Desarrollos estadísticos para el procesamiento de información genómica masiva en agro-biotecnología. Statistical developments for processing massive genomic information in agro-biotechnology.

Nuevas biotecnologías, como los marcadores de la molécula de ADN, permiten caracterizar el genoma vegetal. El uso de la información genómica producida para cientos o miles de posiciones cromosómicas permite identificar genotipos superiores en menos tiempo que el requerido por la selección fenotípica tradicional. La mayoría de los caracteres de las especies vegetales cultivadas de importancia agronómica y económica, son controlados por poli-genes causantes de un fenotipo con variación continua, altamente afectados por el ambiente. Su herencia es compleja ya que resulta de la interacción entre genes, del mismo o distinto cromosoma, y de la interacción del genotipo con el ambiente, dificultando la selección. Estas biotecnologías producen bases de datos con gran cantidad de información y estructuras complejas de correlación que requieren de métodos y modelos biométricos específicos para su procesamiento. Los modelos estadísticos focalizados en explicar el fenotipo a partir de información genómica masiva requieren la estimación de un gran número de parámetros. No existen métodos, dentro de la estadística paramétrica capaces de abordar este problema eficientemente. Además los modelos deben contemplar no-aditividades (interacciones) entre efectos génicos y de éstos con el ambiente que son también dificiles de manejar desde la concepción paramétrica. Se hipotetiza que el análisis de la asociación entre caracteres fenotípicos y genotipos moleculares, caracterizados por abundante información genómica, podría realizarse eficientemente en el contexto de los modelos mixtos semiparamétricos y/o de métodos no-paramétricos basados en técnicas de aprendizaje automático. El objetivo de este proyecto es desarrollar nuevos métodos para análisis de datos que permitan el uso eficiente de información genómica masiva en evaluaciones genéticas de interés agro-biotecnológico. Los objetivos específicos incluyen la comparación, respecto a propiedades estadísticas y computacionales, de estrategias analíticas paramétricas con estrategias semiparamétricas y no-paramétricas. Se trabajará con aproximaciones por regresión del análisis de loci de caracteres cuantitativos bajo distintas estrategias y escenarios (reales y simulados) con distinto volúmenes de datos de marcadores moleculares. En el área paramétrica se pondrá especial énfasis en modelos mixtos, mientras que en el área no paramétrica se evaluarán algoritmos de redes neuronales, máquinas de soporte vectorial, filtros multivariados, suavizados del tipo LOESS y métodos basados en núcleos de reciente aparición. La propuesta semiparamétrica se basará en una estrategia de análisis en dos etapas orientadas a: 1) reducir la dimensionalidad de los datos genómicos y 2) modelar el fenotipo introduciendo sólo las señales moleculares más significativas. Con este trabajo se espera poner a disposición de investigadores de nuestro medio, nuevas herramientas y procedimientos de análisis que permitan maximizar la eficiencia en el uso de los recursos asignados a la masiva captura de datos genómicos y su aplicación en desarrollos agro-biotecnológicos.

INFLUENCIA DE LAS VARIACIONES ECOLÒGICAS Y AMBIENTALES EN LA EMERGENCIA DE FLAVIVIRUS DE IMPORTANCIA SANITARIA EN LA CIUDAD DE CÓRDOBA

El VSLE, desde el año 2002, reemergió como agente etiológico de encefalitis en humanos en América del Sur, generando casos aislados en Argentina. Córdoba sufrió recientemente la introducción de los virus Dengue y VWN y la emergencia del virus SLE como patógeno causante de encefalitis en humanosel cual sorpresivamente, en el verano-otoño de 2005, produjo por primera vez una epidemia de encefalitis en humanos en Córdoba ciudad, inédita para América del sur. Nuestros estudios permitieron conocer que el ciclo de transmisión estaría integrado por mosquitos Cx quinquefasciatus y Cx. interfor y palomas Zenaida auriculata y Columbina picui.Sobre VWN, estrechamente relacionado a VSLE, los primeros antecedentes de actividad en Argentina son del año 2006. Sin embargo, en poblaciones silvestres de aves, confirmamos por seroprevalencia su actividad desde fines del año 2004. Desconocemos el ciclo del VWN en Argentina, aunque, demostramos preliminarmente que Columbina picui actuaría como hospedador en el ciclo de mantenimiento del virus. Estos resultados similares a los obtenidos para el VSLE indicarían que ambos virus podrían compartir hospedadores aviares en Argentina.Las escasas notificaciones sobre WNV en humanos en el país,muestran registros de casos de encefalitis por este virus en las provincias de Chaco, Córdoba y Entre Ríos en 2006 y en Córdoba, Formosa, y Santa Fe en 2007.En referencia a virus Dengue, en el año 1997 ocurrieron los primeros casos autóctonos de esta enfermedad ( Degue 2), en la provincia de Salta, con un total acumulado de casos hasta el 2007 de 4700. En la epidemia ocurrida recientemente en el 2009 el número de casos confirmados por laboratorio y/o nexo epidemiológico superó los 25.000.El virus DEN, junto con los virus SLE y WN co-circulan en tiempo y espacio en las regiones centrales y norte de nuestro país, generando complicaciones a la hora del diagnóstico de casos febriles.Los factores que provocaron la re-emergencia del VSLE y emergencia de los virus DEN y WN en la región central de Argentina se desconocen al presente. La variabilidad climática ligada a ENSO ( El NIño / Southern oscillation) ha demostrado incrementar las enfermedades de transmisión vectorial tales como encefalitis por Murray Valley, malaria, bluuetongue .Considerando que el cambio en las condiciones climáticas y el uso de la tierra observadas en la ciudad de Córdoba y zona rural del arco sur de la laguna de Mar Chiquita podrían influir en la actividad espacio-temporal de los virus DEN, SLE y WN, el objetivo de proyecto es determinar la influencia de las variaciones climáticas y modificaciones ambientales sobre la actividad de flavivirus de importancia sanitaria en las zonas seleccionadas de la provincia de Córdoba. Se generará una Base de Datos obtenidos sobre mosquitos ,aves y metereológicos retrospectivos y prospectivos que serán sometidos A Diversos Análisis Estadísticos. Se desarrollará y aplicará un SIG Para El Estudio De La Influencia De Modificaciones Ambientales Y Climáticas Sobre La Emergencia De Flavivirus. Se Realizarán Inoculaciones Experimentales En Aves Domésticas Y Silvestres A Fin De Evaluar Su Rol Como Hospedadores. Se Realizarán Estudios Experimentales De competencia Vectorial De Aedes Aegypti, Culex Interfor Y Cx. Quinquefasciatus.Se estudiaran factores ambientales y ecológicos de criaderos de Cx quinquefasciatus En La Ciudad De Córdoba Que Afectan Sus Dinámicas Poblacionales Y Factibles De Ser Aplicados En El Diseño De Planes De Vigilancia De Los Virus Sle Y Wn Y Control De Vectores.Así También Se Desarrollarará Un Modelo Para Predecir Posibles CriadeMediante El Uso De Sensores Remotos Satelitales Se Estudiaran Las Fluctuaciónes Espacio-Temporal De Ae. Aegypti.El proyecto brindará la información necesaria para analizar el rol de las variaciones por el cambio climático que sufre la región en la emergencia de enfermedades virales endémicas de transmisión vectorial.

Aspectos bioquímicos y celulares de la reproducción de los vectores de la enfermedad de Chagas: regulación e importancia fisiológica. Biochemical and cellular aspects of the reproduction of Chagas’ disease vectors: regulation and physiologycal impact

En la hipótesis de trabajo del presente proyecto se considera la importancia del metabolismo de lípidos y proteínas en los insectos hematófagos, en particular en los vectores de la enfermedad de Chagas, para afrontar exitosamente la demanda energética de la reproducción. Las hembras de estas especies pueden ingerir una comida de sangre abundante en lípidos y proteínas, los que son modificados en el intestino para su utilización y posterior almacenamiento en estructuras organizadas en el tejido ovárico, sustentando así el rápido crecimiento de los ovocitos. Estos aspectos resultan críticos para el ciclo de vida del insecto y para el mantenimiento de la cadena epidemiológica de la enfermedad. En estas especies, recientemente hemos caracterizado a nivel bioquímico y celular la interacción entre lipoproteínas y tejidos [Fruttero y col., Insect Biochem. Mol. Biol. 39: 322-331 (2009); Fruttero y col. Biocel 33 (3): 260 (2009)] y las fases del ciclo reproductivo [Aguirre y col., J. Insect Physiol. 54: 393-402 (2008)]. No obstante, los factores que participan en su regulación son aún escasamente conocidos. En este contexto, el estudio propone emplear dos especies de triatominos con el objeto de: (1) caracterizar los factores involucrados en la formación y regulación de reservas nutricionales en los ovocitos; (2) analizar los eventos que participan en la regresión del tejido ovárico: atresia folicular y mecanismos de muerte celular. (3) evaluar el impacto de productos naturales (ureasas vegetales y péptidos derivados) en el desarrollo del tejido ovárico. Para la ejecución de los objetivos se llevarán a cabo ensayos in vivo e in vitro con trazadores fluorescentes, fraccionamiento subcelular, estudios de expresión de proteínas (mRNA y proteína), estudios histo-morfológicos, ultraestructurales e inmunocitoquímicos, microscopía láser confocalizada, ensayos de actividad enzimática, ELISA, western-blot, electroforesis bidimensional, espectrometria de masas en tándem, etc. También se evaluarán los mecanismos de muerte celular (apoptosis/autofagia) mediante microscopía electrónica, detección de apoptosis in situ (TUNEL), inmunofluorescencia, etc. Los resultados obtenidos permitirán un mejor conocimiento sobre la fisiología y bioquímica de estos vectores, los que resultan indispensables en el diseño de nuevas estrategias para su control. Debido a la carencia de un tratamiento específico para la enfermedad y a la falta de métodos preventivos (vacuna), el control del vector es una de las vías más importantes para reducir la incidencia de la enfermedad. Actualmente, la situación socio-económica que sufren amplios núcleos de nuestra población propicia condiciones de vida que facilitan la reproducción de los vectores y la transmisión vectorial del parásito. El estudio permitirá además explorar aspectos bioquímicos y celulares básicos, generando conocimientos que podrían ser extensivos a otros insectos de importancia económica en la ganadería y/o agricultura. The aim of this project is to analyze the biochemical and cellular events involved in the lipid and protein metabolism in Chagas' disease vectors, and to evaluate their impact on the physiology of reproduction, particularly in the formation of nutritional resources in developing oocytes. At present, little is known about these critical aspects for the life cycle of the insect and for the epidemiology of the disease. The experimental approaches, which will be carried out using two species of triatomines, were designed: (1) to characterize factors involved in the formation and regulation of nutritional resources in developing oocytes; (2) to analyze the biochemical and cellular events that play a role during the regression of ovarian tissue, including the processes of oocyte resorption and programmed cell death. (3) to evaluate the impact of natural products (ureases from jackbean and related peptides) in the development of ovarian tissue. Methods and techniques involved in the project are: in vivo and in vitro assays with fluorescent tracers, ELISA, chemical assays, enzyme activities, western-blot; protein expression (mRNA), histological techniques, immunohistochemical and ultrastructural studies. Cell death will be analyzed by detection of apoptosis in situ (TUNEL), immunofluorescence (for autophagy), among others. The results obtained from the study will offer the opportunity to explore important aspects in the biology and physiology of Chagas' disease vectors that could be of potential utility in designing alternative strategies for the control of the insect.

Enfermedad de Chagas: epidemiología de vectores y estrategias educativas para la vigilancia entomológica en áreas de riesgo del norte de la provincia de Córdoba. Chagas disease: epidemiology of vectors and educational strategies for entomological surveillance in risk areas of northern province of Cordoba.

La Enfermedad de Chagas es considerada en términos sociales y económicos, una de las enfermedades parasíticas más importantes de América Latina. La transmisión vectorial de esta enfermedad ha sido interrumpida en gran parte de América Latina sin embargo, el control vectorial no ha podido lograr la sostenibilidad y la efectividad necesarias para interrumpir la transmisión vectorial en la región del Gran Chaco de Argentina, Bolivia y Paraguay. La permanencia de poblaciones residuales de triatominos en estructuras peridomiciliarias permite una rápida recuperación del vector, sugiriéndose que estas poblaciones serían la principal fuente de reinfestación de la vivienda humana. Este escenario plantea por lo tanto la necesidad de estudiar con más profundidad las poblaciones de triatominos presentes en los peridomicilios para comprender su dispersión, capacidad de domiciliación y así entender el posible peligro que pueden presentar para el hombre como especies vectoras de la enfermedad de Chagas. Dentro de la provincia de Córdoba existen áreas que por la presencia histórica de triatomineos, la notificación reciente de casos de Chagas vectorial y el registro de especies silvestres invadiendo los domicilios merecen un estudio más profundo. Es por ello que se propone realizar un relevamiento de las especies de triatomineos que habitan los domicilios y peridomicilios en estas zonas, calcular los índices de infección con Trypanosoma cruzi que presentan, caracterizar su perfil alimentario, los factores de riesgo que favorecen su refugio, su capacidad dispersiva y diferenciar fenotípicamente entre las poblaciones peridomésticas para comprender mejor el posible peligro que pueden presentar para el hombre como especies vectoras de la enfermedad de Chagas. Además, y de manera complementaria, se aplicarán estrategias educativas en el ámbito escolar que sirvan para la vigilancia entomológica y acciones preventivas de la Enfermedad de Chagas. La determinación del perfil alimentario pautará la potencialidad de cada vector, siendo esta información fundamental para el análisis de situaciones epidemiológicas de riesgo. La capacidad dispersiva y la diferenciación fenotípica de las poblaciones permitirán conocer el posible movimiento y flujo de triatominos desde y hacia la vivienda humana. La determinación de los factores que favorecen el refugio de triatominos permitirá conocer el nivel de riesgo en que se encuentra cada domicilio. Además, considerando la importancia de las poblaciones peridomésticas en los procesos de reinfestación, se analizará la capacidad dispersiva que presentan los triatominos a través de su estado nutricional y, mediante la morfometría clásica y geométrica, se analizará como se estructura la diversidad fenotípica en los domicilios y peridomicilios. La aplicación de estrategias educativas en el ámbito escolar favorecerá el conocimiento en general de esta enfermedad, la vigilancia entomólogica y las acciones preventivas por parte de los niños en edad escolar. Chagas disease is considered socially and economically, one of the most important parasitic diseases in Latin America. Vector transmission of this disease has been interrupted in much of Latin America, however, vector control has failed to achieve sustainability and effectiveness necessary to interrupt the vector transmission in the Gran Chaco region of Argentina, Bolivia and Paraguay. The permanence of residual populations of triatomine in the peridomiciliary structures enables fast recovery of the vector, suggesting that these populations would be the main source of reinfestation of human dwellings. Within the province of Córdoba, there are areas that the historical presence of triatomines, the recent notification of cases of Chagas vector and recording of wild species invading the homes deserve further study. That is why, there will be a survey of Triatominae species that inhabit the domiciles and peridomiciles in these areas, rates of infection with Trypanosoma cruzi, their host feeding preferences, the risk factors that favor its shelter, their dispersive capacity and phenotypic differentiation between peridomestic populations, to better understand the potential danger they may present to the man and vector species of Chagas disease. In addition, complementary, educational strategies in schools were implemented that serve for entomological surveillance and preventive actions of Chagas disease. The determination of the potential food profile patterns of each vector is essential for epidemiological analysis of risk situations. Dispersive capacity and phenotypic differentiation of populations may allow understanding the movement and flow of triatomines and from human habitation.