La exposición de un microorganismo a temperaturas superiores a su temperatura máxima de crecimiento ocasiona la muerte celular (Iáñez, 2005). Sin embargo, algunas bacterias como Geobacillus sp., producen estructuras de latencia, denominadas endosporas, que se caracterizan por su elevada resistencia al calor (Iáñez, 2006). El descubrimiento de las mismas fue decisivo para el desarrollo de métodos de esterilización, como el calor húmedo (autoclavado), el cual es ampliamente utilizado a nivel mundial para la esterilización de medios de cultivo, instrumentos y cristalería (Madigan et al., 1998).

La presente propuesta pretende cultivar la cepa G. stearothermophilus ATCC 7953 en un biorreactor de 2.5 litros bajo el sistema “batch”, con el fin de obtener una mayor cantidad de esporas termorresistentes con potencial para ser utilizadas como indicardor biológico en el control de calidad de autoclaves. Esto permitiría, en un futuro, ahorrar costos a nivel institucional e inclusive generar ganancias, si se llegara a comercializar el producto obtenido a nivel nacional, ya que el mismo no se produce en nuestro país.

La actividad de fortalecimiento se llevaría a cabo en el Centro de Investigación en Biotecnología (CIB), el cual cuenta con el equipo necesario para desarrollar el área de bioprocesos con microorganismos, que es una de las áreas prioritarias según el proceso de acreditación de la carrera de Ingeniería en Biotecnología. Esta propuesta representa la oportunidad ideal para generar conocimientos que permitan responder, de manera preliminar, a las necesidades de desarrollo institucional.

Palabras claves: Geobacillus stearothermophilus, endosporas, escalamiento, biorreactor, control de calidad, esterilización, indicadores biológicos.

• Subárea: Ciencias Biológicas

Resumen

La propuesta pretende que, con el análisis genómico de diversas especies de Brucella, provenientes de distintos hospederos y de distintos sitios anatómicos de un mismo hospedero se contribuya a establecer si la presencia de SNPs, pseudogenes, regiones repetitivas, entre otros, son importantes en la adaptación de Brucella a su hospedero. Por otro lado, el análisis de regiones reguladoras (detectadas mediante ChIP-seq) y sus interacciones, es fundamental para investigar procesos fisiológicos y celulares en una gran variedad de contextos, incluyendo los procesos que conllevan al desarrollo de la infección y a la respuesta a diferentes estímulos (Bansal et al., 2015).Si bien es cierto que los genomas completos generados mediante secuenciación proveen una gran cantidad de información y la misma es altamente confiable, la obtención de los datos requiere un análisis minucioso de los mismos y corroboración experimental. Por estas razones es indispensable que se cuente con el recurso humano capacitado en estas tareas. A pesar de que el país ya cuenta con la tecnología para la realización de estudios genómicos y transcriptómicos, el personal con conocimientos para analizar los datos aún es escaso. Por lo tanto, además de contestar las preguntas de investigación antes planteadas, esta propuesta pretende consolidar al equipo humano proponente como un grupo de trabajo que contribuya al avance de la genómica, transcriptómica y bioinformática dentro de las Universidades Públicas de Costa Rica, el país y la región Centroamericana.

Comprender el panorama transcipcional que es controlado por el sistema de dos componentes BvrR/BvrS de Brucella abortus que es escencial para su virulencia.

• Subárea: Medicina Veterinaria

La implementación de los cultivos algales conserva y restaura la calidad ambiental, ya que las algas son capturadoras de CO2 y sus resultados como productoras de aceites, promueve la energía renovable. Por tanto, su producto tendrá fines de uso limpio y será utilizado como fuentes de energía eficiente.

El proyecto pretende generar un sistema de producción de microalgas, con un sistema acoplado a un biodigestor y una fuente generadora de CO2 al cultivo algal. Por tanto, con el biodigestor se generará la producción de gas metano, con el fin de transformarla en energía eléctrica para ser utilizada en el movimiento del estanque de microalgas. Una vez que funcione el sistema, se valorará la cantidad y calidad de biomasa algal, y los distintos tipos de productos generados a partir de ésta. Se crea así un modelo de producción y transferencia que fomentará la creación de centros de producción en diversos sectores del país con ayuda gubernamental.

Además con el proyecto se pretende fortalecer una estructura social rural y regional, con la implementación de cultivos algales, ya que los pobladores pueden tener una mejor calidad de vida al trabajar e identificarse con un proyecto de energías limpias.

Palasbras claves: microalgas, producción de aceites, biodigestor, biocombustibles.

El objetivo del proyecto es potenciar el uso de las energías alternativas a través del diseño y la implementación de un prototipo de estanque semi-cerrado para el cultivo de microalgas con potencial en la producción de aceites para su empleo en la generación de biocombustibles y captura de CO2.

Palabras claves: Microalgas, energías alternativas, producción de aceites, biocombustibles, captura CO2.

La agricultura orgánica con el uso de biofertilizantes es una estrategia para aumentar el rendimiento de los cultivos, mejorar el uso de suelo, cuidar el agua y el ambiente. Las microalgas pueden ser una solución de bajo costo para la fertilización orgánica. Anteriormente, se han utilizado microalgas como acondicionadores de suelos en la agricultura de países asiáticos como China e India. Se ha demostrado que estos microorganismos contienen altos niveles de micronutrientes y macronutrientes esenciales para el crecimiento de las plantas, además de fitohormonas como giberelinas, auxinas y citoquininas. Con el presente proyecto se pretende explotar el potencial biotecnológico que presentan las cepas de microalgas nativas de Costa Rica, ubicadas en el cepario del Centro de Investigación en Biotecnología del Tecnológico de Costa Rica y utilizarlas como un posible biofertilizante orgánico. Para esto se formularán cultivos de microalgas de bajo costo de tres especies (Chlorella sorokiniana, Spirulina sp. y Scenedesmus sp) y se evaluarán las características químicas de la biomasa producida. Luego, se formularán distintos extractos como potenciales biofertilizantes y se estudiará su actividad in vitro y en campo en plantas de papa y cebolla, así como su actividad en campo para cultivos ornamentales de helecho. Con los resultados se generará un producto putativo con las características necesarias para ser transferido a los sectores productivos agrícolas que están urgidos de nuevas alternativas económicas y eficientes para fertilizar sus cultivos. Con el desarrollo de este proyecto se pretende impactar directamente en la economía nacional, seguridad alimentaria y medio ambiente mediante la sustitución de los fertilizantes químicos por biofertilizantes de bajo costo a base de microalgas.

Las actividades agrícolas actuales tienen varios efectos negativos, relacionados en su mayoría al uso desmedido de fertilizantes químicos. Estos compuestos terminan en ríos, lagos y mares causando eutrofización de los mantos de aguas, y con ello, diversos problemas ecológicos y daños a la salud. 

La agricultura orgánica con el uso de biofertilizantes es una estrategia para aumentar el rendimiento de los cultivos, mejorar el uso de suelo, cuidar el agua y el ambiente. El término de agricultura orgánica es bien conocido, sin embargo su implementación ha sido muy lenta, debido a que los vegetales orgánicos suelen ser más costosos en el mercado. Las microalgas pueden ser una solución de bajo costo para la fertilización orgánica.

Anteriormente se han utilizado microalgas como acondicionadores de suelos en la agricultura de países asiáticos como China e India. Se ha demostrado que estos microorganismos contienen altos niveles de micronutrientes y macronutrientes esenciales para el crecimiento de las plantas, además de fitohormonas como giberelinas, auxinas y citoquininas.

Con el presente proyecto se pretende explotar el potencial biotecnológico que presentan las cepas de microalgas nativas de Costa Rica, ubicadas en el cepario del Centro de Investigación en Biotecnología del Tecnológico de Costa Rica y utilizarlas como un posible biofertilizante orgánico. Para esto se formulan cultivos de microalgas de bajo costo de tres especies (Chlorella sorokiniana, Spirulina sp. y Scenedesmus sp) y se evaluan las características químicas de la biomasa producida. Seguidamente se formulan distintos extractos como potenciales biofertilizantes y se estudia su actividad en campo en plantas de chile, cebolla, culantro, así como su actividad en campo para cultivos ornamentales.

Con los resultados se generará un producto putativo con las características necesarias para ser transferido a los sectores productivos agrícolas que están urgidos de nuevas alternativas económicas y eficientes para fertilizar sus cultivos. Con el desarrollo de este proyecto se pretende impactar directamente en la economía nacional, seguridad alimentaria y medio ambiente mediante la sustitución de los fertilizantes químicos por biofertilizantes de bajo costo a base de microalgas.

Palabras clave: Agricultura orgánica, nutrientes, reguladores de crecimiento, acondicionador de suelo.

• Subárea: Biotecnología Agrícola

Análisis por computador de imágenes de geles de electroforesis: métodos avanzados para el manejo de meta-información y el procesamiento digital de imágenes

Los procesos de caracterización molecular de organismos incorporan con frecuencia el uso de geles de electro foresis. En el proyecto “Análisis por computador de imágenes de geles de electroforesis para la caracterización molecular de organismos” se ha logrado establecer una plataforma base de asistencia en laboratorios de biología molecular para el manejo tanto de la meta-información asociada a cada carril de un gel de electroforesis, como de procesos de captura, mejora y análisis básico de imágenes. La complejidad de las tareas involucradas amerita continuar la investigación sobre métodos más eficientes, precisos, versátiles y seguros que ayuden a optimizar el uso de los recursos en un laboratorio de biología molecular. El ITCR crea así una herramienta integradora para redes e
investigación en biología molecular, pues sirve como plataforma de intercambio, administración y análisis de los datos.

El nuevo proyecto abordará temáticas como la distribución de la base de datos, la administración de roles, e incluirá nuevos manejos de meta-información; se desarrollarán nuevos métodos de rectificación, normalización y mejoramiento de imágenes que consideren la información contextual. Como parte del proyecto se propone además extender la herramienta a la técnica del Electroforesis en Gel de Gradiente Desnaturalizante (DGGE, Denaturing gradient gel electrophoresis) para colaborar en el análisis de la diversidad genética bacteriana a partir de muestras ambientales. Dicha técnica representa un modelo adecuado para la evaluación de la herramienta dado la importancia de DGGE en el análisis de comunidades microbianas, actualmente incluso superior a la clonación y a la subsecuente secuenciación.

Los investigadores en biología molecular continuarán vigilando todo el proceso para asegurar la utilidad de la herramienta desarrollada.

Palabras claves: Geles de electroforesis, procesamiento de imágenes, análisis de imágenes, caracterización molecular de organismos, marcadores moleculares, bases de datos.

• Subárea: Otras Ciencias de la Ingeniería

Algunos de los antibióticos que se utilizan en seres humanos actualmente no están siendo eficaces para combatir infecciones que hasta hace poco tiempo eran tratables, debido a la resistencia que algunos microorganismos están desarrollando contra esos medicamentos. Por este motivo la Organización Mundial de la Salud (2014) ha llamado la atención sobre la necesidad de buscar nuevos tratamientos antimicrobianos, principalmente antibióticos. Los insectos sociales tienen algunas características que los hacen organismos ideales para buscar nuevos antibióticos, por ejemplo, viven en colonias de muchos individuos en condiciones relativamente estables y acumulando desechos, de forma similar a como viven los humanos en las ciudades.  A pesar de ser un grupo que presenta las mismas características de otros insectos sociales, se conoce muy poco sobre las comunidades de microorganismos asociadas a las avispas sociales Neotropicales (Epiponini). Por este motivo el objetivo de este proyecto es estudiar los microorganismos productores de antibióticos asociados a las colonias de avispas sociales, para evaluar su acción antibiótica. Se integrarán los resultados obtenidos para hacer una interpretación evolutiva sobre la relación entre los microorganismos y las diferentes especies de avispas. Los resultados obtenidos serán muy importantes en el estudio de nuevas sustancias antibióticas y también ayudarán a entender el establecimiento de las relaciones simbióticas entre microorganismos y avispas.

PALABRAS CLAVE: Microorganismos, avispas sociales, actividad antibiótica, nidos.

El proyecto tiene como objetivo evaluar la utilización de microorganismos que se han modificado genéticamente y de cepas mutantes para aumentar la eficacia del proceso de producción de etanol a partir de la biomasa alta en celulosa y lignina.

Para ello se modificarán cepas (S. cerevisiae) que conviertan xilosa en etanol, se analizarán las variables de pretratamiento (pH y temperatura) para determinar las condiciones óptimas de trabajo, se analizarán los productos de la acción de Phanaerochaete chrysosporium sobre celulosa y lignina y se desarrollarán ensayos para inducir resistencia a etanol en las cepas de Clostridium thermocellum.

Palabras claves: Etanol, celulosa, lignina, cepas mutantes.

• Subárea: Ciencias Biológicas

La piña es un cultivo de gran importancia para la economía nacional gracias a las grandes exportaciones realizadas hacia Europa y principalmente a Estados Unidos lo cual significan una alta entrada de divisas y generación de empleo. Sin embargo esta práctica agrícola ha generado problemas sobre todo a nivel ambiental. Debido al cultivo de la piña se produce una gran cantidad de rastrojo (resto de la planta), por lo que ha aumentado la densidad poblacional de Stomoxys calcitrans la cual afectan la actividad ganadera, se han dado contaminación de ríos y erosión de suelos por una excesiva aplicación de agroquímico. Es necesario desarrollar nuevas tecnologías que puedan reducir el impacto de los perjuicios generados por la siembra de piña con el objetivo de disminuir su impacto en el medio ambiente y generar nuevas oportunidades laborales para los pobladores de las zonas piñeras. La generación de compuestos de interés utilizando residuos orgánicos como materia prima resulta en una excelente oportunidad para disminuir el impacto de residuos agrícolas y al mismo tiempo generar productos de alto interés. Mediante el uso de biología sintética es posible re-diseñar microrganismos capaces de utilizar estos residuos como fuentes de carbono en la producción de biocombustibles, vacunas, alcoholes, aceites, etc. La producción de farneseno y sus precursores se hace posible mediante la modificación de microrganismos tales como Escherichia coli que al rediseñar sus rutas metabólicas podemos producir este compuesto el cual es utilizado en otros países como una alternativa amigable con el ambiente al combustible de origen fósil.

Palabras clave: Farneseno, biología sintética, residuos agroindustriales, biodiesel.