ES2477441B1 - Use of restriction enzymes as molecular markers for the diagnosis of human Trichuriasis and other Trichuriasis of animal origin - Google Patents
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Abstract
Uso de enzimas de restricción como marcadores moleculares para el diagnóstico de la Tricuriasis humana y otras Tricuriasis de origen animal consistente en un procedimiento específico basado en marcadores moleculares para diferenciar qué especie de Trichuris está infectando al hombre, o qué especie de Trichuris está presente en cualquier muestra de heces, aguas, u otras; para aplicarse al diagnóstico, epidemiología, control y profilaxis, y tratamiento de la Tricuriasis humana y animal.Use of restriction enzymes as molecular markers for the diagnosis of human Trichuriasis and other Trichuriasis of animal origin consisting of a specific procedure based on molecular markers to differentiate which species of Trichuris is infecting man, or which species of Trichuris is present in any sample of feces, waters, or others; to be applied to the diagnosis, epidemiology, control and prophylaxis, and treatment of human and animal trichuriasis.
Description
Uso de enzimas de restricción como marcadores moleculares para el diagnóstico de la Tricuriasis humana y otras Tricuriasis de origen animal. 5 Use of restriction enzymes as molecular markers for the diagnosis of human Trichuriasis and other Trichuriasis of animal origin. 5
OBJETO DE LA INVENCiÓN OBJECT OF THE INVENTION
El objeto de la invención, según se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, es la utilización de un procedimiento de diferenciación específica del género Trichuris 10 basado en marcadores moleculares especificas para aplicarse al diagnóstico, epidemiología, control y profilaxis, y tratamiento de la tricuriasis humana y animal. The object of the invention, as expressed in the statement of this specification, is the use of a Trichuris 10 specific gender differentiation procedure based on specific molecular markers to be applied to diagnosis, epidemiology, control and prophylaxis, and treatment of human and animal trichuriasis.
El área científica a la que corresponde la invención sería la de ~Parasitología molecular" y el Sector de Actividad sería prioritariamente en el sector farmacéutico Y, en general, en el 15 sector sanitario. Es decir, la misma seria aplicable en el campo de la sanidad para el diagnóstico de la tricuriasis, en el campo de la epidemiologla para llevar a cabo estudios de prevalencia, incidencia, zoonosis, así como en la detección de huevos de Trichuris en el análisis de aguas residuales, en vistas a poder llevar unas mejores y fiables medidas de control, así como en el campo de la industria farmacéutica para la elaboración de nuevas The scientific area to which the invention corresponds would be that of ~ molecular parasitology "and the Activity Sector would be a priority in the pharmaceutical sector and, in general, in the health sector. That is, the same would be applicable in the field of health for the diagnosis of trichuriasis, in the field of epidemiology to carry out studies of prevalence, incidence, zoonosis, as well as in the detection of Trichuris eggs in the analysis of wastewater, in order to carry better and Reliable control measures, as well as in the field of the pharmaceutical industry for the development of new
20 terapias (vacunas) para la tricuriasis y en terapias de la enfermedad de Crohn. 20 therapies (vaccines) for trichuriasis and in Crohn's disease therapies.
ANTECEDENTES EN EL ESTADO DE LA TÉCNICA BACKGROUND IN THE STATE OF THE TECHNIQUE
Los parasitismos gastrointestinales por helmintos son considerados como las infecciones Gastrointestinal helminth parasites are considered as infections
25 parásitas más comunes. De hecho, más de un cuarto de la población mundial se encuentra infectada, siendo, de las infecciones humanas crónicas de cualquier tipo, la más prevalente. la mayoría de estas infecciones son atribuidas a cuatro especies de nematodos, cada una de ellas infecta a cientos de millones de personas. Estas especies, en orden de abundancia, son: Ascaris /umbricoides, Trichuris trichiura, Necator 25 most common parasites. In fact, more than a quarter of the world's population is infected, being, of chronic human infections of any kind, the most prevalent. Most of these infections are attributed to four species of nematodes, each infecting hundreds of millions of people. These species, in order of abundance, are: Ascaris / umbricoides, Trichuris trichiura, Necator
30 americanus y Ancy/ostoma duodena/e. Aunque la extraordinaria abundancia de estos nematodos se ha investigado ampliamente durante muchos años, el reconocimiento global de la importancia sanitaria de estas infecciones no se estableció hasta 1960, en que la Organización Mundial de la Salud (OMS) reactivó un programa de investigación y control de estas infecciones helminticas gastrointestinales. 30 americanus and Ancy / ostoma duodena / e. Although the extraordinary abundance of these nematodes has been extensively investigated for many years, the global recognition of the sanitary importance of these infections was not established until 1960, when the World Health Organization (WHO) reactivated a research and control program for these gastrointestinal helminth infections.
Las especies del género T richuris son nematodos parásitos del ciego de distintos hospedadores. Presentan un ciclo biológico directo; una vez que el gusano se asienta en el epitelio de la luz intestinal, empieza a madurar y crece, mudando a través de cuatro estados larvarios hasta adulto. En este estado, el gusano penetra en el epitelio por su parte anterior quedando el final posterior libre en el lumen. El gusano adulto parece alimentarse de material enterocltico y sangre, siendo responsable de una enfermedad en el hombre conocida como tricuriasis. La tricuriasis es un parasitismo que afecta a un billón de personas en el mundo a través de áreas templadas y tropicales. Su agente etiológico, Trichuris trichiura, es parásito de la mucosa del colon humano en la cual produce inflamación. La tricuriasis es probablemente la segunda infección parásita humana más común en las regiones tropicales. No obstante, seria un error considerar a T. trichiura como un parásito exclusivamente tropical, y así, aunque la infección es, hoy en dia, más prevalente en regiones tropicales cálidas y húmedas, también se produce en zonas diferentes a los trópicos. The species of the genus T richuris are parasitic nematodes of the cecum of different hosts. They have a direct biological cycle; Once the worm settles in the epithelium of the intestinal lumen, it begins to mature and grows, moving through four larval states to adulthood. In this state, the worm penetrates the epithelium through its anterior part, leaving the posterior end free in the lumen. The adult worm seems to feed on enterocltic material and blood, being responsible for a disease in man known as trichuriasis. Trichuriasis is a parasitism that affects a billion people in the world through temperate and tropical areas. Its etiologic agent, Trichuris trichiura, is a parasite of the mucosa of the human colon in which it produces inflammation. Trichuriasis is probably the second most common human parasitic infection in tropical regions. However, it would be a mistake to consider T. trichiura as an exclusively tropical parasite, and thus, although the infection is, today, more prevalent in hot and humid tropical regions, it also occurs in areas other than the tropics.
Unidos a estos datos de tipo epidemiológico, tenemos el hecho de que la infección zoonótica en Trichuris parece posible, y asi lo demuestran las citas de infección humana con ellricúrido del perro (T. vu/pis) (Burrows y Lillis, 1960; Harper y col., 1964; Kenney y Yennakov, 1980; Mirdha y coL, 1998; Dunn y col., 2002) o infecciones mixtas con ambas especies (Vazquez y coL, 1997). Sin embargo, parece mucho más probable la infección zoonótica con el tricúrido del cerdo (T. suis), ya que infecciones accidentales y en voluntarios humanos que han sido infectados con T. su;s indican que esta última especie es capaz de producir huevos totalmente viables durante algunos meses (Beer, 1976). Asr, en muchas localidades donde los cerdos viven en las cercanías de los humanos es muy probable que se produzca la infección zoonótica. La diferenciación específica de los huevos de Trichuris trichiura, T. suis y especies afines está basada en el tamaño del huevo. Sin embargo, Yoshikawa y col. (1989) mencionaron la presencia de huevos de Trichuris trichiura con dos tamaños diferentes obtenidos a partir del útero de los gusanos adultos. Por otra parte, cabe destacar que algunos antihelminticos tienen un efecto sobre el sistema reproductivo de las hembras de T. trichiura, favoreciendo asl la producción de Together with these epidemiological data, we have the fact that zoonotic infection in Trichuris seems possible, and this is evidenced by the citations of human infection with the dog's lizard (T. vu / pis) (Burrows and Lillis, 1960; Harper and col., 1964; Kenney and Yennakov, 1980; Mirdha and coL, 1998; Dunn et al., 2002) or mixed infections with both species (Vazquez and coL, 1997). However, zoonotic infection with pig tricide (T. suis) seems much more likely, since accidental infections and in human volunteers who have been infected with T. su; s indicate that the latter species is capable of producing eggs completely viable for some months (Beer, 1976). Asr, in many locations where pigs live near humans, zoonotic infection is very likely to occur. The specific differentiation of Trichuris trichiura, T. suis and related species eggs is based on the size of the egg. However, Yoshikawa et al. (1989) mentioned the presence of Trichuris trichiura eggs with two different sizes obtained from the uterus of adult worms. On the other hand, it should be noted that some anthelmintics have an effect on the reproductive system of females of T. trichiura, thus favoring the production of
- huevos anormales, lo que podrla conducir a un mal diagnóstico de la infección, ya que abnormal eggs, which could lead to a bad diagnosis of the infection, since
- pueden confundirse con los huevos de otros parásitos o artefactos (Ferrer-Rodríguez y they can be confused with the eggs of other parasites or artifacts (Ferrer-Rodríguez and
- Kozek, 2007). De esta forma, hasta el momento, no existe ninguna caracteristica o técnica Kozek, 2007). In this way, so far, there is no characteristic or technique
- que diferencie los huevos de las distintas especies de Trichuris, salvo el hecho de that differentiates the eggs of the different species of Trichuris, except for the fact
- S S
- encontrarse o aislarse de un hospedador determinado. find or isolate from a specific host.
- Por otra parte, las especies del género Trichuris están entre las más comúnmente On the other hand, the species of the genus Trichuris are among the most commonly
- detectadas en las aguas residuales españolas. Los huevos del parásito causante de la detected in Spanish wastewater. The eggs of the parasite causing the
- tricuriasis humana, Trichuris tn'chiura son morfol6gicamente casi idénticos a los de Human trichuriasis, Trichuris tn'chiura are morphologically almost identical to those of
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- Trichuris suis y están considerados por la Organización Mundial de la Salud (OMS) como Trichuris suis and are considered by the World Health Organization (WHO) as
- uno de los tres bioindicadores preferidos para valorar la calidad de un agua regenerada. one of the three preferred bioindicators to assess the quality of a regenerated water.
- De ahí la importancia que adquiere una buena y fiable determinación específica. Hence the importance of a good and reliable specific determination.
- Actualmente, las especies del género Trichuris han sido citadas como helmintos con unas Currently, species of the genus Trichuris have been cited as helminths with some
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- características idóneas para ser utilizadas en la terapia de enfermedades autoinmunes, suitable characteristics to be used in the therapy of autoimmune diseases,
- tales como la enfermedad de Crohn, la esclerosis múltiple y la diabetes tipo I (Elliott y coL, such as Crohn's disease, multiple sclerosis and type I diabetes (Elliott and coL,
- 2007). Estas enfermedades resultan de la destrucción de tejidos debido a un proceso 2007). These diseases result from tissue destruction due to a process
- inflamatorio, y son prevalentes en países industrializados, muy desarrollados, siendo inflammatory, and are prevalent in industrialized countries, highly developed, being
- escasas en paises poco desarrollados. Este hecho parece estar en relación con la Few in underdeveloped countries. This fact seems to be in relation to the
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- exposición humana a los helmintos en países poco desarrollados y a la escasa o total human exposure to helminths in underdeveloped countries and to scarce or total
- ausencia de éstos en los países más desarrollados. los helmintos disminuyen la absence of these in the more developed countries. helminths decrease
- respuesta inmune en humanos que están parasitados de forma natural y reduce la immune response in humans that are naturally parasitized and reduces the
- inflamación en la colitis experimental. Así, la exposición a los helmintos puede ayudar a Inflammation in experimental colitis. Thus, exposure to helminths can help
- prevenir o incluso a paliar la enfermedad de Crohn. En este sentido, se han llevado a cabo prevent or even alleviate Crohn's disease. In this regard, they have been carried out
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- algunos ensayos por diversos autores (Sumners y col., 2005, Kradin y col. , 2006) some essays by various authors (Sumners et al., 2005, Kradin et al., 2006)
- valorando la eficacia y seguridad del tratamiento de la enfermedad de Crohn con el assessing the efficacy and safety of the treatment of Crohn's disease with the
- helminto intestinal Trichuris suis. los resultados obtenidos apuntan a que esta nueva intestinal helminth Trichuris suis. the results obtained indicate that this new
- terapia puede ofrecer una alternativa segura, eficaz y única en la enfermedad de Crohn. Therapy can offer a safe, effective and unique alternative in Crohn's disease.
- Estos mismos resultados también soportan la premisa de que la exposición natural a los These same results also support the premise that natural exposure to
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- helmintos tales como Trichuris suis proporciona protección a las enfermedades helminths such as Trichuris suis provides protection to diseases
- inmunológicas como la enfermedad de Crohn. immunological like Crohn's disease.
- las especies de Trichuris tienen muchas características que las hacen buenas candidatas Trichuris species have many characteristics that make them good candidates
- para su uso clinico. En concreto, T. suis tiene características adicionales que lo hacen un For clinical use. Specifically, T. suis has additional features that make it a
candidato atractivo: puede obtenerse en grandes cantidades con absoluta pureza de cerdos criados en un ambiente específico libre de patógenos y no causa enfermedad humana, y, por lo tanto, disminuye el riesgo de su uso. attractive candidate: it can be obtained in large quantities with absolute purity of pigs raised in a specific pathogen-free environment and does not cause human disease, and therefore decreases the risk of its use.
Actualmente existen varias técnicas de examen para delectar la presencia de huevos de parásitos en muestras fecales, incluyendo el examen fecal directo, la técnica de la concentración del formol-éter (Ridley y Hawgood, 1956; Allen y Ridley, 1970), la técnica de Kato-Katz (Katz y col., 1972; Peters y col., 1980), la técnica de McMaster (Who, 2008), y la técnica recientemente descrita de FLOTAC® (Cringoli, 2006). Entre ellas, la técnica de Kato-Katz (Peters y col., 1980) es la más comúnmente utilizada (Knopp, 2008; Goodman y col., 2007; Utzinger y coL , 2008), debido a la facilidad de su uso en el campo y al costo relativamente bajo. la técnica de Kato-Katz es recomendada por la Organización Mundial de la Salud (WHO) para la vigilancia y las encuestas epidemiológicas de las geohelmintiasis (Who, 1994; Montresor y col., 1998). Diversos autores han citado que la presencia de huevos en muestras diarias fecales varía (Hall, 1982; Anderson y Schad, 1985; Marti y Koella, 1993; Booth y col" 2003) y, por lo tanto, la sensibilidad de la técnica de diagnóstico usada para determinar la tricuriasis queda limitada al día de toma de muestras para el diagnóstico de la infección. Asl, varios autores (Utzinger y col., 2008, Booth y col., 2003) recomendaron el análisis de muestras fecales durante días consecutivos para mejorar la sensibilidad de la prueba, pero a mayor sensibilidad menor especificidad de esta técnica. There are currently several examination techniques to eliminate the presence of parasite eggs in faecal samples, including direct fecal examination, the technique of the concentration of formol-ether (Ridley and Hawgood, 1956; Allen and Ridley, 1970), the technique of Kato-Katz (Katz et al., 1972; Peters et al., 1980), the McMaster technique (Who, 2008), and the recently described technique of FLOTAC® (Cringoli, 2006). Among them, the Kato-Katz technique (Peters et al., 1980) is the most commonly used (Knopp, 2008; Goodman et al., 2007; Utzinger and coL, 2008), due to the ease of use in the field and relatively low cost. The Kato-Katz technique is recommended by the World Health Organization (WHO) for surveillance and epidemiological surveys of geohelminthiasis (Who, 1994; Montresor et al., 1998). Several authors have cited that the presence of eggs in fecal daily samples varies (Hall, 1982; Anderson and Schad, 1985; Marti and Koella, 1993; Booth et al "2003) and, therefore, the sensitivity of the diagnostic technique used to determine trichuriasis is limited to the day of sampling for the diagnosis of infection.Asl, several authors (Utzinger et al., 2008, Booth et al., 2003) recommended the analysis of faecal samples for consecutive days to improve the sensitivity of the test, but the higher the sensitivity, the lower the specificity of this technique.
Hasta la fecha , la identificación y clasificación de muchas especies parásitas se ha basado casi exclusivamente en criterios morfológicos y, con menos frecuencia , en la especificidad del parásito a su hospedador. No obstante, teniendo en cuenta el grado de variabilidad morfológica de los parásitos, y la influencia que el hospedador u otros factores pueden ejercer sobre esta variación, se ha llegado al convencimiento de la necesidad de evaluar otros criterios en los estudios taxonómicos y diagnósticos. Por lo tanto, se requieren mejores métodos de caracterización para una definición más precisa de los parásitos del hombre y de los animales, as! como posibles hospedadores reservorios. Es más, se requiere una mejor comprensión de la diversidad genética de los organismos parásitos ya que muchos helmintos, que son morfológica mente idénticos, parecen tener distintos factores tales como infectividad, patogenicidad, inmunogenicidad y sensibilidad a la droga. To date, the identification and classification of many parasitic species has been based almost exclusively on morphological criteria and, less frequently, on the specificity of the parasite to its host. However, taking into account the degree of morphological variability of the parasites, and the influence that the host or other factors can exert on this variation, the need to evaluate other criteria in taxonomic and diagnostic studies has been reached. Therefore, better characterization methods are required for a more precise definition of parasites of man and animals, as well! as possible reservoir hosts. Moreover, a better understanding of the genetic diversity of parasitic organisms is required since many helminths, which are morphologically identical, appear to have different factors such as infectivity, pathogenicity, immunogenicity and drug sensitivity.
Las técnicas moleculares han sido aplicadas para la diferenciación de las especies del género Trichuris (Oliveros y coL, 2000; CutiUas y coL, 2002, 2004 Y 2007) basadas en la amplificación y secuenciación del segmento ribosómico que comprende los espacios 5 internos transcritos (lTS) 1 y 2 Y el gen 5,88. El resultado del estudio llevado a cabo por Oliveros y col. (2000) en base al IT82 fue la identificación de sinonimias entre Trichuris avis y Trichuris g/abulosa y la observación de un allo porcentaje de variabilidad entre las especies T richuris avis, T. suis y T. leporis confirmando el valor diagnóstico de estas técnicas. El es1udio realizado en el año 2002 en base al fragmento ribosómico IT81-5,8810 IT82 permitió discernir entre dos especies distintas de tricúridos (Trichuris muris y T. arvicolae) en 3 hospedadores distintos de roedores. Seguidamente, en el año 2004, se caracterizaron molecularmente distintas poblaciones de T. ovis y T. globulosa, T. leparis y Molecular techniques have been applied for the differentiation of the species of the genus Trichuris (Oliveros and coL, 2000; CutiUas and coL, 2002, 2004 and 2007) based on the amplification and sequencing of the ribosomal segment comprising the transcribed internal spaces (lTS ) 1 and 2 and the 5.88 gene. The result of the study carried out by Oliveros et al. (2000) based on IT82 was the identification of synonyms between Trichuris avis and Trichuris g / abulosa and the observation of an allo percentage of variability between the species T richuris avis, T. suis and T. leporis confirming the diagnostic value of these techniques . The study carried out in 2002 based on the ribosomal fragment IT81-5,8810 IT82 made it possible to distinguish between two different species of trichurids (Trichuris muris and T. arvicolae) in 3 different rodent hosts. Then, in 2004, different populations of T. ovis and T. globulosa, T. leparis and
T. skrjabini. El resultado fue la identificación de sinonimias entre T. avis y T. globulosa. T. skrjabini. The result was the identification of synonyms between T. avis and T. globulosa.
15 La concesión de un Proyecto (CGL2004-00630/BOS) en el año 2004 nos permitió llevar a cabo un estudio morfológico, biométrico y molecular de Trichuris suis aislado de distintos hospedadores (cerdo y jabalf), de Trichuris vulpis aislado del perro y Trichuris trichiura aislado del mono y del hombre, en el que se ensayaban técnicas moleculares de amplificación de AON mediante PCR al estudio de la epidemiologfa y control de la 15 The granting of a Project (CGL2004-00630 / BOS) in 2004 allowed us to carry out a morphological, biometric and molecular study of Trichuris suis isolated from different hosts (pig and wild boar), from Trichuris vulpis isolated from the dog and Trichuris isolated trichura of the monkey and of the man, in which molecular techniques of amplification of AON were tested by means of PCR to the study of the epidemiology and control of the
20 tricuriasis, basándose en las secuencias obtenidas del fragmento ITS1-5,8S-ITS2 del AON ribosÓmico. 20 trichuriasis, based on the sequences obtained from the ITS1-5,8S-ITS2 fragment of the ribosomal AON.
Los resultados publicados en nuestro trabajo (Parasitology Research, 2007) llamó la atención a grupos que trabajaban en la terapia de [a enfermedad de Crohn, por tratarse, 25 precisamente, de una terapia a base de la administración de huevos de Trichuris suis. Asl, el Dr. Bernhard Tewes de Falk Pharma GMBH, Alemania, se interesó por nuestra investigación y solicitó asesoramiento en cuanto a las técnicas moleculares a llevar a cabo para la identificación de esta especie parásita. Los estudios llevados a cabo en colaboración con la empresa farmacéutica alemana Or. Falk Pharma GMBH, nos permitió The results published in our work (Parasitology Research, 2007) drew attention to groups that worked in the therapy of [Crohn's disease, because it is precisely 25, a therapy based on the administration of Trichuris suis eggs. Thus, Dr. Bernhard Tewes of Falk Pharma GMBH, Germany, was interested in our research and requested advice as to the molecular techniques to be carried out for the identification of this parasitic species. The studies carried out in collaboration with the German pharmaceutical company Or. Falk Pharma GMBH, allowed us
30 poner a punto un test de identidad para huevos de T. suis basado en técnicas de PCR (Cutillas y coL, 2009). En este trabajo, se hace una revisión de las características diferenciales utilizadas hasta ese momento para distinguir ambas especies. 30 set up an identity test for T. suis eggs based on PCR techniques (Cutillas and coL, 2009). In this work, a review of the differential characteristics used up to that moment to distinguish both species is made.
Actualmente, la diferenciación específica y el diagnóstico de la tricuriasis se basa en la detección de huevos en heces de acuerdo a las características morfológicas de éstos. Esto constituye un doble problema: por una parte, los huevos de las distintas especies de Trichuris son prácticamente idénticos, y por otra, que el número de huevos en heces es muy bajo y, en algunos casos se aconseja la utilización de técnicas combinadas para evitar los falsos negativos. Estos problemas se solucionan con la utilización de marcadores moleculares especificas que permiten la identificación de huevos en heces de manera específica. Hasta ahora existen en el mercado kits específicos para llevar a cabo la extracción de AON a partir de muestras de heces, pero esta invención aporta, el procedimiento, los cebadores y las enzimas de restricción específicas necesarias para llevar a cabo el diagnóstico especrfico. Currently, the specific differentiation and diagnosis of trichuriasis is based on the detection of eggs in feces according to their morphological characteristics. This is a double problem: on the one hand, the eggs of the different species of Trichuris are practically identical, and on the other, that the number of eggs in feces is very low and, in some cases the use of combined techniques is recommended to avoid The false negatives. These problems are solved with the use of specific molecular markers that allow the identification of eggs in feces in a specific way. Until now there are specific kits on the market to carry out the extraction of AON from stool samples, but this invention provides, the procedure, the primers and the specific restriction enzymes necessary to carry out the specific diagnosis.
EXPLICACiÓN DE LA INVENCiÓN EXPLANATION OF THE INVENTION
A modo de explicación de la invención ~Uso de enzimas de restricción como marcadores moleculares para el diagnóstico de la Tricuriasis humana y otras tricuriasis de origen animar es preciso remarcar cómo los diagnósticos directos basados en las características morfológicas de los huevos de Trichuris no permiten llevar a cabo un diagnóstico específico. La variabilidad morfológica de los huevos observada en una misma especie, la posibilidad de zoonosis: tricuriasis transmitidas por perros y cerdos, las condiciones climáticas y la migración poblacional, hace que actualmente, los estudios epidemiológicos llevados a cabo por las distintas agencias mundiales no puedan ser fiables al 100% y, por lo tanto, no se puedan tomar las medidas adecuadas para tratar, controlar y prevenir la tricuriasis. By way of explanation of the invention ~ Use of restriction enzymes as molecular markers for the diagnosis of human trichuriasis and other trichuriasis of animate origin it is necessary to highlight how direct diagnoses based on the morphological characteristics of Trichuris eggs do not allow Make a specific diagnosis. The morphological variability of the eggs observed in the same species, the possibility of zoonosis: trichuriasis transmitted by dogs and pigs, climatic conditions and population migration, means that currently, epidemiological studies carried out by the different world agencies cannot be 100% reliable and, therefore, adequate measures cannot be taken to treat, control and prevent trichuriasis.
Además, la invención propuesta supone un adelanto en el control de las aguas residuales, ya que el contenido de huevos de helmintos parásitos, como indicador del riesgo sanitario asociado con la reutilización de aguas regeneradas para riego sin restricciones, es uno de los parámetros de calidad incluidos en la tercera edición de las guías de la Organización Mundial de la Salud (OMS) publicadas en el año 2006 bajo el título original de "Guidelines for the safe use of wastewater, excreta and greywater". La OMS recomienda un límite igualo inferior a 1 huevo de helmintos parásitos por litro de agua para la reutilización segura de un agua de riego sin restricciones, y un límite más restrictivo, igualo inferior a 0,1 huevo de helmintos parásitos por litro de agua, cuando personas menores de 15 años pueden verse expuestas al contacto con esas aguas. In addition, the proposed invention represents an advance in the control of wastewater, since the content of parasitic helminth eggs, as an indicator of the sanitary risk associated with the reuse of reclaimed water for irrigation without restrictions, is one of the quality parameters included in the third edition of the World Health Organization (WHO) guidelines published in 2006 under the original title of "Guidelines for the safe use of wastewater, excreta and greywater". WHO recommends a limit equal to less than 1 egg of parasitic helminths per liter of water for the safe reuse of an unrestricted irrigation water, and a more restrictive limit, equal to less than 0.1 egg of parasitic helminths per liter of water, when people under 15 can be exposed to contact with these waters.
El RO 1620/2007 por el que se establece el régimen juridico de la reutilización de las RO 1620/2007 establishing the legal regime for the reuse of
S aguas depuradas en España recoge estas recomendaciones de la OMS y fija un valor máximo admisible de 1 huevo de nematodos intestinales en 10 litros de agua para diversas opciones de uso urbano, agrícola, industrial y ambiental del agua regenerada. Estos límites llevan asociado un protocolo de vigilancia que incluye, en la mayoría de los casos, una frecuencia quincenal de análisis parasitológicos del agua regenerada, estando S purified water in Spain collects these WHO recommendations and sets a maximum allowable value of 1 egg of intestinal nematodes in 10 liters of water for various options for urban, agricultural, industrial and environmental use of reclaimed water. These limits are associated with a surveillance protocol that includes, in most cases, a biweekly frequency of parasitological analyzes of the regenerated water, being
10 las especies del género Trichuris entre las más comúnmente detectadas en las aguas residuales espai'lolas. Los huevos del parásito causante de la tricuriasis humana, Trichuris trichiura son morfológicamente casi idénticos a los de Trichuris suis y están considerados por la Organización Mundial de la Salud (OMS) como uno de los tres bioindicadores preferidos para valorar la calidad de un agua regenerada. De ahí la importancia que 10 species of the genus Trichuris among the most commonly detected in Spanish wastewater. The eggs of the parasite that causes human trichuriasis, Trichuris trichiura, are morphologically almost identical to those of Trichuris suis and are considered by the World Health Organization (WHO) as one of the three preferred bioindicators to assess the quality of a regenerated water. Hence the importance that
15 adquiere una buena y fiable determinación específica. 15 acquires a good and reliable specific determination.
A partir de la problemática indicada la invención propuesta consiste en un procedimiento específico basado en marcadores moleculares que nos permitirá diferenciar qué especie de Trichuris está infectando al hombre, o qué especie de Trichuris está presente en Based on the problem indicated, the proposed invention consists of a specific procedure based on molecular markers that will allow us to differentiate which species of Trichuris is infecting man, or which species of Trichuris is present in
20 cualquier muestra: heces, aguas, u otras, es decir, estos marcadores moleculares hacen viable realizar el diagnóstico en base al despliegue del siguiente procedimiento: 20 any sample: feces, water, or others, that is, these molecular markers make the diagnosis feasible based on the deployment of the following procedure:
1. Recogida y detección del material objeto de estudio (huevos de las heces o del agua). 1. Collection and detection of the material under study (feces or water eggs).
- 25 2. Cultivo a 32°C de estos huevos (Opcional en función de la carga parasitaria). 25 2. Cultivation at 32 ° C of these eggs (Optional depending on the parasite load).
- 3. 3.
- Extracción del ADN de los huevos extraídos con el kit comercial Dneasy Blood & Tissue Kit (Qiagen). DNA extraction from eggs extracted with the commercial kit Dneasy Blood & Tissue Kit (Qiagen).
- 4. Four.
- Amplificación del AON con cebadores específicos para el gen de la citocromo oxidasa 1 de las especies del género Trichuris. Amplification of the AON with specific primers for the cytochrome oxidase 1 gene of the Trichuris species.
- 30 5. Purificación del producto de PCR obtenido. 30 5. Purification of the PCR product obtained.
6. Digestión con enzimas de restricción especificas (endonucleasas) que nos diferencian las distintas especies de Trichuris. 6. Digestion with specific restriction enzymes (endonucleases) that differentiate us the different species of Trichuris.
DESCRIPCiÓN DE LOS DIBUJOS DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de figuras en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of practical implementation thereof, a set of figures is attached as an integral part of said description. where, for illustrative and non-limiting purposes, the following has been represented:
FIGURA 1.-Esquema del procedimiento de amplificación y purificación del gen de la cifocromo oxidasa 1 a partir de huevos de T richuris spp. FIGURE 1.- Scheme of the amplification and purification procedure of the gene of the kycochrome oxidase 1 from eggs of T richuris spp.
FIGURA 2.-Secuencias obtenidas para la citocromo oxidasa 1 de las distintas especies de Trichuris. Estas secuencias han sido depositadas en GenBank y están protegidas hasta su publicación. FIGURE 2.-Sequences obtained for cytochrome oxidase 1 of the different Trichuris species. These sequences have been deposited in GenBank and are protected until publication.
FIGURA 3.-Esquema de los puntos de corte especificos de las distintas enzimas de restricción en las secuencias del gen de la citocromo oxidasa 1 de las distintas especies de Trichuris. FIGURE 3.-Scheme of the specific cut-off points of the different restriction enzymes in the sequences of the cytochrome oxidase 1 gene of the different Trichuris species.
FIGURA 4.-Mapa de restricción característico de la endonucleasa Hae 111 para las distintas especies de Trichuris responsables del parasitismo en el hombre. MIX: marcador molecular; T.t: Trichuris lrichiura; (H.s): Horno sapiens; C.g.k.: C%bus guerezae kikuyensis; Ts.: Trichuris suis; Tv.: Trichuris vulpis. FIGURE 4.- Characteristic restriction map of Hae 111 endonuclease for the different Trichuris species responsible for parasitism in man. MIX: molecular marker; T.t: Trichuris lrichiura; (H.s): Oven sapiens; C.g.k .: C% bus guerezae kikuyensis; Ts .: Trichuris suis; Tv .: Trichuris vulpis.
FIGURA 5.-Mapa de restricción característico de la endonucleasa Mse I para las distintas especies de Trichuris. MIX: marcador molecular; Tt: Trichuris trichiura; (H.s): Horno sapiens; C.g.k.: C%bus guerezae kikuyensis; T.s.: Trichuris suis; T.v.: Trichuris vu/pis. T.m.: Trichuris muris; TA.: Trichuris aNico/ae; Tsk.: Trichuris skrjabini; Td.: Trichuris discolor, T.o.: Trichuris avis; EL: marcador molecular. FIGURE 5.-Characteristic restriction map of the Mse I endonuclease for the different Trichuris species. MIX: molecular marker; Tt: Trichuris trichiura; (H.s): Oven sapiens; C.g.k .: C% bus guerezae kikuyensis; T.s .: Trichuris suis; T.v .: Trichuris vu / pis. T.m .: Trichuris muris; TA .: Trichuris aNico / ae; Tsk .: Trichuris skrjabini; Td .: Trichuris discolor, T.o .: Trichuris avis; EL: molecular marker.
EJEMPLO DE REALIZACION EXAMPLE OF REALIZATION
Así, mediante la invención "Uso de enzimas de restricción como marcadores moleculares para el diagnóstico de la Tricuriasis humana y otras tricuriasis de origen animal" se propone la utilización de un procedimiento basado en la utilización de marcadores moleculares para la diferenciación específica del género Trichuris. Thus, by means of the invention "Use of restriction enzymes as molecular markers for the diagnosis of human Trichuriasis and other trichuriasis of animal origin" it is proposed to use a method based on the use of molecular markers for the specific differentiation of the Trichuris genus.
L.a mayoria de los trabajos publicados en los últimos ailos han ido dirigidos a la perfección y aplicación de técnicas moleculares al diagnóstico y epidemiología de las enfermedades parasitarias. AsI, las técnicas moleculares no son complicadas y ofrecen enormes ventajas frente a las técnicas convencionales en su aplicación al estudio sistemático de parásitos (Prichard, 1997) ya que: el ADN es más estable que las proteínas; los ácidos nucleicos tienen una especial capacidad para hibridar con otra cadena sencilla de ácido nucleico similar, ofreciendo un amplio rango de ventajas. La Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) permite la posibilidad de amplificar múltiples secuencias determinadas de ADN o ARN. La Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) (Saiki y col. , 1988) es un método muy utilizado, ya que permite el análisis de genes con cantidades mínimas de material parásito (Gasser y col., 1993; Campbell y col. , 1995), y no requiere elementos radiactivos. Entre los métodos basados en la PCR más utilizados están: PCR-fragmentos de restricción (PCR-RFLP). L. Most of the works published in recent years have been directed to the perfection and application of molecular techniques to the diagnosis and epidemiology of parasitic diseases. Thus, molecular techniques are not complicated and offer enormous advantages over conventional techniques in their application to the systematic study of parasites (Prichard, 1997) since: DNA is more stable than proteins; Nucleic acids have a special ability to hybridize with another simple chain of similar nucleic acid, offering a wide range of advantages. The Polymerase Chain Reaction (PCR) allows the possibility of amplifying multiple specific sequences of DNA or RNA. The Polymerase Chain Reaction (PCR) (Saiki et al., 1988) is a widely used method, since it allows the analysis of genes with minimal amounts of parasitic material (Gasser et al., 1993; Campbell et al., 1995), and does not require radioactive elements. Among the most commonly used PCR-based methods are: PCR-restriction fragments (PCR-RFLP).
La técnica conocida como PCR-RFLP, es un método que detecta la mínima variación en un gen cuando se produce una sustitución de una sola base, si ésta ha originado la creación de un sitio capaz de ser digerido por un enzima de restricción, o bien ha originado la desaparición de éste. Las Endonucleasas de Restricción son enzimas de origen bacteriano capaces de cortar o digerir la doble cadena de AON, al reconocer una secuencia específica de entre 4 y 7 pares de bases. En esta técnica, la PCR se utiliza para amplificar una región del gen. El producto de la PCR es sometido a la digestión por una o varias endonucleasas de restricción. Estos productos digeridos se visualizan tras electroforesis en gel de agarosa, tefíido con bromuro de etidio, bajo luz UV, observándose The technique known as PCR-RFLP, is a method that detects the minimum variation in a gene when a single base substitution occurs, if it has led to the creation of a site capable of being digested by a restriction enzyme, or It has caused the disappearance of it. Restriction Endonucleases are enzymes of bacterial origin capable of cutting or digesting the double AON chain, recognizing a specific sequence of between 4 and 7 base pairs. In this technique, PCR is used to amplify a region of the gene. The PCR product is subjected to digestion by one or several restriction endonucleases. These digested products are visualized after agarose gel electrophoresis, ethidium bromide tefid, under UV light, being observed
el patrón de bandas caracterrstico. Este método requiere conocer previamente la porción del AON a estudiar para poder comparar los patrones obtenidos. the pattern of characteristic bands. This method requires previously knowing the portion of the AON to study in order to compare the patterns obtained.
Un detalle del procedimiento, como ejemplo a desplegar para la realización de la técnica y que nos ha llevado a los resultados que proponemos patentar, se relaciona a continuación: A detail of the procedure, as an example to deploy for the realization of the technique and that has led us to the results that we propose to patent, is listed below:
1. Recogida del material objeto de estudio 1. Collection of the material under study
Una vez que las muestras fecales llegan al laboratorio en boles herméticamente cerrados, se procede al examen microscópico, directo y tras concentración, de las heces para la visualización de huevos de Trichuris. La técnica de concentración utilizada es la de flotación en una solución de cloruro sódico sobresaturada (Schnieder y col., 1999, Cutillas y col., 2009). Once the faecal samples arrive at the laboratory in tightly closed bowls, the microscopic examination, directly and after concentration, of the feces for the visualization of Trichuris eggs is carried out. The concentration technique used is that of flotation in a solution of supersaturated sodium chloride (Schnieder et al., 1999, Cutillas et al., 2009).
Los huevos aislados, si son escasos, pueden ser cultivados en tubo a 32°C durante 3 a 4 semanas en solución de dicromato potásico al 0,2% (Horii y Usui, 1985). Isolated eggs, if scarce, can be grown in a tube at 32 ° C for 3 to 4 weeks in 0.2% potassium dichromate solution (Horii and Usui, 1985).
2 . Amplificación y secuenciación de huevos de Trichuris spp. El estudio molecular de estos nematodos parásitos comprende varias etapas: 2 . Egg amplification and sequencing of Trichuris spp. The molecular study of these parasitic nematodes comprises several stages:
La técnica de extracción de ADN se basa en el protocolo del kit comercial Dneasy Blood & Tissue Kit (Qiagen). Una vez extraído el ADN, se somete a electroforesis una alícuota en un gel de agarosa al 0.8% y bromuro de etidío para su visualización. The DNA extraction technique is based on the protocol of the Dneasy Blood & Tissue Kit commercial kit (Qiagen). Once the DNA is extracted, an aliquot in an 0.8% agarose gel and ethidium bromide is electrophoresed for visualization.
2.2. Amplificación del gen cox 1 del ADNmt (Figura 1) Amplificación 2.2. Amplification of the cox 1 gene of mtDNA (Figure 1) Amplification
El ADN extraldo es sometido a una reacción de amplificación del fragmento de AON objeto de estudio siguiendo el siguiente protocolo: The extracted DNA is subjected to an amplification reaction of the AON fragment under study following the following protocol:
Componentes Volumen Concentración final Components Volume Final concentration
5 Tampón de PCR 10x S ~I 1x Mezcla de dNTP 10 mM 2 ~I 0.4 mM cada uno CI,M9 SO mM 3 ~I 1.SmM Cebadores ().lM cada uno) 5 ).ll 1 mM cada uno Muestra de ADN 5 III 5 PCR buffer 10x S ~ I 1x 10mM 2 ~ I 0.4mM dNTP mix each CI, M9 SO mM 3 ~ I 1.SmM Primers () .lM each) 5) .ll 1 mM each DNA sample 5 III
10 Taq DNA Polimerasa SU/~I) O.S f'1 2.5 Unidades Agua destilada e.s.p. SO ~I 10 Taq DNA Polymerase SU / ~ I) O.S f'1 2.5 Units Distilled water e.s.p. SO ~ I
Los cebadores utilizados para la amplificación parcial del gen de la citocromo ( 15 oxidasa subunidad 1 (cox1) del AONmt han sido diseñados específicamente a partir d los descritos por Folmer y col. (1994) y Nagano y col (1999): The primers used for partial amplification of the cytochrome gene (15 oxidase subunit 1 (cox1) of the AONmt have been specifically designed from those described by Folmer et al. (1994) and Nagano et al (1999):
HC02198F S·-TGAIIIIIIGGTCACCCTGAAGTTTA-3·comocebadordirecloy CORAS·-ACYACATAGTAGGTRTCATG-3· como reverso 20 Esta mezcla de reacción es sometida a los siguientes ciclos de temperaturas: HC02198F S · -TGAIIIIIIGGTCACCCTGAAGTTTA-3 · comocebadordirecloy CORAS · -ACYACATAGTAGGTRTCATG-3 · as reverse 20 This reaction mixture is subjected to the following temperature cycles:
1. Un ciclo a 94°C durante 5 minutos 1. One cycle at 94 ° C for 5 minutes
2. 40 ciclos consistentes en: 94 oC durante 60 segundos 48 oC durante 60 segundos 72 oC durante 60 segundos 2. 40 cycles consisting of: 94 oC for 60 seconds 48 oC for 60 seconds 72 oC for 60 seconds
3. Un ciclo a 72 oC durante 7 minutos. 3. One cycle at 72 oC for 7 minutes.
Una vez terminada la reacción de peR, la muestra se somete a una electroforesis en gel al 2% de agarosa en tampón TBE a voltaje constante, en presencia de bromuro de elidia y utilizando un marcador de pesos moleculares. Posteriormente, se observa el gel en un transiluminador, pudiéndose visualizar la banda correspondiente al fragmento de AON objeto de estudio. Por último, se fotografía con el sistema KODAK 10 (Scientific imaging systems). Upon completion of the peR reaction, the sample is subjected to a 2% agarose gel electrophoresis in TBE buffer at constant voltage, in the presence of elidia bromide and using a molecular weight marker. Subsequently, the gel is observed in a transilluminator, being able to visualize the band corresponding to the AON fragment under study. Finally, it is photographed with the KODAK 10 (Scientific imaging systems).
La banda del producto PCR correspondiente, se extrae del gel de agarosa y se purifica siguiendo el protocolo del kit comercial de QIAEX 11 Extraction Kit (Qiagen). Los fragmentos de AON amplificados se secuencian. The corresponding PCR product band is extracted from the agarose gel and purified following the protocol of the commercial kit of QIAEX 11 Extraction Kit (Qiagen). The amplified AON fragments are sequenced.
3. Estudio de las secuencias obtenidas a partir del ADN mitocondrial (Figura 2). 3. Study of the sequences obtained from mitochondrial DNA (Figure 2).
Se ha estudiado: It has been studied:
3.1. La variabilidad intraespecifica: Que se basa en conocer las diferencias de secuencias (variabilidad) entre individuos de una misma especie. Una vez conocidas se haya la secuencia patrón o consenso. 3.1. Intraspecific variability: Which is based on knowing the differences in sequences (variability) between individuals of the same species. Once the pattern sequence or consensus is known.
3.2. La variabilidad interespecifica: Se estudia comparativamente las secuencias obtenidas para T richuris lrichiura, T. suis y T vulpis, responsables de parasitismos en el hombre y otras especies de este género con las posibles secuencias depositadas en el GenBank para estudiar la similitud existente entre las especies del género Trichuris y otras especies de nematodos parásitos. 3.2. Interspecific variability: The sequences obtained for T richuris lrichiura, T. suis and T vulpis, responsible for parasitisms in man and other species of this genus are studied comparatively with the possible sequences deposited in the GenBank to study the similarity between species of the genus Trichuris and other species of parasitic nematodes.
4 . Estudio comparativo de los datos obtenidos con otras especies de nematodos parásitas. Obtención de marcadores moleculares específicos (Figura 3, 4 Y 5). Four . Comparative study of the data obtained with other species of parasitic nematodes. Obtaining specific molecular markers (Figure 3, 4 and 5).
Esta fase del estudio ha consistido en utilizar programas como el elustal W para llevar This phase of the study has consisted of using programs such as elustal W to carry
a cabo los alineamientos pertinentes y los cálculos de similaridad y homología entre carried out the relevant alignments and similarity and homology calculations between
distintas especies. Así mismo, las secuencias obtenidas se han estudiado mediante el different species Likewise, the sequences obtained have been studied through
programa "map" de GenBank para definir enzimas de restricción especificas que nos diferencien las especies de Trichuris estudiadas. GenBank's "map" program to define specific restriction enzymes that differentiate us from the Trichuris species studied.
los resultados obtenidos pueden observarse en la tabla que se muestra a continuación: The results obtained can be seen in the table shown below:
- Enzima Enzyme
- T. suis T. vulpis T. trieltiura (Horno sapiens) T. trichiura (Papio ,p.) T. lrichiura (Colobas guereza kikuyensis) T. orvicolae T. muris T. ovu T. discolor T. skrjabini T. suis T. vulpis T. trieltiura (Oven sapiens) T. trichiura (Papio, p.) T. lrichiura (Colobas guereza kikuyensis) T. orvicolae T. muris T. ovu T. discolor T. skrjabini
- EcoRI EcoRI
- - 230 - - - - - - - - - 230 - - - - - - - -
- Mse 1 Mse 1
- 85, 244, 324, 348 - 75,234 84,243 252 84 51 84, 243, 299 - 92,307 85, 244, 324, 348 - 75,234 84,243 252 84 51 84, 243, 299 - 92,307
- Hae lJI Hae lJI
- - - 87 96 - - 63 156, 345 103 - - - 87 96 - - 63 156, 345 103 -
- Mie l Honey
- - - 327 336 - 171 138 99 106, 178 - - - 327 336 - 171 138 99 106, 178 -
- Pl'U TI Pl'U TI
- - - 246 255 - - - 255 - - - - 246 255 - - - 255 - -
- Ava l Ava l
- 193 - - - 201 - - - 199 200 193 - - - 201 - - - 199 200
- Taq l Taq l
- 194 - - - 202 - - 54, 186 200 - 194 - - - 202 - - 54, 186 200 -
- Xho l Xho l
- 193 - - - 201 - - - 199 - 193 - - - 201 - - - 199 -
- Pst 1 Pst 1
- - 213 - - - 211 - - - - - 213 - - - 211 - - - -
- Dral Dral
- 86 - 76 - - 85 52 85 - 93 86 - 76 - - 85 52 85 - 93
- Bc ll Bc ll
- - - - - - - - - - 227 - - - - - - - - - 227
- BshT I BshT I
- - - - - 359 - - - - 244 - - - - 359 - - - - 244
- Ahll Ahll
- - - - - - - - - - 393 - - - - - - - - - 393
- BspJ9 1 BspJ9 1
- - - - - - 336 - - - - - - - - - 336 - - - -
- BlrBI Blrbi
- - 373 - - 380 - - 37 1 - - - 373 - - 380 - - 37 1 - -
- Avr 11 Avr 11
- - 138 - - - - - - - - - 138 - - - - - - - -
- Acc III Acc III
- - - - - - - - 314 - - - - - - - - - 314 - -
- Aal ) Aal)
- - - - - - - - 345 - - - - - - - - - 3. 4. 5 - -
10 Así, el conocimiento de estos enzimas de restricción, nos permiten concretar la metodología para la identificación especifica de los huevos de Trichuris en tres pasos: 10 Thus, knowledge of these restriction enzymes allows us to specify the methodology for the specific identification of Trichuris eggs in three steps:
- 1. one.
- Detección, extracción y amplificación del ADN de los huevos de Trichuris mediante cebadores específicos para la enzima cox 1. Detection, extraction and amplification of DNA from Trichuris eggs using primers specific for the enzyme cox 1.
- 2. 2.
- Purificación del ADN amplificado Purification of amplified DNA
5 3. Digestión con enzimas de restricción específicas. 5 3. Digestion with specific restriction enzymes.
No se considera necesario hacer más extensa esta descripción para que cualquier expert It is not considered necessary to make this description more extensive for any expert
en la materia comprenda el alcance de la invención y las ventajas que de la misma s in the field understand the scope of the invention and the advantages thereof
derivan. Las técnicas empleadas y su aplicación, serán susceptibles de variación siempr drift The techniques used and their application will be subject to variation whenever
10 Y cuando ello no suponga una alteración en la esencialidad del invento. 10 And when this does not imply an alteration in the essentiality of the invention.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ES201300080A ES2477441B1 (en) | 2013-01-16 | 2013-01-16 | Use of restriction enzymes as molecular markers for the diagnosis of human Trichuriasis and other Trichuriasis of animal origin |
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ES2477441A1 ES2477441A1 (en) | 2014-07-16 |
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- 2013-01-16 ES ES201300080A patent/ES2477441B1/en active Active
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