Factores celulares y eventos tempranos del ciclo de multiplicación de arenavirus

El estudio de las etapas tempranas del ciclo de multiplicación viral y los factores celulares involucrados en las mismas son de gran importancia por su potencial aplicación en el diseño de terapias antivirales. Nuestro objetivo es ampliar y mejorar la comprensión de los mecanismos de entrada del arenavirus Junín a las células blanco y durante el transcurso de la infección aguda. Nos enfocamos en posibles nuevos receptores así como en estructuras u organelas celulares utilizadas durante la replicación viral.
En particular nos interesan aquellas interacciones virus-hospedador dependientes de lípidos como: membrana plasmática, microdominios enriquecidos en colesterol y gotas lipídicas.

Colaboradores en esta línea

Dra. Cybele García (Laboratorio de Estrategias Antivirales, IQUIBICEN, CABA, Argentina)
Dra. Ma.Guadalupe Martinez (Department of Cell Biology, Albert Einstein College of Medicine, NY, USA).
Dr. Gustavo Helguera (Laboratorio Biotecnología Farmacéutica, IBYME, CABA, Argentina)
Dra. Cesar Muñoz -Fontela (Bernhard-Nocht-Institute for Tropical Medicine, Hamburg, Germany)

Transducción de señales y virus hemorrágicos

Estudio de la participación de las vías de señalización celular dependientes de proteínas quinasas activadas por mitógenos (MAPKs) en la infección por arenavirus y flavivirus y su potencial uso como blanco para terapias antivirales.

Persistencia Viral

Análisis de los parámetros involucrados en el establecimiento y mantenimiento de la infección persistente del virus Junin en cultivos celulares con énfasis en el estudio de la respuesta de interferón como parte de la resistencia antiviral intrinseca celular.

Toxicocinética individual y conjunta de formulados comerciales de glifosato y cipermetrina. Su relación con el estrés oxidativo y la muerte celular programada. Caracterización in vitro del potencial genotóxico de agentes fungicidas de aplicación agronómica : Iprodione y nanopartículas de plata.

El uso de agroquímico para el control de plagas y enfermedades de los cultivos es una variable fundamental en los sistemas de producción. Sin embargo, el uso regular, continuo e indiscriminado es un riesgo potencial para el ambiente y la salud humana. En los últimos años, en Argentina se ha dado un fuerte proceso de expansión del monocultivo de soja transgénica resistente al glifosato. El crecimiento exponencial de este tipo de cultivo fue acompañado por un aumento en la utilización de agroquímicos incluyendo al herbicida glifosato y a insecticidas como la cipermetrina.

El Iprodione es un fungicida del grupo de las dicarboximidas, que se aplica en hortalizas, plantas ornamentales, frutas, tubérculos, algodón y girasol, para controlar una variedad de plagas de hongos. Estudios recientes han demostrado la eficacia de las nanopartículas metálicas para combatir microorganismos fitopatógenos. Tanto la aplicación de nanopartículas para el control de enfermedades fúngicas, como la aplicación de los agroquímicos mencionados, son un potencial riesgo para el hombre, a pesar de no ser el organismo blanco. Sin embargo los posibles efectos nocivos y los mecanismos de toxicidad de estos compuestos no se conocen en profundidad. Menos información existe aún en relación a la toxicidad de mezcla de los agroquímicos. El presente proyecto propone: (1) Evaluar la toxicidad individual y conjunta de formulados comerciales de glifosato y cipermetrina sobre dos líneas celulares humanas, HEp2 y A549. Para ello planteamos el estudio de la participación del estrés oxidativo, la inducción de apoptosis y la genotoxicidad como posibles mecanismos de toxicidad de ambos agroquímicos administrados en forma conjunta y/o individual; (2) Analizar el efecto tóxico de Iprodione y nanopartículas de plata (NPAg), así como las mezclas de ambos en cultivos celulares; (3) Dilucidar los mecanismos de genotoxicidad, la relación concentración-efecto para diferentes tiempos de exposición y el efecto de toxicidad conjunta de los NPAg y un fungicida químico en la administración simultánea.

Síntesis de nanopartículas magnéticas para su utilización en biosensores

Se sintetizan y modifican superficialmente este tipo de partículas para aplicaciones relacionadas con la purificación de agua y la inmovilización de microorganismos sobre superficies. Se han sintetizado NP muy pequeñas (10 nm), de tamaño uniforme, y derivatizadas con aminoácidos, que han mostrado gran afinidad por las envolturas microbianas.

Determinación electroquímica simultánea de dopamina y serotonina basada en el uso de electrodos modificados con grafeno reducido

Los desórdenes neurológicos han sido seriamente desestimados por los métodos estadísticos epidemiológicos y de salud tradicionales que toman en cuenta solo las tasas de mortalidad pero no las de discapacidad. En la Argentina se estima que 60.000 personas sufren de Parkinson, 400.000 de Alzheimer y 380.000 de esquizofrenia. De acuerdo a un estudio realizado en 2005, el 2% del presupuesto total anual de Argentina se destinaba a la atención de la salud mental.
La tendencia actual por el diseño y desarrollo de biosensores para el diagnóstico clínico temprano, dispositivos o productos simples y de bajo costo orientados a la biodetección cualitativa o cuantitativa, cubriría la necesidad de diagnosticar tempranamente algunos de los desórdenes neurológicos, para comenzar con el tratamiento respectivo y evitar o al menos retrasar la discapacidad que muchos de estos desórdenes producen en los pacientes. Existe un gran interés por la descentralización del diagnóstico clínico hacia centros de atención primaria, clínicas, unidades hospitalarias de urgencias, ambulancias, lugares de trabajo o el domicilio de los pacientes (point-of-care, POC).
En laboratorio hemos empezado una línea de investigación que se propone desarrollar un bioensayo electroquímico, utilizando electrodos basados en carbono, principalmente glassy carbon, modificados con grafeno reducido (o parcialmente reducido) para la determinación simultánea de dopamina y serotonina en presencia de ácido ascórbico y ácido úrico. Luego se continuará con el desarrollo de un bioensayo más complejo para el diagnóstico de desórdenes neurológicos y/o enfermedades neurodegenerativas.
El grafeno, una nueva especie de material de carbono, ha atraído la atención de la comunidad científica recientemente debido a sus propiedades estructurales y electrónicas únicas, que lo hacen un candidato ideal para la construcción de sensores electroquímicos.
La dopamina es una de las catecolaminas más importantes y representativas en los sistemas: nervioso central, renal, hormonal y cardiovascular. La determinación de dopamina es de gran interés en investigación debido a sus funciones fisiológicas y en el diagnóstico de enfermedades neurológicas resultantes del metabolismo anormal de la dopamina como el Parkinson, la epilepsia, la esquizofrenia y la demencia senil. La determinación electroquímica de dopamina permite obtener límites de detección bajos, pero frecuentemente su determinación es complicada en muestras reales debido a la presencia de varios cofactores coexistentes e interferentes.

Desarrollo de biosensores basados en aptameros.

Las enfermedades transmitidas por el agua siempre han sido importantes para la salud humana y animal. Incluso hoy en día en los países subdesarrollados, se estima que 25.000 personas mueren diariamente a causa de enfermedades transmitidas por el agua. Los efectos de los microorganismos del agua pueden ser inmediatos y devastadores.
Nuestro proyecto se focaliza en la elaboración de un sistema miniaturizado basado en una tecnología similar a la de los inmuno-biosensores (los aptameros pueden ser considerados como anticuerpos artificiales), que puedan ser utilizados para la detección de microorganismos patógenos en agua y en alimentos. Los aptameros son cadenas cortas típicamente de DNA, de entre 30-80 bases, simple cadena, que son elaborados por un sistema de selección denominado SELEX, y que presentan selectividad del tipo ligando-ligando (son seleccionados para afinidad por determinado ligando). Una vez puesto a punto todas las variables, los biosensores se utilizarán para la determinación de bacterias (Salmonella spp., E. coli, Listeria monocystogenes, etc.) Nos proponemos validar nuestro sistema respecto a los métodos estándar. Nuestro proyecto se encuadra en el Plan Argentina Innovadora 2020 del Plan Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación, en los Temas Estratégicos 20 y 21 (Manejo de Recursos Hídricos y Remediación Ambiental), del sector Ambiente y Desarrollo Sustentable.

Diseño y aplicación de biosensores para el monitoreo de procesos biomineros.

monitoreo en tiempo real de bio-procesos es importante e indispensable para la puesta en marcha, monitoreo y toma de decisiones efectivas para evitar perdidas económicas. La solubilización de metales por microorganismos (biolixiviación) ocurre durante semanas, y necesita ser monitoreado para mejorar o mantener su eficiencia, ya que se encuentra influenciada por parámetros químicos y biológicos que necesitan ser regulados en sus condiciones óptimas. La investigación tiene como objetivo final el diseñar y aplicar biosensores para el monitoreo de procesos biomineros, el cual involucrará el desarrollo de biosensores amperométricos, potenciométricos, de impedancia, o otros, que cumplan el objetivo deseado. Se desarrollarán sensores para la determinación de oxidación de hierro, sulfatos, recuperación de producto (cobre u otros metales), microorganismos activos y que posean capacidad bio-lixiviante para diferentes tipos de minerales. Se estudiarán los parámetros que afectan a la respuesta del biosensor con el fin de optimizar el dispositivo analítico. Para ampliar el campo de aplicación de los biosensores construidos y poder determinar la respuesta real, se estudiará el comportamiento con muestras simuladas y reales. La investigación plantea el desarrollo de biosensores que tengan la capacidad de ser fácilmente automatizados para su utilización industrial. Estrechamente relacionado con los objetivos mencionados, se busca entender el proceso de biocorrosión, y diseñar sensores para su monitoreo.

Biosensores para la detección de vida en otros planetas

Nuestro grupo de investigación ha descubierto unas aplicaciones novedosas de las celdas de combustible microbianas (dispositivos similares a baterías, pero biológicas), que consiste en utilizarlas como sensores para detección de procesos metabólicos basados en metabolismo heterótrofo. Dado que el metabolismo es una característica común a todos los seres vivos (tal como los conocemos en la Tierra), esto podría ser aplicado a la detección de vida en otros planetas, como Marte. Estos dispositivos presentan algunas ventajas respecto de otros sistemas que han sido utilizados para detectar metabolismo microbiano como los probados en Marte durante la Misión Viking en los años 70´ y de la misma forma podría realizase utilizando las capacidades de misiones móviles robotizadas. Se está trabajando en la ampliación de este concepto para otros tipos de metabolismo presentes en la Tierra.

Biosensores para uso médico e investigación clínica

En nuestro laboratorio estamos desarrollando biosensores basados en el monitoreo del crecimiento y adhesión de células de mamífero sobre microelectrodos interdigitados (IDES). Estos IDES, realizados en oro por fotolitografía, se utilizan con o sin un recubrimiento aislante de nitruro de silicio (N4Si3), y se miden utilizando técnicas de impedancia. Utilizando sistemas microfluidicos (donde se hace circular volúmenes muy pequeños, del orden de la millonésima parte de un litro, entre canales y sobre los electrodos), se puede exponer a las células a distintos efectores o sustancias químicas, de tal manera de poder de manera rápida y en tiempo real estudiar el efecto que esas sustancias pudieran ejercer sobre las células. Estos proyectos se realizan en colaboración con el grupo del Dr. Peter Ertl, del Austrian Institute of Technology, Viena, Austria.
Está en curso un proyecto que apunta el desarrollo de biosensores electroquímicos basados en la hibridización de moléculas de DNA, que permitan de manera específica la detección de secuencias de DNA, que proporcione información relevante para la detección de enfermedades en humanos y animales. Por último, se busca también el desarrollo de biosensores enzimáticos para la detección de lactato en leche; se sabe que este parámetro es un indicador temprano del desarrollo de procesos patológicos en vacas de ordeñe, como por ejemplo la mastitis.