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Transferrin is responsible for the safe transport of iron in the human body, and healthy individuals have a typical transferrin saturation value of 30%, with virtually all the blood plasma iron bound to this protein (Silva et al., 2021). However, in several diseases and clinical conditions hazardous non-transferrin-bound iron (NTBI) species occur (Brissot et al., 2012). NTBI determinations are much required and will serve a large market of clinical conditions. NTBI was first described in ß-thalassemia major (ß-thal) (Hershko et al., 1978), but its occurrence was soon described in hereditary hemochromatosis (HH) (Aruoma et al., 1988; Gutteridge et al., 1985) and other diseases of transfusional iron-overload, such as, sickle cell and congenital sideroblastic anemias (Breuer et al., 2000). HH is the most prevalent hereditary disease in populations with European ancestry. It is a metabolic conditions of increased iron absorption, which mainly results in multi-organ iron accumulation. The liver is a main target for circulating NTBI, with patients developing liver fibrosis, cirrhosis and ultimately hepatocarcinome if left untreated (Brissot et al., 2012). NTBI has also been associated with clinical conditions which are highly prevalent among the world population, such as diabetes mellitus (DM) , end-stage renal disease, acute leukemias undergoing chemotherapy treatment or iron deficiency anemias under an iron supplementation regimen (Breuer et al., 2000; Brissot et al., 2012; Lee et al., 2006). NTBI is thought to be a direct cause of oxidative stress in the circulating compartment and it is also a more readily available iron source for pathogens, exposing patients to a higher risk of infection. Furthermore, we have recently shown that NTBI is a main effector and possible therapeutic target in atherosclerosis and vascular disease (Vinchi et al., 2020; Vinchi et al., 2021). Thus for, NTBI has the potential to become a major clinical marker of a patients’ risk to develop vascular disease. Despite its relevance as a biochemical marker in several pathological conditions (Breuer et al., 2000), no standardized method for NTBI determination exists, precluding its common use in clinical practice (Cabantchik & Hershko, 2022). Current methods are laborious and analyst dependent, showing high inter- and intra-assay variability (de Swart et al., 2016; E. M. G. Jacobs et al., 2005). With the research project proposed herein, a strategy to develop a new and reliable method for the quantification of these iron species is devised. An innovative way to promote the selective determination of NTBI will be usedWe envision an easy-to-use method with minimal sample manipulation, taking advantage of equipment usually present in most laboratories. We believe, that these factors will favour the adoption of the eQuaNTI approach by clinical chemistry services in most hospitals. We believe to have gathered a team of scientists at LAQV with the right expertise to tackle this problem, following an innovative idea. The project leader has a vast knowledge on NTBI speciation and current NTBI assays. The Co-PI, B. Castro, is a senior researcher at LAQV, with a vast CV in inorganic and bioinorganic chemistry and large experience in project management. M. Rangel (core-CV) is an expert on iron bioinorganic chemistry, metal ion solution speciation and the development of iron chelators. Dr. G. Porto (core-CV) is a leading clinician in hematology and iron overload and will ensure access to patients and real samples with appropriate clinical follow up. A transferrina é responsável pelo transporte de ferro no corpo humano, e indivíduos saudáveis têm um valor típico de saturação da transferrina de 30%, com praticamente todo o ferro presente no plasma do sangue ligado a esta proteína (Silva et al., 2021). No entanto, em várias doenças e condições clínicas ocorrem espécies tóxicas de ferro não ligado à transferrina (NTBI) (Brissot et al., 2012). As determinações de NTBI são bastante necessárias e servirão um mercado alargado. O NTBI foi descrito pela primeira vez em pacientes com ß-talassemia major (ß-tal) (Hershko et al., 1978), mas a sua ocorrência foi posteriormente descrita na hemocromatose hereditária (HH) (Aruoma et al., 1988; Gutteridge et al., 1985) e outras doenças de sobrecarga secundária de ferro, como anemia falciforme e anemia sideroblástica congênita (Breuer et al., 2000). O NTBI tem também sido associado a condições clínicas altamente prevalentes na população mundial, como a diabetes mellitus (DM), doença renal, leucemias agudas em tratamento por quimioterapia ou anemias por deficiência de ferro sob um regime de suplementação deste elemento (Breuer et al., 2000; Brissot et al., 2012; Lee et al., 2006). Pensa-se que o NTBI seja uma causa direta de stress oxidativo no compartimento circulante e também uma fonte de ferro de maior disponibilidade para agentes patogénicos, expondo os pacientes a um maior risco de infeção. Além disso, recentemente colaboramos na demonstração de que o NTBI é um efetor patológico e um possível alvo terapêutico na aterosclerose [9]. Assim, o NTBI tem o potencial para se tornar num importante marcador clínico do risco de doença vascular. Apesar da relevância como marcador bioquímico em várias condições patológicas (Breuer et al., 2000), não existe um método padronizado para a determinação de NTBI, impedindo o seu uso regular na prática clínica (Cabantchik & Hershko, 2022; de Swart et al., 2016). Os métodos atuais são trabalhosos e dependentes do analista, mostrando alta variabilidade inter e intra-ensaio. Com o projeto aqui proposto, é apresentada uma estratégia para desenvolver um novo método para a quantificação destas espécies de ferro. Será explorada uma forma inovadora de promover a determinação seletiva de NTBI. A equipa de investigação é composta por investigadores do LAQV-REQUIMTE com vasta experiência na química bio inorgânica do ferro. O líder do projeto tem um vasto conhecimento sobre especiação de NTBI e nos métodos de quantificação de NTBI atuais, tendo colaborado com investigadores nacionais e internacionais na quantificação destas espécies de ferro (Lopes et al., 2021; Vinchi et al., 2020; Vinchi et al., 2021). Maria Rangel (core-CV) é especialista em química bioinorgânica do ferro, na especiação de iões de metais e no desenvolvimento de quelantes de ferro. Contamos também com a participação da Dr. Graça Porto, directora do serviço de Hematologia do Centro Hospitalar do Porto – Hospital de Santo António e Investigadora do Instituto de Investigação e Inovação em Saúde (I3S), o que garantirá o acesso a amostras de pacientes clinicamente relevantes e fornecerá feedback com um ponto de vista clínico sobre o desenvolvimento e utilidade do novo método analítico.

This project proposes the development and implementation of new imaging techniques for non-invasive skin surface characterization based on recent light field (LF) imaging technology. The main objective is to obtain a new set of quantitative markers associated to the physiological processes of the skin, allowing the characterization of its morphological and functional structure to be used as markers of evolution and prognosis in Dermatology. The aim is to present new and innovative contributions to the technologies that currently support the diagnosis in Dermatology, promoters of the provision of high quality health care and with a high potential for monitoring and treatment of diseases with a high economic and social impact (due to the high incidence and chronicity of melanoma, the need to monitor the response to new therapies, or the central role attributed to early diagnosis in terms of prognosis). The project takes advantage of the most recent advances in imaging technology by relying upon LF high resolution images, characterized by containing both spatial RGB intensity and directional information of light rays, captured by a LF (or plenoptic) camera. Since such a rich visual content of skin lesion LF image does not exist yet in any publicly available database, its acquisition and online access worldwide represents, on its own, a novel and useful outcome of the project. The increased amount of visual information will allow the extraction of new features, like image refocusing at difference planes, 3D manipulation within few microns of depth range, multiview processing and surface depth analysis. Thus, new patterns of dermoholoscopy will be defined, together with its classification in terms of the taxonomy of Dermatological diseases. This new classification framework will allow the definition of groups of dermoholoscopic characteristics and patterns to be used in the context of automatic learning algorithms, particularly in the context of "Deep Learning" methodologies. The creation of this database, which we believe to be the world's first LF image database, with application in the diagnosis of dermatological diseases, will also involve the development of specific algorithms for lossless information compression. For this purpose, new techniques will be devised to exploit the LF image redundancies, namely those derived from the regular patterns associated to the structure of the camera microlenses, reducing the amount of storage capacity and bandwidth to access the database, or even in teledermatology contexts. The project team includes not only PhD researchers with large experience in the areas of Image and Video Processing and Compression, but also medical experts in Dermatology and a group of young researchers. With respect to them, it is highlight the project aim to provide post-graduate masters and doctoral training, as well as the development of scientific research skills. Este projeto propõe o desenvolvimento e a implementação de novas técnicas imagiológicas para a caracterização da superfície cutânea por métodos não invasivos, baseadas na recente tecnologia de imagens plenóticas (ou light field). O objetivo principal é o estabelecimento de novos marcadores quantitativos que permitam a definição de parâmetros associados aos processos fisiológicos da pele para serem usados como marcadores de evolução e prognóstico em Dermatologia. Pretende-se assim apresentar contributos novos, e inovadores, face às tecnologias que atualmente suportam o diagnóstico em Dermatologia, promotores da prestação de cuidados de saúde de acrescida qualidade e com elevado potencial para monitorização e tratamento de doenças com elevado impacto económico e social (seja pela sua elevada incidência e cronicidade, pela necessidade de monitorização da resposta a novas terapêuticas, ou pelo papel central atribuído ao diagnóstico precoce em termos de prognóstico). No foco do trabalho a desenvolver estará a aquisição de imagens plenóticas de alta resolução que se caracterizam por conter não apenas registo espacial (RGB), mas também informação relativa à direção dos raios luminosos incidentes, o que hoje em dia é possível com recurso a câmaras plenóticas. Com base no tratamento deste leque de informação visual mais alargado e tirando partido das possibilidades de, entre outros, redefinição do plano de focagem, análise multivista, elevada resolução e determinação de características 3D serão definidos novos padrões de dermoholoscopia em conjunto como a sua classificação em termos de taxonomia de doenças dermatológicas. Esta nova classificação irá permitir a definição de agrupamentos de características e padrões dermoholoscópicos para serem usadas no contexto de algoritmos de aprendizagem automática, em particular no âmbito das metodologias de "Deep Learning". Pretende-se também constituir uma base de dados de imagens plenóticas com aplicação no diagnóstico de doenças dermatológicas, no âmbito da qual serão desenvolvidos algoritmos específicos para compressão de informação sem perdas ("lossless"). Para tal serão consideradas, e otimizadas, estratégias que, indo para além dos algoritmos de compressão atualmente utilizados nos codecs mais avançados, permitam tratar as redundâncias da informação original do light field, reduzindo o espaço necessário para o armazenamento e a largura de banda necessária para acesso à base de dados, ou mesmo em contextos de teledermatologia. A equipa proposta para execução do projeto inclui não só investigadores doutorados com formação, e larga experiência em projetos nas áreas do Processamento e Compressão de imagens e vídeo, mas também médicos especialistas da área da Dermatologia e ainda um conjunto de jovens investigadores. Com respeito a estes releva-se ser também objetivo de proporcionar formação pós-graduada de mestrado e doutoramento, bem como o desenvolvimento de aptidões e capacidades de investigação científica.

According to the World Health Organization (WHO), in 2018, it was estimated that around 21 million children annually needed Pediatric Palliative Care (PPC). Europe and North and Central America together account for 9% of children's palliative care needs worldwide (WHO, 2018). The survival rates of newborns and children with complex health needs are increasing, leading to a rise in hospitalizations for children with Complex Chronic Diseases (CCD). These hospitalizations are longer, more expensive, and more likely to result in death. Globally, only 5.7% of countries have adequate PPC services (Lacerda, & Gomes, 2017). At the beginning of 2013, Portugal was officially classified as a country without provision of PPC (level 1), according to the International Children's Palliative Care Network. However, by October 2018, Portugal had reached level 4, indicating evidence of professional training available to provide PPC and plans focused on service development and integration into health services. This progress reflects a significant national effort to develop PPC. In 2018, it was estimated that 7,828 children and young people in Portugal needed PPC (ICPCN.org). Annually, around 200 children and young people die with CCD and need for PPC, with 50% of these deaths occurring in the first year of life and mostly in hospitals. Despite advancements, access to PPC remains limited and timely referral is often delayed (Bergstraesser, et al., 2013). The PPC approach aims to reduce aggressive therapies in advanced CCD cases, improve quality of life through effective symptom control, and lessen the emotional burden on parents and families. Current PPC is marked by excessive medical intervention, centralization in tertiary hospitals, fragmentation, lack of coordination, and insufficient home and psychosocial support (Lacerda, et al., 2013). The PaPaS Scale (Pediatric Palliative Screening Scale) (Bergstraesser, et al., 2013), (Bergstraesser, et al., 2014) is a validated tool that identifies children and young people aged 1 to 19 with CCD and palliative needs, enabling early referral to PPC specialists (Feudtner, et al., 2009) (Podruchny, 2009). The Portuguese version of the PaPaS Scale has recently been validated. Scientific knowledge about the characterization of children/young people with CCD and palliative needs and specific groups, such as the area of ??pediatric neurology in Portugal, is insufficient so far (Lacerda, et al., 2013), (Silva, et al., 2024), (Capelas, et al., 2020). This scale is crucial for better understanding this population, which will be fundamental for improving the structure and organization of PPC in Portugal. Portuguese hospitals are categorized into different levels based on their differentiation, clinical response, training and scientific teaching. The highest level, level III, is provided by five major hospital university centers. Other hospitals, classified from level I to III offer more limited care. Effective coordination between hospitals can lead to efficient utilization of existing resources. Smaller hospitals at levels I or II, sometimes closer to patients' residences, may provide necessary support during certain periods, thereby allowing larger hospitals to focus on more complex cases requiring differentiated and specialized services. Currently, there is no mechanism for such coordination between hospitals in Portugal. Hospital de Santa Maria, one of the five level III centers, is working on building a robust PPC team and conducting a multicenter study to identify children and young people with CCDs and palliative care needs in Portugal. This study, based on samples from hospitals with PPC teams, will classify the level of PPC required for the assessed population. This data will be essential for improving the structure and organization of PPC in Portugal and establishing a potential care network. The main aim of PiCaSSO is to create a cutting-edge digital platform to improve the quality and coordination of PPC in Portugal. The platform will feature a well-designed clinical data registry to store demographic and clinical data about children with CCD from various hospital centers. It will enable advanced data analysis and predictive modeling to generate statistical data and improve care and offer a user-friendly interface for health professionals from different hospitals to input, search, and visualize data. This project strives to revolutionize PPC in Portugal by delivering a comprehensive, scalable, and secure digital solution tailored to the specific needs of young patients and their families. The expected result of PiCaSSO is an integrated digital platform for the registration, characterization, and monitoring of children and young people with CCDs and palliative care needs in Portugal. This characterization and monitoring will be essential for stratifying and organizing the provision of palliative care for these children and establishing a care network supported with well specified data. De acordo com a Organização Mundial da Saúde (OMS), em 2018, estimou-se que cerca de 21 milhões de crianças necessitavam anualmente de Cuidados Paliativos Pediátricos (CPP). A Europa e a América do Norte e Central juntas representam 9% das necessidades de cuidados paliativos para crianças em todo o mundo (WHO, 2018). As taxas de sobrevivência de recém-nascidos e crianças com necessidades de saúde complexas estão a aumentar, levando a um crescimento das hospitalizações de crianças com Doenças Crónicas Complexas (DCC). Estas hospitalizações são mais longas, mais dispendiosas e mais propensas a resultar em morte. Globalmente, apenas 5,7% dos países têm serviços de CPP adequados (Lacerda, & Gomes, 2017). No início de 2013, Portugal foi oficialmente classificado como um país sem provisão de CPP (nível 1), de acordo com a Rede Internacional de Cuidados Paliativos Pediátricos. No entanto, em outubro de 2018, Portugal alcançou o nível 4, indicando a existência de formação profissional disponível para fornecer CPP e planos focados no desenvolvimento de serviços e na sua integração nos serviços de saúde. Este progresso reflete um esforço nacional significativo para desenvolver os CPP. Em 2018, estimou-se que 7.828 crianças e jovens em Portugal necessitavam de CPP (ICPCN.org). Anualmente, cerca de 200 crianças e jovens morrem com DCC e necessitam de CPP, sendo que 50% destas mortes ocorrem no primeiro ano de vida e principalmente nos hospitais. Apesar dos avanços, o acesso aos CPP permanece limitado e o encaminhamento atempado é frequentemente atrasado (Bergstraesser, et al., 2013). A abordagem dos CPP visa reduzir terapias agressivas em casos avançados de DCC, melhorar a qualidade de vida através do controlo eficaz dos sintomas e diminuir a carga emocional sobre os pais e famílias. Os CPP atuais são marcados por uma intervenção médica excessiva, centralização em hospitais terciários, fragmentação, falta de coordenação e insuficiência de apoio domiciliário e psicossocial (Lacerda, et al., 2013). A Escala PaPaS (Pediatric Palliative Screening Scale) (Bergstraesser, et al., 2013), (Bergstraesser, et al., 2014) é uma ferramenta validada que identifica crianças e jovens de 1 a 19 anos com DCC e necessidades paliativas, permitindo o encaminhamento precoce para especialistas em CPP (Feudtner, et al., 2009) (Podruchny, 2009). A versão portuguesa da Escala PaPaS foi recentemente validada. O conhecimento científico sobre a caracterização de crianças/jovens com DCC e necessidades paliativas e grupos específicos, como a área da neurologia pediátrica em Portugal, é ainda insuficiente (Lacerda, et al., 2013), (Silva, et al., 2024), (Capelas, et al., 2020). Esta escala é crucial para uma melhor compreensão desta população, o que será fundamental para melhorar a estrutura e organização dos CPP em Portugal. Os hospitais portugueses são categorizados em diferentes níveis com base na sua diferenciação, resposta clínica, formação e ensino científico. O nível mais alto, nível III, é fornecido por cinco grandes centros hospitalares universitários. Outros hospitais, do nível I ao III, oferecem cuidados mais limitados. Uma coordenação eficaz entre os hospitais pode levar a uma utilização eficiente dos recursos existentes. Hospitais menores, de níveis I ou II, que às vezes estão mais próximos das residências dos pacientes, podem fornecer o apoio necessário durante certos períodos de tempo, permitindo assim que os hospitais maiores se concentrem em casos mais complexos que exigem serviços diferenciados e especializados. Atualmente, não existe um mecanismo de coordenação para CPP entre hospitais em Portugal. O Hospital de Santa Maria, um dos cinco centros de nível III, está a criar uma equipa de CPP de modo a conduzir um estudo multicêntrico para identificar crianças e jovens com DCC e necessidades de cuidados paliativos em Portugal. Este estudo, baseado em amostras de hospitais com equipas de CPP, classificará o nível de CPP necessário para a população avaliada. Estes dados serão essenciais para melhorar a estrutura e organização dos CPP em Portugal e estabelecer uma potencial rede de cuidados. O principal objetivo do projeto PiCaSSo é criar uma plataforma digital de ponta para melhorar a qualidade e a coordenação dos CPP em Portugal. Contará com um registo clínico desenhado para armazenar dados demográficos e clínicos sobre crianças com DCC de vários centros hospitalares. Permitirá uma análise de dados avançada e modelação preditiva para gerar dados estatísticos e melhorar os cuidados, além de oferecer uma interface amigável para que os profissionais de saúde de diferentes hospitais possam inserir, pesquisar e visualizar dados. Este projeto visa revolucionar os CPP em Portugal ao oferecer uma solução digital abrangente, escalável e segura, possibilitando a estratificação e organização da prestação de cuidados paliativos para crianças com DCC e o estabelecimento de uma rede de cuidados suportada por dados estruturados recolhidos.