Aislamiento, purificación y caracterización molecular y funcional de una novedosa hemolisina con propiedades de actinoporina de la anémona marina Anthopleura nigrescens: Una herramienta para el estudio estructura-función de las actinoporinas y su potencia

A pesar de la relevancia médica y el impacto económico en los sistemas de salud de nuestra sociedad moderna, las enfermedades cardiovasculares, entre las que se encuentran los infartos cardíacos y los accidentes cerebrovasculares, continúan siendo la principal causa de morbilidad y mortalidad en países desarrollados y en vías de desarrollo (Nichols et al. 2012), y Costa Rica no se exime de esta situación. En parte, lo anterior se debe a que las bases estructurales y funcionales de los procesos de formación de los coágulos sanguíneos o trombos se conocen sólo de forma incompleta y fragmentaria. La trombina juega un papel esencial en estos procesos, y los fundamentos atómico-moleculares de su interacción con otros factores que participan en el proceso de coagulación son poco conocidas, en particular su reconocimiento de importantes sustratos como el cofactor VIII. Asimismo, el conocimiento de las bases moleculares de la interacción de fosfolipasas anticoagulantes presentes en el veneno de serpientes con los factores de la coagulación humana, como el FX, son poco estudiadas y son críticas para el mejor entendimiento de los procesos patofisiológicos de las mordeduras de serpientes, particularmente importante en regiones tropicales como la nuestra. Dada la importancia de estas proteínas que modifican los procesos de coagulación sanguínea, y continuando con el plan de ruta de esta línea de investigación, y con la colaboración del grupo de investigación del Dr. Pablo Fuentes-Prior (Instituto de Investigación Biomédica del Hospital de Sant Pau, Barcelona), del Dr. Julián Fernández, del Instituto Clodomiro Picado (UCR), y del master Javier Quesada de la Escuela de Química (UCR), se pretende caracterizar los mecanismos de interacción entre el FVIII y la trombina humana, junto con la fosfolipasa A2 anticoagulante presente en el veneno de serpiente costarricenses.

Esta investigación se entrelaza perfectamente, y es complementaria al plan de ruta de los dos proyectos que se desarrollan actualmente uno VIE (Centro Funcional: 1510030) y otro FEES (Centro Funcional: 1701148), los cuales en conjunto permitirán avanzar hacia una mejor comprensión de los procesos de interacción entre la trombina y estos factores proteicos; -y por lo tanto- de los mecanismos de formación de trombos y de los efectos patofisiológicos producto de mordeduras de serpientes.

PALABRAS CLAVE: Células madre de tejido adiposo, fracción vascular estromal, regeneración, células madre mesenquimales.

Los microorganismos son parte importante de nuestro ecosistema; algunos de ellos, como las bacterias, no solo se asocian a enfermedades (diarreas, infecciones, etc.), sino que también son beneficiosas para nuestro organismo (flora intestinal), e incluso algunas son utilizadas en procesos productivos industriales (yogurt, producción de insulina recombinante, etc.).

Debido a la relevancia médica y al importante impacto económico, las enfermedades son uno de los principales problemas a los que se destina una gran cantidad de recursos, es por ello que es fundamental disponer de métodos de detección e identificación, tanto de los patógenos humanos como de los antígenos de los mismos, con miras a la elaboración de tratamientos y vacunas más eficientes.

Por otra parte, los avances en la utilización de la espectroscopía Raman, tanto en el desarrollo tecnológico como en la comprensión de la técnica y las mejoras en la metodología, han permitido incursionar en campos como la Biología Celular y Molecular, lo que ha contribuido a definir las estructuras químicas de varios sistemas.

Por lo anterior, en este trabajo de investigación se pretende identificar y diferenciar las estructuras de tres tipos de bacterias mediante la utilización de la espectroscopía Raman, como un método rápido y complementario de otros análisis para permitir su identificación. Además, esto permitirá establecer la metodología necesaria para implementar el análisis de microorganismos en nuestro laboratorio.

Esta investigación aprovechará parte de la experiencia generada en el proyecto “Expresión heteróloga, purificación, caracterización y cristalización de factores proteicos que participan en los procesos de coagulación sanguínea” (Proyecto VIE: 5401-1510-9201) que actualmente se realiza en el Centro de Investigación en Biotecnología (TEC), así como la experiencia desarrollada en el Laboratorio de Espectroscopía Raman de la Escuela de Física, para la obtención de los espectros de RAMAN de algunas de las bacterias a estudiar.

PALABRAS CLAVE: Espectroscopía Raman, SERS, identificación, nanopartículas, bacterias, biomédica

• Subárea: Biotecnología de la Salud

A pesar de la relevancia médica, de la repercusión negativa en la calidad de vida y de la elevada inversión económica que se realiza en los sistemas de salud  de nuestra sociedad, existen algunas enfermedades que continúan siendo una carga importante para nuestra sociedad. Por ello es fundamental disponer de métodos de detección e identificación de moléculas de interés biomédico, nuevos o complementarios, con miras a la elaboración de protocolos más sencillos de detección para futuros tratamientos.
 
Entre las enfermedades con alta carga económica para los sistemas de salud se encuentran las enfermedades cardiovasculares, cuyas manifestaciones clínicas más evidentes son los infartos cardíacos y los accidentes cerebrovasculares, las cuales siguen siendo además la principal causa de morbilidad y mortalidad en países desarrollados y en países en vías de desarrollo, tales como Costa Rica (Nichols et al., 2012).

Aún la importancia médica de estas patologías, relacionadas en muchos casos con la formación de coágulos sanguíneos (o trombos), las bases moleculares de estos procesos no se conocen por completo. Sin embargo, una comprensión profunda de los mecanismos que conducen a la formación del coágulo de fibrina, desencadenado principalmente por la trombina, es fundamental para obtener un mejor entendimiento detallado de los eventos patofisiológicos asociados con la generación de este trombo. Esta información es también vital para interpretar las consecuencias de las mutaciones en el factor VIII, identificadas en pacientes con hemofilia A (mutaciones presentes en el gen F8) y avanzar hacia el tratamiento personalizado de las enfermedades cardiovasculares (Vencesla et al., 2008).
 
Dada la importancia de las proteínas trombina y factor VIII humanas en los procesos de coagulación sanguínea, es fundamental la evaluación e identificación de estas proteínas para posteriormente comprender mejor los mecanismos de interacción entre estas. Una de las técnicas utilizadas para la identificación de proteínas es la espectroscopía Raman. Desde hace algunos años, esta técnica ha sido utilizada en diversas áreas de investigación, tanto en la academia como en la industria (Lee y Meisel 1982, Lyon et al. 1998, Siddhanta y Narayana 2012, Han et al. 2010, Tian 2005); sin embargo, gracias al desarrollo tecnológico actual, la técnica ha evolucionado, lo cual ha permitido incursionar en diferentes campos, como lo es la caracterización de material de origen biológico (Fazio et al., 2016).

Palabras claves: Enfermedades cardiovasculares, trombina, FVIII, espectroscopia RAMAN, SERS, identificación de proteínas.

• Subárea: Biotecnología de la Salud

Este  proyecto,  responde a una necesidad del país de contar con una   o varias metodologías de cálculo para la determinación del caudal ambiental considerando las características hidrológicas, las cuales han hecho que históricamente se perciban unas condiciones de relativa abundancia de recurso hídrico. Por esa razón, hasta hace poco tiempo no había existido la necesidad de estudiar a profundidad los requerimientos de caudal ambiental dentro del marco del otorgamiento de concesiones, sin embargo, aproximadamente en los últimos 20 años, esa visión ha cambiado por múltiples causas, una de ellas es el cambio y la intensidad en los usos de la tierra que han aumentado drásticamente la demanda de agua, y en consecuencia han provocado la urgencia de atender las solicitudes de concesión desde un punto de vista de gestión integrada del recurso hídrico.

Previo a este proyecto, ya se ha investigado sobre las metodologías existentes a nivel internacional y se ha validado una metodología hidrológica para una cuenca piloto: subcuenca del Río Birrís. En esta ocasión, se pretende avanzar en la ruta de investigación y elevar el nivel de complejidad, aplicando una metodología hidrobiológica en la subcuenca del Río Pejibaye. El principal resultado esperado de este proyecto es una metodología validada para la determinación de caudal ambiental que sirva de aporte a la gestión que actualmente opera el gobierno de Costa Rica a través de la comisión de caudal ambiental, de la cual el Tecnológico de Costa Rica forma parte.

PALABRAS CLAVE: Caudal Ambiental, Concesión de Agua, Recurso Hídrico, Costa Rica.

Subárea: Ciencias Biológicas, Otras Ingenierías y Tecnologías

Desarrollo del cultivo de higo para consumo fresco y procesado, como una alternativa de diversificación para el sector agrícola.

Desarrollo de un sistema de producción y manejo poscosecha de dos variedades de mora (Rubus sp) en dos condiciones agroecológicas de Costa Rica

Generación de conocimiento científico y tecnológico sobre la biodiversidad de moras criollas costarricenses como alimento con alto potencial antioxidante