologies evaluated and proved to be an alternative tool to predict genetic values in complex traits.

Quantile Random Forest (QRF) é uma metodologia não paramétrica, que combina as vantagens do Random Forest (RF) e da Regressão Quantílica (QR). Especificamente, essa abordagem pode explorar funções não lineares, determinando a distribuição de probabilidade de uma variável resposta e extraindo informações de diferentes quantis em vez de apenas prever a média. O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho do QRF em predizer o valor genético genômico para características com arquitetura genética não aditiva (epistasia e dominância). Adicionalmente, as acurácias obtidas foram comparadas com aquelas advindas do G-BLUP. A simulação criou uma população F2 com 1.000 indivíduos genotipados para 4.010 marcadores SNP. Além disso, doze características foram simuladas a partir de um modelo considerando efeitos aditivos e não aditivos, com número de QTL (Quantitative trait loci) variando de oito a 120 e herdabilidade de 0,3, 0,5 ou 0,8. Para treinamento e validação foi usada a abordagem da validação cruzada 5-fold. Para cada um dos folds foram calculadas as acurácias de todos os modelos propostos: QRF em cinco quantis diferentes e três modelos do G-BLUP (com efeito aditivo, aditivo e epistático, aditivo e dominante). Por fim, o desempenho preditivo dessas metodologias foi comparado. Em todos os cenários, as acurácias do QRF foram iguais ou superiores às metodologias avaliadas e mostrou ser uma ferramenta alternativa para predizer valores genéticos em características complexas.

An analytical method for the quantitative determination of iron ion chelating capacity: development and validation

Iron is a fundamental microelement for human life; however, deficiencies or excesses of these metal ions can cause severe complications and mortality. Chelators are compounds that bind and inhibit iron. Ultraviolet-visible (UV-vis) spectrophotometric methods are key analytical tools in the identification of chemical entities, with the benefits of having good precision and accuracy, and the equipment being easily available as well as quick and simple to implement. In this study, we aimed to provide an alternative, cheaper method for the quantification of iron ion chelation by substituting ferrozine for gallic acid and validating its use with UV-vis according to official ANVISA and ICH guidelines. The parameters assessed were specificity, linearity, precision, accuracy, robustness, and finally, the percentage of iron ions chelating was calculated. The results demonstrated that this method was accurate, simple, specific, selective, precise, and reproducible, and was successfully validated for the determination of iron ions chelating. The percentage of iron ions chelating, promoted by the standard chelator EDTA, was 45% and 47% for Fe2+ and Fe3+, respectively. It is concluded that this new method is beneficial in terms of its simplicity, rapidness, low cost, and the fact that it produces very low levels of dangerous residues.(AU)

Validation of a one-tube nested real-time PCR assay for the detection of Cryptosporidium spp. in avian fecal samples / Validação da nested PCR em tempo real em um tubo para detecção de Cryptosporidium spp. em amostras fecais de aves

Abstract The aim of this study was to validate a one-tube nested real-time PCR assay followed by genetic sequencing to detect and identify Cryptosporidium species and genotypes in birds. A total of 443 genomic DNA extracted from avian fecal samples were analyzed by one-tube nested real-time PCR and conventional nested PCR. By one-tube nested real-time PCR, 90/443 (20.3%) samples were positive for Cryptosporidium spp. In contrast, 36/443 (8.1%) samples were positive for Cryptosporidium spp. by conventional nested PCR. The analytical sensitivity test showed that one-tube nested real-time PCR detects approximately 0.5 oocyst (2 sporozoites) per reaction. An evaluation of analytical specificity did not reveal amplification of microorganisms that commonly present nonspecific amplification with primers used for the diagnosis of Cryptosporidium spp. The repeatability analysis showed the same result in 27 out of 30 samples (90%). As for the reproducibility of one-tube nested real-time PCR, 24 of the 30 samples examined (80%) showed the same result. All the 90 samples amplified by one-tube real-time nested PCR were successfully sequenced, leading to the identification of C. baileyi, C. galli, C. meleagridis, C. proventriculi, and Cryptosporidium avian genotype I. Genetic sequencing of conventional nested PCR amplicons was successful in 10/36 (27.8%) of positive samples.

Resumo O objetivo deste trabalho foi validar um protocolo de nested PCR em tempo real em um tubo (nPCR-TR-1T) seguida de sequenciamento genético para detectar e caracterizar as espécies e genótipos de Cryptosporidium em aves. Um total de 443 amostras de DNA genômico, extraído de amostras fecais de aves, foi analisado pela nPCR-TR-1T e pela nested PCR convencional. Pela nPCR-TR-1T, foi observada positividade para Cryptosporidium spp. de 20,3% (90/443), em contraste com a nested PCR convencional, que apresentou positividade de 8,1% (36/443). O teste de sensibilidade analítica mostrou que a nPCR-TR-1T detecta aproximadamente 0,5 oocisto (2 esporozoítos) por reação. A avaliação da especificidade analítica não revelou amplificação de microrganismos que comumente apresentam amplificação inespecífica com primers utilizados para o diagnóstico de Cryptosporidium spp. O cálculo da repetibilidade evidenciou o mesmo resultado em 27 de 30 amostras (90%). Em relação à reprodutibilidade da nPCR-TR-1T, foi observado o mesmo resultado em 80% (24/30) das amostras examinadas. Foi possível realizar o sequenciamento em todas as 90 amostras amplificadas pela nPCR-TR-1T, com identificação de C. baileyi, C. galli, C. meleagridis, C. proventriculi e Cryptosporidium genótipo I em aves. O sequenciamento dos fragmentos amplificados pela nested PCR convencional foi possível em 10/36 (27,8%) das amostras positivas.

Simultaneous determination of organic acids and sugars in fruit juices by High performance liquid chromatography: characterization and differentiation of commercial juices by principal component analysis / Determinação simultânea de ácidos orgânicos e açucares em sucos de frutas por Cromatografia líquida de alta eficiência: caracterização e diferenciação de sucos comerciais por análise de componentes principais

The present research presents an analytical methodology based on High Performance Liquid Chromatography (HPLC) and Principal Component Analyses (PCA) for simultaneous quantification and analytical differentiation of organic acids and sugars in commercial fruit juice samples (orange, grape, apple and tangerine). In addition to the development of the method that generated suitable validation paramters for quantitative analytical applications, the analysis of fourteen commercial samples and the use of Principal Component Analysis indicated the relationship between the constituents and the very constitutional chemical nature of the juice. In general, in grape and apple juices, ascorbic acid was not quantified and the citric acid content was very low; however, the concentrations of fructose and glucose were the highest in both juices. In orange and mandarin orange juices, the content of all analytes, except acorbic acid, did not differ statistically from each other. However, these differed significantly from the others, mainly in relation to sucrose content. Finally, the apple juice samples differed according to the content of fructose and malic acid, the predominant constituint of the apple. Results showed that the simultaneous chromatographic method associated with principal component analysis generated important information about characteristics of commercial juices, with the potential to be used in systems of quality control and identification of adulterations.(AU)

O presente trabalho apresenta uma metodologia analítica baseada em Cromatografia Líquida de Alto Desempenho (CLAE) e Análise de Componentes Principais (ACP) para quantificação simultânea e diferenciação analítica de ácidos orgânicos e açúcares em amostras comerciais de suco de frutas (laranja, uva, maçã e tangerina). Além do desenvolvimento do método que gerou parâmetros de validação adequados para aplicações analítica quantitativas, a análise de catorze amostras comerciais e o uso da ACP indicaram a relação entre os analitos e a natureza química constitucional do suco. Em geral, nos sucos de uva e maçã não foi quantificado ácido ascórbico sendo o conteúdo de ácido cítrico muito baixo, no entanto, as concentrações de frutose e glicose foram as mais altas em ambos sucos. Nos sucos de laranja e tangerina, o conteúdo de todos os analitos, exceto o ácido ascórbico, não diferiram estatisticamente entre si. No entanto, diferiram significativamente dos demais, principalmente em relação ao conteúdo de sacarose. Finalmente, as amostras de suco de maçã diferiram de acordo com o teor de frutose e ácido málico, constituinte predominante da maçã. Os resultados mostraram que o método comatográfico simultâneo associado à análise de componentes principais gera informações importantes sobre as características dos sucos comerciais, com potencialidade para ser utilizado em sistemas de controle de qualidade e identificação de adulterações.(AU)

Synchronous detection of BPV and BVDV with duplex Taqman qPCR method

Background: Bovine parvovirus (BPV) and bovine viral diarrhea virus (BVDV) are commonly etiologies causing diarrheain dairy herds. BPV is a member of Bocaparvovirus genus with a non-enveloped capsid. BVDV, belonging to Pestivirusgenus in Flaviviridae, possesses a single-stranded RNA, and is classified into BVDV-1 and BVDV-2 genotypes accordingto the 5’UTR sequence. 21 genetic groups of BVDV-1 and four groups of BVDV-2 have been found. Diagnosis of viraldiarrhea is often relied on virus detection by isolation or detection of serum antibody. The main objective of the presentstudy was to establish a duplex real time PCR (qPCR) based on Taqman probe to detect synchronously BPV and BVDV.Materials, Methods & Results: TaqMan probe and primers were designed and synthesized from the sequences of conserved5′ - untranslated regions (5′ UTR) of Haden strain of BPV and NADL strain of BVDV. The cDNAs were transcribed invitro to make standard curves before optimizing the assay. DNA/PCR products were ligated into pMD18-T vector, andthen used to transfer BL-21 competent cells to acquire the recombinant plasmids of pMD18-T-BPV and pMD18-T-BVDV.Optimum reaction conditions were comparatively selected. The sensitivity, specificity and reproducibility of TaqMan probeqRT-PCR were evaluated respectively. The results showed the concentrations of pMD18-T-BPV or pMD18-T-BVDV were2.0 × 1010 DNA copies/μL, respectively. A duplex Taqman qPCR method was developed by optimizing the amplificationconditions to simultaneously detect BPV and BVDV. The assay targets at highly conserved VP2 gene of BPV and 5′ UTRgene of BVDV. This qPCR assay was assessed for specificity and sensitivity using DNA of BPV and cDNA of BVDV. Forclinical validation, 308 samples were tested from clinically diarrhea calves. The results showed that optimum annealingtemperature was achieved in 43.2 for duplex BPV and BVDV. Dynamic curves and standard...

Synchronous detection of BPV and BVDV with duplex Taqman qPCR method

Background: Bovine parvovirus (BPV) and bovine viral diarrhea virus (BVDV) are commonly etiologies causing diarrheain dairy herds. BPV is a member of Bocaparvovirus genus with a non-enveloped capsid. BVDV, belonging to Pestivirusgenus in Flaviviridae, possesses a single-stranded RNA, and is classified into BVDV-1 and BVDV-2 genotypes accordingto the 5UTR sequence. 21 genetic groups of BVDV-1 and four groups of BVDV-2 have been found. Diagnosis of viraldiarrhea is often relied on virus detection by isolation or detection of serum antibody. The main objective of the presentstudy was to establish a duplex real time PCR (qPCR) based on Taqman probe to detect synchronously BPV and BVDV.Materials, Methods & Results: TaqMan probe and primers were designed and synthesized from the sequences of conserved5′ - untranslated regions (5′ UTR) of Haden strain of BPV and NADL strain of BVDV. The cDNAs were transcribed invitro to make standard curves before optimizing the assay. DNA/PCR products were ligated into pMD18-T vector, andthen used to transfer BL-21 competent cells to acquire the recombinant plasmids of pMD18-T-BPV and pMD18-T-BVDV.Optimum reaction conditions were comparatively selected. The sensitivity, specificity and reproducibility of TaqMan probeqRT-PCR were evaluated respectively. The results showed the concentrations of pMD18-T-BPV or pMD18-T-BVDV were2.0 × 1010 DNA copies/μL, respectively. A duplex Taqman qPCR method was developed by optimizing the amplificationconditions to simultaneously detect BPV and BVDV. The assay targets at highly conserved VP2 gene of BPV and 5′ UTRgene of BVDV. This qPCR assay was assessed for specificity and sensitivity using DNA of BPV and cDNA of BVDV. Forclinical validation, 308 samples were tested from clinically diarrhea calves. The results showed that optimum annealingtemperature was achieved in 43.2 for duplex BPV and BVDV. Dynamic curves and standard...(AU)

Validation of reference genes for gene expression studies in bovine oocytes and cumulus cells derived from in vitro maturation

Quantitative real-time PCR (qPCR) is a valuable tool for gene expression studies and it is necessary to choose an ideal endogenous reference gene for data normalization. This work studied a set of reference genes in oocytes and cumulus cells of COCs (Cumulus-Oocyte Complexes) that are suitable for relative gene expression analyses after in vitro maturation (IVM) in bovine. Immature COCs were collected from ovaries of Nelore cattle (Bos indicus) and submitted to IVM. MII oocytes and cumulus cells were subjected to RNA extraction, reverse transcription and preamplification of cDNA. The expression level of eight reference genes (ACTB, GADPH, B2M, H2AFZ, GUSB, HPRT1, PPIA, and TBP) was measured by real time PCR and analyzed by geNorm software. The gene stability measure (M) was calculated and the ideal number of reference genes (RGs) was determined by the V value (pairwise variation). For oocyte samples, two RGs were the ideal number for relative quantification: HPRT1 and B2M and for bovine cumulus samples four were indicated: HPRT1, PPIA, B2M, and TBP genes. The normalization of a non-reference target gene (SOD1) by these reference genes was shown to be considerably different from normalization by less stable reference genes. Our results strengthen the importance of choosing good normalizing genes in order to analyze gene expression under specific experimental conditions and we suggest the use of these RGs in oocytes and cumulus cells of bovine cattle in in vitro matured COCs

Validation of reference genes for gene expression studies in bovine oocytes and cumulus cells derived from in vitro maturation

Quantitative real-time PCR (qPCR) is a valuable tool for gene expression studies and it is necessary to choose an ideal endogenous reference gene for data normalization. This work studied a set of reference genes in oocytes and cumulus cells of COCs (Cumulus-Oocyte Complexes) that are suitable for relative gene expression analyses after in vitro maturation (IVM) in bovine. Immature COCs were collected from ovaries of Nelore cattle (Bos indicus) and submitted to IVM. MII oocytes and cumulus cells were subjected to RNA extraction, reverse transcription and preamplification of cDNA. The expression level of eight reference genes (ACTB, GADPH, B2M, H2AFZ, GUSB, HPRT1, PPIA, and TBP) was measured by real time PCR and analyzed by geNorm software. The gene stability measure (M) was calculated and the ideal number of reference genes (RGs) was determined by the V value (pairwise variation). For oocyte samples, two RGs were the ideal number for relative quantification: HPRT1 and B2M and for bovine cumulus samples four were indicated: HPRT1, PPIA, B2M, and TBP genes. The normalization of a non-reference target gene (SOD1) by these reference genes was shown to be considerably different from normalization by less stable reference genes. Our results strengthen the importance of choosing good normalizing genes in order to analyze gene expression under specific experimental conditions and we suggest the use of these RGs in oocytes and cumulus cells of bovine cattle in in vitro matured COCs(AU)

Validation of reference genes for accurate normalization by quantitative polymerase chain reaction in sugarcane drought stress studies using two cultivars / Validação de genes de referência para normalização de reação em cadeia de polimerase quantitativa em estudos de estresse hídrico em cana-de-açúcar

The aim of this study was to analyze the expression of putative reference genes in sugarcane under drought stress. The varieties RB72454 and RB72910 were cultivated and the treatments control and drought stress applied to 135-day-old plants grown under field conditions. The stress level of the plants was measured by rate of photosynthesis, transpiration, and stomatal conductance. For each biological replicate, expression analyses were conducted using quantitative polymerase chain reaction for the genes α-tubulin, β-tubulin, β-actin, cyclophilin, eukaryotic elongation factor 1, glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GAPDH), histone H3 and ubiquitin. Stability was evaluated using the geNorm, NormFinder, and BestKeeper software packages. Among the candidate genes, GAPDH was identified as the most stable in all software, indicating its suitability for gene expression studies in sugarcane undergoing drought stress; the gene β-actin was the second most stable. These findings suggest using GAPDH and β-actin for normalization in relative gene expression in sugarcane.(AU)

O objetivo do estudo foi analisar a expressão de genes de referência em cana-de-açúcar sob estresse hídrico. As cultivares RB72454 e RB72910 foram cultivadas em campo e os tratamentos controle e estresse foram aplicados após 135 dias. O estresse das plantas foi mensurado utilizando as variáveis fisiológicas: taxa fotossintética, transpiração e condutância estomática. Para cada repetição biológica, a expressão gênica foi conduzida usando PCR tempo real para os genes α-tubulina, β-tubulina, β-actina, ciclofilina, fator 1 de alongamento eucariótico, gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase (GAPDH), histona H3 e ubiquitina. A estabilidade dos genes foi avaliada usando os softwares geNorm,NormFinder e BestKeeper. Entre os genes candidatos, GAPDH foi identificado como o mais estável nos três métodos de análises, indicando ser estável para estudos de expressão gênica em cana-de-açúcar sob estresse hídrico; seguindo o gene β-actina como o segundo mais estável. Os resultados concluem que os genes GAPDH e β-actina são indicados para normalização em expressão gênica relativa, associada com estresse hídrico em cana-de-açúcar.(AU)

Measurement of nitrogen content in rice by inversion of hyperspectral reflectance data from an unmanned aerial vehicle / Medição do conteúdo de nitrogênio no arroz por inversão de dados de refletância hiperspectral de um veículo aéreo não tripulado

The Nitrogen content of rice leaves has a significant effect on growth quality and crop yield. We proposed and demonstrated a non-invasive method for the quantitative inversion of rice nitrogen content based on hyperspectral remote sensing data collected by an unmanned aerial vehicle (UAV). Rice canopy albedo images were acquired by a hyperspectral imager onboard an M600-UAV platform. The radiation calibration method was then used to process these data and the reflectance of canopy leaves was acquired. Experimental validation was conducted using the rice field of Shenyang Agricultural University, which was classified into 4 fertilizer levels: zero nitrogen, low nitrogen, normal nitrogen, and high nitrogen. Gaussian process regression (GPR) was then used to train the inversion algorithm to identify specific spectral bands with the highest contribution. This led to a reduction in noise and a higher inversion accuracy. Principal component analysis (PCA) was also used for dimensionality reduction, thereby reducing redundant information and significantly increasing efficiency. A comparison with ground truth measurements demonstrated that the proposed technique was successful in establishing a nitrogen inversion model, the accuracy of which was quantified using a linear fit (R2=0.8525) and the root mean square error (RMSE=0.9507). These results support the use of GPR and provide a theoretical basis for the inversion of rice nitrogen by UAV hyperspectral remote sensing.(AU)

O teor de nitrogênio das folhas de arroz tem um efeito significativo sobre a qualidade do crescimento e o rendimento das culturas. Propõe-se e demonstrou-se um método não invasivo para a inversão quantitativa do teor de nitrogênio do arroz com base em dados de detecção remota hiperespectral coletados por um veículo aéreo não tripulado (UAV). As imagens de albedo do dossel de arroz foram adquiridas por uma imagem de imagem hiperespectral a bordo de uma plataforma M600-UAV. O método de calibração da radiação foi então usado para processar esses dados e a reflectância das folhas do dossel foi adquirida. A validação experimental foi realizada utilizando o campo de arroz da Universidade Agrícola de Shenyang, que foi classificado em 4 níveis de fertilizantes: nitrogênio zero, baixo teor de nitrogênio, nitrogênio normal e alto teor de nitrogênio. A regressão do processo gaussiano (GPR) foi então usada para treinar o algoritmo de inversão para identificar bandas espectrais específicas com a maior contribuição. Isso levou a uma redução no ruído e uma maior precisão de inversão. A análise de componentes praincipais (PCA) também foi usada para redução de dimensionalidade, reduzindo assim a informação redundante e aumentando significativamente a eficiência. Uma comparação com as medidas de verdade no solo demonstrou que a técnica proposta foi bem sucedida no estabelecimento de um modelo de inversão de nitrogênio, cuja precisão foi quantificada usando um ajuste linear (R2 = 0,8525) e o erro quadrático médio quadrado (RMSE = 0,9507). Estes resultados suportam o uso do GPR e fornecem uma base teórica para a inversão do nitrogênio do arroz pela detecção remota hiperespectral do UAV.(AU)

Accuracy of quantitative polymerase chain reaction in samples of frozen and paraffin-embedded healthy skin for the diagnosis of canine visceral leishmaniasis

ABSTRACT The purpose of the present work was to evaluate the accuracy of quantitative polymerase chain reaction (qPCR) performed on samples of fresh frozen tissue (FT) and formalin-fixed, paraffin-embedded (FFPE) healthy skin. This is a validation study conducted with samples from 46 dogs from an endemic area in Brazil. After sample collection, DNA extractions were conducted using commercial kits and qPCR was oriented to kinetoplast DNA (kDNA) targets of the Leishmania infantum species. The results obtained for the FFPE samples showed 63.6% sensitivity and 77.1% specificity, whereas those obtained for the FT samples showed 100% and 48.6%, respectively. Poor agreement was observed for the results of the qPCR technique with FT and FFPE samples. Our results suggest freezing as the most suitable conservation method for the formation of sample databases considering DNA recovery

RESUMO O objetivo deste trabalho foi avaliar a acurácia da PCR quantitativa (qPCR) realizada em amostras de pele íntegra congelada (FT) e parafinada (FFPE). Trata-se de um estudo de validação, com amostras provenientes de 46 cães de uma área endêmica no Brasil. Após as coletas de amostras, as extrações de DNA foram realizadas utilizando-se kits comerciais, e a qPCR foi orientada para alvos do kDNA da espécie Leishmania infantum. Os resultados obtidos para as amostras FFPE foram 63,6% de sensibilidade e 77,1% de especificidade; para as amostras FT, 100% e 48,6%, respectivamente. A concordância dos resultados da técnica de qPCR com amostras FT e FFPE foi pobre. Os resultados sugerem que o congelamento é o método mais adequado de conservação para banco de amostras para recuperação de DNA.

Padronização da quantificação do fator de crescimento semelhante à insulina I (IGF-I) em plasma bovino por ELISA / Standardization of ELISA for the measurement of Insulin-Like Growth Factor I (IGF-I) in bovine plasm

Esse estudo teve como objetivo a padronização de um ensaio imunoenzimático competitivo (cELISA) in house para a determinação das concentrações plasmáticas do fator de crescimento semelhante a insulina I (IGF-I) total para a espécie bovina, utilizando o sistema de amplificação biotina-estreptavidina peroxidase. O IGF-I foi extraído das proteínas ligadoras do fator de crescimento semelhante a insulina I (IGFBP), utilizando o tampão glicina acidificado seguido de neutralização do pH com hidróxido de sódio. As microplacas foram sensibilizadas com anti IgG de coelho, e as dosagens realizadas utilizando duas abordagens, um método com incubação prévia das amostras com o anticorpo anti-h-IGF-I e outro sem incubação prévia (adição simultânea de IGF-I biotilinado e amostra). Os melhores resultados foram obtidos utilizando o método sem incubação prévia, com a sensibilização da placa com 0,25µg/poço de anti-IgG de coelho, o anticorpo específico na diluição 1:250.000 e 0,06ng/poço de IGF-I biotinilado. O ensaio in house apresentou um limite inferior de detecção de 50ng/mL, uma correlação de 0,945 entre doses quando comparado a uma metodologia comercial. Os coeficientes de variação inter-ensaio de 12,94% (345,8ng/mL) para os controles alto e 20,71% (131,6ng/mL) para o baixo. Dessa forma, conclui-se que a metodologia imunoenzimática para quantificação de IGF-I total utilizando o sistema de amplificação biotina-estreptavidina peroxidase em um ensaio competitivo está estabelecida e apresenta-se como uma ferramenta útil para estudos que visem o monitoramento das concentrações de IGF-I.(AU)

This study aimed to standardize an in house competitive enzyme-linked immunosorbent assay (cELISA) to determine plasma concentrations of total insulin-like growth factor I (IGF-I) for the bovine specie using the amplification biotin-streptavidin peroxidase system. The IGF-I was extracted from insulin-like growth factor binding proteins (IGFBPs) using the acidified glycine buffer followed by the pH neutralization with sodium hydroxide. The microplates were coated with anti-rabbit IgG, thereafter the measurements were carried out using two approaches, one with a prior incubation of samples with the anti-h-IGF-I antibody and another without previous incubation (simultaneous addition of IGF-I and biotinylated sample). The best results were obtained using the method without the prior incubation, using the following combination of reagents: microplates were coated with 0.25µg/well of anti-rabbit IgG, the specific antibody at a dilution of 1:250,000 and 0.06ng/well of biotinylated IGF-I. The in house methodology showed sensitivity of 50ng/ml, a correlation between doses of 0.945 when compared to a commercial method. In addition, after 33 assays (quantification of 1114 samples) the proposed methodology presented a good precision, with inter-assay variation coefficients of 12.94% and 20.71% for the high and low controls, respectively. Finally, we concluded that ELISA method for the quantification of total IGF-I using the system biotin-streptavidin-peroxidase amplification in a competitive assay is established and is presented as a useful tool for studies aimed at monitoring the IGF-I concentrations.(AU)

Padronização da quantificação do fator de crescimento semelhante à insulina I (IGF-I) em plasma bovino por ELISA / Standardization of ELISA for the measurement of Insulin-Like Growth Factor I (IGF-I) in bovine plasm

Esse estudo teve como objetivo a padronização de um ensaio imunoenzimático competitivo (cELISA) in house para a determinação das concentrações plasmáticas do fator de crescimento semelhante a insulina I (IGF-I) total para a espécie bovina, utilizando o sistema de amplificação biotina-estreptavidina peroxidase. O IGF-I foi extraído das proteínas ligadoras do fator de crescimento semelhante a insulina I (IGFBP), utilizando o tampão glicina acidificado seguido de neutralização do pH com hidróxido de sódio. As microplacas foram sensibilizadas com anti IgG de coelho, e as dosagens realizadas utilizando duas abordagens, um método com incubação prévia das amostras com o anticorpo anti-h-IGF-I e outro sem incubação prévia (adição simultânea de IGF-I biotilinado e amostra). Os melhores resultados foram obtidos utilizando o método sem incubação prévia, com a sensibilização da placa com 0,25µg/poço de anti-IgG de coelho, o anticorpo específico na diluição 1:250.000 e 0,06ng/poço de IGF-I biotinilado. O ensaio in house apresentou um limite inferior de detecção de 50ng/mL, uma correlação de 0,945 entre doses quando comparado a uma metodologia comercial. Os coeficientes de variação inter-ensaio de 12,94% (345,8ng/mL) para os controles alto e 20,71% (131,6ng/mL) para o baixo. Dessa forma, conclui-se que a metodologia imunoenzimática para quantificação de IGF-I total utilizando o sistema de amplificação biotina-estreptavidina peroxidase em um ensaio competitivo está estabelecida e apresenta-se como uma ferramenta útil para estudos que visem o monitoramento das concentrações de IGF-I.(AU)

This study aimed to standardize an in house competitive enzyme-linked immunosorbent assay (cELISA) to determine plasma concentrations of total insulin-like growth factor I (IGF-I) for the bovine specie using the amplification biotin-streptavidin peroxidase system. The IGF-I was extracted from insulin-like growth factor binding proteins (IGFBPs) using the acidified glycine buffer followed by the pH neutralization with sodium hydroxide. The microplates were coated with anti-rabbit IgG, thereafter the measurements were carried out using two approaches, one with a prior incubation of samples with the anti-h-IGF-I antibody and another without previous incubation (simultaneous addition of IGF-I and biotinylated sample). The best results were obtained using the method without the prior incubation, using the following combination of reagents: microplates were coated with 0.25µg/well of anti-rabbit IgG, the specific antibody at a dilution of 1:250,000 and 0.06ng/well of biotinylated IGF-I. The in house methodology showed sensitivity of 50ng/ml, a correlation between doses of 0.945 when compared to a commercial method. In addition, after 33 assays (quantification of 1114 samples) the proposed methodology presented a good precision, with inter-assay variation coefficients of 12.94% and 20.71% for the high and low controls, respectively. Finally, we concluded that ELISA method for the quantification of total IGF-I using the system biotin-streptavidin-peroxidase amplification in a competitive assay is established and is presented as a useful tool for studies aimed at monitoring the IGF-I concentrations.(AU)

Accuracy of quantitative polymerase chain reaction in samples of frozen and paraffin-embedded healthy skin for the diagnosis of canine visceral leishmaniasis / Acurácia da reação em cadeia da polimerase quantitativa em amostras de pele íntegra congelada e parafinada no diagnóstico da leishmaniose visceral canina

The purpose of the present work was to evaluate the accuracy of quantitative polymerase chain reaction (qPCR) performed on samples of fresh frozen tissue (FT) and formalin-fixed, paraffin-embedded (FFPE) healthy skin. This is a validation study conducted with samples from 46 dogs from an endemic area in Brazil. After sample collection, DNA extractions were conducted using commercial kits and qPCR was oriented to kinetoplast DNA (kDNA) targets of the Leishmania infantum species. The results obtained for the FFPE samples showed 63.6% sensitivity and 77.1% specificity, whereas those obtained for the FT samples showed 100% and 48.6%, respectively. Poor agreement was observed for the results of the qPCR technique with FT and FFPE samples. Our results suggest freezing as the most suitable conservation method for the formation of sample databases considering DNA recovery.(AU)

O objetivo deste trabalho foi avaliar a acurácia da PCR quantitativa (qPCR) realizada em amostras de pele íntegra congelada (FT) e parafinada (FFPE). Trata-se de um estudo de validação, com amostras provenientes de 46 cães de uma área endêmica no Brasil. Após as coletas de amostras, as extrações de DNA foram realizadas utilizando-se kits comerciais, e a qPCR foi orientada para alvos do kDNA da espécie Leishmania infantum. Os resultados obtidos para as amostras FFPE foram 63,6% de sensibilidade e 77,1% de especificidade; para as amostras FT, 100% e 48,6%, respectivamente. A concordância dos resultados da técnica de qPCR com amostras FT e FFPE foi pobre. Os resultados sugerem que o congelamento é o método mais adequado de conservação para banco de amostras para recuperação de DNA.(AU)

Accuracy of quantitative polymerase chain reaction in samples of frozen and paraffin-embedded healthy skin for the diagnosis of canine visceral leishmaniasis / Acurácia da reação em cadeia da polimerase quantitativa em amostras de pele íntegra congelada e parafinada no diagnóstico da leishmaniose visceral canina

The purpose of the present work was to evaluate the accuracy of quantitative polymerase chain reaction (qPCR) performed on samples of fresh frozen tissue (FT) and formalin-fixed, paraffin-embedded (FFPE) healthy skin. This is a validation study conducted with samples from 46 dogs from an endemic area in Brazil. After sample collection, DNA extractions were conducted using commercial kits and qPCR was oriented to kinetoplast DNA (kDNA) targets of the Leishmania infantum species. The results obtained for the FFPE samples showed 63.6% sensitivity and 77.1% specificity, whereas those obtained for the FT samples showed 100% and 48.6%, respectively. Poor agreement was observed for the results of the qPCR technique with FT and FFPE samples. Our results suggest freezing as the most suitable conservation method for the formation of sample databases considering DNA recovery.(AU)

O objetivo deste trabalho foi avaliar a acurácia da PCR quantitativa (qPCR) realizada em amostras de pele íntegra congelada (FT) e parafinada (FFPE). Trata-se de um estudo de validação, com amostras provenientes de 46 cães de uma área endêmica no Brasil. Após as coletas de amostras, as extrações de DNA foram realizadas utilizando-se kits comerciais, e a qPCR foi orientada para alvos do kDNA da espécie Leishmania infantum. Os resultados obtidos para as amostras FFPE foram 63,6% de sensibilidade e 77,1% de especificidade; para as amostras FT, 100% e 48,6%, respectivamente. A concordância dos resultados da técnica de qPCR com amostras FT e FFPE foi pobre. Os resultados sugerem que o congelamento é o método mais adequado de conservação para banco de amostras para recuperação de DNA.(AU)

Validação de primers para análises quantitativas por PCR em tempo real dos genes GJA1, GJA4, UXT e 18S em tecidos caprinos / Primer validation for quantitative real-time PCR analysis of GJA1, GJA4, UXT and 18S genes in caprine tissues

This study aimed to validate primers to amplify GJA1, GJA4, UXT and 18S genes for quantitativeanalysis in goats. Thus, total RNA was extracted from goat brain samples and reverse transcription wasperformed. Primer pairs were designed using Primer-BLAST software. First, primer concentrations (0.3, 0.6,0.8, 1.0 μM) were adjusted to achieve the lowest Ct (threshold cycle) value in qPCR reactions. Subsequently,standard curves were constructed by serial dilution of cDNA. After primer concentrations adjustment, all primerpairs produced specific amplicons in the presence of the target DNA. The optimized concentration of primerpairs was 0.6 μM to amplify most of the genes. At the standard curves, the following primer efficiencies ofamplification were found: 0.92 for gb18S; 1.03 for gbUXT; 1.03 for gbGJA1; 1.05 for gGJA1; 2.27 for gbGJA4;1.83 for gGJA4. In conclusion, for quantitative gene expression analysis, only the primers designed for UXT andGJA1 were appropriate.(AU)

Validação de primers para análises quantitativas por PCR em tempo real dos genes GJA1, GJA4, UXT e 18S em tecidos caprinos / Primer validation for quantitative real-time PCR analysis of GJA1, GJA4, UXT and 18S genes in caprine tissues

This study aimed to validate primers to amplify GJA1, GJA4, UXT and 18S genes for quantitativeanalysis in goats. Thus, total RNA was extracted from goat brain samples and reverse transcription wasperformed. Primer pairs were designed using Primer-BLAST software. First, primer concentrations (0.3, 0.6,0.8, 1.0 μM) were adjusted to achieve the lowest Ct (threshold cycle) value in qPCR reactions. Subsequently,standard curves were constructed by serial dilution of cDNA. After primer concentrations adjustment, all primerpairs produced specific amplicons in the presence of the target DNA. The optimized concentration of primerpairs was 0.6 μM to amplify most of the genes. At the standard curves, the following primer efficiencies ofamplification were found: 0.92 for gb18S; 1.03 for gbUXT; 1.03 for gbGJA1; 1.05 for gGJA1; 2.27 for gbGJA4;1.83 for gGJA4. In conclusion, for quantitative gene expression analysis, only the primers designed for UXT andGJA1 were appropriate.

Estudo comparativo e validação de três técnicas de PCR em tempo real (qPCR) para diagnóstico de Peste Suína Africana / Comparative study and validation of three quantitative PCR (qPCR) techniques for the diagnosis of African Swine Fever

Este estudo verificou o desempenho de três técnicas de PCR quantitativa (Real-Time) para o diagnóstico de Peste Suína Africana, uma doença exótica no Brasil, a partir de amostras de tecidos. As três técnicas escolhidas baseiam-se na amplificação de sequências do gene da proteína viral VP72 e são preconizadas, cada uma, por laboratórios oficiais da OIE (PSA-OIE), dos Estados Unidos (PSA-USDA) e da União Europeia (PSA-EU), respectivamente. Oligonucleotídeos iniciadores e sondas de hidrólise marcadas com fluoróforos foram sintetizados conforme a literatura de referência consultada. Sequências-alvo do DNA viral foram inseridos em plasmídeo sintético, os quais serviram de controle positivo para a padronização das técnicas e otimização de reagentes, determinação dos limites de detecção e testes de verificação de desempenho. Para aferição de repetibilidade e reprodutibilidade das técnicas, as técnicas padronizadas foram repetidas em dias diferentes, por um segundo analista, com alteração no mix comercial de reagentes utilizado e em um equipamento diferente, e também por outro laboratório. Realizaram-se, ainda, provas de sensibilidade analítica com amostras de DNA viral de referência e especificidade analítica e diagnóstica, com amostras negativas. As técnicas de PSA-EU e PSA-USDA apresentaram-se mais vantajosas quanto ao consumo de iniciadores. Não houve diferenças significativas nos resultados quantitativos variando-se os dias dos ensaios, os analistas, os equipamentos e o mix de reagentes. As três técnicas apresentaram alta especificidade analítica e diagnóstica e sensibilidade diagnóstica. As três técnicas de qPCR mostraram-se eficazes para serem adotadas por um mesmo laboratório para emissão de diagnósticos oficiais de Peste Suína Africana.(AU)

This study evaluated the performance of three real time PCR techniques (qPCR) for the diagnosis of African Swine Fever in tissue samples. The three chosen techniques are based on amplification of viral protein VP72 gene sequences and are recommended by OIE (PSA-OIE), the United States official laboratories (PSA-USDA) and the European Union (PSA-EU). Target sequences of the viral DNA were inserted into synthetic plasmid, which served as a positive control for the standardization of techniques and optimization of reagents, determination of limits of detection and performance verification testing. To gauge repeatability and reproducibility of techniques, standard procedures were repeated on different days by two analysts and by changing mix reagents and equipment, and also by another laboratory. Analytical sensitivity tests were done with reference samples provided by an OIE reference laboratory and analytical and diagnostic specificity were tested with negative samples. The PSA-EU and PSA-USDA techniques were more advantageous to use because of lower concentration of oligos used. There were no significant differences in quantitative results varying the days of tests, analysts, equipment and the mix of reagents. The three techniques had high analytical and diagnostic specificity and sensitivity. The three qPCR techniques were considered equivalent and effective and can be adopted by any laboratory for issuing official diagnosis of African Swine Fever.(AU)

Estudo comparativo e validação de três técnicas de PCR em tempo real (qPCR) para diagnóstico de Peste Suína Africana / Comparative study and validation of three quantitative PCR (qPCR) techniques for the diagnosis of African Swine Fever

Este estudo verificou o desempenho de três técnicas de PCR quantitativa (Real-Time) para o diagnóstico de Peste Suína Africana, uma doença exótica no Brasil, a partir de amostras de tecidos. As três técnicas escolhidas baseiam-se na amplificação de sequências do gene da proteína viral VP72 e são preconizadas, cada uma, por laboratórios oficiais da OIE (PSA-OIE), dos Estados Unidos (PSA-USDA) e da União Europeia (PSA-EU), respectivamente. Oligonucleotídeos iniciadores e sondas de hidrólise marcadas com fluoróforos foram sintetizados conforme a literatura de referência consultada. Sequências-alvo do DNA viral foram inseridos em plasmídeo sintético, os quais serviram de controle positivo para a padronização das técnicas e otimização de reagentes, determinação dos limites de detecção e testes de verificação de desempenho. Para aferição de repetibilidade e reprodutibilidade das técnicas, as técnicas padronizadas foram repetidas em dias diferentes, por um segundo analista, com alteração no mix comercial de reagentes utilizado e em um equipamento diferente, e também por outro laboratório. Realizaram-se, ainda, provas de sensibilidade analítica com amostras de DNA viral de referência e especificidade analítica e diagnóstica, com amostras negativas. As técnicas de PSA-EU e PSA-USDA apresentaram-se mais vantajosas quanto ao consumo de iniciadores. Não houve diferenças significativas nos resultados quantitativos variando-se os dias dos ensaios, os analistas, os equipamentos e o mix de reagentes. As três técnicas apresentaram alta especificidade analítica e diagnóstica e sensibilidade diagnóstica. As três técnicas de qPCR mostraram-se eficazes para serem adotadas por um mesmo laboratório para emissão de diagnósticos oficiais de Peste Suína Africana.(AU)

This study evaluated the performance of three real time PCR techniques (qPCR) for the diagnosis of African Swine Fever in tissue samples. The three chosen techniques are based on amplification of viral protein VP72 gene sequences and are recommended by OIE (PSA-OIE), the United States official laboratories (PSA-USDA) and the European Union (PSA-EU). Target sequences of the viral DNA were inserted into synthetic plasmid, which served as a positive control for the standardization of techniques and optimization of reagents, determination of limits of detection and performance verification testing. To gauge repeatability and reproducibility of techniques, standard procedures were repeated on different days by two analysts and by changing mix reagents and equipment, and also by another laboratory. Analytical sensitivity tests were done with reference samples provided by an OIE reference laboratory and analytical and diagnostic specificity were tested with negative samples. The PSA-EU and PSA-USDA techniques were more advantageous to use because of lower concentration of oligos used. There were no significant differences in quantitative results varying the days of tests, analysts, equipment and the mix of reagents. The three techniques had high analytical and diagnostic specificity and sensitivity. The three qPCR techniques were considered equivalent and effective and can be adopted by any laboratory for issuing official diagnosis of African Swine Fever.(AU)