Maestría en Ciencias Naturales

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La Maestría en Ciencias Naturales de la Universidad del Rosario, se orienta a formar investigadores de alto nivel, capaces de producir nuevo conocimiento y/o tecnología en respuesta a necesidades del planeta y la sociedad.
La maestría busca participar en el planteamiento de soluciones a problemáticas nacionales que requieran de la aplicación interdisciplinaria del conocimiento científico y, de esta manera, ser parte de la estrategia para lograr que Colombia esté en la frontera del conocimiento


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Examinando Maestría en Ciencias Naturales por Director "Ramírez, Juan David"

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    Análisis del metagenoma y viroma del linaje tropical de la garrapata Rhipicephalus sanguineus sensu lato (s.l.) en los departamentos de Santander y Casanare en Colombia
    (2023-11-27) Páez Triana, Luisa Fernanda; Ramírez González, Juan David; Muñoz Díaz, Claudia Marina; Grupo de Investigaciones Microbiológicas UR (GIMUR)
    Las garrapatas, reconocidas como vectores de gran relevancia a nivel mundial, se distinguen por su capacidad de transmitir una amplia gama de patógenos a diferentes especies de vertebrados. Entre estas garrapatas, se destaca Rhipicephalus sanguineus sensu lato (s.l.), conocida como la garrapata marrón de perro, que se considera de gran importancia tanto para la salud animal como humana. R. sanguineus s.l es una especie monotrópica, endófila y de tres hospederos, siendo notable por su amplia distribución global. Esta garrapata tiene la capacidad de transmitir diversos patógenos, ya sea como vectores mecánicos o biológicos, incluyendo bacterias, protozoos, hongos, nematodos y virus. Sin embargo, no son los únicos microorganismos significativos que conforman la microbiota de las garrapatas. En total, se pueden identificar tres comunidades ecológicas, tanto en el interior como en el exterior de R. sanguineus s.l. De esta manera, la microbiota de la garrapata está compuesta por patógenos transmitidos por ellas (causantes de enfermedades en humanos y animales), comensales y endosimbiontes. Estos últimos pueden aportar diversos beneficios a la garrapata, lo que incide en su aptitud biológica y, por lo tanto, en su abundancia. Para identificar estos microorganismos, en particular aquellos patógenos transmitidos por garrapatas, se han empleado múltiples metodologías. Esto incluye métodos tradicionales como el análisis microscópico, el cultivo y la amplificación de genes, junto con la secuenciación Sanger. No obstante, estos métodos tienen limitaciones, como su falta de sensibilidad y especificidad para un solo patógeno. Recientemente, la metagenómica mediante el enfoque de shotgun metagenomics ha ampliado estas técnicas, lo que permite identificar múltiples patógenos al mismo tiempo y también detectar otras comunidades ecológicas relevantes, como los endosimbiontes. Esta técnica se ha utilizado ampliamente para caracterizar el viroma de garrapatas, incluyendo R. sanguineus s.l, utilizando su ARN. A pesar de las ventajas que ofrece el shotgun metagenomics, este no ha sido aplicado en Rhipicephalus sanguineus s.l en Colombia, a pesar de su importancia como vector de enfermedades para la salud humana y animal en todo el mundo. Esta garrapata provoca impactos directos e indirectos en varios hospederos, incluyendo a algunos de gran relevancia económica, como el ganado, donde se destaca la transmisión de una diversidad de patógenos. Esta situación se agrava en Colombia, donde la mayoría de los patógenos identificados se han detectado mediante la técnica de reacción en cadena de la polimerasa (PCR), lo que limita la amplificación a un número reducido de patógenos y no permite conocer el amplio espectro de patógenos que R. sanguineus s.l puede albergar. Esto conlleva a una falta de comprensión de los efectos que esta garrapata puede estar generando en animales domésticos y seres humanos en el país, especialmente en lo que respecta a posibles enfermedades de relevancia médica y veterinaria que podrían estar transmitiéndose. Esto incluye enfermedades como la fiebre manchada de las Montañas Rocosas, causada por R. rickettsia, la anaplasmosis granulocítica humana, causada por A. phagocytophilum, la enfermedad de Lyme producida por B. burgdorferi, y la babesiosis canina, principalmente causada por B. vogeli en Colombia. Debido a la falta general de conocimiento sobre esta garrapata en Colombia, así como su impacto en la transmisión de enfermedades y su diversidad de hospederos potenciales, surge la pregunta central: ¿Qué comunidades de microorganismos se pueden identificar en R. sanguineus s.l?. La realización de esta investigación nos permitió detectar organismos patógenos que circulan en el país a través de esta garrapata, contribuir al conocimiento general sobre los endosimbiontes y, sobre todo, avanzar en la comprensión del microbioma de R. sanguineus s.l. Considerando lo mencionado anteriormente, el objetivo general de este estudio fue analizar el metagenoma del linaje tropical de la garrapata Rhipicephalus sanguineus sensu lato (s.l.) en las regiones de Boyacá y Casanare en Colombia. Este objetivo se desglosa en dos objetivos específicos: 1. Describir la composición de las comunidades microbianas de ADN presentes en R. sanguineus s.l. mediante un enfoque metagenómico. 2. Analizar la composición de los virus de ARN presentes en R. sanguineus s.l. a través de la evaluación del viroma utilizando secuenciación con la tecnología de Oxford Nanopore. Cada uno de estos objetivos específicos corresponde a un capítulo independiente dentro de la tesis. En el primer capítulo de la tesis, se llevó a cabo una extracción de ADN de las garrapatas, que posteriormente se sometió a secuenciación por Novoseq 6000 de Illumina, con una capacidad de 6 gigabytes por muestra. Para el análisis bioinformático, se emplearon dos aproximaciones: una asignación directa de las secuencias (reads) y la generación de ensamblajes metagenómicos (MAGs). A través de estas técnicas, se identificaron microorganismos, incluyendo endosimbiontes y patógenos. Entre los microorganismos identificados, los tres más abundantes en términos relativos fueron Anaplasma phagocytophilum, Francisella tularensis y Theileria equi. Además, se logró la identificación de endosimbiontes pertenecientes a los generos Coxiella, Rickettsia y Wolbachia. En particular, se logró ensamblar MAGs para la especie Coxiella mudrowiae, lo que permitió realizar análisis de genómica comparativa y funcional. Además, se exploraron las correlaciones entre los diversos microorganismos identificados, destacando que C. mudrowiae presentaba correlaciones negativas con otros endosimbiontes y patógenos. En el segundo capítulo de la tesis, se realizó la extracción de ARN de las muestras, seguida de un proceso de eliminación de ARN de hospederos mediante el tratamiento RiboZero y un enriquecimiento viral mediante SMART9N. La secuenciación se llevó a cabo utilizando el dispositivo MinION de Oxford Nanopore. Se siguió un enfoque similar al del primer capítulo, asignando directamente las secuencias y generando MAGs para el conjunto de muestras, manteniendo restricciones geográficas y de sexos. Como resultado de esta investigación, se identificaron seis virus diferentes que conforman el viroma de esta especie de garrapata. Estos virus incluyen una especie similar al virus Flavi asociado a Rhipicephalus, el virus Mogiana de la garrapata, un virus de la familia Iflaviridae, el virus Jingmen de la garrapata, Bole tick virus 4 y Mivirus sp. Para dos de estos virus, se logró un ensamblaje exitoso, lo que permitió llevar a cabo análisis filogenéticos y comparativos basados en genomas disponibles de diferentes regiones del mundo.
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    Análisis Metagenómico del Viroma Intestinal en Pacientes Intrahospitalarios y de Unidad de Cuidados Intensivos de Bogotá, Colombia
    (2024) Ramírez Hernández, Angie Lorena; Ramírez González, Juan David; Muñoz Díaz, Claudia Marina; Grupo de Investigaciones Microbiológicas UR (GIMUR)
    El microbioma intestinal se encuentra ampliamente estudiado; sin embargo, el componente viral ha sido poco caracterizado a pesar de ser crucial en la homeostasis intestinal. Este estudio analizó el viroma intestinal de muestras fecales humanas (n=37) de pacientes en Unidad de Cuidados Intensivos – “UCI” (n=10), pacientes “hospitalizados” en servicios diferentes a UCI (n=13), y en individuos de “comunidad” saludables (n=14), utilizando secuenciación por Oxford Nanopore Technologies (ONT) e Illumina. En promedio, se obtuvo 161,855 lecturas por muestra usando secuenciación por ONT, de las cuales cerca del 0,03% correspondió a lecturas virales. Para el caso de Illumina, se obtuvo alrededor de 20.286.589 lecturas por muestra, donde alrededor del 0,1% fueron asignadas a virus. Se identificaron bacteriófagos del orden Caudovirales, incluyendo Myoviridae, Podoviridae y Siphoviridae como las principales familias virales. Aunque la mayoría de las familias virales se mantuvieron estables, se observó una disminución significativa de Microviridae en pacientes hospitalizados y de UCI, sugiriendo un desequilibrio asociado al ambiente intrahospitalario. De los profagos detectados en Genomas Ensamblados a partir de Metagenomas (MAGs) bacterianos, llamó la atención la presencia de dos familias virales (Myoviridae y Siphoviridae) en la misma especie bacteriana, Alistipes putredinis. Los resultados sugieren que las interacciones bacteria-bacteriófago pueden no ser siempre específicas de especie, destacando la complejidad de las interacciones microbianas en el intestino humano. Estos hallazgos representan una línea base hacia la comprensión de la influencia de un ambiente intrahospitalario en la composición del viroma intestinal. Se necesitan investigaciones adicionales que permitan comprender a profundidad cómo estos cambios pueden afectar la salud del hospedero, especialmente en entornos clínicos.
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    Caracterización de comunidades virales en muestras fecales de bovinos de la provincia de Ubaté, Cundinamarca, Colombia
    (2023-06-09) Medina Velasquez, Julián Esteban; Ramírez González, Juan David; Castañeda, Sergio; Grupo de Investigaciones Microbiológicas UR (GIMUR)
    Las infecciones virales pueden repercutir sobre la salud del ganado bovino con consecuencias que trascienden a la productividad económica, la salud humana y de otros animales. La identificación de los virus presentes en las heces, una de las principales rutas de transmisión de patógenos, contribuye a la elaboración de planes de prevención, control y vigilancia. Las aproximaciones de metagenómica viral brindan un panorama más amplio y tienen un gran potencial a la hora de detección de virus desconocidos o la sugerencia de agentes no descritos anteriormente. Por esta razón, en este trabajo se caracterizaron las comunidades virales de muestras de materia fecal de bovinos de uno de los epicentros de la ganadería en Colombia (La Provincia de Ubaté) mediante secuenciación de tercera generación (Oxford Nanopore Technologies). Describimos el viroma de muestras de heces de bovinos a partir de un muestreo no probabilístico a conveniencia de 42 muestras provenientes de tres municipios de la Provincia de Ubaté, Cundinamarca. Utilizamos un enfoque de secuenciación metagenómica con tecnologías Oxford Nanopore junto con análisis de diversidad y filogenéticos. Se demostró una composición viral homogénea y estable entre municipios, predominada por miembros de la familia Picornaviridae. A nivel de especie los virus más abundantes fueron el Enterovirus E (EVE) y el Astrovirus Bovino (BoAstV). Notificamos por primera vez en Colombia virus de importancia veterinaria con frecuencias significativas: EVE (59%), KVB (52%) y BoAstV (19%), además de la confirmación de CRESS Virus en heces de animales. El viroma de las heces de bovinos en la Provincia de Ubaté se caracteriza por la predominancia de virus potencialmente patógenos que han sido reportados con prevalencias y cantidades considerables. Varios de estos virus se reportan por primera vez en Colombia. Este estudio evidencia la utilidad de la implementación de técnicas de secuenciación metagenómica en la vigilancia epidemiológica. Se sientan bases para futuras investigaciones sobre los efectos de estos agentes en la salud de los bovinos y su prevalencia en el país, contribuyendo al control y prevención de enfermedades infecciosas.
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    Caracterización de las comunidades microbianas en sangre, heces y fluidos orales de murciélagos neotropicales en Casanare, Colombia
    (2024-11-25) Luna Niño, Nicolás; Ramírez González, Juan David; Muñoz Díaz, Claudia Marina; Grupo de Investigaciones Microbiológicas UR (GIMUR)
    Los murciélagos son conocidos como reservorios de una amplia variedad de microorganismos patógenos, incluidos virus, bacterias, hongos, helmintos y protozoos, los cuales pueden transmitirse e infectar a otros organismos zoonóticos. Diversos estudios han empleado técnicas de secuenciación de nueva generación (NGS) para describir los patógenos transmitidos por estos mamíferos. Aunque la mayoría han caracterizado comunidades microbianas en fluidos corporales específicos, pocos han analizado la composición y diversidad de estas comunidades en varios fluidos corporales de un mismo individuo. En este estudio, utilizamos dos plataformas de NGS: secuenciación basada en amplicones de la región hipervariable V4 de los genes 16S- y 18S-rRNA, y metagenómica viral, para describir las comunidades procariotas, eucariotas y virales presentes en muestras de sangre, heces e hisopados orales recolectados de dos géneros de murciélagos (Carollia y Phyllostomus) en el departamento de Casanare, al oriente de Colombia. Se procesaron y analizaron un total de 60 muestras correspondientes a los tres tipos de fluidos corporales. Los resultados mostraron que las comunidades microbianas de estos fluidos estaban compuestas principalmente por bacterias, hongos, protozoos y diversos virus de ADN y ARN, evidenciando una variabilidad en géneros y especies microbianas. Las abundancias, métricas de diversidad y correlaciones de estos microorganismos presentaron patrones asociados tanto al género de murciélago como a los fluidos corporales, lo que sugiere que las características ecológicas de estas comunidades microbianas pueden estar determinadas por los rasgos ecológicos y fisiológicos de los murciélagos. Además, se identificaron comunidades microbianas de bacterias, algunos géneros de hongos y virus compartidos en los tres fluidos, lo que indica una posible circulación de microorganismos dentro de un mismo murciélago. Esto podría deberse al movimiento de estas comunidades desde la microbiota intestinal a otros sistemas fisiológicos o por la transmisión mediante vectores hematófagos. Por otro lado, nuestros análisis revelaron la presencia de varios microorganismos de interés para la salud pública, como Bartonella spp., Mannheimia haemolytica, Rhodotorula spp., Piroplasmida spp., Toxoplasma gondii, Alphacoronavirus spp. y Bat circovirus. La abundancia de estas especies patógenas en los tres fluidos sugiere posibles vías de transmisión de los murciélagos a otros organismos, lo que podría contribuir a la aparición de brotes de enfermedades zoonóticas. Este estudio resalta la variabilidad de microorganismos presentes en un mismo murciélago y las diversas interacciones patógeno-hospedero que pueden regular la presencia y transmisión de estos microorganismos zoonóticos. Asimismo, destacamos la importancia de analizar las características genómicas, las interacciones ecológicas y las actividades biológicas de estas comunidades microbianas en los murciélagos.
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    Chromosome-level genome assembly of Triatoma dimidiata Latreille, 1811 (Hemiptera: Reduviidae: Triatominae)
    (2025-01-27) Alvarado López, Mateo Andrés; Cantillo-Barraza, Omar; Luna, Nicolás; Hernández, Carolina; Paniz-Mondolfi, Alberto; Ramírez González, Juan David; Ramírez González, Juan David; Grupo de Investigaciones Microbiológicas UR (GIMUR)
    Triatoma dimidiata es un vector principal de Trypanosoma cruzi, el parásito responsable de la enfermedad de Chagas, que afecta a millones de personas en todo el mundo. Su distribución se extiende desde el centro de México hasta el norte de Ecuador y Perú, con variaciones ecológicas y epidemiológicas marcadas a lo largo de este rango, lo que conlleva a desafíos taxonómicos y al reconocimiento de T. dimidiata como un complejo de especies crípticas. A pesar de los esfuerzos realizados con marcadores morfológicos y moleculares, los análisis filogenéticos siguen siendo inconclusos, dificultando su clasificación. Resolver estos problemas taxonómicos es fundamental para desarrollar estrategias de control de vectores eficaces y específicas. Dado que los marcadores moleculares tradicionales han demostrado ser insuficientes, los análisis a escala genómica ofrecen una alternativa prometedora. Sin embargo, la ausencia de un genoma de referencia anotado para T. dimidiata ha limitado estudios genómicos de amplio alcance. Para abordar esta necesidad, ensamblamos y anotamos un genoma de referencia de alta calidad y resolución haplotípica a nivel cromosómico para T. dimidiata, integrando lecturas de alta fidelidad de PacBio (HiFi), secuenciación Illumina de extremos emparejados, Hi-C y RNAseq. Los ensamblajes resultantes, con longitudes de 1,31 Gb y 1,30 Gb, demuestran alta completitud y continuidad. Aproximadamente, el 95% de estas secuencias fueron organizadas en 10 y 12 pseudo-cromosomas, respectivamente. Además, el análisis del contenido repetitivo reveló que más del 50% del genoma se compone de elementos repetitivos. Utilizando transcriptomas ensamblados, métodos ab initio y homología de proteínas para la predicción de genes, identificamos 338,033 genes potenciales. Este recurso genómico llena un vacío crucial en la genómica de T. dimidiata, allanando el camino para estudios de genómica funcional y poblacional. Facilitará el descubrimiento de marcadores genéticos asociados a rasgos importantes como la resistencia a insecticidas y la adaptación ecológica, proporcionando conocimientos esenciales para desarrollar medidas de control específicas. Nuestro ensamblaje establece una base para investigaciones adicionales sobre la biología, la dinámica poblacional y la competencia vectorial de T. dimidiata, avanzando en los esfuerzos globales para combatir la enfermedad de Chagas.
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    Comparative Transcriptomics of Naturally Susceptible and Resistant Trypanosoma cruzi Strains in Response to Benznidazole
    (2025-05-20) Ospina Varon, Carlos Mario; Ramírez González, Juan David; Grupo de Investigaciones Microbiológicas UR (GIMUR)
    La enfermedad de Chagas (CD), causada por el protozoo Trypanosoma cruzi, sigue siendo un importante problema de salud pública debido a las limitadas opciones de tratamiento, como el benznidazol y el nifurtimox, que se asocian con efectos adversos y eficacia variable. La aparición de cepas de T. cruzi resistentes a fármacos, junto con el escaso conocimiento de los mecanismos moleculares subyacentes a la resistencia, dificulta el desarrollo de terapias más efectivas. Para explorar estos mecanismos, realizamos un análisis transcriptómico comparativo de dos cepas de T. cruzi TcI: MG (naturalmente susceptible) y DA (naturalmente resistente) al benznidazol. Los parásitos se cultivaron en medio LIT y se determinaron los valores de CE50 mediante el ensayo MTT. Se extrajo y secuenció el ARN (RNA-seq), con lecturas alineadas con un genoma de referencia. Se analizaron las expresiones génicas diferenciales con DESeq2, el enriquecimiento funcional mediante Gene Ontology (GO) y se mapearon las vías metabólicas mediante KAAS. La CE50 para Benznidazol en DA (28,92 µg/mL) fue sustancialmente mayor que en MG (0,8827 µg/mL), lo que confirma la susceptibilidad diferencial. DA mostró 408 genes sobreexpresados ​​y 1515 inexpresados, mientras que MG presentó 153 sobreexpresados ​​y 866 inexpresados ​​(Log2FoldChange ≥ 2 o ≤ -2). El análisis de GO indicó procesos biológicos divergentes entre cepas: DA mostró un enriquecimiento en transporte de electrones y desintoxicación, mientras que MG mostró un enriquecimiento en reparación del ADN y metabolismo energético. El mapeo metabólico reveló diferencias significativas en la vía de las pentosas fosfato, la glucólisis/gluconeogénesis y el ciclo del ácido tricarboxílico (TCA). Se identificaron genes clave potencialmente involucrados en la resistencia, como la prostaglandina F2α sintasa, la tripanotiona sintasa, la tiorredoxina y la prostaglandina F sintasa, como posibles dianas terapéuticas. Estos hallazgos sugieren que la resistencia al benznidazol en T. cruzi implica respuestas multifactoriales específicas de la cepa a nivel transcriptómico y metabólico. Mediante el análisis de cepas naturalmente resistentes y susceptibles, este estudio proporciona nuevos conocimientos sobre los mecanismos de resistencia a fármacos y subraya la necesidad de ampliar la investigación con cepas de T. cruzi genéticamente diversas y unidades de tipificación discretas (DTU) para fundamentar futuras estrategias terapéuticas.
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    Cryptic transmission and novel introduction of Dengue 1 and 2 genotypes in Colombia
    (2024-05-27) Martínez Medina, David Fernando; Ramírez González, Juan David; Grupo de Investigaciones Microbiológicas UR (GIMUR)
    El dengue sigue siendo un reto para la salud pública en Colombia, siendo la enfermedad infecciosa más prevalente en el país. Por lo tanto, el sistema colombiano enfrenta retos en la vigilancia genómica. Este estudio tuvo como objetivo evaluar la transmisión local del virus del dengue (DENV) y la diversidad genética en cuatro departamentos colombianos con patrones de incidencia heterogéneos. Para este estudio, procesamos 266 muestras de suero para identificar el virus del dengue (DENV). Posteriormente, obtuvimos 118 secuencias genómicas mediante la secuenciación de genomas de DENV de muestras de suero de 134 pacientes infectados con los serotipos DENV-1 y DENV-2. El serotipo predominante fue el DENV-2 (108/143), siendo el genotipo asiático-americano (AA) (91/118) el más prevalente. El análisis filogenético reveló la circulación concurrente de dos linajes tanto del DENV-2 AA como del DENV-1 V, lo que sugiere un intercambio genético continuo con secuencias procedentes de Venezuela y Cuba. La continua migración de ciudadanos venezolanos hacia Colombia puede contribuir a este intercambio, enfatizando la necesidad de reforzar las medidas de prevención en las zonas fronterizas. Notablemente, el análisis de Tiempo al Ancestro Común Más Reciente identificó la transmisión críptica de DENV-2 AA desde aproximadamente 2015. Esto desafía la noción de que los brotes importantes son desencadenados únicamente por introducciones recientes del virus, enfatizando la importancia de la vigilancia genómica activa. El estudio también puso en relieve las presiones de selección contrastadas sobre el DENV-1 V y el DENV-2 AA, experimentando este último una selección positiva, que posiblemente influya en su transmisibilidad. La presencia de un genotipo cosmopolita en Colombia, vinculado a Brasil, suscita preocupación por las rutas de transmisión, lo que subraya la necesidad de realizar estudios exhaustivos sobre la evolución del DENV. A pesar de las limitaciones, el estudio subraya el papel crucial de la epidemiología genómica en la detección temprana y la comprensión de los genotipos del DENV, abogando por técnicas avanzadas de secuenciación como un sistema de alerta temprana para ayudar a prevenir y controlar los brotes de dengue en Colombia y en el mundo.
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    Deciphering the introduction and transmission of SARS-CoV-2 in the Colombian Amazon Basin
    (2021-11-23) Ballesteros Chitiva, Nathalia; Ramírez, Juan David; Muñoz, Claudia Marina; Grupo de Investigaciones Microbiológicas UR (GIMUR)
    SARS-CoV-2 ha tenido un impacto dramático en las comunidades nativas amerindias de América del Sur, especialmente en la cuenca amazónica. Con el fin de conocer la introducción e inicial propagación de este virus pandémico en esta región, realizamos un estudio de epidemiología genómica en el cual se secuenció 59 genomas de casos del departamento del Amazonas en Colombia. Nuestros resultados mostraron dos introducciones independientes del virus en el departamento, una de ellas asociada a casos asintomáticos. Representando el primer estudio de epidemiología genómica centrado en el departamento del Amazonas colombiano donde habita una gran cantidad de comunidades indígenas amerindias. Nuestros resultados proporcionan una visión de la dinámica de transmisión en esta región y reportan información relevante para buscar estrategias para mitigar la propagación del virus en la población amazónica, la cual actualmente se enfrenta a nuevos riesgos debido a la circulación de la nueva variante de preocupación P.1.
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    Diversidad genética de Blastocystis en muestras animales y humanas de varios departamentos de Colombia empleando secuenciación completa del gen 18S rRNA (SSU rRNA) por Oxford Nanopore Technologies (ONT)
    (2023-11-29) Jiménez Jiménez, Paula Andrea; Muñoz Díaz, Claudia Marina; Cruz-Saavedra, Lissa; Camargo, Anny; Ramírez González, Juan David; Ramírez González, Juan David; Muñoz Díaz, Claudia Marina; Grupo de Investigaciones Microbiológicas UR (GIMUR)
    Blastocystis es un microeucariota intestinal que ha suscitado atención debido a su amplia distribución en animales y seres humanos. El riesgo de circulación zoonótica surge principalmente del contacto estrecho con animales infectados. Por lo tanto, el siguiente estudio tuvo como objetivo evaluar la diversidad y frecuencia de los subtipos de Blastocystis en muestras humanas y animales colombianas utilizando la secuenciación completa del gen 18S rRNA. Para este propósito, 341 muestras fecales humanas y 277 muestras fecales animales (de bovinos, ovinos, caprinos, cerdos, gatos y perros), fueron recolectadas de diferentes regiones colombianas y analizadas usando detección basada en PCR y secuenciación de próxima generación (NGS) del gen 18S SSU rRNA de longitud completa. Entre las 618 muestras de ambos huéspedes, humanos y animales, los resultados revelaron una frecuencia generalizada de Blastocystis, con un 48,09% (n=164) en humanos y un 31,4% (n=87) de detección en animales. Perros, gatos, ovejas, cerdos y animales salvajes dieron positivo, en consonancia con los patrones de prevalencia mundial. Además, se secuenciaron 29 muestras humanas y 23 muestras animales mediante tecnología ONT, a partir de las cuales se generaron 11 secuencias únicas de lectura larga que se agruparon con sus secuencias de referencia comparadas. La distribución de subtipos varió dentro de los hospedadores, detectándose ST1 y ST3 tanto en muestras humanas como animales. Los subtipos ST5, ST10, ST14, ST15, ST21, ST24, ST25 y ST26 se limitaron a hospedadores animales, algunos de los cuales se considera que tienen potencial zoonótico. Por otra parte, el ST2 se encontró exclusivamente en muestras humanas de la región de Bolívar. Se produjeron infecciones mixtas tanto en animales como en humanos, 60,86% y 27,58% respectivamente. Además, hasta donde sabemos, este es el primer estudio en Colombia que identifica ST15 en cerdos y ST25 en ovejas. Los subtipos (STs) identificados en este estudio indican que ciertos animales pueden servir como reservorios con potencial de transmisión zoonótica. La identificación de subtipos zoonóticos pone de relieve el uso de la secuenciación de nueva generación, ya que la profundidad y la resolución de las secuencias aumentan, lo que permite comprender mejor los ST de importancia médica y veterinaria. También revela la coexistencia de diversos subtipos entre hospedadores. Es esencial seguir investigando para comprender la dinámica de transmisión, las implicaciones sanitarias y las estrategias de detección de Blastocystis en animales y humanos, sobre todo por el papel de los animales como reservorios y su estrecha interacción con los humanos.
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    Restringido
    Efecto de la Peroxidación Catalítica en Fase Húmeda activada por una Arcilla Pilarizada con Al/Fe sobre la viabilidad de Quistes de Giardia Intestinalis en agua superficial del río Pasto
    (2023-05-18) Reina Hidalgo, Ariana; Galeano, Luis Alejandro; Ramírez González, Juan David; Grupo de Investigaciones Microbiológicas UR (GIMUR)
    Giardia intestinalis es un parásito protozoario con distribución global, que infecta amplia gama de hospederos vertebrados. Tiene dos estadíos de vida, los trofozoítos (forma replicativa) y los quistes (forma transmisible e infectiva) que se encuentran en el agua y alimentos contaminados. En este estudio se monitoreó el ARNm de quistes, como respuesta a la desinfección de agua superficial por Peroxidación Catalítica en Fase Húmeda (PCFH) activada por un catalizador de arcilla pilarizada con Al/Fe (Al/Fe-PILC); PCFH es un Proceso de Oxidación Avanzada (POA) evaluado en este estudio para la eliminación de quistes que exhiben alta resistencia a la cloración y otros métodos convencionales de desinfección. Los quistes de G. intestinalis (cepa WB, ensamblaje A) se cultivaron in vitro; se extrajo ARNm (1 x 105 quistes/mL) y se estandarizó un análisis de RT-qPCR para su detección y cuantificación utilizando los marcadores moleculares 18S-ARNr y β-giardina. Los experimentos catalíticos se realizaron en un reactor semi-continuo de 1 L utilizando agua superficial del río Pasto (Colombia) y se doparon con 100 quistes equivalentes Giardia/L teniendo en cuenta los factores experimentales de pH (6,0 y 7,0) y concentración de hierro activo del catalizador sólido (100 y 300 mg/L). Todos los experimentos catalíticos causaron pérdida de viabilidad de quistes de al menos 4 Log (99,99%); además, hasta alrededor del 35 % del Carbono Orgánico Disuelto (COD) y el 30 % del Nitrógeno Total Disuelto (NTD) se mineralizaron usando una dosis baja de peróxido de hidrógeno (0,037 mg H2O2/mg Fe.mg activo COD) en condiciones ambientales de temperatura (11 °C) y presión (73 kPa). El análisis de varianza mostró que la concentración de Fe activo (mg/L) ejerció un efecto significativo sobre la eliminación de quistes de G. intestinalis, la eliminación de COD y la fracción de H2O2 reaccionada (p < 0,05 con 95 % de nivel de confianza). Por su parte, en la optimización estadística de respuesta múltiple se obtuvo un valor de 0,95 para la función Deseabilidad, donde todas las respuestas alcanzaron el óptimo cuando la concentración de Fe activo fue de aproximadamente 80 mg/L y el pH 6,0. El pH no tuvo efecto significativo en los experimentos catalíticos. Este enfoque podría permitir a corto plazo monitorear a bajo costo la presencia de quistes de Giardia en el agua, así como prevenir la propagación de enfermedades infecciosas que son un problema de salud pública al complementar la desinfección convencional del agua con la PCFH en presencia de Al/Fe-PILC.
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    Estimating the genetic structure of Triatoma dimidiata (Hemiptera: Reduviidae) and the transmission dynamics of Trypanosoma cruzi in Boyacá, eastern Colombia
    (2022-05-26) Ramírez, Juan David; Velasquez-Ortiz, Natalia; Hernández, Carolina; Cantillo Barraza, Omar; Medina, Manuel; Medina-Alfonso, Mabel; Suescun-Carrero, Sandra; Muñoz, Marina; Vega, Laura; Castañeda, Sergio; Cruz-Saavedra, Lissa; Ballesteros , Nathalia; Ramírez, Juan David; Ramírez, Juan David; Grupo de Investigaciones Microbiológicas UR (GIMUR)
    La enfermedad de Chagas es un problema de salud pública en Colombia, donde varias regiones son endémicas. T. dimidiata es uno de los vectores principales después de R. prolixus y ha obtenido mayor importancia en Boyacá (oriente de Colombia), ya que las poblaciónes de este triatomino allí presentes se caracterizan por sus ciclos epidemiológicos complejos. Hay evidencia de intrusion en las viviendas, procesos de colonización y altas tasas de infección. Posterior a la reciente eliminación de R. prolixus en la region, es de gran importancia entender el comportamiento de T. dimidiata y las dinámicas de transmission de T. cruzi. Para esto, usamos qPCR y secuenciación de nueva generación para evaluar las tasas de infección, carga parasitaria, hábitos dietarios y genotipificación de T. cruzi en individuos de T. dimidiata colectados en nueve municipios de Boyacá, además exploramos su genética poblacional. Encontramos que las poblaciones de T. dimidiata conforman una sola población con características genéticas similares, con tasas de infección del 70%, altas cargas parasitarias de hasta 1.46x109 parásitos equivalentes, unos hábitos dietarios que comprende al menos 17 especies de animales domésticos, sinantrópicos y salvajes, además de una gran diversidad de genotipos de TcI incluso en una sola muestra. Estos resultados implican que el comportamiento de T. dimidiata es similar al de otros vectores exitosos, ya que presenta una amplia variedad de fuentes de sangre y contribuye a la circulación de diferentes genotipos del parásito, resaltando así su importancia para la transmisión de T. cruzi y el riesgo que presenta para los humanos. A la luz de la eliminación de R. prolixus en Boyacá y los resultados que obtuvimos, sugerimos que T. dimidiata se convierta en el nuevo objetivo para los programas de control vectorial. Esperamos que el presente estudio aporte suficiente información que permita el mejoramiento de los programas de vigilancia y control vectorial y la posibilidad de lograr la interrupción efectiva de la transmisión vectorial de T. cruzi en regiones endémicas para la enfermedad.
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    Metagenomic Analyses of Surface Waters and Wastewater in the Colombian Andean Highlands: implications in health and disease
    (2024-06-07) Urrea Messa, Vanessa del Pilar; Muñoz Díaz, Claudia Marina; Ramírez González, Juan David; Grupo de Investigaciones Microbiológicas UR (GIMUR)
    El agua es un recurso esencial en nuestro planeta, especialmente en los entornos de agua dulce, fuente vital tanto para humanos, animales y ecosistemas; además es importante destacar que es un recurso limitado. Sin embargo, dichos entornos se han visto impactados significativamente por la contaminación y degradación generada por las actividades humanas. El objetivo de este estudio fue caracterizar el microbioma de aguas residuales y superficiales del Río Pasto, representando el primer panorama del estado actual de este recurso en las tierras altas andinas del suroeste de Colombia. Para lograr esto, realizamos análisis fisicoquímicos y microbiológicos tradicionales, incluida la detección de material genético de los parásitos protozoarios Giardia spp. y Cryptosporidium spp. Además, utilizamos tecnología Illumina para secuenciar las muestras para análisis metagenómicos. Estos análisis nos permitieron explorar el microbioma de las aguas residuales y superficiales a niveles taxonómicos y funcionales utilizando dos enfoques. El primer enfoque fue a partir de lecturas que revelaron las familias más abundantes en cada punto de muestreo, junto con especies que exhiben características patógenas potenciales, como Aeromonas media, y aquellas con roles potencialmente benéficos, como Polaromonas naphthalenivorans. También se identificaron marcadores moleculares de importancia en salud en cada punto de muestreo, incluidos marcadores de resistencia antimicrobiana como tetraciclinas y aminoglucósidos, así como factores de virulencia. El segundo enfoque involucró el ensamblaje de genomas a partir de metagenomas (MAGs), que condujo a obtener 270 ensamblajes de alta calidad y la identificación de 16 especies bacterianas, que incluyen especies reportadas en heces y nativas del cuerpo, para las cuales se obtuvieron sus perfiles funcionales. Este estudio proporciona información del estado actual del Río Pasto, que abarca tanto las aguas superficiales como las aguas residuales no tratadas, y ofrece una herramienta valiosa para evaluar los riesgos potenciales asociados con el reúso del agua y las implicaciones de la descarga directa de contaminantes en los cuerpos de agua.
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    Modificaciones de la microbiota cutánea de procariota y eucariota desencadenadas por la infección por Leishmania en la leishmaniasis cutánea localizada
    (2024-03-13) Jaimes Silva, Jesús Eduardo; Herrera, Giovanny; Cruz, Claudia; Pérez, Julie; Correa-Cárdenas, Camilo A.; Muñoz, Marina; Ramírez González, Juan David; Patiño Blanco, Luz Helena; Grupo de Investigaciones Microbiológicas UR (GIMUR)
    La leishmaniasis cutánea (LC) es una enfermedad tropical caracterizada por úlceras cutáneas, en ocasiones con lesiones satélites y linfangitis nodular. Los parásitos Leishmania, transmitidos por vectores flebótomos, causan este problema de salud pública generalizado que afecta a millones de personas en todo el mundo. La complejidad de CL proviene de diversas especies de Leishmania y de complejas interacciones con el huésped. Por lo tanto, este estudio tiene como objetivo arrojar luz sobre la distribución espacio-temporal de las especies de Leishmania y explorar la influencia de la microbiota cutánea en la progresión de la enfermedad. Analizamos 40 muestras de pacientes con CL en tres bases militares en Colombia. Utilizando la secuenciación de la proteína de choque térmico 70 de Oxford Nanopore, identificamos especies de Leishmania y perfilamos la microbiota en lesiones de CL y las correspondientes extremidades sanas. La secuenciación de Illumina de los genes 16S-rRNA y 18S-rRNA ayudó a analizar las comunidades procarióticas y eucariotas. Nuestra investigación descubrió una superposición espacio-temporal entre regiones de alta incidencia de CL y nuestras ubicaciones de muestreo, lo que indica la coexistencia de varias especies de Leishmania. L. naiffi surgió como un descubrimiento digno de mención. Además, nuestro estudio profundizó en los cambios en la microbiota cutánea asociados con las lesiones de CL obtenidas mediante raspado en comparación con la piel sana obtenida mediante cepillado de las extremidades superiores e inferiores. Observamos alteraciones en la diversidad microbiana, tanto en comunidades procarióticas como eucariotas, dentro de las áreas lesionadas, lo que significa el papel potencial de la microbiota en la patogénesis de la CL. El aumento significativo de familias bacterianas específicas, como Staphylococcaceae y Streptococcaceae, dentro de las lesiones de CL indica su contribución a la inflamación local. En esencia, nuestro estudio contribuye a la investigación en curso sobre la CL, destacando la necesidad de un enfoque multifacético para descifrar las intrincadas interacciones entre la leishmaniasis y la microbiota cutánea.