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The metabolomics of fingermarks : a novel non-invasive method in biomedicine applied to obesity
No full textTese de Mestrado, Bioquímica e Biomedicina, 2025, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasO metaboloma é o conjunto de todos os metabolitos, moléculas com peso molecular inferior a 1500 Da,
presentes num sistema biológico, e que incluem lípidos, aminoácidos, glúcidos, pequenos péptidos,
nucleótidos, drogas e compostos presentes no meio-ambiente. É uma entidade altamente dinâmica, de
grande diversidade química em constante mudança, regulada tanto por fatores internos, como o genoma,
idade, sexo e estado de saúde, como por fatores externos, como o meio-ambiente, a alimentação e o
estilo de vida. Assim, o metaboloma reflete, com grande proximidade, o fenótipo e fornece-nos uma
imagem detalhada, em tempo real, do nosso estado de saúde. A metabolómica tem consequentemente
um grande potencial para aplicações clínicas, nomeadamente para diagnóstico, monitorização e
avaliação do risco de desenvolvimento de doenças, uma vez que fornece um perfil mais detalhado e
informativo do doente, assim como um poder preditivo superior ao de outras ómicas, especialmente para
doenças multifatoriais. Esta hipótese é apoiada pelo crescente número de artigos a propor metabolitos
como candidatos a biomarcadores com valor de diagnóstico, monitorização e prognóstico de uma grande
variedade de doenças, incluindo obesidade, diabetes tipo 2, doença cardiovascular e cancro.
Como fortes crentes no poder da metabolómica para revolucionar a medicina, neste trabalho propomos
um método totalmente não invasivo baseado em metabolómica não direcionada de resíduos de
impressões digitais por FT-ICR MS. Os resíduos de impressões digitais são uma amostra biológica com
uma grande diversidade metabólica, que é formada quando os nossos dedos entram em contacto com
uma superfície. Na sua composição são encontrados diversos metabolitos endógenos, incluindo lípidos,
aminoácidos, pequenos péptidos e glúcidos, pelo que os resíduos de impressões digitais nos oferecem a
janela perfeita para o nosso metaboloma. A sua amostragem ao contrário da maioria dos métodos de
metabolómica clínica não causa qualquer desconforto ao doente, é bastante rápida, não requer muito
treino e a sua preparação para análise no espectrómetro de massa é mínima. Tudo isto torna o nosso
método muito vantajoso quando comparado com métodos tradicionais, como análises de plasma
sanguíneo, soro, lágrimas ou biópsias. Para além disso, a impressão digital de cada indivíduo tem um
perfil químico único influenciado pela sua genética, dieta, estilo de vida e estado de saúde, que pode ser
utilizada para monitorização personalizada do estado de saúde. Consequentemente, as impressões
digitais têm um enorme potencial para aplicações para o estudo de diversas doenças humanas.
A escolha de uma abordagem não direcionada e do uso de FT-ICR MS, cuja resolução é extrema, para a
análise do metaboloma dos resíduos das impressões digitais assegurou-nos uma visão do metaboloma o
mais abrangente possível e, consequentemente, uma maximização da recolha de informação biológica.
O uso deste tipo de espectrometria de massa possibilita a eliminação da separação da amostra por
cromatografia líquida, uma técnica morosa, usada pela maioria dos métodos de metabolómica clínica.
Alternativamente foi usada infusão direta, que aumenta a rapidez das análises e diminui os seus custos,
algo altamente desejável em qualquer método desenvolvido para uso clínico.
O desenvolvimento de métodos padronizados para recolha, armazenamento e análise de impressões
digitais é fundamental para garantir reprodutibilidade e permitir comparação de resultados entre estudos.
A recolha e o processamento das amostras foram adaptados de um método anterior desenvolvido no
nosso laboratório para fins forenses. Partindo deste método, realizámos vários passos de otimização, de
modo a maximizar a cobertura do metaboloma e a fração de compostos lipídicos e de aminoácidos
identificados. Estes incluíram otimização das condições de pré-amostragem, método de recolha, prétratamento, preparação da amostra e da análise de espectrometria de massa. Começámos por otimizar as
condições de pré recolha da amostra. Foram testados diferentes métodos de lavagem das mãos antes da
recolha, tendo sido o método de lavagem das mãos com água o que forneceu os melhores resultados.
Foi testado depois o pré-tratamento das amostras com dois métodos de extração líquido-líquido,
observando-se que um deles levou à obtenção de melhores resultados do que os obtidos na ausência de pré-tratamento. Várias combinações de solventes, agentes de protonação e NH4Ac em conjugação com
a análise por ESI+
e ESIe com ionização e dessorção a laser assistida por matriz em modo positivo
foram testadas. Os melhores resultados foram obtidos apenas com ESI+
e ESI-
. Por último, foram
testados os métodos de recolha de resíduos de impressões digitais, por deposição em lâmina de vidro ou
por contacto da ponta do dedo com a solução de extração. O método de recolha em lâmina de vidro
através do esfregaço foi o selecionado. Este método destaca-se pela simplicidade, rapidez e robustez
técnica. As amostras foram recolhidas numa lâmina de vidro de microscopia pelo esfregar dos dedos e
os metabolitos extraídos por lavagem dinâmica com uma mistura de MeOH: H2O 1:1. Os extratos
metabólicos foram depois pré tratados por extração líquido-líquido, pela adição sequencial de soluções
de MeOH: H2O 1:1, clorofórmio e clorofórmio: MeOH 3:1. As frações aquosa e orgânica foram
recolhidas e diluídas em ACN: H2O 1:1 com NH4AC para análise por ESI+
e em ACN: H2O 1:1 para
análise por ESI-
.
Uma vez provado que o método desenvolvido tinha um ótimo desempenho a nível técnico e era capaz
de fornecer informação biológica relevante, avançámos para a prova de conceito da aplicabilidade do
mesmo a nível biomédico e clínico, tendo sido utilizada a obesidade como modelo de estudo.
A obesidade é uma doença caracterizada pelo excesso de massa gorda e diagnosticada por um body mass
index (BMI) ≥ 30 kg/m2
. Atualmente é uma doença extremamente prevalente a nível mundial, com cerca
de 14% da população obesa e um aumento de 33% para sua prevalência previsto para 2030. Estes valores
são alarmantes, uma vez que a obesidade pode não só diminuir grandemente a qualidade de vida dos
doentes, como reduzir a sua esperança de vida, devido ao maior risco que estes têm para o
desenvolvimento de doenças cardiometabólicas e cancro. Como uma doença com grandes perturbações
metabólicas a si associadas e uma maior propensão para o desenvolvimento de doenças também elas
associadas a alterações de natureza metabólica, a obesidade foi o modelo perfeito para o nosso estudo.
Mais ainda, porque é necessário solucionar os problemas associados à utilização do BMI, a medida
atualmente mais utilizada por médicos para o diagnóstico e monitorização dos doentes obesos.
O BMI, quociente entre o peso e o quadrado da altura, é uma medida pouco informativa do estado de
saúde dos doentes obesos, tendo um fraco valor preditivo do risco de desenvolvimento de doenças
cardiometabólicas, com estudos a reportarem diferentes riscos para indivíduos com um mesmo BMI.
Adicionalmente, foi observado que alguns obesos nunca desenvolvem qualquer tipo de complicação
cardiometabólica ao longo das suas vidas, os chamados obesos metabolicamente saudáveis, e que
quando há coexistência, por exemplo, com doença cardiovascular ou diabetes tipo 2, a obesidade pode
ter um papel protetor, um fenómeno designado por paradoxo da obesidade.
Vários estudos reportaram diversas alterações metabólicas características da obesidade, resistência à
insulina, diabetes tipo 2, doença cardiovascular e inflamação crónica, particularmente a nível do
metabolismo lipídico e identificaram vários metabolitos candidatos a biomarcadores com valor
diagnóstico ou preditivo. Mais ainda, um estudo recente reportou o metaboloma como um melhor
preditor da ocorrência de doenças cardiovasculares comparativamente com o BMI.
Para a parte de prova de conceito do método, foram analisados os resíduos das impressões digitais de 5
doentes obesos e 5 doentes com peso normal. A aplicação de um modelo de hierarchical clustering, um
método de análise estatística multivariada não supervisionado que agrupa as amostras com maior
semelhança, confirmou a elevada reprodutibilidade do método. Para identificar alterações metabólicas
induzidas pela obesidade e os metabolitos mais diferencialmente expressos em doentes obesos e com
peso normal, um modelo de PLS-DA, um método estatístico de análise multivariada supervisionada, foi
aplicado e os VIP scores foram calculados. Os metabolitos endógenos identificados com fórmula e nome, e com um VIP score significativo (>1) foram considerados como relevantes para a diferenciação
entre os doentes obesos e os de peso normal.
Após a aplicação dos critérios de seleção, 43 metabolitos foram considerados como importantes para a
diferenciação entre os dois grupos de doentes, dos quais 41 foram identificados como compostos
lipídicos. Estes metabolitos pertencem a grupos muito diversos, incluindo esfingolípidos,
glicerofosfolípidos, diacilgliceróis, N-acil aminoácidos, monoacilgliceróis, derivados esteredoigénicos
e acilcolinas. Os compostos não lipídicos identificados foram o DHAP (6:0) e um pequeno péptido com
atividade neurológica, a dinorfina B. Técnicas complementares como MS/MS ou espectrometria de
massa acoplada a cromatografia líquida, seriam necessárias, para confirmar a identidade destes
metabolitos, uma vez que para vários dos valores de m/z, múltiplas fórmulas e/ ou metabolitos foram
anotados.
Ceramidas de 18 carbonos, alguns diacilgliceróis e espécies oxidadas de ácido fosfatídico,
fosfatidiletanolamina e fosfatidilglicerol forma identificados como possíveis candidatos a
biomarcadores para a avaliação do risco de desenvolvimento de doença cardiovascular, uma vez que
foram reportados na literatura níveis alterados destes metabolitos em indivíduos com doença
cardiovascular. Adicionalmente, as ceramidas e alguns dos diacilgliceróis foram identificados como
possíveis biomarcadores de resistência à insulina e diabetes tipo 2. Por último, como potenciais
biomarcadores de inflamação identificámos ceramidas de 18 carbonos, N-araquidonoil histidina,
fosfatidiletanolamina oxidada e lisofosfatidilcolina e fosfatidilserina não oxidadas.
Os resultados obtidos confirmaram a aplicabilidade clínica do nosso método ao nível da obesidade, uma
vez que foram identificadas várias alterações metabólicas, que de acordo com a literatura têm um
significado patológico. Mais ainda, foram identificados vários metabolitos como potenciais candidatos
a biomarcadores para a monitorização de doentes obesos e avaliação do seu risco de desenvolver doença
cardiovascular, resistência à insulina e diabetes tipo 2.
Esta tese de mestrado, representa assim, um primeiro passo na direção da aplicação da análise do
metaboloma de resíduos de impressões digitais em ambiente clínico, com potenciais aplicações que vão
para além da obesidade e doenças cardiometabólicas associadas.The metabolome, is highly dynamic and is shaped by internal and external factors, reflecting the
phenotype and providing a detailed snapshot of the body’s current state. Thus, metabolomics holds
immense potential for clinical application, as demonstrated by the numerous candidate disease-related
metabolite biomarkers.
As firm believers that metabolomics can revolutionize medicine, we propose a non-invasive, untargeted
metabolomics method using fingermarks, analyzed through extreme-resolution Fourier Transform Ion
Cyclotron Resonance Mass Spectrometry (FT-ICR MS), to assess the human metabolome. Fingermarks
are a biological sample rich in endogenous metabolites, providing a window into our metabolome.
Additionally, each individual’s fingermark has a unique chemical profile influenced by genetics, diet,
lifestyle, and health status, which can be leveraged for personalized health monitoring.
The developed method is easy and time-efficient. Samples are processed by liquid-liquid extraction,
diluted, and analyzed by FT-ICR MS, using direct infusion electrospray ionization (ESI) in positive and
negative ion modes, eliminating the need for liquid chromatography.
Developing standardized methods for fingermark collection, storage, and analysis is critical to ensuring
reproducibility and comparability across studies. Our workflow was adapted from a previous method
developed by our laboratory for forensics purposes. From it, pre-sampling, sampling, sample processing,
and mass spectrometry conditions were optimized.
To put our concept to the test, fingermarks from obese and non-obese were analyzed. Obesity-specific
metabolic alterations were identified, with 43 metabolites being discriminant between both groups, with
41 being identified as lipids. Among these, 18-C ceramides, diacylglycerols (DAG), and
glycerophospholipids were identified as potential biomarkers for patient monitoring. Altogether, these
results hold great potential for the future application of this method in the clinical setting.
This thesis thus represents a first step towards the use of untargeted metabolomics to analyze
fingermarks from obese and non-obese individuals, as a promising non-invasive approach to
characterize obesity and associated cardiovascular risk
Predação de larvas de traça-do-tomateiro pelos mirídeos Dicyphus cerastii e Nesidiocoris tenuis
No full textMestrado em Engenharia Agronómica – Proteção de Plantas / Instituto Superior de Agronomia, Universidade de LisboaA traça-do-tomateiro, Phthorimaea absoluta Meyrick (Lepidoptera: Gelechiidae), é uma praga invasora que se posicionou rapidamente como praga-chave na bacia do Mediterrâneo, pelo seu potencial para destruir até 100% da produção de tomate, pela reprodução rápida e capacidade de adquirir rapidamente resistência a inseticidas. Uma gestão adequada deste inimigo exige a integração de meios de proteção, sendo o uso de mirídeos predadores (Hemiptera; Miridae) da tribo Dicyphini uma ferramenta valiosa, especialmente em cultura protegida. Estes mirídeos são predadores generalistas que suplementam a sua dieta com a alimentação em tecidos vegetais, o que lhes confere resiliência e a capacidade de se estabelecerem na cultura mesmo em condições de escassez de presas, mas que pode, no entanto, causar estragos substanciais na cultura.
Esta dissertação teve como objetivo comparar a eficácia no consumo de larvas de P. absoluta de dois mirídeos predadores, Nesidiocoris tenuis (Reuter), usado comercialmente para largadas em estufa, e Dicyphus cerastii Wagner, de ocorrência espontânea na Península Ibérica.
Comparou-se a eficácia entre fêmeas adultas e ninfas de D. cerastii e entre fêmeas adultas de D. cerastii e de N. tenuis, para todos os instares larvares de P. absoluta, e para as posições da larva, dentro e fora da mina. Não se verificaram diferenças significativas nos níveis de predação entre as espécies de predador, mas verificaram-se diferenças significativas na predação dentro versus fora da mina e entre instares larvares, para todos os predadores, sendo que a predação é atenuada pela proteção conferida pela mina e pelo aumento do tamanho da presa. Houve clara preferência pelo instar L1 e por larvas fora da mina, para todos os predadores avaliados. O tamanho ligeiramente superior de D. cerastii não se revelou vantajoso no consumo de presas de maior tamanho quando comparado com N. tenuis. Os predadores foram igualmente eficazes no consumo de larvas, mas a eficácia das duas espécies foi baixa.The tomato leafminer, Phthorimaea absoluta Meyrick (Lepidoptera: Gelechiidae), is an invasive pest which quickly became a key pest in the Mediterranean basin, due to it’s potential to destroy up to 100% of the tomato yield, fast reproduction and ability to quickly develop insecticide resistance. Adequate management of this pest requires the implementation of integrated protection measures and the deployment of generalist predatory mirids (Hemiptera: Miridae) from the Dicyphini tribe is a valuable tool, especially in protected crops. These mirids supplement their diet by feeding on plant tissues, which grants them more resilience and the ability to establish in the crop even in conditions of prey scarcity; however, this behaviuor can cause substantial damage to the crop.
This dissertation aimed to compare the efficacy of two predator mirids on their consumption of P. absoluta larvae: Nesidiocoris tenuis (Reuter), commercially used in augmentative releases in greenhouses, and Dicyphus cerastii Wagner, naturally occurring in the Iberian Peninsula.
We compared the efficacy between D. cerastii adult females and nymphs and between adult females of D. cerastii and N. tenuis, for all instars of P. absoluta larvae and for the larvae’s position either inside or outside a mine. No difference was found in predation levels between these predator species in the same conditions. Differences were found between the positions inside versus outside the mine and between larval instars, within all predator categories. All predators showed clear preference for smaller larvae and larvae outside the mine. D. cerastii is slightly bigger than N. tenuis but this didn’t prove advantageous in the consumption of larger prey. All predators proved similarly effective in P. absoluta larvae consumption, but both species presented low efficacy.N/
50 Anos de Abril : questões ambientais, sociais e territoriais
No full textinfo:eu-repo/semantics/publishedVersio
Sociotechnical Imaginaries of the Internet of Things
No full textThis chapter aims to identify different/competing sociotechnical imaginaries around Internet of Things (IoT) technology, the discourses and imagery on its affordances, as well as its risks, and the actors that engage in building/promoting/contesting these imaginaries. It is based on print media analysis, in particular systematic content analysis of news articles (and their images) published in the past ten years about IoT in online editions of “quality” newspapers from Spain, Portugal, and the UK. The chapter provides a brief overview of the theoretical dimensions of sociotechnical imaginaries and its application to IoT and addresses three main dimensions: how IoT futures are conceptualized in media, utopian visions, and dystopian visions. We ascertain that the media representations show diverse and conflicting narratives about IoT futures, even though there is a dominance of industry-led narratives. The absence of political discourses about IoT in media may be a symptom of the difficulty of regulating digital technologies. Private-for-profit owned media outlets are more prone to reproducing imaginaries put forward by tech companies and endorsed by institutions of power, such as governments, envisioning a future society entirely reliant (and surveilled by) their products, whereas non-profit owned outlets give voice to more contrarian, dystopic visions.info:eu-repo/semantics/publishedVersio
Exposição à corrupção e valores democráticos: dois perfis sociais
No full textinfo:eu-repo/semantics/publishedVersio
[Re]Framing the Venice Charter: contemporary heritage challenges
No full textEste trabalho é financiado por fundos nacionais através da FCT- Fundação para a Ciência e a Tecnologia, I.P., no âmbito do projeto com a referência UIDB/04189/2020 - ARTIS-IHAinfo:eu-repo/semantics/publishedVersio
Utilização de métodos coproparasitológicos para identificação de parasitas respiratórios e gastrointestinais em cetáceos arrojados nas regiões Centro e Norte da Costa Portuguesa
No full textDissertação de Mestrado Integrado em Medicina Veterinária, área científica de Sanidade AnimalO parasitismo é uma das formas de interação biológica mais bem-sucedidas na natureza, envolvendo cerca de metade das espécies existentes, e desempenha um papel essencial na saúde dos hospedeiros, populações e equilíbrio dos ecossistemas. O conhecimento sobre parasitas em cetáceos é limitado e este estudo visa ampliá-lo, analisando a diversidade, carga e prevalência de parasitas gastrointestinais e pulmonares em seis espécies arrojadas na costa centro e norte de Portugal. Foram analisadas amostras fecais de 75 cetáceos arrojados de 6 espécies diferentes, incluindo Delphinus delphis, Phocoena phocoena, Stenella coeruleoalba, Tursiops truncatus, Balaenoptera acutorostrata e Globicephala melas. Foram utilizados métodos coprológicos quantitativos (Mini-FLOTAC) e qualitativos (flutuação, sedimentação, coloração de Ziehl-Neelsen Modificada e um kit de imunofluorescência direta MERIFLUOR® Cryptosporidium/Giardia, além da pesquisa de parasitas macroscópicos por sedimentação espontânea. Foram identificados 11 taxa diferentes de helmintos, entre eles indivíduos pertencentes à Filo Nematoda e Classes Cestoda e Trematoda. Dos animais arrojados, 61,33% (46/75) foram positivos para, pelo menos, um táxon parasitário, 22,67 % (17/75) apresentaram coinfecção por, pelo menos, dois taxa. Das três técnicas utilizadas, o Mini-FLOTAC foi mais eficaz na deteção de ovos de nematodos e a Sedimentação na deteção de ovos de trematodos. Os parasitas mais prevalentes pertencem ao Filo Nematoda, sendo a família Anisakidae e a Ordem Ascaridida as que mostraram prevalência mais elevada, de 36,0% (27/75) cada, e as larvas de Pseudaliidae, de 5,3% (4/75). A Classe Trematoda foi representada por Odhneriella spp. 5,3% (4/75), Nasitrema spp. 2,7% (2/75), Zalophotrema spp. 2,7% (2/75), e Synthesium spp. 1,3% (1/75) e ovos indeterminados 8,0% (6/75). Todas as amostras testaram negativo para Cryptosporidium sp. (ZNM e IFD) e Giardia sp. (IFD). De todos os taxa identificados, os ovos de anisaquídeos foram os que obtiveram a maior carga média estimada (4865 OPG) e Nasitrema spp. a menor carga média estimada (40 OPG). Foram isoladas 28 larvas de anisaquídeos, 1 cestode indeterminado e mais de 50 trematodos (Ogmogaster antarctica) pelo método de sedimentação espontânea. Este estudo descreve, pela primeira vez, a morfologia e a morfometria de Ogmogaster antarctica parasitando Balaenoptera acutorostrata no Atlântico Norte. Estes dados são especialmente relevantes para a implementação de planos de conservação dos cetáceos na costa portuguesa, contribuindo para a preservação das espécies e o equilíbrio dos ecossistemas marinhosABSTRACT - USE FOR COPROPARASITOLOGICAL METHODS FOR GASTROINTESTINAL AND RESPIRATORY PARASITES IDENTIFICATION IN STRANDED CETACEANS WITHIN CENTRAL AND NORTHERN PORTUGAL’S COAST - Parasitism is one of the most successful forms of biological interaction in nature, involving approximately half of all existing species and playing a crucial role in host health, population dynamics, and ecosystem balance. Knowledge about cetacean parasites is limited, and this study aims to expand it by analyzing the diversity, burden of disease, and prevalence of gastrointestinal and pulmonary parasites in six stranded species along the central and northern coast of Portugal. Stool samples from 75 stranded cetaceans of six species, including Delphinus delphis, Phocoena phocoena, Stenella coeruleoalba, Tursiops truncatus, Balaenoptera acutorostrata, and Globicephala melas, were analyzed. Quantitative (Mini FLOTAC) and qualitative (flotation, sedimentation, Modified Ziehl-Neelsen staining, and the MERIFLUOR® Cryptosporidium/Giardia direct immunofluorescence kit) coprological methods were employed, along with macroscopic parasite detection via spontaneous sedimentation. Eleven taxa of helminths were identified, including representatives of the phylum Nematoda and the classes Cestoda and Trematoda. Of the stranded animals, 61.33% (46/75) tested positive for at least one parasitic taxon, and 22.67% (17/75) presented co-infections with at least two taxa. Among the techniques employed, Mini-FLOTAC was the most effective for detecting nematode eggs, while sedimentation excelled in detecting trematode eggs. The most prevalent parasites belonged to the phylum Nematoda, with the family Anisakidae and the order Ascaridida each showing the highest prevalence, 36.0% (27/75), followed by Pseudaliidae larvae, 5.3% (4/75). The class Trematoda was represented by Odhneriella spp., 5.3% (4/75), Nasitrema spp., 2.7% (2/75), Zalophotrema spp., 2.7% (2/75), Synthesium spp., 1.3% (1/75) and indeterminate eggs, 8.0% (6/75), All samples tested negative for Cryptosporidium sp. (ZNM and DIF) and Giardia sp. (DIF). Among all identified taxa, anisakid eggs had the highest estimated mean burden (4865 EPG), while Nasitrema spp. exhibited the lowest (40 EPG). Using spontaneous sedimentation, 28 anisakid larvae, one indeterminate cestode, and over 50 trematodos (Ogmogaster antarctica) were isolated. This study describes, for the first time, the morphology and morphometry of Ogmogaster antarctica parasitizing Balaenoptera acutorostrata in the North Atlantic. These findings are particularly relevant for implementing conservation plans for cetaceans along the Portuguese coast, contributing to species preservation and the conservation of marine ecosystem balanceN/
Unveiling how herpetofauna cope with land‐use changes—Insights from forest‐cashew‐rice landscapes in West Africa
No full textAgricultural induced land-use change comprises a key driver of biodiversity loss across tropical forests. Guinea-Bissau, among Afrotropical West Africa, was formerly occupied by native forest-savanna mosaics. While savannas have long given place to traditional rice agroecosystems, forests are now being transformed into cashew monocultures at unprecedented rates. The ecological impact of such rapid change is largely unknown. Here, we examined how rarefied species richness, encounters, and composition of amphibians and reptiles varied across forest remnants, cashew orchards, and rice paddies in northern Guinea-Bissau. To do so, visual encounter surveys were carried across 21 standardized sampling sites, seven in each habitat type. A total of 703 amphibian and 266 reptile encounters was recorded from nine and 14 taxa, respectively. The results show class-specific responses to habitat type. Amphibian richness was similar across habitat types, but rice paddies held more encounters and distinct composition compared to forest remnants. Reptile richness and encounters were lower in rice paddies than in forest remnants, but cashew orchards had the most encounters and a different composition compared to forest remnants. Overall, our results do not support the expected detrimental impacts of cashew expansion, which might be due to the still high heterogeneity of habitat types within the landscape. Rice paddies proved particularly important for amphibians, and for open-habitat reptiles, boosting the landscape-scale species diversity. In face of the eminent habitat conversion, maintaining heterogeneous landscapes, including the persistence of both forest remnants and rice paddies, is critical to minimize biodiversity loss in West Africa.info:eu-repo/semantics/acceptedVersio
Development of ROS Sensitive Traceless Linkers for Drug Delivery
No full textCancer disease is the second most common cause of death in the world, being responsible for more than 25.8% of the total number of deaths. Over the last decades, a considerable effort has been made to bring new therapeutic alternatives and consequently increase survival rates in oncological disease. Due to therapeutic innovation, various cancer types can be managed as chronic and complex diseases. In spite of positive prospects, more compelling and less harmful medicines are required.
With the innovative advance of chemistry and biology, it has ended up conceivable to apply precision medicine’s basis to drug development. Targeted therapies are the expression of this paradigm-changing.
Antibody drugs conjugate (ADC) consists of a biotherapeutic class that combines cytotoxic drugs and monoclonal antibodies, allying potent therapeutic activity with precision. The development of ADCs is complex and requires the correct tuning of its components – antibody, payload, linker and bioconjugation. Despite the challenging process, eleven ADCs are approved for clinical treatment.
Linker chemistry plays an important role in ADC design and may compromise its pharmacokinetics and therapeutic effect. Boronic acid (BA) derivatives have been used to develop reversible chemistries with application in targeted technologies. Due to the reversible nature of boron, several boron-based scaffolds display selective cleavage in the presence of ROS, GSH levels or at acidic conditions. Considering the chemical features of tumour cells, we started to explore diazaborines (DABs) as ROS-responsive scaffolds.
In this work, we developed a ROS-responsive linker based on DAB scaffold to construct ROS-responsive ADCs. In the chapter II, we describe a ROS-responsive linker-payload that proved to be stable in physiological conditions (half-life time of over 130 h). Besides, it was also efficiently activated (a half-life time of 8.1 h) to release the SN-38 payload under oxidative conditions. In the chapter III, these structures were used in the site-selective functionalization of a single-domain antibody fragment (sdAb) and we were able to construct a homogeneous ADC. The obtained ADC presented a high selectivity and potency (IC50=54.1 nM) against the B-cell lymphoma CLBL-1 cell line. In the chapter IV, we present the initial steps for developing other ROS-responsive scaffolds. Benzoxazaborines are boron-based scaffolds containing B-N-C-N, B-N-C-O and B-O-C=N linkages. We identify benzoxazaborines with potential application as stable ROS-responsive linkers during these studies.
Overall, this PhD thesis gives valuable insights about ROS-responsive boron scaffolds. In particular, diazaborines prove useful for constructing ROS-responsive ADCs with potential biological application. Besides, ROS-responsive linkers can be applied to other cytotoxic payloads and targets, expanding the disease scope for ROS-responsive ADCs
Optimizing chemical reaction conditions with artificial intelligence
No full textThe synthesis of molecules with desired properties is an important part of some areas of science and technology, including drug discovery, chemical biology, materials science, and engineering. The execution of synthetic chemistry requires expert chemical knowledge, which is acquired over several years of hands-on laboratory practice. Finding the conditions that improve the process is a time-consuming task but essential to reduce the associated cost.
Artificial Intelligence (AI) and Machine learning (ML) have emerged as a problem-solving paradigm by recognizing complex patterns in data and making predictions on future data. The improvement in computer power, challenging data and algorithms provide a basis to create methods and tools to explore numerous topics/areas, such as molecule design, retrosynthetic planning, prediction of reaction outcomes, and laboratory automation. AI/ML has also seen applications in the optimization of reaction protocols. Reaction optimization is fundamental to synthetic chemistry, including the optimization of the quality, yield, or the number of steps of the process to selecting conditions for the preparation of organic compounds. AI/ML provides efficient methods to study multi-dimensional experimental spaces and accelerate the identification of the set of optimum conditions.
The continuous flow technology has emerged as one of the most important techniques in green engineering. This technology offers several benefits compared to batch synthesis, including higher safety and process control that are governed by more efficient mass and heat transfer.
Together, these enable the execution of reactions with hazardous components, the intensification of the process by increasing efficiency, reducing energy consumption, cost, volume and waste and direct scalability. The optimization of chemical reactions using AI/ML algorithms combined with the continuous flow can significantly reduce the overall process development time.
In this work, three types of chemical reactions relevant to the pharmaceutical industry were studied: (i) Friendländer reaction (ii) Lithiation reaction, and (iii) Fluorination reaction. Due to the conditions that are required by the Lithiation and fluorinated reactions these examples were studied in continuous flow. Using tool molecules selected from the literature, it was investigated and discussed the impact of AI/ML in the optimization of reaction protocols by leveraging a bespoke random forest (RF) for reaction space exploration and synthesis protocol optimization, applied to different chemistries. To monitor and visualize the navigation of chemical space manifold learning – t-Distributed Stochastic Neighbor Embedding (t-SNE) – was used. The evaluation of the predictive power of the models was achieved by 10-fold crossvalidation and Y-randomization studies as a naïve baseline. The RF model showed better performance compared to baselines with and without regularization (linear, ridge and lasso regression). The results suggest that the RF can quickly identify optimal reaction conditions in a discretized search space by executing less than 5% of all possible reactions