Los animales están expuestos a ingerir sustancias y/o animales venenosos, que le causan severas intoxicaciones y hasta la muerte.

 Los médicos veterinarios recomiendan en el caso de animales domésticos, como mascotas, provocar el vómito. Para ello existen un sin número de remedios caseros pero ninguno es realmente efectivo, ya que no provocan el vómito de inmediato, permitiendo que las sustancias tóxicas logren llegar a todo el sistema digestivo, empeorando el daño en los animales. Psychotria ipecacuana, conocida como raicilla es una planta leñosa que produce, principalmente en su raíz, un metabolito secundario conocido como emetina, perteneciente al grupo de los alcaloides. Posee propiedades medicinales como vomitivo, expectorante y diaforético. Se reporta su consumo en humanos, en casos de intoxicación, pero son pocos los reportes en animales. En este proyecto se desea obtener un jarabe de ipecacuana para el tratamiento de animales envenenados. Se realizará la colecta del material vegetal en fincas de agricultores de la zona Norte y se preparará prototipo de extracto natural de la raíz de P.ipecacuana con el fin de realizar pruebas de su efectividad en animales, a cargo de un médico veterinario. Este nuevo uso como producto veterinario podría diversificar el mercado nacional de la ipecacuana.

Ipecacuana, raicilla, jarabe, vomitivo, emetina.

• Subárea asociada: Biotecnología de la Salud

El arándano (Ericaceae, Vaccinium spp).es una baya de color oscuro, azulada. Constituye una de las fuentes más importantes de antocianos y carotenoides que le confieren propiedades antioxidantes. Sus frutas son de bajo valor calórico, ricas en vitamina C, potasio, hierro y calcio. Hay seis especies nativas en nuestro territorio, que se distribuyen en un rango altitudinal entre 1500 y 3500 m.s.n.m., en los bosques montanos de la cordillera de Talamanca y en los alrededores del volcán Irazú. Tiene gran potencial para exportación y para industrialización a nivel nacional; además; nuestro país cuenta con suelos y climas favorables para este cultivo. Como gran atractivo adicional, estudios recientes indicaron los altos contenidos de antioxidantes de los materiales nativos de Costa Rica. Por estas razones el arándano se incluyó como línea de investigación en el área de cultivos no tradicionales del Programa Nacional de Fruticultura. El objetivo último de las proponentes de esta propuesta es desarrollar un protocolo de micropropagación de arándano y en una primera fase, actualmente en desarrollo, se han establecido las metodologías de desinfección de estacas de campo, establecimiento y brotación de yemas de arándano nativo dormantes, medio de cultivo más eficiente y se continua ensayando la brotación y elongación de los brotes. Se propone una II etapa que comprendería la multiplicación de estos brotes obtenidos y su enraizamiento, con el fin de que a mediano plazo, se disponga de material de siembra para promover su cultivo e incentivar la diversificación.

Vaccinium, micropropagación, multiplicación in vitro, enraizamiento in vitro, citocininas, auxinas, arándano.

• Subárea asociada: Biotecnología Agrícola

En Costa Rica, a partir del año 2002 se ha apostado por el cultivo del higo (Ficus carica L.) como parte de la estrategia de diversificación agrícola del país, por parte de un grupo interdisciplinario conformado por las cuatro universidades estatales. Producto de las investigaciones realizadas se determinó la variedad predominante en el país (“Brown Turkey”), su manejo agronómico, el control de plagas y enfermedades importantes entre otros. No obstante se han determinado algunas variedades foráneas, mediante análisis moleculares, localizadas en la zona norte de Cartago que presentan el virus del mosaico de la higuera (FMV), ausente en la variedad nacional, al igual que su ácaro vector (Aceria ficus), razón por la cual existe una regulación fitosanitaria que impide la introducción de material de higo debido al peligro de diseminación de la enfermedad. En este contexto, no se descarta que insectos vectores de otras enfermedades virales asociadas al higo puedan transmitir el FMV. Es por esta razón que el objetivo del presente proyecto es la implementación de un protocolo que permita la limpieza del material vegetal y su establecimiento in vitro, permitiendo un manejo responsable de este material a partir de variedades sanas, mitigando el peligro fitosanitario, además de comprobar si existe una transmisión del FMV en Costa Rica por medio de vectores alternativos.

Ficus carica L., virus del mosaico de la higuera, análisis virológicos, cultivo de meristemos, vectores alternativos.

• Subárea asociada: Biotecnología Agrícola

El objetivo propuesto es el apoyar el proceso de comercialización de especies frutales de altura a través del conocimiento y divulgación de su contenido polifenólico y potencial bioactivo saludable para beneficio de los productores y de la población costarricense.

Asociaciones de productores, implementación de plan de mejoras, entrenamiento, competitividad

• Subárea asociada: Economía y Negocios

Análisis de flujos metabólicos compartimentalizados en microalgas autóctonas de Costa Rica.

El Instituto Tecnológico de Costa Rica, en el Centro de Investigación en Biotecnología cuenta con un cepario de alrededor 20 especies de microalgas aisladas de diferentes regiones del país. Como organismos fotosintéticos estos presentan alto potencial para ser utilizados en producción industrial de aceites, hidrocarburos, polisacáridos, hidrógeno, amino ácidos, entre otros, siendo de interés como nutrientes en agronomía, combustibles renovables u otros productos de alto valor agregado; hasta como organismos fijadores de CO2 y fósforo. Entre las dificultades del uso de estos organismos para producción industrial, está el hecho de que no existe un conocimiento profundo de su funcionamiento, siendo este necesario para optimizar su metabolismo en función de la producción deseada. La biología de sistemas (Sistems Biology) busca conocer el funcionamiento metabólico de los organismos vivos, de forma que sea posible predecir (modelar) estos sistemas complejos para poder hace uso de ese conocimiento.

Esta, utiliza herramientas como la metabolómica, proteómica o genética para conocer y modelar el comportamiento de los microorganismos y así enfocarlo a una productividad definida mediante la ingeniería metabólica.

Una herramienta utilizada por la ingeniería metabólica para la evaluación de los metabolismos de especies es el Análisis de Flujos metabólicos (MFA, metabolic flux analysis), que hace uso de la espectrometría de masas para analizar metabolitos a nivel intracelular, y con la cual se obtiene un mapa de balances de masas en el metabolismo. Con esta información es posible determinar el potencial productivo de las especies evaluadas.

En organismos compartimentalizados como las microalgas (presencia de cloroplastos y mitocondrias) el MFA se ha realizado solamente en pocas especies conocidas y hasta el momento solo se han analizado los metabolitos con modelos que obvian la compartimentalización, perdiendo
información sobre el comportamiento real del metabolismo. El presente proyecto pretende desarrollar una metodología que permita realizar el MFA tomando en cuenta la compartimentalización de los metabolitos mediante el aislamiento de organelas, para aumentar el nivel de conocimiento del comportamiento metabólico y el potencial productivo de microalgas
costarricenses a utilizar a futuro como fábricas unicelulares.

Nanobiofertilizantes: uso de arcillas en la preparación de emulsiones de Pickering para formulados agrícolas a base de biomasa microalgal de Arthrospira máxima

La agricultura tiene una gran importancia en la economía de nuestro país debido a su contribución en la producción interna y en la generación de empleos, siendo este, el sector responsable de la seguridad alimentaria de muchos países. En los últimos años, se ha visto afectada por la reducción de las áreas agrícolas, el cambio climático y el aumento en la población. Para suplir estas demandas, se ha tenido que implementar técnicas que permitan aumentar los rendimientos de los cultivos por área productiva y esto se ha logrado por medio del uso de fertilizantes nitrogenados sintéticos, uso de moléculas de origen sintéticos para el control de plagas y generación de variedades de plantas más productivas, entre otros. Sin embargo, el uso excesivo de fertilizantes sintéticos permitió aumentar la productividad de alimentos, ocasionado grandes daños ambientales en muchas regiones del mundo.

En nuestro país, se reportan valores de consumo de fertilizantes de hasta 980 kg/ha productiva, cifra que supera a los datos reportados para el resto de países latinoamericanos y europeos. Costa Rica por muchos años se ha reconocido como un país altamente productor de piña donde genera alrededor de ¢65.000 millones de colones a nivel nacional, se estima que produce 48.000 empleos directos e indirectos y el salario promedio de los trabajadores es un 6% mayor que el salario mínimo de ley. Así mismo, este cultivo se convierte en una actividad de alto impacto social, económico y ambiental. Razón por la cual, los productores resaltan el impacto positivo del cultivo y los grupos ambientalistas enfatizan los aspectos negativos. Esta propuesta planteada pretende solventar la limitada cantidad de investigación y desarrollo de formulaciones de emulsiones de biofertilizantes estabilizadas con arcillas, así mismo, el efecto que tendría en el mejoramiento de las condiciones microbianas del suelo.

La combinación de biomasas microalgales y arcillas costarricenses en la formulación de un nanobiofertilizante pretende generar un  prototipo  de  producto  que  además  de  dar  un  aporte  nutricional  a  los  cultivos  por  medio  del contenido  de  aminoácidos,  fitohormonas,  materia  orgánica,  macro  y  micronutrientes,  también cuente  con  los  beneficios  que  aportarían  las  arcillas.  Una  vez  establecido  un  prototipo  de formulación de nanobiofertilizante, se realizarán pruebas en parcelas experimentales con plantas de piña. A pesar de que se cuenta en el mercado con diferentes insumos agrícolas con nuevas tecnologías que permiten aumentar los rendimientos de los cultivos, en la actualidad no se dispone de  un  producto a  base  de  microalgas de  tecnología  nacional,  que  además  de  contribuir  con  las mejoras en los rendimientos agrícola, contemple reducir la huella de carbono, disminuir el efecto de los pesticidas y contribuya a restablecer las comunidades microbianas del suelo.

La respuesta inmune depende en gran medida en un aumento en los flujos de calcio hacia el citosol, sin embargo, los mecanismos que controlan estos flujos aún no han sido determinados en su totalidad. Sorcin es una proteína citosólica que se trasloca al retículo endoplasmático para controlar la entrada de calcio y mantener la concentración citosólica en los niveles adecuados. Esta proteína ha sido asociada con resistencia multidroga en distintos tipos tumorales, a la vez que la manipulación genética de su expresión se ha asociado con alguna característica propia de un fenotipo cancerígeno. Estudios preliminares en ratones knock-out  para esta proteína, sugieren su participación en eventos de hiperproliferación  (una característica distintiva del cáncer) además de activación de células linfocíticas. En este estudio, se pretende evaluar el papel de la proteína sorcin en estos procesos partiendo de la hipótesis de que la misma ejerce un efecto a través de su papel regulador de las concentraciones de calcio intracelulares. Lo anterior se evaluará por medio de  curvas de proliferación, determinación de los perfiles de citoquinas y mediciones preliminares de los flujos de calcio en linfocitos obtenidos de cultivo primario tras su activación. Por medio de la manipulación genética de estas células para el silenciamiento del gen sorcin se establecerán los cambios ocurridos en los parámetros anteriormente mencionados con el fin de evidenciar la participación de la proteína en la proliferación y activación de las células en cuestión. El conjunto de estos datos brindará evidencia en cuanto el impacto de la ausencia del gen sorcin y el potencial desarrollo de fenotipos relacionados con eventos de hiperproliferación.

• Subárea asociada: Biotecnología de la Salud