Plataformas de secuenciación de nueva generación y proteómica aplicadas a la virología vegetal: ¿Cómo ha avanzado Colombia? / Next generation sequencing and proteomics in plant virology: how is colombia doing?

ABSTRACT Crop production and trade are two of the most economically important activities in Colombia, and viral diseases cause a high negative impact to agricultural sector. Therefore, the detection, diagnosis, control, and management of viral diseases are crucial. Currently, Next-Generation Sequencing (NGS) and 'Omic' technologies constitute a right-hand tool for the discovery of novel viruses and for studying virus-plant interactions. This knowledge allows the development of new viral diagnostic methods and the discovery of key components of infectious processes, which could be used to generate plants resistant to viral infections. Globally, crop sciences are advancing in this direction. In this review, advancements in 'omic' technologies and their different applications in plant virology in Colombia are discussed. In addition, bioinformatics pipelines and resources for omics data analyses are presented. Due to their decreasing prices, NGS technologies are becoming an affordable and promising means to explore many phytopathologies affecting a wide variety of Colombian crops so as to improve their trade potential.

RESUMEN La producción y el comercio de cultivos es una de las actividades económicas más importantes para el país. Las enfermedades causadas por virus ocasionan graves pérdidas económicas en el sector, por lo tanto, la detección, diagnóstico y diseño de estrategias para su control y manejo es crucial. Las tecnologías de secuenciación masiva (NGS por sus siglas en ingles) y las ciencias Ómicas constituyen hoy, una herramienta para el descubrimiento de nuevos virus y para el estudio de la interacción entre los virus y su hospedero vegetal. Este conocimiento no solo permite el desarrollo de nuevos métodos de diagnóstico, sino también permite el descubrimiento de componentes claves en la infección, los cuales podrían usarse para obtener plantas resistentes a los virus. En el mundo, el manejo de cultivos se está trabajando con ese enfoque. Por lo tanto, en esta revisión se presentan las diferentes aplicaciones de las tecnologías ómicas en la virología de plantas y el avance que ha alcanzado Colombia. Adicionalmente, se muestran los diferentes recursos y programas usados para el análisis bioinformático de datos ómicos. Debido a su costo cada vez más reducido, las tecnologías NGS son una excelente oportunidad para explorar fitopatologías en una gran diversidad de productos agrícolas y para mejorar su potencial comercial.

Assembly and release of Dengue virus: Role of Alix protein / Ensamblaje y liberación del virus dengue: controversia sobre la participación de la proteína alix

RESUMEN Algunos virus envueltos usurpan la maquinaria celular ESCRT (complejo de clasificación endosomal requerido para el transporte) para llevar a cabo funciones como la transcripción, la traducción, el ensamblaje y la liberación de partículas virales desde las células huésped. Aunque esta estrategia ha sido estudiada principalmente en retrovirus, son varios los virus envueltos que la usan. El objetivo del trabajo fue explorar la participación de una proteína accesoria de ESCRT, la proteína Alix, en la transcripción, traducción, ensamblaje y liberación del virus dengue (DENV), así como su interacción con la proteína viral NS3. Células A549 infectadas con DENV2 fueron tratadas con pequeños ARN de interferencia (siRNA) para disminuir la expresión ("knock-down") de la proteína Alix. Simultáneamente, se obtuvo una línea A549 que expresaba una proteína NS3 recombinante y sobre este sistema se hicieron ensayos de inmunoprecipitación y "pull-down" para detectar interacción entre NS3 y Alix. Los resultados mostraron que el "knock-down" de Alix no tuvo efecto notable en la transcripción o la traducción viral, pero sí en el ensamblaje y la liberación de DENV2, mientras que los ensayos de "pull-down" revelaron la interacción entre NS3 y Alix. La participación de Alix en la producción de DENV2 y su interacción con NS3 constituyen un potencial blanco para el diseño de estrategias dirigidas a controlar la propagación de DENV.

ABSTRACT Since the finding that HIV recruits cellular ESCRT (endosomal sorting complexes required for transport) machinery to accomplish viral budding, this strategy has emerged as an escape route for enveloped viruses also. The work aimed to explore the participation of the cellular protein Alix (a human protein that acts as an adapter in the ESCRT pathway) on the transcription, protein expression, assembly and release of Dengue virus (DENV), and explore for its potential interaction with the viral protein NS3. To this purpose, A549 cells were infected with DENV2 and treated with small interfering RNAs (siRNA) to generate an Alix stable knockdown cells line. Also, an A549 cells line expressing a histidine-tagged NS3 protein was obtained. Both cells lines were used in immunoprecipitation and pull-down assays to assess the interaction between NS3 and Alix. The results showed that Alix knockdown had no effect on viral transcription or viral protein expression but influenced the assembly and release of DENV2 negatively. Finally, pull-down assays revealed the interaction between NS3 and Alix. The finding of an Alix participation in the production of DENV2 and its interaction with NS3 provides a potential target for the design of control/inhibition strategies against DENV spread.

Aislamiento de citomegalovirus humano a partir de fluidos corporales / Isolation of the human cytomegalovirus from bodily fluids

ABSTRACT In vitro studies on the pathogenesis of the human cytomegalovirus (HCMV) are conducted regularly using laboratory adapted strains that lose some characteristics during the adaptation process. Since HCMV is excreted from bodily fluids during infection or reactivation, this work aimed to isolate and culture HCMV from the MRC-5 human cells found in the urine, bronchoalveolar lavage, saliva, and plasma samples of pediatric patients with probable or confirmed infection. The samples were inoculated on cell cultures either for 14 days or until a cytopathic effect (CPE) of 80 % was observed. The cell lysates and supernatants were used to perform successive viral passages. Besides HCMV, the herpes simplex virus was detected from all the saliva samples. Inoculation of the HCMV positive sera induced cell clustering and immediate monolayer damage that restricted their use. One sample of bronchoalveolar lavage induced a CPE after inoculation like that of the HCMV reference strains (Towne and Merlin), which was consequently propagated and titrated. A second viral isolate derived from the urine sample of a patient with congenital infection did not demonstrate a CPE, although presence of the virus had been confirmed using PCR. The viral isolates were examined and found to be negative for adenoviruses or enteroviruses. Despite the evident difficulty encountered for the isolation and harvesting of the HCMV, this work shows that it was possible to obtain a low passage viral strain using a modified shell vial method and inoculation protocol with extended follow-up and confirmation.

RESUMEN Estudios in vitro de la patogénesis del citomegalovirus humano (HCMV) se hace empleando cepas adaptadas de laboratorio que han perdido algunas de sus características durante ese proceso. En vista que el HCMV se excreta en distintos fluidos corporales, dependiendo de la condición clínica del paciente, en este trabajo se propuso aislar y propagar HCMV en fibroblastos MRC-5 usando muestras de orina, lavado broncoalveolar, saliva y plasma de pacientes pediátricos. Estas muestras fueron inoculadas sobre los cultivos celulares por 14 días o hasta alcanzar un efecto citopático en el 80 % de la monocapa. El lisado celular y el sobrenadante del aislamiento se usaron para hacer pasajes virales sucesivos. Además de HCMV, el virus de herpes simple se aisló en todas las muestras de saliva. Con el empleo de los sueros positivos para HCMV se observó la formación de agregados y daño inmediato en la monocapa que impidieron su uso. Una muestra de lavado broncoalveolar indujo ECP desde la inoculación, similar al control positivo para HCMV (cepas Towne y Merlin), por lo que fue propagada y se tituló. Un segundo aislamiento viral obtenido de la orina de un paciente con infección congénita no produjo ECP a pesar de ser confirmado por PCR. En los aislamientos llevados hasta el pasaje 1, se descartó la presencia de enterovirus y adenovirus. A pesar de la evidente dificultad para aislar y propagar el HCMV, fue posible obtener un aislamiento usando un protocolo de Shell vial e inoculación modificado, y con un seguimiento prolongado del proceso.

Diagnóstico diferencial de dengue y chikungunya en pacientes pediátricos / Dengue and Chikungunya differential diagnosis in pediatric patients

Introducción. Las infecciones por el virus del dengue y del chikungunya presentan síntomas clínicos similares, lo cual dificulta el diagnóstico clínico. Además, son transmitidas por los mismos vectores, por lo que en una región puede haber circulación e infección simultánea con los dos virus. Los resultados de cada enfermedad, no obstante, son diferentes: la fiebre del chikungunya rara vez es fatal, pero puede dejar secuelas de tipo articular y neurológico, en tanto que el dengue es potencialmente fatal. De ahí la importancia de un diagnóstico preciso y oportuno. Objetivo. Comparar el diagnóstico presuntivo basado en los hallazgos clínicos con el diagnóstico diferencial hecho mediante pruebas de laboratorio. Materiales y métodos. Se utilizaron pruebas virológicas y serológicas específicas para dengue y chikungunya en ocho muestras de sangre de pacientes pediátricos con síndrome febril. Se empleó la reacción en cadena de la polimerasa con transcriptasa inversa para detectar los virus del dengue y del chikungunya y el método de ELISA basado en la captura de IgM para confirmar los casos de dengue. Resultados. Con base en los hallazgos clínicos, dos pacientes se clasificaron como casos probables de dengue o chikungunya, dos como casos probables de chikungunya y en cuatro no hubo diagnóstico presuntivo de infección viral. Las pruebas de laboratorio confirmaron la infección por el virus del dengue en dos pacientes, por el virus del chikungunya en otros dos e infección simultánea de dengue y chikungunya en los cuatro restantes. Conclusión. Los hallazgos clínicos no fueron suficientes para hacer un diagnóstico en pacientes pediátricos con síndrome febril, por lo cual se requirieron pruebas específicas de laboratorio para establecer con precisión el agente etiológico causante de la enfermedad.

Introduction: Dengue and Chikungunya infections have similar clinical symptoms, which makes their clinical diagnosis complex. Moreover, both are transmitted by the same mosquito vectors, which results in virus co-circulation and co-infection. However, the outcome of these diseases differs: Chikungunya fever is rarely fatal but can have permanent and severe rheumatic and neurological sequelae, whereas dengue disease is potentially fatal. Thus, accurate diagnosis is critical. Objective: To compare presumptive diagnoses based on clinical findings with the differential diagnoses based on specific laboratory tests for each virus. Materials and methods: We performed specific virological and serological tests for both dengue and Chikungunya infections on eight acute-phase blood samples collected from pediatric patients with febrile syndrome. We used RT-PCR to detect dengue and Chikungunya virus, and IgM-capture ELISA to confirm infection by dengue virus. Results: Based on clinical findings, two patients were diagnosed as probable cases of dengue or Chikungunya, and two were diagnosed as probable cases of chikungunya. Four had no presumptive diagnosis of viral infection. Laboratory tests confirmed dengue infection in two patients, Chikungunya infection in two patients, and co-infection by the two viruses in the other four patients. Conclusion: Clinical findings were not sufficient to make a diagnosis in pediatric patients with febrile syndrome; specific laboratory tests were required to establish the etiologic agent of the disease.

Alta correlación en la detección de anticuerpos y antígenos de virus del dengue en muestras de suero y plasma / High correlation in dengue antibodies and antigen detection using serum or plasma samples

Introducción. El diagnóstico adecuado de dengue por laboratorio es importante para la atención, así como para el control de brotes y epidemias. Hasta el momento, las pruebas ELISA para diagnóstico serológico de la infección se encuentran validadas en muestras de suero; sin embargo, en algunas ocasiones la cantidad o calidad de la muestra es inadecuada, o solo se tiene acceso a sangre anticoagulada tomada para el análisis de los parámetros hematológicos en el hemograma. Objetivo. Evaluar el desempeño de cuatro pruebas ELISA en muestras de suero y plasma de casos sospechosos de dengue. Materiales y métodos. Se procesaron 42 muestras -21 de suero y 21 de plasma- por las técnicas de ELISA de captura para IgM, ELISA de captura para IgG, ELISA indirecta para IgG y ELISA para la detección del antígeno viral NS1. Resultados. El porcentaje de muestras positivas encontrado fue IgM 33.3%, IgG Captura 33.3%, IgG Indirecta 90.5%, NS1 23.8%. El 42.9% de las muestras fueron positivas por RT-PCR (n=9). Todas las pruebas se comportaron igual tanto en sueros como plasmas (coeficiente Kappa 1.0). Conclusión. Los resultados obtenidos muestran una alta concordancia entre las mediciones realizadas en suero y en plasma, lo cual sugiere que la muestra de plasma puede utilizarse para el diagnóstico y la confirmación de los casos de dengue.

Introduction. Appropriate dengue laboratory diagnosis is an important tool to manage the disease, as well to control possible outbreaks. Currently, ELISA dengue serological tests are validated to use with serum, however sometimes samples quality or quantity is inappropriate or there is only availability of anti-coagulated blood samples which have been used in total blood tests -haemogram-. Objective. To assess the performance of four dengue ELISA tests in serum or plasma samples obtained from presumptive dengue cases. Methodology. Forty two samples, 21 of serum and plasma each, were processed to dengue Capture IgM ultramicro-ELISA, Capture IgG ELISA, Indirect IgG ELISA and NS1 antigen ELISA. Nine out of 21 patients were diagnosed as dengue cases following the diagnostic algorithm. Results. The percentage of positive samples found was Capture IgM 33.3%, Capture IgG 33.3%, Indirect IgG 90.5% and NS1 dengue antigen 23.8%. Comparing the results between all ELISA tests it can be said that they had similar performances both in serum and plasma, the Kappa coefficient obtained was 1.0. Conclusions. These results show a high concordance between the measurements carried out in serum and plasma, which leads to suggest the latter may be used as a tool in the diagnosis and confirmation of dengue cases.

Manifestaciones neurológicas durante la infección por el virus del dengue / Neurological manifestations during dengue virus infection

El dengue es la enfermedad viral transmitida por mosquitos más importante en el mundo. Alrededor del 10% de los pacientes con dengue, pueden presentar alteraciones neurológicas durante o después de la infección, asociadas a la replicación viral en el tejido, a la respuesta inmunológica local, a la disfunción endotelial y a signos hemorrágicos en el tejido. En muchos de estos casos se ha detectado virus o anticuerpos en el tejido, sugiriendo la invasión del virus al encéfalo, sin embargo, no siempre es posible hacer esta relación, dando origen a una gran pregunta: ¿son los daños del tejido nervioso producto de una encefalopatía asociada a disfunción extraneural o son debidos a la infección misma del tejido? Como sigue siendo controversial la interpretación de los signos neurológicos durante el dengue, a continuación presentamos algunas generalidades del virus, sus forma clínicas y algunas evidencias clínicas y experimentales que intentan explicar y asociar la neuroinfección y la neuropatogenia por DENV.

Dengue is the most important viral infection transmitted by arthropods in the world. Some studies report that about 10% of dengue or severe dengue patients present neurological symptoms and these signs could be related with nervous system viral replication, immune response and endothelial or metabolic dysfunction in neural or extraneural tissues. These nervous system signs are more frequent in endemic zones and in some patients, viruses or specific antibodies can be detected in the brain, suggesting a direct neural invasion. However, in other cases we cannot establish a direct relationship, begging the question: are the neurological signs and nervous tissue damage secondary to extraneural organ dysfunction or are these changes related to viral replication in the brain? Given the controversy, this review is intended to present some general information on the dengue virus, the clinical characteristics of the disease and current evidence on the neurological manifestations. In addition, we will present experimental evidence to explain the dengue virus neuroinfection and neuropathogenesis.