Cada año en nuestro país se detectan cerca de 1000 nuevos casos de cáncer de mama, causando el 14% de las muertes femeninas al año. Según datos reportados por la CCSS, con respecto a la mortalidad ocasionada por cuadros de cáncer de mama, se ha visto un aumento del 5% desde el 2000 al 2012, afectando principalmente a mujeres, de entre 15 y 74 años de edad; por lo anterior y muchas otras razones, actualmente se busca crear alternativas para su tratamiento y prevención. Dentro de esta línea, el cultivo in vitro de plantas medicinales como P. niruri y P. acuminatus, mediante técnicas innovadoras como la inducción de raíces pilosas, no sólo garantiza material de alta calidad y con mejores rendimientos de agentes bioactivos, sino que debido a
esto, se puede aprovechar el potencial de las propiedades anti cancerígenas de dichos compuestos. El género Phyllanthus en general se caracteriza por sus propiedades antioxidantes, potencial de prevención del cáncer y actividad antitumoral, relacionadas con la presencia de compuestos como alcaloides, flavonoides, lignanos, fenoles, taninos y terpenoides que posee el género. Entonces, sobre la base de que la técnica de hairy roots busca una mayor producción de raíces adventicias con el fin de aumentar la producción de metabolitos secundarios, este proyecto tiene por objetivo obtener raíces de cabellera de Phyllanthus acuminatus y P. niruri por agroinfección con Agrobacterium rhizogenes para la obtención de compuestos bioactivos con actividad sobre líneas celulares de cáncer de mama.

Palabras clave: Agroinfección, citotoxicidad, compuesto bioactivo, inmunocitoquímica, línea celular

Establecimiento de un proceso de recolección de biomasa, ultrasonificación y secado de la biomasa algal a partir de un cultivo de Chlorella vulgaris (Fase II)

Los estudios más recientes han demostrado el excelente potencial de las algas para producir una amplia gama de compuestos polisacáridos, lípidos, proteínas, pigmentos, vitaminas, esteroles, enzimas, antibióticos, productos químicos, farmacéuticos y biocombustibles (metano, etanol). La ubicación y las condiciones climáticas privilegiadas de nuestro país ofrecen un escenario favorable al cultivo masivo de microalgas que son de gran interés en la industria (Chisti, 2007). El conocimiento de la biodiversidad de las microalgas nacionales abre la posibilidad de desarrollar nuevas industrias en el país que tengan interés en la elaboración de productos de origen algal, con alto potencial económico.

Los cultivos de microalgas de Chlorella sp en sistemas abiertos son prometedores debido a su rápida tasa de crecimiento y la capacidad alta de fijación de CO2 y además su biomasa presenta una capacidad energética alta (18,59MJ/kg), pueden llegar a concentraciones de carbohidratos y lípidos potenciales (19,46%, 28,82% respectivamente), por tanto que las convierte en cultivos viables para ser utilizadas en producción de etanol y biodiesel (Phukan et al., 2012).

El Tecnológico de Costa Rica, la Escuela de Biología, la Escuela de Química y la Escuela de Electrónica en los últimos años ha trabajado con proyectos de microalgas. También se cuenta con un diseño de estanque y paletas que permite cultivar a escala semimasiva, un sistema electrónico a control remoto que facilita la captura de datos de variables ambientales y físicas. Las investigaciones han conformado alianzas con diversas empresas nacionales y que con su colaboración se ha alcanzado avanzar en los procesos de escalamiento.

Con los resultados de las investigaciones que hoy día se cuenta, se hace importante continuar con la investigación de las tecnologías de recolección de biomasa, ultrasonificación, secado y empacado de la biomasa seca. De esta manera, se cuenta con cultivos en estanques en cinco sitios del país y se necesita continuar con el acompañamiento a los empresarios asociados (fase II del proceso). Este estudio pretende realizar diversos ensayos de colecta de la biomasa en condición semimasiva de los estanques (empresas vinculadas) y ultrasonificar a diversas intensidades y posteriormente realizar pruebas químicas para la determinación de las concentraciones de aceites, su decantación y el posterior secado de la biomasa.

PALABRAS CLAVE: Ultrasonido, secado, colecta de microalgas, centrifugado de microalgas, biomasa microalgal.

Factores que inciden en los procesos de transferencia de resultados de investigación: la biotecnología en Costa Rica. 

El Laboratorio de Bioenergía del Centro de Investigación en Biotecnología del TEC (CIB) ha desarrollado una serie de proyectos con microalgas y actualmente tiene la capacidad de producir biomasa con potencial de ser utilizada para elaboración de formulaciones de alimento animal. Este producto puede sustituir la soya, insumo que actualmente incrementa los costos de producción a las fincas agropecuarias nacionales. Sin embargo, en el TEC no existe actualmente un modelo de transferencia de tecnología para que estos beneficios socio-ambientales lleguen efectivamente a quienes lo necesitan.

El objetivo de esta investigación es analizar los factores que inciden en los procesos de transferencia de resultados de investigación y desarrollar un modelo de transferencia de resultados de investigación académica para el caso de biotecnología en Costa Rica. La investigación será de carácter cualitativa, obteniendo información de universidades nacionales e internacionales mediante entrevistas a profundidad y focus group con investigadores y funcionarios involucrados en el proceso. Se hará una búsqueda en bases de datos sobre modelos de transferencia de tecnología utilizados y reportados en la literatura, así como la situación actual y legislación en el país. Los resultados se procesarán con el software NVivo y a partir del análisis de los modelos encontrados, se diseñará un modelo mediante la técnica de maximizar las fortalezas encontradas, explotar las oportunidades identificadas, confrontar las debilidades mostradas y afrontar las amenazas factibles de las diferentes alternativas en un modelo integral que se ajuste a las posibilidades y requerimientos del país. La investigación es de gran importancia ya que podría convertirse en un modelo de política pública, el Estado puede adoptar los resultados de este estudio y convertirlo en un modelo nacional de transferencia de resultados de investigación generada en universidades. Los resultados de esta investigación serán publicados en la Revista Journal of Technology Management & Innovation y/o Journal of Technology Transfer. 

Determinación de la efectividad de un jarabe vomitivo, elaborado a partir de extractos crudos de Psychotria ipecacuana (Ipecacuana) en perros sanos

Los animales por su instinto natural olfatean y se alimentan de cualquier producto alimenticio que se encuentre en el suelo, por lo que existe el riesgo de que entren en contacto directo con sustancias y/o animales venenosos, causándoles severas intoxicaciones. Médicos especialistas recomiendan que lo primero que hay que hacer es provocar el vómito en la mascota. Para ello existen un sinnúmero de remedios caseros, pero ninguno de ellos es cien por ciento efectivo o no provocan el vómito de inmediato, permitiendo que las sustancias logren llegar a todo el sistema digestivo, empeorando el daño en los animales. Ipecacuana es una planta herbácea que produce un metabolito secundario conocido como emetina, perteneciente al grupo de los alcaloides y tiene la función terapéutica de ser vomitivo, expectorante y diaforético. Se reporta su consumo en humanos, en casos de intoxicación, pero son pocos los reportes en animales.

En el proyecto VIE-2015, se produjo un jarabe vomitivo de uso veterinario a partir de Psychotria ipecacuana (ipecacuana) y se probó su efectividad inicial, sin embargo, es importante evaluar este químico tomando en cuenta ciertos parámetros como: raza, alimentación, edad y procedencia del animal (doméstico o de calle). En este proyecto se propone asegurar la efectividad del producto tomando en cuenta esas consideraciones por medio de un diseño experimental más completo, para lograr junto con la empresa Laboratorios Gaher S.A., la comercialización del producto al finalizar el proyecto. Se contará con el apoyo del Dr. Veterinario Edwin Garro Navarro para realizar pruebas de efectividad a evaluar en dicho experimento. También se propone estandarizar el jarabe.

PALABRAS CLAVE: Ipecacuana, raicilla, jarabe, vomitivo, emetina

• Subárea: Ciencias Biológicas

Nuestro país cuenta con una extensa riqueza en biodiversidad, reconocida a nivel mundial. Sin embargo solo se conoce un 18% de las especies (INBIO, 2007), entre ellas están las microalgas, que son de gran interés económico debido a su alto potencial en la industria alimentaria, médica y energética; siendo una opción eco-amigable a la problemática de los combustibles y con grandes ventajas sociales y económicas. Los estudios más recientes han demostrado la potencialidad de las microalgas en la industria química, farmacéutica y alimenticia para producir una amplia gama de compuestos o sustancias de interés comercial y la mayor parte de su biomasa se comercializa como alimentos medicinales y sus extractos se incluyen como suplemento en algunas pastas, vinos, refrescos, cereales y cosméticos.

El planteamiento de este proyecoto es: “Desarrollo de un protocolo para el cultivo de Chlorella sp a pequeña escala con desechos alimentarios industriales limpios con el fin de obtener biomasa microalgal con potencial comestible” permitiendo realizar y afinar metodologías que se pueden aplicar en proyectos futuros a gran escala. De esta manera, se contribuye a la utilización efectiva de los desechos, que de otra manera generarían contaminación al pasar por las lagunas de tratamientos de las empresas productoras, se generará biomasa con potencial económico, se captura CO2 en el proceso de fotosíntesis de la microalgas, se promueve la producción al final del proceso de aguas limpias y por último se emite O2 como resultado metabólico de las microalgas. El proyecto pretende generar un sistema de producción de la microalga Chlorella sp a pequeña escala a partir del medio de cultivo con los mejores rendimientos; a futuro se puede escalar e implementar cultivos microalgales en otros sitios del territorio nacional. Este proyecto puede incentivar a industrias nacionales en la apertura de nuevos mercados, generándose fuentes de trabajo y una mejor calidad de vida; a su vez esta propuesta educa y propicia el cuido a la naturaleza, la utilización de nuestros recursos naturales de forma sostenible.

PALABRAS CLAVE: Microalgas, desechos industriales limpios, fotosíntesis, captura de CO2, biomasa, proteínas, alimento funcional.

Cultivo in vitro de células de Azadirachta indica con miras al escalamiento para uso medicinal y ensayos preliminares para la producción de un bioinsecticida

Azadirachta indica A. Juss es un árbol con propiedades medicinales e insecticidas. El efecto insecticida está dado por Aza, un triterpenoide inocuo para los insectos benéficos, animales y el hombre. La producción actual, no satisface los requerimientos del mercado en términos de calidad y cantidad; por esta razón, desde hace algunos años se han publicado una serie de estudios sobre el cultivo in vitro para micropropagar y el cultivo de células de A. indica en biorreactores.

El objetivo de este proyecto es el establecimiento suspensiones celulares de Azadirachta indica y la evaluación del efecto insecticida de Aza sobre la broca del café (Hypotenemus hampei). Para el establecimiento de cultivo in vitro se introducirá el material en medio con las sales y vitaminas M & S (1962), suplementado con 3% sacarosa y 0.8 % agar. Se evaluarán tres tratamientos de multiplicación y cinco tratamientos para inducción de callo, con diferentes concentraciones y combinaciones de auxinas y citocininas, descritas en la metodología. El tratamiento con mejores resultados será utilizado para el establecimiento de suspensiones celulares y para el escalamiento al birreactor. Una vez obtenidas las suspensiones celulares se procederá a elaborar formulaciones del bioinsecticida con dos diluyentes y cuatro concentraciones cada una. Se evaluará en laboratorio el efecto insecticida del extracto contra Hypotenemus hampei, para obtener 3 formulaciones que serán evaluadas en campo y determinar la de mayor efectividad.

Palabras claves: Azadiractina, Aza, Azadirachta inidica, neem, bioinsecticida, cultivo in vitro, escalamiento, medicinal

• Subárea: Biotecnología Agrícola

La cebolla (Allium cepa) y el ajo (Allium sativum) son hortalizas de alto consumo en el país, su área de siembra se ha incrementado con el paso de los años debido a su consumo fresco e industrial; así como por la diversidad de sus usos: medicinal, agronómico y culinario. La producción intensiva de la cebolla, ha favorecido el desarrollo de paquetes tecnológicos basados en el uso de agroquímicos, que ante el incremento del inóculo, ha generado una serie de problemas ambientales y de riesgos a la salud de productores y consumidores.
La severidad de las enfermedades llamadas pudrición blanca (Sclerotium cepivorum) y enfermedad rosada (Setophoma terrestris) ha aumentado aún más la dependencia de parte de los productores a este tipo de plaguicidas. Una de las iniciativas más exitosas en la producción hortícola ha sido la introducción de agentes de control biológico (ACBs) como una estrategia de manejo integrado que reduce la dependencia a agroquímicos y mantiene los niveles de producción. Para la implementación de esta tecnología es necesario disponer de microorganismos y cepas altamente eficaces en el control del patógeno, por lo que es indispensable desarrollar esfuerzos para obtenerlos a partir de las zonas de mayor presión de la enfermedad.
El objetivo principal de esta investigación es identificar nuevos microorganismos antagonistas para el control biológico de estos patógenos en los cultivos de cebolla y ajo en dos zonas de Cartago, Llano Grande y Tierra Blanca, las cuales son las más productoras de Costa Rica. Estos microorganismos serán la base para el desarrollo de productos específicos para el control de dichas enfermedades y como modelo de introducción de técnicas más sostenibles en los cultivos de grupos ligados al Programa de Investigación y Transferencia de Tecnología Agrícola (PITTA cebolla) del sector Cebolla del Ministerio de Agricultura y Ganadería de Costa Rica.

PALABRAS CLAVE: Ajo, cebolla, control biológico, ACBs, Sclerotium cepivorum, Setophoma terrestris.

• Subárea: Biotecnología agrícola

La cebolla es la segunda hortaliza de mayor importancia a nivel mundial y la tercera a nivel nacional. En el país existen más de 1663 ha. dedicadas a este cultivos y de él dependen cerca de 1000 familias. Es una actividad de importancia económica para cinco provincias del país. Sin embargo, la producción es afectada por una serie de enfermedades que acarrean graves pérdidas. Entre las principales enfermedades encuentra Setophoma terrestris y Sclerotium cepivorum. En los últimos años, la intensidad y virulencia con que estas enfermedades atacan se ha incrementado por los cambios en el clima de cada una de las regiones productoras, como parte de un fenómeno de cambio climático global. Las nuevas tecnologías de producción agrícola se ha empezado a interesar en la investigación de las comunidades microbianas asociadas a la rizósfera de los cultivos como medio de protección contra el ataque enfermedades y como una forma de mitigación de las consecuencias negativas del cambio climático en los agroecosistemas. El objetivo principal de esta investigación es evaluar el efecto de microorganismos rizosféricos en el sistema radicular de cebolla para mitigar los efectos negativos en la productividad por el cambio climático global. Esta investigación se realizará por medio de pruebas en campo de algunos microorganismos rizosféricos (Paecilomyces spp, Streptomyces spp, Trichoderma asperellum, Trichoderma harzianum) que han sido seleccionados en los últimos años por el Laboratorio de Biocontrol del Centro de Investigaciones en Biotecnología (CIB). Además, se busca establecer el papel de un organismo fundamental para las comunidades rizosféricas como lo es Trichoderma, mediante un análisis de los factores que intervienen es antagonismo hacia los organismos plaga anteriormente mencionados. 

PALABRAS CLAVE: Rizósfera, cebolla, cambio climático, Trichoderma, microorganismos rizosféricos, Paecilomyces spp, Streptomyces spp.

Subárea: Biotecnología Agrícola

El establecimiento y funcionamiento del Laboratorio de Ingeniería de Tejidos (LAINTEC) en el Centro de Investigación en Biotecnología del ITCR, implica que esta institución cuenta en la actualidad con la infraestructura, el equipo especializado y el personal capacitado para el desarrollo de nuevos proyectos de investigación y de tecnologías novedosas, relacionadas con las áreas de Biomedicina, Biología Celular y Molecular y Biotecnología, donde particularmente se ofrece la ventaja de estudiar y aplicar estrategias novedosas en
modelos celulares de origen animal. En la actualidad, diversos grupos en el ITCR estudian especies vegetales de interés científico y agrícola, muchas de las cuales se ha reportado que cuentan con propiedades medicinales o de valor agregado para la dieta, tales como actividad antioxidante o anticancerígena. El Laboratorio de Ingeniería de Tejidos ofrece la posibilidad de implementar la ejecución de bioensayos en modelos celulares de origen animal, incluyendo células humanas.

En este sentido, la presente propuesta plantea la oportunidad de establecer en el ITCR los protocolos para el análisis en modelos in vitro de la actividad biológica de sustancias de origen vegetal utilizando como modelo de estudio preparaciones acuosas de tres especies de interés científico nativas de Costa Rica (Rubus adenotrichus, Phyllanthus acuminata y Jatropha curcas), por lo cual se podrá caracterizar parte de la actividad biológica in vitro de estas especies, y a la vez permitirá al ITCR proveer de técnicas avanzadas de evaluación molecular en el mediano plazo como un servicio a la comunidad (productores, empresarios, investigadores, docentes y estudiantes de grado y posgrado) en Costa Rica.

Palabras claves: Citotoxicidad, viabilidad celular, proliferación celular, apoptosis, estrés oxidativo, líneas celulares, Rubus adenotrichus, Phyllanthus acuminata, Jatropha curcas.

Desarrollar un estudio químico bioguiado de extractos de octocorales pertenecientes a la diversidad marina del Pacífico de Costa Rica, para el descubrimiento de nuevos metabolitos con potencial actividad anticancerígena.