Doctorado en Ciencias Biomédicas y Biológicas

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El programa del Doctorado en Ciencias Biomédicas y Biológicas tiene un enfoque multi-disciplinario que prepara a sus estudiantes para plantear soluciones innovadoras a grandes desafíos locales y globales para que nuestro desarrollo sea social, económica y ambientalmente sostenible.

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    Actividad plástica y oscilatoria poblacional espontánea y provocada en conexiones neuronales en un modelo in vivo de enfermedad de Alzheimer
    (2023-07-10) Gauthier Umaña, Cécile Eugénie Gloria; Nava Mesa, Mauricio Orlando; Múnera Galarza, Francisco Alejandro; Grupo de Neurociencias de la Universidad del Rosario (NEUROS)
    El presente trabajo tiene como objetivo evaluar los efectos agudos del péptido Aβ en el hipocampo estudiando la actividad oscilatoria y plasticidad sináptica en el circuito CA3-CA1. Con este fin, se ha desarrollado y diseñado una nueva interfaz gráfica de usuario, denominada BOARD-FTD-PACC (Brain Oscillations Analysis and Resourceful Display in Frequency and Time Domains Plus Phase Amplitude Coupling and Coherence), que facilita la visualización y análisis de los registros neurofisiológicos. Se evaluaron los efectos in vivo de dos especies de Aβ (𝐴𝛽25−35 y 𝐴𝛽1−40).
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    Embargo
    Drivers of diversification in Heliconius, with special focus on the sara/sapho clade
    (2023-09-15) Rueda Muñoz, Nicol Magaly; Salazar Clavijo, Camilo Andres; Pardo Diaz, Geimy Carolina; Filoevomica
    La comprensión de los mecanismos y procesos que impulsan la diversificación biológica y la adaptación sigue siendo una pregunta importante en la biología evolutiva que requiere investigación interdisciplinaria que aborde el papel de factores bióticos (es decir, antecedentes genéticos, interacciones ecológicas) y factores abióticos (es decir, clima). En esta tesis, estudié aspectos biogeográficos, cromosómicos y químicos que contribuyen a la diversificación de las mariposas neotropicales del género Heliconius, especialmente las especies del clado sara/sapho. Aunque Heliconius es uno de los grupos mejor estudiados en el contexto de la biología evolutiva y la ecología, el clado sara/sapho ha sido en gran medida poco estudiado a pesar de tener características únicas. Por ejemplo, algunas de sus especies muestran altas tasas de diversificación y un mayor número de cromosomas en comparación con otros Heliconius, y también parece que las especies en el clado no pueden sintetizar cianógenos, lo que las lleva a depender de toxinas adquiridas de plantas hospederas larvarias. En el Capítulo I, utilicé 54,392 registros georreferenciados de 46 especies y 1,012 registros georreferenciados de 38 híbridos interespecíficos de Heliconius para investigar el papel del entorno en la formación de su distribución y riqueza, así como sus patrones geográficos de diversidad filogenética y endemismo filogenético. También evalué si la similitud de nicho promueve la hibridación. Descubrí que Heliconius muestra cinco patrones generales de distribución, en su mayoría explicados por la precipitación y la isotermalidad, y en menor medida por la altitud. Curiosamente, la altitud desempeña un papel importante como predictor de la riqueza de especies y la diversidad filogenética, mientras que la precipitación explica los patrones de endemismo filogenético. No encontré evidencia que respalde el papel del entorno en facilitar la hibridación, porque las especies hibridantes no necesariamente comparten el mismo nicho climático a pesar de que algunas de ellas tienen distribuciones geográficas en gran parte superpuestas. En general, confirmé que, al igual que en otros organismos, la alta temperatura anual, el suministro constante de agua y la complejidad espacial-topográfica son los principales predictores de la diversidad en Heliconius. En el Capítulo II, generé datos de resecuenciación de genoma completo para 114 individuos de siete especies en el clado sara/sapho para investigar: (i) relaciones filogenéticas a nivel de genoma completo, (ii) el grado de diferenciación genómica entre especies y subespecies, y (iii) el impacto de las reorganizaciones cromosómicas en la evolución del clado. La inclusión de múltiples especies y subespecies de este clado me permitió redefinir algunas de las relaciones previamente reportadas y identificar el efecto de la geografía en la formación de su diversidad. Curiosamente, también encontré evidencia de fusiones de cromosomas sexuales con autosomas 4, 9 y 14. Todas estas fusiones parecen estar asociadas con eventos de especiación en este clado, siendo la fusión del cromosoma sexual 4 la más antigua. Aunque aún no comprendo el papel o las consecuencias evolutivas de estas fusiones, mi estudio muestra que las reorganizaciones cromosómicas pueden evolucionar rápidamente dentro de un clado y generar diversidad cromosómica. En el Capítulo III, investigué cómo varían los cianógenos (defensas químicas de los adultos de Heliconius) tanto en composición como en concentración en nueve anillos de mimetismo y seis ecorregiones neotropicales. Encontré que la variación en el perfil cianogénico de Heliconius no se explica por el anillo de mimetismo al que pertenece una especie o su localidad. En cambio, la variación cianogénica es el resultado de la cercanía filogenética y, probablemente, factores ecológicos como la especialización de la planta hospedera, la diversidad y abundancia de las plantas hospederas locales disponibles, la disponibilidad de precursores para la biosíntesis de compuestos cianogénicos en plantas fuente de polen, así como la comunidad local de depredadores. Mis resultados concuerdan con modelos recientes y metaanálisis que mostraron que un aumento en la toxicidad de las presas no se traduce en un aumento en el aprendizaje de los depredadores ni en la generación de diversidad mimética.
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    Diseño de una metodología in vitro para la evaluación de antígenos peptídicos candidatos a vacuna contra tuberculosis
    (2023-03-06) Carabalí Isajar, Mary Lilián; Ocampo Cifuentes, Marisol; Patarroyo Gutiérrez, Manuel Alfonso
    Pese a los esfuerzos mundiales por erradicar la tuberculosis, esta enfermedad persiste entre las primeras causas de muerte por un agente infeccioso a nivel mundial, aún por encima del VIH y superada sólo por el SARS COV-2, siendo la causa de muerte de 1,5 millones de personas en 2021. Lo anterior se suma a los crecientes casos de tuberculosis producto de cepas micobacterianas multirresistentes y extensivamente resistentes. La actual vacuna BCG, que es la única avalada por OMS, es ineficiente para conferir protección a la mayoría de la población frente a la forma más prevalente de la enfermedad. Mycobacterium tuberculosis es el principal agente causal de la tuberculosis y posee muchos mecanismos para evadir la respuesta inmune que despliega el hospedero como defensa frente a la infección; por tal razón, es preciso generar una vacuna que confiera una mejor respuesta a la actualmente obtenida con la BCG. Sin embargo, la falta de un modelo en donde se puedan evaluar los candidatos a vacuna y correlacionarlo con protección en humanos, ha sido una de las mayores limitantes en el desarrollo de dicha vacuna. De ahí que se están considerando los ensayos in vitro como una alternativa viable en esta tarea. Algunos de estos ensayos han permitido evidenciar la inhibición del crecimiento bacteriano intracelular, estudiándose tanto el efecto de la respuesta celular como de anticuerpos, citoquinas y quimioquinas efectoras involucradas en este proceso. Por otra parte, la Fundación Instituto de Inmunología de Colombia ha buscado antígenos candidatos para el diseño de una vacuna sintética antituberculosis, mediante una metodología robusta, lógica y racional, con la cual se han identificado péptidos derivados de proteínas de Mycobacterium tuberculosis que pueden estar involucrados en la interacción micobacteria-célula hospedera; no obstante, no se ha evaluado la inmunogenicidad de estos péptidos o de sus secuencias modificadas en cuanto al potencial protector contra Mycobacterium tuberculosis. Por lo tanto, el presente proyecto planteó realizar diferentes ensayos in vitro con células humanas, para evaluar la posible respuesta inmune protectora que pudieran conferir los péptidos candidatos a vacuna.
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    Evaluación de la respuesta inmune frente a los potenciales candidatos a vacuna contra Plasmodium vivax PvRON2, Pv12, PvDBP y PvMSP1
    (2022-06-13) López Santana, Sonia Carolina; Patarroyo Gutierrez, Manuel Alfonso
    La malaria es una enfermedad infecciosa con altos índices de mortalidad alrededor del mundo. Ésta es causada por parásitos del género Plasmodium, siendo Plasmodium vivax la especie prevalente en el continente americano. En Colombia, para el año 2019 se reportaron 80.415 casos de malaria, de los cuales el 48.7% fueron causados por P. vivax, siendo los departamentos de Chocó, Antioquia, Nariño y Córdoba los de mayor incidencia. El control de esta enfermedad no se ha logrado, debido a la resistencia del parásito a los medicamentos empleados, a la resistencia a los insecticidas adquirida por el vector y a las políticas de salud deficientes. Ante esta situación, la vacunación es considerada como la mejor alternativa de prevención y con mayor potencial para reducir la morbilidad y mortalidad en las poblaciones afectadas. Dada la dificultad para realizar cultivos continuos in vitro de P. vivax, la mayor parte de la investigación en malaria se ha enfocado en P. falciparum. A pesar de esto, en los últimos años, la Fundación Instituto de Inmunología de Colombia (FIDIC) ha logrado caracterizar varias proteínas de P. vivax como posibles candidatos a vacuna; sin embargo, aún se desconoce la capacidad de la mayoría de estas proteínas, y de los epítopes derivados de ellas, para ser reconocidos por componentes de la respuesta inmune humoral y celular. Con el fin de profundizar en la caracterización de proteínas y/o péptidos como potenciales candidatos, la primera fase del estudio planteó la realización de ensayos de antigenicidad in vitro con muestras de individuos expuestos a la infección natural en áreas endémicas de Colombia. Para esto, los epítopes B y T fueron seleccionados in silico y la elección de epítopes T fue definida con ensayos de unión in vitro a moléculas HLA-DRβ, obtenidas a partir de líneas celulares linfoblastoides B humanas. Los individuos fueron elegidos de acuerdo con la expresión de alelos HLA-DRβ1* de frecuencia intermedia en las poblaciones blanco para una vacuna contra la malaria (HLA-DRβ1*04, *07, *11 y *13). Durante la segunda fase de este estudio, se evaluó la inmunogenicidad in vitro de péptidos nativos y modificados derivados de las proteínas. Para esto, se emplearon linfocitos T CD4+ vírgenes de individuos sanos con restricción a los alelos HLA-DRβ1* antes mencionados, estimulados con células dendríticas como células presentadoras de antígeno profesionales. Finalmente, se estableció que existe una correlación entre la capacidad de unión a moléculas HLA-DR y la inmunogenicidad de los péptidos modificados derivados de proteínas de P. vivax. Los resultados de este estudio generaron datos relevantes para futuros estudios de inmunogenicidad y protección en modelos experimentales, encaminados a la comprensión de los mecanismos de la respuesta inmune frente a P. vivax y a la generación de una vacuna efectiva contra la malaria.
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    Acceso Abierto
    Determinación del microbioma intestinal en pacientes con infección por clostridioides difficile adquirida en unidad de cuidados intensivos y comunidad
    (2023-05-15) Herrera Ossa, Giovanny Andrés; Ramírez González, Juan David; Muñoz Díaz, Claudia Marina; Grupo de Investigaciones Microbiológicas UR (GIMUR)
    Clostridioides difficile (CD), es considerada como la principal causa de diarrea asociada al uso de antibióticos, la cual se asocia a una desregulación de la microbiota intestinal del hospedero, que afecta a los diferentes componentes de la microbiota, siendo el bacteriano el más ampliamente estudioado. Sin embargo, otros grupos de organismos, cómo virus y eucariotas, se han descrito como miembros fundamentales dentro del ecosistema intestinal, e incluso se destaca la función de loci clínicamente importantes, especialmente aquellos asociados con resistencia a antibióticos. A pesar de la gran relevancia de los miembros de la microbiota intestinal sobre la homeóstasis de dicho ecosistema, poco se conoce sobre su papel en el ámbito de la ICD, así como la influencia del lugar de adquisición de la diarrea sobre la composición (diversidad y abundancia) del microbioma, en especial en el contexto de las enfermedades inflamatorias intestinales. Por estas razones, este estudio se dirigió a determinar la composición del microbioma intestinal de pacientes con diarrea asociada a la ICD, adquirida en Unidad de Cuidados Intensivos (UCI) y en comunidad, a través de la implementación de técnicas de secuenciación de alto rendimiento. Para esto, se seleccionaron 98 muestras de ADN provenientes de pacientes con diarrea adquirida en comunidad y a nivel intrahospitalario, tanto positivos como negativos para ICD, las cuales fueron sometidas a secuenciación de marcador único ARNr-16S y -18S. Posteriormente, se seleccionaron 48 muestras de este grupo inicial y fueron sometidas a secuenciación metagenómica. Inicialmente, se observaron cambios en la composición de la microbiota asociada a los grupos de pacientes con diarrea adquirida a nivel intrahospitalario (HCFO/+, HCFO/-) caracterizada por la disminución de microorganismos benéficos, sugiriendo la importancia del lugar de adquisición de la infección sobre la modulación del ecosistema intestinal. Así mismo, se observaron interacciones entre los diferentes miembros de la microbiota intestinal. La secuenciación metagenómica permitió evidenciar un grupo de 51 especies diferencialmente abundantes entre los grupos, con una reducción en los genes implicados en el metabolismo del butirato en los grupos de pacientes con diarrea adquirida a nivel intrahospitalario. Finalmente, se observaron microorganismos productores de acetato y butirato característicos para cada uno de los grupos, con diferencias marcadas tanto en sus abundancias como en sus perfiles de resistencia. Se destaca, además, el papel de los microorganismos asociados al metabolismo del butirato sobre el ecosistema intestinal en el ámbito de la ICD. Por su parte, el estudio de la microbiota de las garrapatas se ha convertido en una herramienta de gran utilidad en la vigilancia y control de las enfermedades transmitidas por garrapatas, las cuales se encuentran ampliamente distribuidas en el continente europeo, siendo un problema de salud pública, con especial énfasis en España, donde regiones como Castilla y León han presentado unas tendencias al aumento en las poblaciones de garrapatas así como en los reportes de picaduras. Por lo anterior, empleando el esquema de análisis para secuenciación profunda de marcador único generado en los apartados anteriores se realizó la descripción de 29 ejemplares de 5 especies de garrapatas duras recolectadas en dicha región encontrando diferencias en la composición taxonómica así como en las correlaciones entre los miembros de su microbiota, siendo este el primer estudio piloto realizado en dicho territorio