Regis BSJRP

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Regis BSJRP

BSJRP Call for JRP 2011 - 2012
ASSESSORIA DE COOPERAÇÃO INTERNACIONAL - ASCIN/CNPq
COORDENAÇÃO DE COOPERAÇÃO BILATERAL
Plano de Ação Brasil-Suíça
DETALHAMENTO DA PROPOSTA
Título: Vigilância de vetores de dengue dirigida à avaliação de risco de transmissão de
DENV.
Coordenador : Leda Narcisa Regis
Instituição : Centro de Pesquisas Aggeu Magalhães/FIOCRUZ
1.Sumário
Dengue é a mais importante virose transmitida por mosquitos no mundo, principalmente no
Brasil. Espécies invasivas de mosquitos desempenham um papel chave no seu aumento
exponencial, incluindo a Europa, onde os primeiros casos autóctones de dengue foram
registrados em 2010. Neste projeto pretendemos avaliar o potencial para a transmissão de
dengue através de estudos sobre a competência vetorial, abundância sazonal, a preferência por
hospedeiros e a susceptibilidade ao Bti em Aedes aegypti e Aedes albopictus para tentar
aperfeiçoar o sistema de vigilância e controle destes vetores no Brasil e na Suíça.
O projeto será executado por instituições dos dois países conforme descrito abaixo:
Brasil
Os trabalhos de campo serão realizados em Fernando de Noronha e Recife, ambos localizados
no estado de Pernambuco, nordeste do Brasil. Todo o trabalho experimental será feito no
Centro de Pesquisas Aggeu Magalhães da Fundação Oswaldo Cruz, Ministério da Saúde
(Centro de Pesquisas Aggeu Magalhães, CPqAM/FIOCRUZ/MS)
Suíça
Os trabalhos de campo serão realizados em Ticino, localizado no Sul da Suíça, em
colaboração com o Instituto Cantonale di Microbiologia. Os trabalhos de biologia molecular
serão conduzidos no Swiss TPH, enquanto os estudos de proteômica (MALDI-TOF) serão
feitos na Mabritec AG e no Instituto Cantonale di Microbiologia, Ticino.
1
2. Antecedentes
Estado da arte
Nas últimas décadas, a dengue aumentou exponencialmente e tornou-se a mais importante
doença viral em humanos, transmitida por mosquitos. A transmissão nas populações humanas
ocorre através da picada do mosquito Aedes infectado com qualquer um dos sorotipos do
vírus da dengue (DENV-1, DENV-2, DENV-3 e DENV-4). A doença está disseminada na
maior parte do sudeste da Ásia, no Pacífico, no subcontinente Indiano, África sub Saariana,
América Central e do Sul e Caribe [1]. Oitenta por cento dos casos de dengue da América do
Sul ocorrem no Brasil [2]. Devido ao aumento de viagens internacionais e dispersão pelo
globo de espécies de Aedes competentes para o vírus dengue, a doença também está se
tornando uma séria ameaça na Europa. Relatos de casos de dengue importados para a Europa
têm aumentado [3], e no ano passado, os primeiros casos autóctones foram relatados na
França [4] e na Croácia [5]. No Brasil, o principal vetor é o A. aegypti [6], alvo do Programa
Nacional de Controle de Dengue (PNCD) [7]. Como os ovos de A. aegypti não são tolerantes
a baixa temperatura, este mosquito é ausente da Europa, com poucas exceções de recentes
registros em Madeira e Sudeste da Rússia. Na Europa, os casos de dengue têm sido
associados ao A. albopictus, e também com surtos de chikungunya na província de Ravenna
(Itália) em 2007 [8]. Na Suíça, A. albopictus foi detectado pela primeira vez em 2003 e está
bem estabelecido em áreas ao sul deste país (i.e. Canton Ticinio) [9]. Embora apresente um
papel muito menos importante, A. albopictus está presente em pelo menos 20 dos 27 estados
brasileiros [10]. Registros da detecção de larvas de A. albopictus positivas para DENV
sugerem que esta espécie pode ter um papel na transmissão do vírus ([11,12]). Além disso, A.
albopictus foi também relacionada a surtos de dengue febril em Seicheles em 1977-78, La
Reunion e Havaí em 2001-2002 [13]. Em resumo, enquanto A. aegypti é o vetor primário da
dengue, existem também evidências que sugerem um papel para o A. albopictus,
particularmente na Europa, onde A. aegypti é ausente.
Lógica
Um aumento exponencial no número de casos de dengue no Brasil, aliado à recente
introdução do sorotipo 4, traz à tona um grave problema de saúde pública [14].
Simultaneamente, a Europa está enfrentando os primeiros casos de infecção autóctone de
dengue [4]. Como não existem vacinas, ou tratamentos específicos, estes fatos revelam a
necessidade de desenvolver melhores sistemas de vigilância e controle do vetor para reduzir a
disseminação do DENV e os riscos de epidemias. Vários fatores determinam o limiar para
transmissão de dengue e a probabilidade de epidemias [15,16]. Do ponto de vista do vetor, a
competência vetorial, a freqüência do contato hospedeiro-vetor e a susceptibilidade às
medidas de controle vetorial são elementos chave na avaliação de potenciais riscos de
transmissão e do papel individual das espécies vetoras. A competência vetorial de populações
de Aedes para o DENV varia consideravelmente [17,18,19] e estas espécies freqüentemente
mostram distribuição descontínua, com sítios de reprodução localizados, devido às baixas
taxas de dispersão e reintroduções [20,21], por exemplo. Com o objetivo de compreender
melhor estes fatores, nós propomos avaliar a competência vetorial, abundância sazonal,
preferência de hospedeiro de A. aegypti e A. albopictus sob condições específicas no Brasil e
na Suíça. Os dados a serem obtidos neste projeto poderão, no futuro, fornecer conhecimentos
e métodos para subsidiar o aperfeiçoamento dos atuais sistemas de vigilância em ambos os
países e fornecer a base para acessar os riscos de epidemias de dengue.
3. Objetivos
2
O objetivo geral desta proposta conjunta é avaliar o potencial de transmissão de dengue pelas
espécies invasivas de mosquitos, Aedes aegypti e A. albopictus, no Brasil e na Suíça. Embora
no Brasil A. aegypti seja o principal vetor de dengue, A. albopictus pode também estar
implicado na transmissão. Na Suíça, bem como na Europa, A. aegypti não ocorre e, a
transmissão do DENV está associada ao A. albopictus. Nós propomos avaliar a competência
vetorial, abundância sazonal, susceptibilidade ao larvicida Bacillus thuringiensis var
israelensis (Bti) e preferência de hospedeiros nos dois vetores no Brasil e na Suíça
focalizando nos seguintes objetivos específicos:
-Mapear a distribuição espacial e temporal de A. aegypti e A. albopictus em diferentes
áreas de Pernambuco (Brasil) e de Ticino (Suíça);
-Identificar a preferência por hospedeiros em A. albopictus de Pernambuco e Ticino,
usando novas ferramentas de análise da alimentação sanguínea;
-Estimar e comparar a competência vetorial de populações locais de A. aegypti e
A. albopictus para os quatro sorotipos virais em laboratório sob diferentes condições de
temperatura;
-Determinar e comparar o status de susceptibilidade de populações locais de A. aegypti e A.
albopictus ao larvicida Bti, o qual é usado no controle do vetor nos dois países.
4. Aspectos da parceria
As instituições envolvidas, bem como as equipes, são altamente complementares. A
coordenadora da equipe do CPqAM-FIOCRUZ, Dra. Lêda Regis e sua equipe, tem atuado em
controle de vetores desde 1992, estudando vários aspectos de biologia e controle de vetores,
os quais incluem comportamento, métodos e estratégias de controle, larvicidas microbianos,
resistência a inseticidas, interação vetor-patógeno. A infra-estrutura do Departamento de
Entomologia (CPqAM-FIOCRUZ) é adequada, o laboratório e insetários estão bem
equipados e apresentam todas as condições para o desenvolvimento dos estudos de biologia
de vetores propostos. Esta equipe também faz parte do Serviço de Referência para Controle
de Culicideos, o qual presta consultoria para órgãos públicos responsáveis pelos programas de
controle de vetores. Dr. Pie Müller é entomologista médico e ingressou recentemente no
Swiss TPH como chefe do centro de controle de vetores. Ele é expert em resistência de
insetos e fisiologia de mosquito, através de abordagens genômicas e proteômicas.
Adicionalmente o Swiss TPH mantém uma estreita associação com a Mabritec AG, através de
vários projetos em andamento e está representada neste projeto através do Dr. Guido Vogel. O
Dr PD Mauro Tonolla lidera a equipe de controle de vetores (Gruppo cantonale per la Lotta
alle Zanzare, GLZ) que executa o programa de controle de Aedes no distrito de Ticino, na
Suíça. Além desta função ele é microbiologista e possui uma ampla experiência no uso de Bti
e supervisiona as análises de diagnóstico de rotina através de MALDI-TOF MS. Este projeto
irá subsidiar o treinamento de pelo menos dois jovens pesquisadores no Brasil e na Suíça,
respectivamente Duschinka Guedes e Tobias Suter, os quais irão interagir intensivamente
durante o projeto durante as visitas institucionais e trabalhos nas áreas de estudo em cada país.
Tobias Suter terá a oportunidade de trabalhar em área altamente endêmica para DENV e a Dr.
Duschinka Guedes será treinada em técnicas de proteômica que ela irá transferir para o grupo
no Brasil.
3
5. Plano de pesquisa detalhado e Metodologia
Objetivo 1: Mapear a abundância sazonal e distribuição espacial de A. aegypti e
A. albopictus em Pernambuco (Brasil) e em Ticino (Suíça).
Lógica
Um método eficiente e sensível de coleta para a amostragem em larga escala de espécies de
mosquitos do gênero Aedes é a base para avaliar a abundância e o impacto das estratégias de
controle vetorial. No Brasil, o Programa Nacional de Controle da Dengue (PNCD) usa
diversos índices para monitorar as populações de Aedes que estão relacionados ao percentual
de imóveis infestados com larvas e/ou pupas (Índice Predial) e ao número de
recipientes/reservatórios positivos para estas formas pré-imaginais por 100 imóveis
inspecionados (Índice de Breteau). Estes índices, contudo, têm mostrado níveis baixos de
infestação pelo mosquito, ou mesmo resultados negativos em áreas onde A. aegypti está
presente em 60% a 90% dos imóveis [22,23]. De fato, a complexidade da atual realidade
urbana aponta para a necessidade de desenvolver novas ferramentas para a prática de
vigilância epidemiológica e para complementar ou mesmo substituir os métodos atuais, os
quais foram concebidos há 80 anos [24]. Por outro lado, a abundância populacional de
A. albopictus na Suíça é indiretamente estimada a partir do número de ovitrampas letais
(tratadas com Bti) positivas e negativas. A princípio, ovitrampas representam um método
barato e sensível para coletar ovos de mosquitos, o que faz delas uma ferramenta valiosa para
a vigilância [25]. No entanto, a densidade de A. albopictus na Suíça ainda precisa ser
mapeada, independente do tipo de intervenção usada para seu controle, caso contrário, as
estimativas baseadas apenas na positividade de ovitrampas podem levar a erros sistemáticos
de monitoramento. Assim, sugerimos utilizar dois métodos independentes, mas
complementares, de captura do Aedes para vigilância em nossas áreas de estudo; ovitrampas
para coletar estágios imaturos e armadilhas adesivas para adultos.
Abordagem
Nós sugerimos, como um primeiro passo no projeto, mapear a abundância sazonal e a
distribuição espacial de A. aegypti e A. albopictus em três áreas, duas no Brasil onde
A. albopictus está presente ou ausente, e uma em Ticino, na Suíça, onde ocorre apenas
A. albopictus. Os mosquitos serão obtidos utilizando duas técnicas de coleta, uma armadilha
adesiva desenvolvida recentemente [26] e um modelo modificado de ovitrampa [27], a fim de
avaliar e comparar métodos de captura para diferentes ambientes e espécies de mosquitos.
Áreas de estudo. O grupo de pesquisa brasileiro já desenvolveu um Sistema de
Monitoramento e Controle Populacional de A. aegypti, chamado SMCP-Aedes [28],
implantado na ilha principal de Fernando de Noronha, um arquipélago distante 545 km da
costa de Recife, Brasil. Nesta área, A. albopictus está ausente, portanto, selecionaremos um
outro local, em Recife, Pernambuco, Brasil, onde o A. albopictus é encontrado juntamente
com A. aegypti. A terceira área de estudo será Ticino na Suíça, uma região de fronteira com o
norte da Itália, onde A. albopictus está atualmente presente.
Coleta de Aedes. Em Recife e Ticino, usaremos tanto a ovitrampa adaptada do modelo de Fay
e Eliason [27] descrita em Regis et al. (2008), quanto a armadilha adesiva recentemente
desenvolvida [26], para registrar a dinâmica sazonal e abundância espacial nas áreas de estudo
acima. As armadilhas serão instaladas e distribuídas nos mesmo sítios sentinela, a distâncias
4
seguras, de cerca de 80 m [25], para evitar a potencial competição. Os exemplares capturados
pelas armadilhas adesivas serão acondicionados adequadamente para posterior análise da
origem do repasto sanguíneo, conforme descrito no objetivo 2.
Processamento de dados e análises. Mapas quinzenais de distribuição espaço-temporal do
Aedes spp. serão gerados com base na coleta permanente de ovos por armadilhas-sentinela,
geograficamente referenciadas, instaladas em estações distribuídas na área urbana, de acordo
com o SMCP-Aedes [25,28]. O conceito fundamental deste sistema é integrar aspectos da
biologia do vetor com a população humana e os dados ambientais através da criação de um
sistema de vigilância entomológica com base em informações geográficas, para dar suporte à
vigilância epidemiológica e controle da dengue. O número de ovos e adultos fornecido será
inserido em um banco de dados, gerando automaticamente mapas que indicam os focos de
reprodução de Aedes nas áreas que poderiam ser considerados de altíssima prioridade para as
atividades de controle. Os dados também permitirão comparar e avaliar os dois métodos de
captura em três cenários sócio-ecológico completamente diferentes.
Objetivo 2: Identificar a preferência de hospedeiros de A. albopictus de Recife (Brasil) e
Ticino (Suíça) usando novas ferramentas para análise de alimentação sanguínea em
mosquitos.
Lógica
A identificação de hospedeiros de mosquitos e uma melhor compreensão dos padrões de
alimentação dos mesmos são essenciais para entender o papel das espécies como vetores. Os
padrões de alimentação sanguínea ajudam a avaliar a ameaça que espécies de mosquitos
específicas representam para a saúde humana e a determinar o seu papel na transmissão da
doença. Até o momento, existe pouca informação disponível sobre o padrão de
comportamento alimentar dos mosquitos Aedes, e não há informações sobre os hábitos
alimentares de A. albopictus de Recife (Brasil) e nem da Suíça. Identificar a fonte de
alimentação sanguínea é, contudo, particularmente importante para A. albopictus, por que esta
espécie tem a habilidade de colonizar tanto áreas silvestres como áreas urbanas e, portanto ela
poderia ser eficiente e ecologicamente adequada para servir de ponte, conectando os dois
ambientes, para veicular outros arbovírus, como por exemplo, o vírus da febre amarela [29].
A razão para a escassez destes dados são particularmente devidas à dificuldade em se coletar
fêmeas alimentadas desta espécie diurna de mosquito exofílico, além dos protocolos
laboriosos e dispendiosos que envolvem seqüenciamento genômico para analisar o conteúdo
da alimentação sanguínea de mosquitos, por exemplo [30]. Por outro lado, métodos mais
simples usando pares de primers específicos, como por exemplo [31] ou teste direto de
ELISA (enzyme-linked immunobsorbent assay) [32] não detectam espécies que não foram
incluídas no ensaio.
Abordagem
Nesta etapa serão coletados adultos de A. albopictus alimentados para identificar a preferência
por hospedeiros desta espécie em nossas áreas de estudo durante a vigilância a ser feita no
objetivo 1. Nós iremos avaliar o conteúdo da alimentação sanguínea (a) por análise de
seqüência (b), e em paralelo, nós iremos desenvolver e testar novas abordagens que medem o
perfil proteômico por espectrometria de massa (MS) visando fornecer uma nova ferramenta
para análise de conteúdo de alimentação sanguínea de mosquito que irá reduzir
dramaticamente o trabalho, custo e tempo e que poderia permitir a análise em larga escala
(high-throughput) em programas futuros de vigilância.
5
Coleta de mosquitos. Nós iremos coletar espécimes usando armadilhas adesivas [26], que
recentemente mostraram-se eficientes para esta finalidade [33].
Coleta da alimentação sanguínea e sequenciamento de COI. A alimentação sanguínea será
coletada de abdomens de mosquitos alimentados e dividida em duas amostras. O DNA será
extraído de uma amostra para realizar a amplificação por PCR do gene Citocromo oxidase I
(COI). Os produtos de PCR do COI serão seqüenciados e as seqüências usadas para
identificação do hospedeiro (www.barcodeoflife.org) [34].
MALDI-TOF MS. O seqüenciamento de produtos de PCR, de amostras de mosquitos
provenientes de programas de vigilância, as quais são comumente numerosas, pode se tornar
muito laborioso e lento com o aumento do número de amostras. Como alternativa, um método
mais rápido e menos laborioso nós iremos avaliar o sistema MALDI-TOF MS usando nosso
próprio material (segunda amostra), seqüenciado e já identificado como referência, assim
como amostras de banco de dados quando disponíveis (por exemplo,
http://globin.cse.psu.edu). MALDI-TOF MS é um método altamente sensível que permite a
análise de hemoglobinas de uma única hemácia [35] e é aplicado para detectar variantes de
hemoglobinas em avaliações clínicas [36]. Como as seqüência de aminoácidos das proteínas
globinas nas hemoglobinas usualmente diferem entre espécies, esta técnica mostra um grande
potencial para identificar a alimentação sanguínea dos mosquitos.
Objetivo 3: Estimar e comparar a competência vetorial de populações locais de
A. aegypti e A. albopictus aos quatros sorotipos virais sob condições climáticas reais.
Lógica
Um determinante chave para a transmissão do vírus dengue, além da abundância de vetores
(objetivo 1) e da preferência pelo hospedeiro (objetivo 2), é a competência vetorial. Esta pode
variar não somente entre espécies, mas também entre populações da mesma espécie. Quando
comparado ao A. aegypti, o A. albopictus desempenha um papel relativamente menos
relevante em relação à transmissão do DENV, o qual está provavelmente relacionado às
diferenças em relação à preferência alimentar bem como à reduzida competência vetorial [37].
Entretanto, o A. albopictus pode ter um papel relevante nas infecções pelo DENV,
particularmente em locais onde o A. aegypti está ausente [13,38,39,40]. Uma importante
limitação relativa aos estudos de infecção experimental é que a suscetibilidade e taxas de
replicação viral podem ser dependentes da temperatura. De fato, Westbrook et al. [41]
demonstraram que fatores climáticos, tal como a baixa temperatura durante a fase larvária,
podem aumentar a competência de fêmeas adultas para arbovírus. Como conseqüência, o
conhecimento da competência vetorial das populações de Aedes, específicas para as condições
climáticas próprias de cada local, permitiria estimar o nível de risco de transmissão do vírus
dengue de forma mais precisa.
Abordagem
Nós pretendemos analisar as populações naturais de A. aegypti (Brasil) e A. albopictus (Brazil
e Suíça) em relação ao nível de suscetibilidade para os quatro sorotipos do DENV e
determinar a expressão de moléculas que foram previamente descritas como estando
associadas à suscetibilidade ao DENV [42,43]. Nosso objetivo é mensurar a resposta destas
populações aos diferentes sorotipos e confirmar o papel de determinadas moléculas
associadas à suscetibilidade para cada um deles.
6
Colônias de mosquitos. Ovos de populações naturais analisadas nos objetivos 2 e 3 serão
coletados nas áreas de estudo do Brasil e da Suíça, e serão transferidos para o laboratório do
CPqAM/FIOCRUZ a fim de estabelecer colônias para os estudos de infecção experimental.
Infecções experimentais. Os experimentos serão realizados em um laboratório de
biosegurança nível 3 disponível no CPqAM/FIOCRUZ. Os mosquitos serão infectados
oralmente com o DENV (os quatro sorotipos) através de alimentadores artificiais. As
infecções positivas serão visualizadas através de imunofluorescência (IFA) e a carga viral será
quantificada através de ensaios de transcrição reversa quantitativa (qRT) PCR, de acordo com
protocolos previamente estabelecidos pelo grupo do CPqAM-FIOCRUZ [44,45]. As
linhagens de DENV a serem utilizadas nas infecções orais, foram previamente isoladas de
pacientes do Recife, Brasil. As colônias de mosquito serão caracterizadas em relação à
competência vetorial através da taxa de infecção disseminada (DIR), da taxa de barreira de
infecção do intestino (MIB) e da taxa de escape da barreira do intestino (MEB) os quais serão
determinadas através de imunofluorescência e ensaios de qRT PCR, segundo Sylla et al. [46].
Os experimentos de infecção serão realizados em diferentes temperaturas simulando as
condições de campo encontradas no Brasil e na Suíça.
Objetivo 4: Determinar e comparar a susceptibilidade de populações de A. aegypti e
A. albopictus ao biolarvicida Bacillus thuringiensis var. israeliensis (Bti) aplicado em
ambos os países.
Lógica
A resistência de insetos tem sido registrada para vários compostos inseticidas e representa um
dos maiores desafios para o sucesso do controle de vetores [47]. A avaliação da
suscetibilidade de populações de insetos expostas é essencial para garantir a eficácia dos
tratamentos. Tanto na Suíça, como no Brasil, os programas de controle de Aedes são baseados
na aplicação do biolarvicida Bacillus thuringiensis var. israelensis (Bti) que possui ação
especifica para mosquitos. O Bti tem desempenhado um papel muito relevante no programa
de controle do A. aegypti desde 2000 (e.g. único larvicida permitido para uso em F. de
Noronha) além de também ser um componente estrutural dos programas de controle de Aedes
na Europa [48]. O modo complexo de ação do Bti, baseado na ação combinada de quatro
toxinas, reduz o risco potencial de seleção de resistência [49]. Embora muitos estudos tenham
demonstrado a eficiência do Bti [50] sugerindo a ausência de resistência em campo, já foi
demonstrado que a resistência às toxinas individuais pode ser selecionada em condições de
laboratório [49,51], e alguns estudos mostraram alterações na suscetibilidade ao Bti da ordem
de 3 vezes [52]. Embora a resistência ao Bti tenha um baixo potencial, comparado ao cenário
de resistência já descrito para diversos inseticidas químicos, uma avaliação contínua deve ser
mantida a fim de evitar falhas que possam comprometer a eficácia das atuais estratégias de
controle de Aedes.
Abordagem
O presente estudo visa avaliar a suscetibilidade das larvas aos produtos a base de Bti, bem
como a suscetibilidade às toxinas individuais e em combinações, a fim detectar níveis iniciais
de resistência. Nós esperamos abranger aspectos relevantes para a sustentabilidade do uso do
Bti em programas de controle, além de produzir conhecimento para desenvolver ferramentas
mais robustas para avaliar o risco de resistência.
A linha de base da suscetibilidade das populações de Aedes das áreas estudadas ao Bti será
determinada a partir de bioensaios. Amostras de populações de Ticino e Recife serão
7
estabelecidas em laboratório (CPqAM e a Estação de Campo do Instituto Cantonale di
Microbiologia, TI) e a susceptibilidade ao Bti e às toxinas individuais serão estabelecidas
através de bioensaios adaptados para este finalidade [53]. A susceptibilidade das populações
tratadas serão comparadas com as colônias suscetíveis de referência mantidas no CPqAMFIOCRUZ. Em paralelo será estabelecida uma colônia de A. aegypti selecionada com o Bti
em condições de laboratório, por sucessivas gerações com a finalidade de obter uma linhagem
resistente às toxinas individuais. De acordo com os resultados obtidos esta colônia será
submetida a uma analise molecular, através de colaboração entre o CPqAM/FIOCRUZ e o
Swiss TPH, antecipando assim um desdobramento do atual projeto.
Divisão de atividades
As atividades propostas para os dois anos de projeto serão divididas entre os grupos
envolvidos e cada pesquisador conforme mostra a tabela abaixo:
Pessoa responsável
Instituição
Atividades
CPqAM/FIOCRUZ
Dr Lêda Regis
Coordenação do projeto no Brasil
Dr Constância Ayres
Dr Maria A. Varjal de
Melo
Dra Claudia F. de
Oliveira
Dr Maria Helena N.
Lobo Silva-Filha
Dr Miguel Monteiro
Ms Duschinka Guedes
CPqAM/FIOCRUZ
CPqAM/FIOCRUZ
CPqAM/FIOCRUZ
CPqAM/FIOCRUZ
INPE
CPqAM/FIOCRUZ
Supervisão dos trabalhos de
laboratório no Brasil
Supervisão dos trabalhos de campo no
Brasil
Supervisão das infecções com DENV
Supervisão dos bioensaios no Brasil
Análise dos dados de distribuição de
Aedes
Pós-doc- Infecções com DENV
Dr Pie Müller
Swiss TPH
Supervisão dos trabalhos de
laboratório na Suíça
Mr Tobias Suter
Swiss TPH
Estudante de doutorado- Trabalhos de
campo e laboratório na Suíça
PD Dr Mauro Tonolla
Instituto Cantonale di
Microbiologia, TI
Supervisão dos trabalhos de campo na
Suíça
Dr Guido Vogel
Mabritec AG, Switzerland
Supervisão das análises de MALDITOF
6. Resultados esperados e Plano de difusão
A presente proposta irá gerar dados de alta qualidade a serem utilizados para avaliar o risco de
transmissão do DENV e de epidemias no Brasil e na Suíça. Além disso, o projeto de pesquisa
irá comparar atuais e novos métodos de controle, aperfeiçoar a qualidade dos dados e o
processo de tomada de decisões para a vigilância da dengue e do controle de vetores, de uma
forma integrada. Os resultados deste projeto terão um impacto relevante para os gestores de
programas de controle da dengue e nós iremos usar a nossa ampla rede de colaboradores em
países endêmicos a fim de assegurar a rápida disseminação das informações para os gestores
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de programas. Nós também temos o objetivo de desenvolver uma nova abordagem para o
estudo do comportamento da hematofagia de mosquitos, o qual pode ser transferido para
outros vetores, tais como carrapatos e flebotomíneos, e ser usado em monitoramento de rotina
dos programas. Finalmente, as equipes irão estabelecer colônias de mosquito e dados de
referência que servirão de base para futuros trabalhos de colaboração que incluem estudos de
mecanismos moleculares de resistência, interação mosquito-vírus e genética de populações.
Os resultados deste projeto serão publicados em congressos internacionais e em periódicos
indexados de alto nível.
Perspectivas
Esta proposta está parcialmente situada no âmbito do projeto Aedes-SMCP que já está em
desenvolvimento e tem o apoio da FIOCRUZ e CNPq, no Brasil. Parte do estudo a ser
desenvolvido na Suíça terá o apoio do distrito de Ticino e fará parte de uma nova iniciativa
de coordenação e controle de Aedes neste país. Novas oportunidades de financiamento no
Brasil e na Suíça, bem como em outras fontes, serão identificadas para dar continuidade a esta
colaboração. Do ponto de vista cientifico, o estabelecimento de colônias de mosquito
resistentes e a geração de dados de referência poderão ser futuramente explorados através da
análise de mecanismos moleculares de resistência a inseticidas, interação vírus-mosquito e
genética de populações. Esta pesquisa em colaboração também permitirá o desenvolvimento
de marcadores genéticos/proteômicos úteis para monitorar populações de mosquito. O Swiss
TPH também possui forte experiência em modelagem matemática e estatística espacial que
pode ser explorada para integrar dados deste, e de futuros projetos, com o objetivo de gerar
modelos de avaliação de risco da dengue e estratégias de intervenção adequadas. Dr.
Constância Ayres, a qual irá diretamente auxiliar Dr Lêda Regis, e Dr. Pie Müller já tiveram
um experiência prévia como pesquisadores assistentes durante o pós-doutorado de ambos no
Vector Group, da Liverpool School of Tropical Medicine no Reino Unido. Nesta ocasião eles
já deram início, a um projeto de genômica comparativa de mosquitos (manuscrito em
revisão). O programa BSJRP terá, portanto, uma excelente oportunidade de fomentar a
colaboração entre os grupos de pesquisa no Brasil e Suíça. Um importante aspecto na Suíça é
a limitação em termos de entomologistas de vetores e este projeto poderá subsidiar, através do
apoio de Tobias Suter, o desenvolvimento de capacidade nesta área do conhecimento na
equipe. É importante ressaltar que, dois produtos principais podem resultar deste estudo: a
tecnologia do SMCP-Aedes a qual poderá ser transferida para os órgãos de saúde da Suíça e
para o PNCD no Brasil, e um novo método para a identificação da fonte alimentar usado
pelos vetores o qual será extremamente útil para melhor caracterizar o ciclo de transmissão da
doença.
7. Questões éticas, de segurança e regulatórias
Este projeto será desenvolvido de acordo com as normas da Comissão Nacional de Ética em
Pesquisa – CONEP (resolução 196/96) e será executado apenas após a sua aprovação pelo
referido Comitê. As atividades propostas na Suíça não envolvem o uso de animais ou seres
humanos.
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Visitas planejadas
Equipe visitante
Dr Pie Müller
(Swiss IPH)
Mr Tobias Suter
(doutorando, Swiss
IPH)
Dr Alice varjal, Mr
Miguel Monteiro
(CPqAM-FIOCRUZ)
Ms Duschinka Guedes
(pós-doc, CPqAMFIOCRUZ)
Dr Pie Müller
(Swiss IPH)
Equipe visitada
Dr Lêda Regis, Dr
Constância Ayres
(CPqAM-FIOCRUZ)
Dr Lêda Regis, Dr
Constância Ayres
(CPqAM-FIOCRUZ)
Objetivo
1ª Reunião: início do
projeto, visita da área
de estudo (Recife)
Treinamento (estudos
de transmissão,
atividades de controle
de Aedes em Recife)
Visita atividades de
controle de Aedes em
Ticino
Treinamento (análise
proteômica por
MALDI-TOF)
Período e duração
Mês 1, 10 dias
Mês 12, 6 meses
Dr Pie Müller, Dr
Mês 2-4, 10 dias
Mauro Tonolla
(Swiss IPH)
Drs Pie Müller,
Mês13, 6 meses
Guido Vogel
(Swiss IPH,
Mabritec)
Dr Lêda Regis, Dr
2ª Reunião: avaliação Mês 13, 10 dias
Constância Ayres
do andamento projeto
(CPqAM-FIOCRUZ)
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13
CARTA DE ANUÊNCIA DA INSTITUIÇÃO PARCEIRA NA SUIÇA
14
Brazilian Swiss Joint Research Programme
BSJRP
Call for Joint Research Projects 2011 - 2012
Application form
Deadline for submission: May 15th, 2011.
•
By e-mail to: [email protected]
•
And by post to:
Swiss Brazilian Fund 2011-2012
Cooperation@epfl
CM 2303, Station 10
EPFL 1015 Lausanne
15
1. Summary
Project title
Surveillance of dengue vectors directed to assessing the risk of DENV transmission
Name and address of the Swiss university
Swiss Tropical & Public Health Institute, Socinstrasse 57, PO Box, CH-4002 Basel
Name of person in charge
Dr Pie Müller
Name of contact person
(if different from person in charge)
Telephone number
+41 (0)61 284 8241
Email address
[email protected]
Telephone number
Postal address
Socinstrasse 57, PO Box, CH-4002 Basel
Postal address
Email address
Name and address of the Brazilian University
Centro de Pesquisas Aggeu Magalhães/ FIOCRUZ
Av. Moraes Rego, s/n campus da UFPE, Cidade Universitária. Recife-PE Brasil
Dr Lêda Narcisa Regis
(if different from person in charge)
Telephone number
+55 81 21012552
Telephone number
Email address
Lê[email protected]
Email address
Postal address
CEP 50670-420
Postal address
Short research summary (max. 5 lines)
Dengue fever is the most important viral disease transmitted by mosquitoes worldwide, and
particularly in Brazil. Invasive mosquito species play a key role in its exponential increase including
Europe where first autochthonous cases have been reported in 2010. We will assess the potential for
dengue virus transmission by studying vector competence, seasonal abundance, host preference, and
Bti susceptibility in Aedes mosquitoes to improve vector surveillance and control.
Start date / Duration (months)
1 January 2012, 24 months
Total budget (in CHF) : 344,00
Swiss part (in CHF)
200,000 Brazilian part (in CHF)
144,000
16
2. Research part
2.1.Project objectives
The overall objective of our joint research is to assess the potential of dengue virus (DENV)
transmission by the invasive mosquito species, Aedes aegypti and A. albopictus, in Brazil and
Switzerland. Though in Brazil A. aegypti is the major dengue vector A. albopictus may also
transmit dengue. In Switzerland A. aegypti is not present; and hence here, and Europe, the
focus is on A. albopictus with regards to dengue transmission. We propose to evaluate the
vector competence, seasonal abundance, susceptibility to the larvicide Bti and host preference
of the two species in Brazil and Switzerland by addressing the following four specific
objectives:
1. Map seasonal and spatial abundance of A. aegypti and A. albopictus in Pernambuco
(Brazil) and Canton Ticino (Switzerland);
2. Identify host preference of A. albopictus from Pernambuco (Brazil) and Canton Ticino
(Switzerland) using new tools for blood-meal analysis;
3. Measure and compare vector competence of local A. aegypti and A. albopictus
populations to all four dengue serotypes under realistic climatic conditions;
4. Determine and compare the susceptibility status of the local A. aegypti and A. albopictus
populations to the biolarvicide Bacillus thuringiensis var. israeliensis (Bti) which is
applied for vector control in both countries.
2.2. Project location
Brazil
Field work will be performed in Fernando de Noronha and Recife, both located in
Pernambuco state, northeast Brazil. All work will be carried out at the Aggeu Magalhães
Research Centre from the Oswaldo Cruz Foundation, Ministry of Health (Centro de Pesquisas
Aggeu Magalhães, CPqAM/FIOCRUZ/MS)
Switzerland
Field work will be carried out in the Canton of Ticino in collaboration with the Instituto
Cantonale di Microbiologia. Molecular work will be conducted at Swiss TPH, while
proteomics (MALDI-TOF) will be performed at Mabritec AG and the Instituto Cantonale di
Microbiologia, Ticino.
2.3. Academic discipline(s)
Epidemiology, parasitology, vector biology, comparative genomics, molecular biology,
proteomics, physiology, ecology, biostatistics.
2.4. Activities and approach
17
Background
Over the last decades, dengue increased exponentially and has become the most important
viral disease in humans transmitted by mosquitoes. Transmission among the human
population occurs through the bite of an Aedes mosquito infected with any one of the four
dengue virus serotypes (i.e. DENV-1, -2, -3 and -4). The disease is widespread throughout
most of South-east Asia, the Pacific, the Indian subcontinent, sub-Saharan Africa, Central and
South America and the Caribbean [1]. Eighty percent of dengue cases in South America occur
in Brazil [2]. Due to increased international travel and spread of dengue-competent Aedes
species across the globe, dengue is, however, also becoming a serious threat in Europe.
Reports on dengue cases imported to Europe are increasing [3] and last year even the first
autochthonous cases have been reported from France [4] and Croatia [5].
In Brazil, the major vector for DENV is A. aegypti [6], which is the target of the National
Program for Dengue Control (PNCD) [7]. As the eggs of A. aegypti are not cold tolerant this
mosquito is - with few exception of recent appearances in Madeira and Southern Russia absent from Europe. In Europe, dengue cases have been associated with A. albopictus
together with outbreaks of chikungunya in the province of Ravenna (Italy) in 2007 [8]. From
Switzerland, A. albopictus was first reported in 2003 and has now firmly established in the
southern parts of the country (i.e. canton of Ticino) [9]. Though playing a much less
important role, A. albopictus is still present in at least 20 of the 27 Brazilian states [10].
Reports of DENV positive larvae of A. albopictus suggest that in Brazil, too, species may still
play a role in DENV transmission [11-12]. Moreover, A. albopictus has also been linked to
dengue fever outbreaks in the Seychelles in 1977-78, La Reunion and Hawaii in 2001-2002
[13]. In summary, while A. aegypti is the prime dengue vector, there is also evidence that
suggests a role for A. albopictus, particularly in Europe where A. aegypti is absent.
Overall rational
An exponentially increasing number of dengue cases in Brazil, together with a recent
introduction of the fourth dengue serotype raise huge public health concerns [14].
Simultaneously, Europe is experiencing the first autochthonous DENV infections [4]. As no
vaccine or specific treatment is available these developments call for increased surveillance
and vector control measures to reduce the spread of DENV and the risk of epidemics.
Many factors determine DENV transmission thresholds and the likelihood of an outbreak
([15-16]). From a vector point of view, vector competence, frequency of host-vector contact
and susceptibility to vector control measures are key factors in assessing the risks for potential
transmission and the role of individual vector species. Vector competence of Aedes
populations for DENVs varies widely ([17-19]) and these species often show a discontinuous
distribution, with localized breeding units, due to low dispersal rates and reintroductions (e.g.
[20-21]). In order to better understand these factors, we suggest evaluating the vector
competence, seasonal abundance and host preference of A. aegypti and A. albopictus under
the specific, local settings in Brazil and Switzerland. Our data on mosquito biology shall help
to improve current surveillance systems in both countries and give the basis for assessing the
risk of dengue outbreaks.
Objective 1: Map seasonal and spatial abundance of A. aegypti and A. albopictus in
Pernambuco (Brazil) and Canton Ticino (Switzerland)
18
Rational
An efficient and sensitive collection method for large-scale sampling of Aedes mosquitoes is
the basis for assessing vector abundance and evaluating the impact of control strategies. In
Brazil, the National Program for Dengue Control (PNCD) uses several indices to monitor
Aedes populations that are all related to immature stages that is the percentage of houses
infested with larvae or pupae (“house index”) and the number of positive containers per 100
households inspected (“Bretau index”). These indices, however, showed very low level of
mosquito density, or even negative results for places where A. aegypti was actually present in
60% to 90% of houses [22-23]. Indeed, the complexities of the new urban realities point out
that new tools are needed for epidemiological practice and surveillance to complement or
even replace the current methods, designed 80 years ago [24]. A. albopictus population
abundance in Switzerland, on the other hand, is currently estimated indirectly from positive
over negative Bti-baited, lethal ovitraps [9]. In principal, ovitraps are a cheap and sensitive
method for collecting mosquito eggs making it a valuable tool for surveillance [25].
A. albopictus densities in Switzerland have, however, yet to be mapped independently of the
intervention as otherwise these estimates lend themselves to systematic biases. We suggest to
use two independent but complementary trapping methods for Aedes surveillance in our study
areas; ovitraps to collect immature stages and sticky traps for adults.
Approach
We suggest, as a first step in the project, to map the seasonal and spatial abundance of
A. aegypti and A. albopictus in three areas; two in Brazil where A. albopictus is either present
or absent, and in the Canton of Ticino, Switzerland where only A. albopictus occurs.
Mosquitoes will be sampled using two trapping techniques, a recently developed sticky trap
[26] and a modified model of the classic ovitrap [27] in order to evaluate and compare
trapping methods in different settings and mosquito species.
Study areas. The Brazilian research group has already developed a system for monitoring and
population control of A. aegypti, called SMCP-Aedes [28], implemented on the main island of
Fernando de Noronha, an archipelago 545 km off the coast of Recife, Brazil. In this area,
A. albopictus is, however, absent and we will, therefore, select another site in Recife,
Pernambuco, Brazil, where A. albopictus is found together with A. aegypti.. The third study
area will be the canton of Ticino, a region bordering northern Italy, where A. albopictus is
currently present in Switzerland.
Mosquito collections. In Recife and Ticino, we will use both the ovitrap adapted from Fay and
Eliason [27] and the recently developed sticky trap [26] to record the seasonal dynamics and
spatial abundance in the study sites above. The traps will be set-up in the same sentinel sites
in safe distances to avoid potential competition for breeding sites 80 m apart [25]. The
specimens from the sticky traps will be preserved for further blood meal analysis as described
under objective 2.
Data processing and analysis. Bi-weekly maps of spatial-temporal distribution of Aedes spp.
will be yielded based on permanent egg-collection by the sentinel traps, geographically
referenced, installed in stations spread at the urban area by or according to the SMCP-Aedes
[29-30]. The main underlying concept within the SMCP-Aedes is to integrate biological
aspects of the vector with human population and environmental data through building an
entomological surveillance system based on geographical information, as a support for
dengue epidemiological surveillance and control. The number of eggs and adults provided
will be uploaded in a database generating maps automatically which will indicate the hotspots
of Aedes breeding areas that could be considered high priority for control activities. The data
19
will also allow for comparing and evaluating the two trapping methods in three completely
different socio-ecological settings.
Objective 2: Identify host preference of A. albopictus from Recife (Brazil) and Canton
Ticino (Switzerland) using new tools for blood-meal analysis in mosquitoes
Rational
Identification of the mosquito hosts and a better understanding of the feeding patterns is the
key in understanding the role of vector species. Blood-feeding patterns help assessing the
threat that specific mosquito species pose to human health and determine their role in disease
transmission. To date, there is very little data available on host feeding patterns of Aedes
mosquitoes and we have no information on the feeding habits of A. albopictus neither from
Recife (Brazil) nor from Switzerland. Identifying the source of blood meal is, however,
particularly important for A. albopictus, because it has the ability to colonize silvatic areas as
well as urban areas and hence it could be competent and ecologically suited to serve as a
bridge vector for other arboviruses such as the yellow fever by connecting the sylvatic and
urban environments [31]. Reasons for missing data on A. albopictus are partially due to
hurdles in collecting blood-fed females of this diurnal and exophilic mosquito species
together with labour, cost and time intensive laboratory protocols that involve genome
sequencing to analyse blood meals from mosquitoes (e.g. [32]. In contrast, simpler methods
using specifically designed primer pairs (e.g. [33]) or a direct enzyme-linked immunobsorbent
assay (ELISA) (e.g. [34]) may miss out on host species for which the assays were not
designed for.
Approach
We plan to collect blood-fed mosquitoes to identify A. albopictus host preference in our study
areas during the surveys carried out under objective 1. We will analyse the blood meals (a) by
sequence analysis and (b), in parallel, we will develop and test a novel approach that
measures proteomic profiles by mass spectrometry (MS) aiming providing a new tool for
mosquito blood meal analysis that should dramatically reduce labour, cost and time and which
would also allow for high-throughput analysis in future surveillance programmes.
Mosquito collections. We will collect adult, blood-fed A. albopictus specimens using stickytraps [26] which have recently been proven to be a very useful application for this purpose
[35].
Blood meal collections and COI sequencing. Mosquito blood meals will be collected from
abdomens of engorged mosquitoes and split into two aliquots. DNA will be prepared from
one aliquot and Cytochrome c oxidase I (COI) gene sequences amplified by polymerase chain
reaction (PCR). COI PCR products will then be sequenced and sequences matched to host
species (www.barcodeoflife.org; [36]).
MALDI-TOF MS. Sequencing PCR products from large numbers of mosquitoes for
surveillance programmes may become very rapidly time and labour intensive with increasing
sample sizes. As an alternative, less labour and time intensive approach we will evaluate
whole cell matrix-assisted-laser-adsorption time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF
MS) by using our own collected, and sequenced, reference material as well as public data
bases where available (e.g. http://globin.cse.psu.edu). MALDI-TOF MS is a highly sensitive
method that even enables the analysis of hemoglobin from a single red blood cell [37] and is
applied to detect hemoglobin variants in clinical applications [38]. As the amino acid
20
sequences of the globin proteins in hemoglobins usually differ between species this technique
shows great promise for identifying mosquito blood meals.
Objective 3: Measure and compare vector competence of local A. aegypti and
A. albopictus populations to all four dengue serotypes under realistic climatic conditions
Rational
Another key determinant for dengue transmission in addition to vector abundance
(objective 1) and host preference (objective 2) is vector competence. Vector competence for
DENV may not only vary between species but also among populations of the same species.
When compared to A. aegypti, A. albopictus plays a relatively minor role in DENV
transmission likely due to differences in host preferences and reduced vector competence
[39]. A. albopictus may, however, still play a role in DENV infections, particularly where
A. aegypti is absent [40-42] and [13]. An important caveat underlying experimental infection
studies is that susceptibility and viral replication rates may be temperature-dependent. Indeed,
Westbrook et al. [43] showed that climate factors, such as low temperature, experienced at the
larval stage, can increase the competence of adult females to vector arboviruses. As a
consequence, knowing the vector competence of Aedes populations specific to each location
in relation to more realistic climatic conditions would allow estimating the level of risk of
dengue transmission more accurately.
Approach
We intend to analyze natural populations of A. aegypti (from Brazil) and A. albopictus (from
Brazil and Switzerland) with regards to their susceptibility level to all four DENV serotypes
and measure the expression of molecules previously associated with DENV susceptibility
[44-45]. Our aim is to measure how these populations respond to the different DENV
serotypes and to confirm the role of the molecules associated with susceptibility to each
serotype.
Mosquito strains. Eggs from natural populations studied in objective 2 and 3 will be collected
from the study sites in Brazil and Switzerland and transferred to the laboratories at
CPqAM/FIOCRUZ in order to established strains for experimental infection studies.
Experimental infections. Experimental infection studies will be carried out in an established
biosafety level 3 laboratory at CPqAM/FIOCRUZ. The mosquitoes will be infected orally
with DENV (all four serotypes) using artificial feeders. Positive infections will be visualised
by immunofluorescence (IFA) and virus loads quantified by quantitative reverse transcription
(qRT) PCR according to previous protocols established by the group in Brazil [46-47].
DENV strains, previously isolated from patients in Recife, Brazil, will be used in the oral
infections. Mosquito strains will be characterized for their vector competence by determining
the disseminated infection (DIR), the midgut infection barrier (MIB) and the midgut escape
barrier (MEB) rate from immunofluorescence and qRT PCR assays according to Sylla et al.
[48]. Dengue infection experiments will be carried out at temperatures simulating field
conditions in Brazil and Switzerland.
21
Objective 4: Determine and compare the susceptibility status of the local A. aegypti and
A. albopictus populations to the biolarvicide Bacillus thuringiensis var. israeliensis (Bti)
which is applied for vector control in both countries.
Rational
Resistance to insecticides has been reported to several insecticides and poses one of the
greatest challenges in vector control strategies [49]. For insecticide resistance management,
assessment of insecticide susceptibility of mosquito field populations is essential to assure the
effectiveness of treatments. Both in Brazil and Switzerland, Aedes control programs are based
on the application of the highly mosquito specific biological larvicide, Bacillus thuringiensis
var. israelensis (Bti). Bti has played a crucial role for the control of A. aegypti in Brazil since
2000 (e.g. only larvicide allowed on Fernando de Noronha island) and is also the backbone of
A. albopictus control in Europe [50]. The complex mode of action of Bti, a combination of
four toxins, reduces the potential risk of resistance development [51]. Although many studies
have repeatedly shown its efficacy [52] suggesting no development of Bti resistance in the
field, resistance to individual toxins can, however, be selected in laboratory selection
experiments [51,53]. Low levels of tolerance have also been observed against Bti in
laboratory experiments [54]. Though Bti resistance, as seen for many chemical insecticides,
seems much less likely to happen, a continuous evaluation is needed to avoid compromising
current Aedes vector control efforts.
Approach
The present study intends to evaluate the larvae susceptibility to Bti products used in each
country as well as to the four individual toxins, alone or in combination, to detect early
development of potential Bti resistance or even tolerance. We expect to cover essential
aspects to assure the sustainability of these insecticides in control programs and provide
knowledge for the development of robust tools to evaluate resistance risk.
Larval bioassays. By conducting series of larval bioassays we will provide a baseline of Bti
susceptibility of local Aedes population in the study areas. Experimentally, specimens of
Aedes populations from Ticino and Recife will be established in the laboratory (CPqAM and a
field station of the Instituto Cantonale di Microbiologia, TI) and their susceptibility to Bti and
its individual toxins will be analyzed through larvicide bioassays adapted for this purpose [5556]. Populations will be analyzed and compared with the susceptible laboratory colonies from
CPqAM-FIOCRUZ. In parallel, colonies of A. aegypti will be established and selected against
Bti for successive generations in order to obtain resistance or tolerant strains. If selection is
successful these strains will then be molecularly characterized in anticipated future
collaborative work between CPqAM/FIOCRUZ and Swiss TPH.
Division of activities
The proposed activities for the two year project will be divided between the involved groups
and individuals according to the table below:
Person
Dr Lêda Regis
Dr Constância Ayres
Dr Maria A. Varjal de
Melo
Institution
CPqAM/FIOCRUZ
CPqAM/FIOCRUZ
CPqAM/FIOCRUZ
Activity
Coordination of project in Brazil
Supervision of laboratory work in
Brazil
Supervision of field work in Brazil
22
Dr Claudia Fontes
Dr Maria Helena
Dr Miguel Monteiro
Ms Duschinka Guedes
CPqAM/FIOCRUZ
CPqAM/FIOCRUZ
INPE
CPqAM/FIOCRUZ
Supervision of dengue infection
experiments
Supervision of bioassays in Brazil
Aedes distribution data analysis
Post-doc-Dengue infection
Dr Pie Müller
Swiss TPH
Supervision of laboratory work in
Switzerland
Mr Tobias Suter
Swiss TPH
PhD student. Laboratory and field
work in Switzerland
PD Dr Mauro Tonolla
Instituto Cantonale di
Microbiologia, TI
Supervision of field work in
Switzerland
Dr Guido Vogel
Mabritec AG, Switzerland
Supervision of MALDI-TOF
analysis
2.5. Expected results and outputs
The proposed project will generate essential baseline data for risk assessment of DENV
transmission and outbreaks both in Brazil and Switzerland. In addition, the proposed research
compares current with new methodologies and helps to improve the data content and quality
improving decision making for dengue surveillance and vector control globally. The outcome
of this research will be of relevance to managers of dengue control programmes and we will
use our extensive network of collaborators in disease endemic countries to ensure that the
information is rapidly disseminated to programme managers. Particularly, the evaluation of
the SMCP-Aedes technology will help other local health authorities and may be adopted by
the National Program for Dengue Control (PNCD). We will also develop a new proteomic
approach to study blood-feeding behaviour of mosquitoes that can be transferred to other
vectors such as ticks and sandflies and may then be used for routine screenings provided as a
(commercial) service. Finally, we will establish mosquito colonies and reference data that will
be the foundation for future collaborative work including the study of the molecular
mechanisms of insecticide resistance, mosquito-virus interactions and population genetics.
We plan to present our results at international scientific conferences and publish our work in
international, open-source peer-reviewed journals.
2.6. Collaboration concept (partnership)
The involved institutions and working groups are highly complementary. Dr Lêda Regis has
been working on mosquito control research since 1992, studying many aspects of mosquito
biology and vector control, including mosquito behaviour, methods and strategies for
mosquito control, microbial larvicides, insecticide resistance, vector-pathogen interactions.
The infrastructure of the Department of Entomology (CPqAM-FIOCRUZ) is well equipped to
address all these aspects of vector biology. In addition, Dr Lêda Regis’ team is part of the
national reference centre for culicid vector control and consults public health authorities. Dr
Pie Müller is a medical entomologist who has recently joined Swiss TPH as head of the vector
control centre. He is an expert in insecticide resistance and mosquito physiology using
genomic and proteomic approaches. Moreover, Swiss TPH has strong links with Mabritec
AG, represented in the project by Dr Guido Vogel, through several ongoing projects. Finally,
Dr PD Mauro Tonolla leads the mosquito working group (Gruppo cantonale per la Lotta alle
Zanzare, GLZ) that runs the Aedes control programme in the Canton of Ticino, Switzerland.
Furthermore, he is a microbiologist and has extensive expertise on Bti and supervises
23
MALDI-TOF MS based routine diagnostics. This project will allow at least two young
scientists to receive training in Brazil and Switzerland: Tobias Suter and Ms Duschinka
Guedes will interact intensively during the project through respective visits at each others
institutions and at the field sites in Brazil. Tobias Suter will have the opportunity to work in
an area hyper-endemic for DENV and Dr Duschinka Guedes will be trained in proteomic
techniques which she will transfer to Brazil.
2.7. Perspectives
This project is embedded into ongoing projects funded by FIOCRUZ and CNPq for the
Aedes-SMCP work in Brazil. Some of the proposed work in Switzerland is partially funded
by the Canton of Ticino and will be an integral part of a new initiative to co-ordinate vector
surveillance and control in Switzerland. Moreover, we will seek further funding in Brazil, in
Switzerland and elsewhere to continue this collaboration. Scientifically, the establishment of
mosquito colonies and generation of reference data will be further exploited and will extend
studies of the molecular mechanisms of insecticide resistance, mosquito-virus interactions and
population genetics. The joint research will also help in developing molecular/proteomic
markers to survey mosquito field populations. Swiss TPH has also strong expertise in
mathematical modelling and spatial statistics that can be exploited to integrate the data from
this and future projects in order to generate models for dengue risk assessment and prediction
of optimal intervention strategies. Dr Constância Ayres, who will directly assist Dr Lêda
Regis, and Dr Pie Müller know each other from their time as postdoctoral research assistants
at the Vector Group, Liverpool School of Tropical Medicine, UK, and already initiated a
small collaborative project on comparative genomics of mosquitoes (manuscript under
review). The Brazilian Swiss Joint Research Programme will, therefore, be a great
opportunity to foster collaborations between the groups in Brazil and Switzerland. An
important aspect is that Switzerland is short of vector entomologist; and hence this project
will also help, through the support of Tobias Suter, to build the much needed capacity in
Switzerland.
2.8. Ethical, safety and regulatory issues
This project will be designed under the norms and rules of the National Committee on Ethics
and Research (Comissão Nacional de Etica em Pesquisa – CONEP, resolution 196/96) and
will be conducted only after their approval. The proposed work in Switzerland does not
involve the use of animal or human subjects.
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Regis BSJRP

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