Producción recombinante de la enzima reverso-transcriptasa (RT) para análisis y pruebas de carga viral mediante RT-PCR

Debido a la pandemia del coronavirus SARS-CoV-2, causante de la enfermedad COVID-19, la Organización Mundial de la Salud (OMS) ha dado a conocer que la técnica más sensible para su detección es el “Real-time PCR” (RT-PCR). Para que nuestro país logre un diagnóstico y una autosuficiencia oportuna en esta -y en futuras-pandemias, como estrategia complementaria a otros esfuerzos locales y regionales para la detección de este y otros virus, es imperativo implementar la producción de una de las enzimasmás importantespara dicho diagnóstico: la reverso transcriptasa (RT). La RT es provista comercialmente, pero las casas fabricantes han indicado que no dan abasto por la alta demanda e incluso se está racionalizando la entrega del producto. Con la implementación de la producción recombinante de esta enzima reverso-transcriptasa, el país estará en mejores condiciones paraladetección del virus en los próximos meses, y para la detección de enfermedades infectocontagiosas venideras, ya que esta enzima es clave en la evaluación de carga viral o bacteriana deuna amplia gama de patologías.

Objetivo General:

Producción recombinante  de  la  enzima  reverso-transcriptasa (RT) para análisis y pruebas de carga viral mediante RT-PCR

Investigadores:

David García Gómez

Erick Hernández Carvajal

Montserrat Jarquín Cordero

Formulación de un prototipo de uso tópico a partir de extractos de fresa (Fragaria x ananassa., variedad Festival) ricos en antocianinas

Las características de impermeabilidad natural de la piel limitan la absorción de sustancias y su penetración eficaz a través de las capas del tejido, lo cual dificulta la administración de muchos tratamientos para lesiones y enfermedades de la piel. Los  fitoquímicos  antioxidantes  representan  una  fuente  alternativa  para  el  desarrollo  de productos tópicos con potencial bioactivo. Los frutos rojos, especialmente las bayas (fresas, moras, frambuesas),  son  de  especial  interés  debido  a  que  contienen  sustancias con  alto potencial  antioxidante  y  antiinflamatorio.  En  el  caso  de  la  fresa,  numerosos  estudios  han demostrado  sus  beneficios  para  la  salud  humana;  sin  embargo,  la  mayoría  de  los  estudios  se enfocan en el fruto, de forma que el resto de la planta está subutilizada. Además, en otras frutas (mora y uva) se ha demostrado que puede existir mayor contenido de antioxidantes en los tallos y en las hojas que en los frutos. La presente propuesta plantea analizar el perfil fitoquímico en hojas de plantas de fresa de la zona norte de Cartago y compararlo con plántulas de fresa cultivadas in vitro, con  el  fin  de  identificar  las  condiciones  de  cultivo  óptimas  para  elicitar  mayor  producción  de polifenoles antioxidantes  y  aprovecharlas  para  formular  un  prototipo  natural  de  uso  tópico  con  potenciales aplicaciones biomédicas, cuya bioactividad se evaluará en modelos de piel in vitro.

Objetivo General:

Desarrollar un prototipo natural de uso tópico con potencial aplicación biomédica basado en extractos ricos en antocianinas extraídas de fresas (Fragaria x ananassa, variedad Festival)

Investigadores:

Dr. Laura Calvo Castro

Máster Karla Salas Arias

Dr. Andrés Sánchez Kopper

Producción de mutantes de arroz (Oryza sativa) tolerantes a herbicidas utilizando rayos gamma para contribuir con el manejo sostenible del cultivo

Desarrollo de un proceso industrial para la producción de un bio-material y subproductos a partir de la fibra de la hoja de la piña

Resumen:

La hoja de la piña contiene elementos valiosos con potencial comercial explotable como materia prima en otras industrias. Este proyecto pretende desarrollar un proceso industrial eficiente a gran escala para procesar grandes volúmenes de la hoja de la planta de la piña y transformarla en materias primas de alto valor agregado para otras industrias. Se plantea la transformación en un bio-material que pueda ser empleado en la producción de los empaques de exportación de la misma industria piñera, y en subproductos de alto valor agregado como la celulosa para las industrias alimenticia, química y farmacéutica. El proyecto se plantea en etapas, siendo la primera la investigación propia para la transformación del residuo en los productos esperados, la implementación de una planta piloto, la producción de un “producto mínimo viable”, estudio de mercado para subproductos, comercialización del producto mínimo viable y el diseño del escalamiento industrial proyectado. En una segunda etapa se realizaría el escalamiento requerido.

Objetivo General:

Procesar de forma industrial y eficiente biomasa generada por la hoja de la planta de la piña para reducir costos y  para generar una solución de impacto nacional

Investigadores:

M.Sc. Giovanni Garro Monge

Máster Katherine Sánchez

Diversidad genómica de Salmonella enterica y genes de resistencia a los antimicrobianos en poblaciones humanas, animales y alimentos en Costa Rica

Salmonelosis  es  una  enfermedad altamente prevalente causada por la bacteria Salmonella enterica y está asociada a un gran número de serovariedades las cuales son responsables de causar patologías muy diversas. Los mecanismos y epidemiología de infección de Salmonella enterica en seres humanos están solo parcialmente entendidos. La presente  propuesta busca unificar esfuerzos  e identificar  la  similitud  genética  y  los  genes  de  resistencia antimicrobiana  de  cepas  de Salmonella enterica recuperadas  de  casos  clínicos humanos,  animales  y  alimentos  por  medio  de  técnicas  de  secuenciación  de  última generación  para  analizar  posibles  vías  de  transmisión  y  fortalecer  el  sistema  de vigilancia   nacional. Se conocerá la diversidad genómica de Salmonella enterica circulante en Costa Rica y sus elementos genéticos de  virulencia  asociados  a  resistencia  antimicrobiana,  lo  que  permitirá  establecer  y fortalecer medidas de prevención y contingencia para salvaguardar la salud humana y animal.

Objetivo general:

Identificar los genes de resistencia antimicrobiana y la similitud genética de cepas de Salmonella enterica recuperadas de casos clínicos humanos, animales y alimentos para analizar posibles vías de transmisión y  fortalecer el sistema de vigilancia nacional.

Investigadores:

M.Sc. Olga Rivas Solano

La  brucelosis  es  una  enfermedad  que  es transmitida de los animales a los humanos. Es por lo  tanto  una  zoonosis.   En  Costa   Rica  afecta principalmente  a  ganado  vacuno  y  se  ha  descrito también  en  perros,  búfalos,  cetáceos  y  personas. En  los  seres  humanos  produce  una  enfermedad crónica  con  síntomas  inespecíficos  como  fiebre, dolor  articular  y  fatiga,  por  lo  cual  puede  ser fácilmente confundida con otras enfermedades que producen   fiebre   por   semanas.   Esta es una enfermedad que ha sido desatendida  a   nivel mundial. Este proyecto  pretende  continuar los esfuerzos generados, en  dos  ejes    transversales:  1. Educación  de  la  población  y  2.  Ampliación  del conocimiento  sobre  la  brucelosis  en  el  país. De esta  manera,  podremos  generar  herramientas  de detección  y    diagnóstico  de  la  enfermedad, específicas y acorde a la situación del país.

Investigadores:

M.Sc. Olga Rivas Solano

Desarrollo de una mezcla de microorganismos benéficos para el incremento de la vida útil post-cosecha de la cebolla en la zona norte de Cartago

Resumen:

Este proyecto busca la  incorporación  de  tecnologías  microbiológicas  para  el  establecimiento  de  una  barrera protectora en la cebolla. La idea principal es desarrollar una mezcla de microorganismos y aditivos, que aceleren el proceso de secado de los bulbos y a la vez, brinden una protección biológica contra el  crecimiento  de  los  hongos  que  causan  la  pudrición  del  material  vegetal  en  las  bodegas.  Este proyecto es una solución de bajo costo, que puede impactar positivamente en el sector cebollero nacional  y  en  el  mercado  interno  de  hortalizas.  Además,  puede  ser  la  base  de  un  conocimiento protegible por parte de la Institución y que permita su transferencia exitosa a productores, técnicos y/o empresarios.

Objetivo General:

Desarrollar una mezcla de microorganismos que proteja los bulbos de cebolla en la etapa de almacenamiento post-cosecha mediante el aceleramiento del secado y la producción de compuestos antimicrobianos in vivo

Investigadores:

Dr. William Rivera Méndez

M.Sc. Jaime Brenes Madriz

Alimentómica de microalgas: determinación de metabolitos primarios y secundarios en biomasas microalgales para la elaboración de alimentos funcionales

En los últimos años el grupo de investigación en microalgas del CIB ha liderado proyectos a nivel nacional para la utilización de las microalgas como un suplemento alimenticio carbono-neutral potencial para la alimentación de animales. Estas han mostrado perfiles nutricionales de altos contenidos de proteína, carbohidratos y lípidos funcionales. Por medio del desarrollo de sistemas de producción en donde se aprovecha los residuos agroindustriales se ha disminuido los costos de producción de materias primas que puedan sustituir parcialmente el maíz y la soya. Sin embargo, los beneficios de las microalgas no se limitan a su contenido de proteínas, lípidos y carbohidratos, estas presentan una serie de metabolitos y minerales que podrían contribuir a mejorar la nutrición y la salud de los animales y del ser humano. Actualmente, a nivel nacional la información con que se cuenta del contenido de los metabolitos primarios y secundarios en las biomasas cosechadas con medios de cultivo alternativos es muy limitado, se requiere comprender con detalle la composición de los metabolitos secundarios y minerales lo que permitiría al sector industrial conocer la composición de las biomasas de la microalga y usarlas en la construcción de suplementos de animales o humanos como un alimento funcional. Para ello, se requiere profundizar en los estudios haciendo uso de herramientas como las omicas para mostrar todo el potencial que las microalgas presentan. A través de la alimentómia (disciplina que examina todo el conjunto de sustancias presentes en los alimentos, sus propiedades nutricionales y su impacto en la salud) se realizará un estudio trandisciplinario para determinar el perfil de metabolitos de las microalgas Haematococcus pluvialis, Isochrysis galbana y Arthrospira maxima como fuente potencial de alimentos funcionales. Se desarrollarán cultivos suplementados con micronutrientes como Zinc (Zn), Manganeso (Mn) y Selenio (Se) para su incorporación en la biomasa microalgal, además, se realizarán ensayos para determinar el poder antioxidante (valor ORAC). La investigación incluye, además, pruebas de escalamiento y determinación de puntos críticos, para asegurar el crecimiento estable de las microalgas en condiciones de cultivo masivo al ser suplementadas con micronutrientes. Se realizará el diseño de un prototipo de núcleo mineral proteico para el sector avícola, acuícola y un prototipo de Snack para humanos que cumpla con las normativas del reglamento RTCA y el Códex Alimenticio. Los resultados generados permitirán impactar a las industrias de producción alimenticia nacional y a los consumidores debido a las posibles mejoras a nivel nutricional de los productos derivados de huevos, pescado y biomasa de microalgas lo cual contribuiría a la salud pública con acciones que atiendan las diferentes formas de malnutrición que se podría presentar en nuestra sociedad. El proyecto puede generar conocimiento innovador donde se podría generar patentes o secreto industrial, a su vez el producto (s) podrían concebir alternativas de solución para diversos sectores con represión alimentaria tales como: pacientes con diversas patologías, pacientes quirúrgicos, adultos mayor y familias en desnutrición.

Palabras clave: Alimentos funcionales, micro nutrientes, microalgas

• Subárea: Biotecnología Ambiental

Caracterización de actividad lipasa endógena de especies de microalgas y desarrollo de transesterificación in situ para la producción de ésteres etílicos de ácidos grasos, como materia prima para biocombustibles.

Las lipasas son enzimas naturales en las microalgas que permiten realizar la transesterificación de los lípidos en la biomasa húmeda, reduciendo costos de secado y extracción del lípido; además, prescinde de catalizadores para la producción de la materia prima para biocombustible (esteres metílicos de ácidos grasos o FAEE) pues las mismas enzimas de la biomasa pueden conducir esta reacción con altos rendimientos de hasta 80%. Este proyecto busca encontrar una cepa de microalga con alta actividad lipasa y posteriormente inducirla a producir mayor cantidad de lípidos mediante modificación de las condiciones de crecimiento. Los aceites producidos por el alga posteriormente serán transformados en precursores de biocombustibles por medio de la transesterificación directa en la biomasa húmeda mediante la adición de etanol para generar los FAEE. A futuro, los procesos desarrollados podrán ser escalados permitiendo maximizar los rendimientos para aplicarse a proyectos de gran interés en el ámbito de la "bioenergía alternativa".

Objetivo general:

Desarrollar un proceso de transesterificación por actividad lipasa endógena de microalgas silvestres de Costa Rica para la producción de ésteres etílicos de ácidos grasos, como materia prima para biocombustibles

El proyecto muestra la aplicación de dos heurısticas de optimización combinatoria (algoritmo genético y sobrecalentamiento simulado) a tres problemas de optimización, que surgen al modelar el número de infectados y los costos de aplicar ciertas medidas de control, ante la propagación de una enfermedad infecciosa. Para la simulación se emplean las ecuaciones discretas de los modelos SIR (en una y dos poblaciones) y SIS (en dos poblaciones), y en cada caso se utiliza un funcional de costo que permite cuantificar el valor conjunto de la aplicación de las medidas de control, junto con la atención de los infectados. En total se formulan y se estudian ampliamente tres problemas combinatorios que permiten determinar la forma óptima de aplicar algunas medidas de control ante el brote de una enfermedad infecciosa, en una misma población o en dos poblaciones interconectadas (dependiendo del caso). Esto se realiza con el objetivo de minimizar en cada problema el número total de infectados durante el periodo de desarrollo de la enfermedad, así como el costo de aplicación de esas medidas.