The program “Biomolecules of Medicinal and Industrial Interest” (Biomolecules), will in the first 5 years, be conducted through a Ph.D. training program based on the “sandwich” model, to promote and strengthen research aimed at the discovery of Anticancer and Antiparasitic Biomolecules. Chemical studies of natural products and derivatives with biological activities will be done in collaboration with LU-CAS and UMSA-(IIFB-IIQ), while anticancer studies will be performed in collaboration with LU-CPG and UMSA-IBMB. The current proposal includes a new collaboration between three UMSA departments and aims at developing established capacities in Bolivia. All plant extracts will be interchanged among the centers for preliminary biological evaluations and pure molecules isolated or synthesized will be focus for anticancer studies.
Results of our scientific findings, based on traditional knowledge, will be returned to the communities, when adequate, for a better local use of the medicinal species in the treatment of parasitic infections and cancer. In parallel, the results will be used to develop novel compounds with a commercial potential that can be the starting point of a new industry in Bolivia.
In addition, the current program foresees to implement a PhD program at UMSA, based on the existing Master Degree programs where IIFB, IIQ and IBMB participate. The academic cooperation will yield competent PhDs and joint scientific publications, but the goal is also that the academic research results in products with a commercial potential for industrial applications.
La relación entre la contaminación por metales pesados y la influencia de los mismos en la expresión de genes de resistencia antimicrobiana, constiotuye un parámetro de control ecotoxicologico. Se ha determinado en previos estudios la relación directa entre una contaminación mayúscula con metales pesados y/o compuestos organismos y la profileracion de bacterias multiresistentes a diversos antibióticos.
Determinar esta relación permitirá dar un diagnostico previo del grdo de contaminación presente en la zona y su cercanía con la represa de agua de Milluni
El presente proyecto propone desarrollar herramientas epidemiológicas para poder rastrear el SARSCoV-2 y limitar en lo posible su propagación. La epidemiología basada en la detección del ARN del SARS-CoV-2 a partir de heces de pacientes con COVID-19 de aguas residuales ha recibido gran atención en distintos países. El monitoreo de aguas residuales sin tratar y que desembocan en los principales ríos dentro de los siete macro distritos de la ciudad de La Paz representan un alto riesgo para la población, y donde el relevamiento de esta información sería una herramienta de detección para evaluar la prevalencia y dinámica de la infección para la población incluyendo casos sintomáticos, asintomáticos y casos no confirmados por el sistema de vigilancia. Las aguas residuales sin tratar se podrían recolectar y procesar como lodos primarios que contienen una diversidad de virus humanos, que pueden usarse para monitorear el ARN del SARS-CoV-2 (material genético) y su progreso que pueden ser una vía de contagio comunitario. El curso temporal de las concentraciones de ARN del virus proveniente de lodos primarios se ha utilizado como un indicador principal en la dinámica de brotes dentro de una comunidad. Al poder identificar concentraciones de ARN del SARSCoV-2 en aguas residuales mediante la estandarización de protocolos de RT-LAMP se establecería una modelación sincrónica y dinámica respecto a la tendencia de casos positivos de COVID en la ciudad de La Paz. Además del desarrollo de un modelo de comunicación que pueda respaldar de manera más segura el método de vigilancia actual.
Los procesos de biotransformación de fármaco por bacterias y hongos, juegan un rol importante en la generación de conocimiento sobre la farmacocinética y farmacodinamia de medicamentos, y existen ventajas prácticas en el uso del modelo microbiano in vitro.
El AQF-IIFB, ha participado en validaciones clínicas y de campo de la especie Galipea longiflora (Evanta). Los estudios realizados demuestran una eficacia cercana al 60% en la cura de leishmaniasis cutánea y buena eficacia en la eliminación de Helmintos en cuanto a parásitos intestinales. Entre los compuestos activos obtenidos, la 2FQ (1) representa cerca del 1% con relación al peso seco de la planta. Otros autores, han comprobado que 2-quinolinas, no suelen ser detectadas en plasma sanguíneo dificultándose sus estudios de eficacia.
Durante el presente trabajo, la 2FQ (1) será sometida a un proceso de biotransformación por un hongo filamentoso del género Aspergillus spp, especie seleccionada por su capacidad de utilizar esta molécula como única fuente de carbono para su desarrollo. Los productos de la biotransformación, serán analizados por diversos métodos cromatográficos y espectroscópicos (TLC, GC, GC-MS y cuando posible RMN1H y 13C) con el fin de intentar identificar los productos generados durante el proceso. Paralelamente, se realizará un seguimiento de la actividad frente a trofozoitos de G.lamblia, a lo largo del proceso de biodegradación. El producto final será un artículo científico detallando los conocimientos generados sobre la biotransformación de la 2FQ (1) por nuestra cepa fúngica.
Estudios químicos biodirigidos de especies amazónicas antiparasitarias utilizadas en la cultura Tacana
El AQF-IIFB participa en el proyecto UMSA-ASDI “Biomoléculas de Interés medicinal e Industrial” y durante las misiones realizadas, en el 2014, se han colectado 100 muestras de distintos órganos, correspondientes a 81 especies vegetales, asociadas a nombre vernacular y usos tradicionales de la cultura Tacana. En la presente propuesta pretendemos llevar adelante estudios químicos biodirigidos de estas especies, utilizando técnicas de extracción, fraccionamiento mediante métodos cromatográficos, identificación de los principios activos por técnicas espectroscópicas, espectrométricas y biológicas llevando adelante evaluaciones de la eficacia antiparasitaria, utilizando como parámetro la Concentración Inhibitoria Media (IC50), frente a promastigotes de Leishmania, epimastigotes de Trypanosoma y trofozoitos de Giardia spp, de acuerdo a técnicas, in vitro, disponibles en el Instituto de Investigaciones Fármaco Bioquímicas (IIFB).
Se realizará la molienda, maceración, obtención de extractos crudos y se evaluara su actividad antiparasitaria. De las especies clasificadas como activas, y cuya identidad botánica este confirmada por el Herbario Nacional de Bolivia, se seleccionaran las especies, menos estudiadas, para investigaciones más detalladas, orientadas a describir química y biológicamente, los principios activos, incluyendo revisiones de bases de datos de trabajos reportados sobre las especies foco de los estudios.
Estos trabajos serán la base de la formación de Recursos Humanos altamente calificados en estudios de la biodiversidad local y su aprovechamiento como fuente de biomoléculas de interés medicinal, y serán parte de artículos científicos y de Tesis a nivel de Doctorado (PhD, U. Lund), Maestría y Licenciatura (UMSA), bajo supervisión continua, en el laboratorio, de un Postdoc.
Produccion de bacterias probioticas y la inclusión (microencapsulacion) de las mismas en matrices polimericas. Los microencapsuladops probioticos conformaran parte de las barras nutricionales distribuidas en el desayuno escolar y el subsidio de lactancia.
La ventaja de contar con bacterias probioticas es la de mantener la integridad de las funciones gastrointestinales y el aprovechamiento adecuado de nutrientes.
Los cultivos de mango constituyen una fuente importante de ingresos económicos en la región de Irupana y particularmente en la comunidad La Plazuela. Una de la plagas que afecta enormemente los cultivos de mangos son los hongos, particularmente el Colletrotrichum sp. causante de la antracnosis que se caracteriza por un oscurecimiento del fruto. El IIFB usará fermentos producidos por hongos antagonistas al patógeno para atacar al Colletotrichumsp. (biocontrol) y paralelamente se hará la identificación de otras especies fúngicas presentes en el mango que podrían actuar en para atacar el mango. Para identificar al mejor biocontrolador se hará un previo tamizaje de las cepas fúngicas de nuestro cepario, además se harán estudios para determinar las mejores condiciones de crecimiento del biocontrolador tanto en medio sólido como líquido, además se harán estudios preliminares in vitro para determinar las características fisicoquímicas y toxicológicas del fermento producido y su efectividad contra Colletotrichumsp. Gran parte de los estudios se harán in situ ya que el IIFB cuenta con instalaciones en La Plazuela lo que permitirá estudios en las condiciones reales en las que crece el hongo y permitirá establecer comparaciones de crecimiento del patógeno y antagonista tanto a condiciones cercanas al nivel del mar (La Plazuela) como a altas altitudes (ciudad de La Paz) ya que existen diferencias en la disponibilidad de oxígeno dependiendo de la altitud.
Today, Bolivia is the first worldwide exporter of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) genotype “salar”. This pseudocereal is a domesticated staple food, which can be grown from sea level up to 3900 m and it is widely grown in the Andean region of South America [1]. Nowadays, there is renewed interest in quinoa because it contains more protein than any other grain, i.e. lysine. In fact, it is considered a complete protein since it contains all eight essential amino acids. The interest in the crop has increased outside the growth region as the nutritional value has become more widely known, and 2013 was named “The international Year of the Quinoa” by the United Nations. All these factors have given an increased market value for quinoa, which is now sold at prices several-fold higher than soy-bean or wheat [2]. Thus, quinoa grain is successfully exported to U.S. and often talked about in Europe, about 30 000 tons of raw quinoa per year [3]. The growing use of quinoa also results in lignocellulosic waste biomass. Similar as cereal plants, i.e. corn, quinoa residues are stalks, seed coats and stalks called “quinoa stover” and have emerged as interesting substrates for production of biofuels, biochemicals and other renewable products, given their high carbohydrate content, the relative low lignin, generation “in situ”, reduced cost and readily availability in massive amounts [4]. More specifically, one of the most attractive lignocellulosic biomass in quinoa stover is the stalks. Previous studies showed that they are mainly constituted for glucan (38%), xylan (18%) and other sugars as arabinose, mannose and galactose [5]. In other sectors, the Bolivian brewery industry generates high volumes of these solid wastes known as brewers’ Saccharomyces yeast (BSY) or single cell protein (SCP), being only sold as inexpensive animal feed [6]. Dried yeasts are an excellent source of protein for microorganism substrates under controlled conditions [7]. The process of converting low-value quinoa and brewery residues to biochemical products (via hydrolysis/fermentation), in terms of sustainability and cost-effectiveness, is one of the main issues in this project. The main objective is to investigate the potential applications of this new feedstock as quinoa stalk-to- butyric acid and biopolymer including BSY as nutritional supplementation. Also, the project evaluates the possibility to utilize this feedstock for the production of biofuels.
La astaxantina es un carotenoide ampliamente distribuido en la naturaleza, es responsable de la pigmentación de los crustáceos, peces, flamencos y algunos microorganismos. Es principalmente usado como parte de la dieta de truchas y salmones, que viven en condiciones de cautiverio. El precio de la astaxantina sintética esta alrededor de 2000 $us/kg, llegando a ser un 15% de los costos de producción, inaccesible para los pequeños y medianos productores. Además de las propiedades de coloración, la astaxantina es un antioxidante fuerte: 1000 veces y 10 veces más que la vitamina E y el ?- caroteno respectivamente, previniendo enfermedades cardiovasculares, cáncer y envejecimiento precoz. El mercado actual es de 185 millones de dólares y crece a razón de 16% anual.(1) Debido a la necesidad de producir astaxantina a partir de fuentes naturales a bajos costos y altas productividades, se realizó la presente investigación básica financiada por la cooperación sueca ASDI- Sarec que es ”Producción de astaxantina a partir de cepas nativas de aplicación en las industrias acuícola, aves y cosmética”. Después de recolectar alrededor de 100 muestras; preferentemente exudados de árboles, del departamento de La Paz, se logró aislar solo 3 cepas con capacidad de producir astaxantina (color característico de la trucha o camarón): CRA 100, CRA102 y CRA 104, eligiendo la cepa CRA 102 por dar mejores resultados, comparables con los reportados en bibliografía. Se ha estudiado el comportamiento de la cepa CRA- 102, en cultivo por lotes y lote alimentado, usando como nutriente limitante la sacarosa. En cultivo por lotes, se obtuvieron los siguientes resultados: concentración de biomasa 5.6 g lev seca/l, concentración de astaxantina 13.62 mg/l, productividad especifica 658 µg astaxantina / g lev. seca y productividad volumétrica 50 µg astaxantina/l h. En cultivo por lote alimentado los resultados fueron mejores, obteniendo como productividad específica 985 µg astaxantina / g lev. seca y productividad volumétrica de 81 µg astaxantina / l h. Estos resultados son comparables con los de bibliografía, pero es posible lograr aun mejores resultados, estudiando nuevas formas de alimentación del cultivo por lote alimentado y nutriente limitante y también modificando la cepa genéticamente, ya que en algunos reportes similares se reporta hasta 2000 ug de astaxantina/ g lev. seca (2) Actualmente, se tiene un convenio de cooperación con las comunidades campesinas productoras de truchas, específicamente con la “Productora de Truchas Zongo” cuyo representante es el Sr Valentin Huanca para usar la biomasa producida conteniendo la astaxantina en la alimentación de los peces. (Adjuntamos fotocopia de convenio)
Estudio de los principales nichos de bacterias sulfato reductoras y el análisis metabolico como potencial para la remediación.
El banco de cepas generado servirá para la utlizacion de las mismas en procesos de biorremediacion en condiciones extremas, como ser condiciones acidas, y temperaturas extremas.
El proyecto comprende el estudio de la capacidad antioxidante en alimentos de origen vegetal, originarios de nuestros ecosistemas rescatando el saber ancestral de nuestros ancestros indígenas andinos y amazónicos de Bolivia, así como de alimentos introducidos desde la invasión española de 1535; que después de más de 450 años de interacción con nuestros eco-ambiente se han modificado generando nuevas variedades útiles para la humanidad. Por eso el proyecto se ha diversificado al estudio de las propiedades de los almidones de diversas fuentes vegetales de tubérculos, rizomas y granos andinos. Estudios iniciados sobre la vida de anaquel de productos como la almendra amazónica. El proyecto es el primero que aborda la construcción de conocimiento científicos sobre la ciencia y los fundamentos de la tecnología de alimentos con el objetivo de crear una escuela científica que genere capacidades para que en el futuro se pueda alimentar a los millones de habitantes de la metrópoli paceña y del Alto. Este conocimiento debe servir para la aplicación tecnológica y desarrollando capacidades endógenas.
Como parte de las investigaciones que llevamos adelante en el estudio de compuestos antiparasitarios de especies del género Piper, hemos llevado a cabo el estudio fitoquimico de las hojas de P. heterophyllum y la evaluación de la actividad leishmanicida y antiplasmodica. En la presente investigación hemos aislado e identificado veinte metabolitos dos de los cuales dos resultaron nuevos, sus estructuras se han determinado como: 5, 5'-dihidroxi-7,3'-dimetoxi flavanona (F-4) y acido (2Z, 6E)-6 metil-2-(4-metil-3-pentenil)-10 oxo-2,6 undecanoico (T-1), las cuales se han elucidado mediante técnicas espectroscópicas de 1H y 13C-NMR, incluyendo experimentos homonucleares (COSY y ROESY) y heteronucleares (HSQC y HMBC). Además de otros compuestos conocidos: seis flavonoides (F), cinco terpenos (T), cuatro apocarotenoides(A), dos derivados de acido benzoico (AB) y un fenil propanoide (P), la estructura de los mismos se ha determinado en base a sus datos espectroscopicos y comparados con los datos que se reportan en la bibliografia. Todos los compuestos han sido evaluados para determinar la actividad leishmanicida y antiplasmodica in vitro, excepto los apocarotenoides y los derivados de acido benzoico debido a la poca cantidad obtenida. Los resultados obtenidos nos muestran que los compuestos 5,7-dihidroxi flavanona (F-1) y 5,7-dihidroxi-4'-metoxi flavanona (F-2) son los más activos frente a las tres cepas de Leishmania sp con una CI50 entre 5.1 y 10.3 ?g/ml, por otra parte los terpenos T-1 y T-4 presentan buena actividad antiplasmodica frente a Plasmodium falciparum sensible a la cloroquina con una CI50 de 1.6 y 3.9 ?g/ml respectivamente. Por otra parte se ha realizado los estudios de relación estructura-actividad de los flavonoides aislados, presentando una propuesta acerca de los requerimientos de los grupos funcionales necesarios sobre la estructura en relación a la actividad leishmanicida. La presente investigación nos ha permitido documentar científicamente los estudios de las hojas de P. heterophyllum
Giardia lamblia es un protozoario que reside en intestino delgado del ser humano y otros mamíferos, observándose las prevalencias más altas en países en vías de desarrollo,especialmente en Latinoamérica,Asia y África, con alrededor de unos 280 millones de personas viven con giardiasis sintomática y cada año se reportan alrededor de 500.000 casos nuevos, y dado que esta enfermedad está asociadaa la pobreza, la OMS la incluyo dentro de las Enfermedades Desatendidas.
En Bolivia existen aproximadamente cinco especies de protozoos, entre los queGiardia es el patógeno más comúnmente hallado en procesos diarreicos, sobre todo entre los niños.Si bien es cierto que existe tratamiento para estasparasitosis, estos no son siempre accesibles en áreas ruralesdonde la medicina tradicional, científicamente evaluada, puede apoyar en el uso racional haciendo de la medicina tradicional una alternativa en el control de la giardiasis.
En el presente trabajo pretendemosaportar con datos científicossobre el uso de 2 variedades antiparasitarias, del género Triplaris,indicadas en la medicina tradicional Tacana como antidiarreicos.El trabajo incluirá la colecta de las especies, en la provincia Abel Iturralde, la preparación de extractos, el desarrollo de la química biodirigida a través de un seguimiento biológico, in vitro, por el método fluorométrico (Resozurina), frente atrofozoítos de Giardialamblia y la publicación de los resultados denuestros estudios antiparasitarios, en revistas científicas especializadas.
Los drenajes ácidos de mina (DAM) están caracterizados por acidez extrema y altas concentraciones de metales pesados y sulfatos. Las bacterias sulfato reductoras (BSR) reducen sulfatos oxidando la materia orgánica para la producción de sulfuro de hidrógeno y bicarbonato. La biorremediación consiste en la precipitación insoluble del sulfuro de los metales pesados y la alcalinización del medio por el bicarbonato. Se han colectado muestras de aguas y sedimentos de cuatro diferentes puntos de muestreo. Muestra A y Muestra C Provienen de drenajes ácidos de mina, donde en campo se ha determinado pH, conductividad y temperatura. Las muestras de agua han sido filtradas a través de membranas de 0.45 ?m y se dividió la muestra en dos porciones. Una para cationes y análisis de metales pesados, para esta última se adicionó ácido nítrico para preservar la muestra. La otra porción para análisis de aniones mayoritarios sin ácido ha sido preservada a 4°C. Las muestras B y D provienen de aguas termales donde en campo se midieron parámetros como conductividad, pH y temperatura. Del mismo modo que en el anterior caso, las muestras de agua han sido filtradas a través de membranas de 0.45 ?m y se dividió la muestra en dos porciones. Una para cationes y análisis de metales pesados, para esta última se adicionó ácido nítrico para preservar la muestra. La otra porción para análisis de aniones mayoritarios sin ácido ha sido preservada a 4°C. Las muestras A, B, C y D están ya caracterizadas. Cationes: Ca, Mg, Na, K, Fe, Mn, Cu, Cd, As, Zn y Pb (Se analizó por Espectrometría de Absorción Atómica) Los aniones: Alcalinidad (HCO3-), Cl-, NO3-, SO42- y PO43-. (Se analizó por métodos volumétricos y espectrofotométricos). Se estudiaron muestras de aguas de drenajes ácidos de mina y muestras de lodo en condiciones ácidas provenientes de la región minera de la cuenca del lago Poopó a través del establecimiento de columnas de Winogradsky. La zona sulfatoreductora fue inoculada en condiciones anaerobias y pH 4 con distintas fuentes de carbono, entre ellas residuos agrícolas. Se establecieron 2 consorcios sulfatoreductores acidófilos, capaces de ser aplicados a bioreactores para la producción de sulfuro de hidrógeno en condiciones ácidas. El establecimiento de sistemas de bioremediación en dichas condiciones permitirá el tratamiento directo de drenajes ácidos de mina utilizando residuos agrícolas como materia orgánica oxidable.
Este Proyecto se realizó en la Provincia Sud Yungas en el Municipio de Irupana localidad La Plazuela con La finalidad de realizar investigaciones sobre la problemática del mango.
Este proyecto propone el diseño de un modelo socio-ecológico basado en un diagnóstico del estado socioambiental de las comunidades del Río Pallina (Viacha) y el estudio de tratamientos de biosorción de Barrera Reactiva Permeable (PBR por sus siglas inglés) y humedales artificiales (i.e. tratamiento primariomicrobiano) para la mitigación de metales pesados presentes en cuerpos de agua. Los efluentes a tratar pertenecen a la cuenca del Rio Katari y desembocan en el Lago Titicaca, donde últimamente se incrementado su grado de contaminación debido a desechos domésticos, actividades industriales y mineras que se encuentran a lo largo del cauce del mismo. Según indicadores la contaminación de metales pesados como Zinc, Cobre y Plomo, exceden su valor respecto a los parámetros exigidos en el reglamento en materia de contaminación hídrica de la Ley de Medio Ambiente 1333. Las tecnologías no convencionales (PBR y Humedales Artificiales) son procesos de biorremediación altamente efectivos por la adhesión a la biomasa viva o muerta, y se considera un método alternativo para la captación y remoción de iones metálicos y contaminantes orgánicos de efluentes en general. Las tecnologías que son aplicables para dar tratamiento a este tipo de contaminantes por lo general son de alto costo e implementadas ex situ fuera del área contaminada. En el proyecto, se realizara un diagnostico socio-ambiental donde se identificarían plantas nativas o residual, impactos ambientales ante la implementación de nuevas tecnologías e información de seguridad alimentaria o energética, medios de vida, participación de las mujeres en las actividades dentro de estas comunidades. En el estudio de las tecnologías no alternativas se tomaran en cuenta: a. análisis fisicoquímico de efluentes; b. estudio de las especies de plantas macrófitas; c. caracterización física y química de la biomasa; d. estudios de adsorción escala laboratorio (PBR, humedales artificiales y procesos combinados).
Los grupos amazónicos: Tacana, Mosetene y Tsimane, conocen a la especie Galipea longiflora como Evanta y la utilizan en caso de Diarreas; Diarrea con sangre; Disentería; Parásitos intestinales; Enflaquecimiento y debilidad en niños y bebes; Fortificante para adultos y la Espundia. Este árbol se distribuye en los bosques tropicales de los últimos contrafuertes andinos de los departamentos del Beni y La Paz. La preparación tradicional se obtiene sancochando la corteza, en agua, hasta que quede entre la mitad y un tercio del volumen inicial de agua. El filtrado frío se toma en distintas cantidades dependiendo del problema a tratar. La Evanta ha sido estudiada a detalle, en el IIFB, en cuanto a sus propiedades químicas, biológicas, toxicológicas y clínicas (leishmaniasis cutánea). Los componentes activos se obtienen en solventes orgánicos y se trata de una mezcla de alcaloides quinolínicos de entre 12 a 18 átomos de carbono, de los cuales tenemos patrones y perfiles cromatográficos que nos permitirán cuantificar los extractos. La composición de los principios activos presentes en extractos acuosos aún no se ha estudiado. En este proyecto pretendemos valorar, químicamente (cromatografía y espectroscopia) y biológicamente (pruebas leishmanicidas in vitro), el contenido de alcaloides quinolínicos en extractos acuosos de esta especie medicinal. La optimización de estos procesos, a base de agua, serían de gran utilidad para su validación en tratamientos de parasitosis, un tema de prioridad en programas de desparasitación escolar manejados por el Ministerio de Salud y de importancia en el desarrollo de niños sanos
Bolivia es un país caracterizado por su amplia y rica biodiversidad, puesto que hay muchos nichos ecológicos diferentes, algunos de ellos ubicados en los lugares extremos con respecto a, por ejemplo temperatura y / o salinidad. En base a estas caracteristicas se decidió investigar la diversidad microbiana de estos ambientes únicos, para estudiar a los microorganismos con diversas potencialidades, por ejm producción de enzimas y extremozimas de interés biotecnológico, metabolismos relacionados a procesos de biodegradación y biorremediacion, procesos de biorefineria de residuos agrícolas, municipales e industriales con la finalidad de generar bioenergía y/o compuestos organicos de interés industrial. Por otro lado también se han estudiado microorganismos con potencial productivo de moléculas bioactivas que han sido empleados como controladores biológicos de plagas. De acuerdo al análisis establecido por SIDA (Sistemas de Innovación en América Latina - abril de 2005), Bolivia necesita el desarrollo de la ciencia básica y de acuerdo con las cinco estrategias del "Plan Nacional de Ciencia y Tecnología de Bolivia" existe una necesidad de establecer nuevos conocimientos específicamente en los siguientes temas de la Biotecnología: La tecnología enzimática y el procesamiento de aguas, Metabolismo / bioconversión y Biocatálisis, Control Biológico y moléculas bioactivas, fermentación, Biología Molecular, bioenergía y tratamiento de aguas residuales y de residuos sólidos. Con el fin de satisfacer las demandas locales, es necesario formar recursos humanos con sólidos conocimientos en estas tecnologías. De tal manera el presente proyecto ha reclutado a profesionales bioquímicos y biólogos con grado de maestria en ciencias para el entrenamiento en doctorado. A fines del año 2000, Luis Enrique Terrazas Siles fue reclutado en el programa de doctorado para conducir la investigación referente a enzimas redox producidas por hongos y su aplicación en procesos de degradación de compuestos recalcitrantes. A principios del año 2001, Maria Teresa Alvarez Aliaga ingreso al programa para conducir la investigación referente al tratamiento de lixiviados metalicos con microorganismos. Ambos profesionales son docentes de planta de la UMSA y han concluido su doctorado en el 2005. Actualmente se encargan del desarrollo de las líneas de investigación dentro del Area de Biotecnologia en el IIFB y se encargan de la capacitación de los estudiantes de pregrado y postgrado. A principios de 2005, Laura Mendoza inicio sus estudios de doctorado en el área de tecnología enzimática sobre la aplicacio0n de lacasas obtenidas de nuevas cepas de hongos, y principios de 2006, Georgina Chávez, se incorporo al doctorado en el área de biotransformación mediante el estudio de las enzimas oxigenasas y sus potenciales aplicaciones. Laura Mendoza ha finalizado el doctorado a principios de 2011. A fines del 2006, Carla Crespo ingreso al programa de doctorado con el tema de producción de bioetanol utilizando cepas bacterianas extremofilas. Victor Hugo Cavero ingreso al programa a principios de 2008 con el tópico de producción de acido propionico a traves de la biodegradación de residuos agrícolas e industriales. Finalmente, para lograr el número original de candidatos (8), se han incorporado al programa 2 profesionales el año 2010, Neida Rios con el tópico referente a la utilización de criogeles como nuevos sistemas de separacion de proteínas y Alvaro Gutierrez con el tópico referente a la utilización de biosensores para la determinación de toxinas en alimentos.
El tratamiento de las enfermedades crónicas articulares, como la Artrosis, Artritis Reumatoide, Atritis de Charcot y otras, es de tipo paliativa, que alivia los síntomas de la enfermedad como el dolor, favorecen a mejorar aspectos como la conservación de la movilidad y la reducen al mínimo la incapacidad (Harrison, 2002). Los fármacos más utilizados son los antiinflamatorios no esteroideos (AINES) sin embargo estos presentan serios efectos adversos. La tecnología Fitofarmacéutica se desarrolla ya en una gran mayoría de Industrias Farmacéuticas Nacionales e Internacionales e implica una series de procesos que van desde cultivo de la especie vegetal, estudios preclinicos de carácter farmacológico y toxicológico, estudio de sus componentes químicos, control de calidad del material vegetal como del producto, así como el desarrollo de formas farmacéuticas para llegar a lo que se denomina un Fitofarmaco, el cual para asegurar su eficacia como su seguridad deberá completar su estudio mediante la realización de ensayos de tipo clínico. El proyecto se enfoca en la búsqueda de alternativas más eficaces y adecuadas para el tratamiento de las enfermedades articulares de tipo crónico en base a ventajas de las plantas medicinales frente a los fármacos de síntesis, como: su baja frecuencia de efectos adversos serios, su mejor aceptación por el organismo del paciente relacionado a su origen natural especialmente en enfermedades de tipo crónico, sus interacciones sinérgicas entre sus componentes, diversas propiedades que le otorgan diferentes acciones farmacológicas para el mejor tratamiento de una determinada patología, su bajo costo (Instituto de Fitoterapia Americano, 2007). En el proyecto se estudio aspectos relacionados con el desarrollo de una alternativa terapéutica para el tratamiento de enfermedades articulares, empleando principalmente los extractos de las especies vegetales Buddleja coriacea R. (Kiswara); Xanthium spinosum (Amor seco); Senecio graveolens (Chachacoma); Urtica urens (Ortiga) especies nativas de regiones andinas y valles interandinos de Bolivia, aplicando para ello los principios de la tecnología Fitofarmacéutica. Inicialmente se realizo la recolección de las especies la Buddleja coriacea R. de la localidad de San Juan de Huancollo, cercanías del Lago Titikaca, Prov. Manco Kappac, Dpto. de La Paz; el Xanthium spinosum se recolecto de la localidad de Taraco, cercanias de Tiahuanacu, Prov. Ingavi, Dpto. de La Paz; el Senecio graveolens del Dpto. de Oruro; Urtica urens de las afueras de la localidad de Viacha, Prov. Ingavi, Dpto. de La Paz. Se realizaron los herbarios y la autentificación a través del Herbario Nacional de Bolivia. El secado se realizo en estufa a 25ºC con circulación de aire, el almacenamiento se realizo en recipientes plásticos con tapa hermética. Se realizo la determinación de algunos parámetros del control de calidad de los extractos como: la determinación de humedad con resultados que van entre un rango de 7% a 10%, cenizas totales 4% – 14 %, cenizas solubles 0,5% - 1,5%, y elementos extraños 0,018% – 0.024%. La evaluación de la actividad antiinflamatoria de los extractos en modelo de edema de pata mostro de manera general que los extractos de las especies Buddleja y Senecio muestran una inhibición de edema inflamatorio entre un 34% a 44%, obteniéndose para el grupo de diclofenaco sódico una inhibición del 39% a 51%. En el modelo de edema de oreja los extractos hidroalcoholicos de Buddleja y Senecio mostraron una actividad antiinflamatoria entre 20% a 26% y la indometacina de un 35%. Se evalúo la actividad antiartrítica a través del modelo de carragenina-ACF de los extractos Urtica urens y Senecio graveolens con un de inhibición del proceso de 45% a 55%, la Buddleja no presento actividad. Los parámetros de toxicidad evaluados de los extractos fueron el comportamiento mediante el test hipocrático y la letalidad en ratones, a dosis entre 0,5 y 3 g/Kg peso, observándose en todos los casos un 100% de sobrevivencia; la Urtica urens además mostro un aumento de la hipersensibilidad, vasodilatación periférica, aumento de la actividad motriz, prurito en extremidades inferiores, excreción mucosa de heces, y olor fétido en orina; el Senecio graveolens solo heces semilíquidas; la Buddleja coriácea piloerección, aumento de las micciones, y defecaciones semilíquidas. No se observo actividad genotoxica del Senecio y el Xanthium por el método de micronucleos. Se desarrollaron preformulaciones de ungüentos, jarabes y geles, a los que también se les evalúo la actividad farmacológica. Se determino que los geles brindan mejores facilidades técnicas a la elaboración de preformulaciones a base de extractos de plantas, y también mostraron una buena actividad antiartrítica 30% a 38%.
Caracterización química y hemisíntesis de los colorantes del Mashahui (Renealmia breviscapa) para su evaluación biológica
El AQF – IIFB estudia diversas plantas medicinales listadas dentro la farmacopea tacana y desde la gestión 2014 el trabajo de aislamiento e identificación de los compuestos se lo realiza en cooperación con el Center of analysis and synthesis (CAS) de la universidad de Lund, estos estudios tienen énfasis en el descubrimiento de moléculas con potencial uso antiparasitario, además de generar nuevos conocimientos sobre la medicina tradicional Tacana. Hasta la fecha el IIFB cuenta con más de un centenar de plantas colectadas y evaluadas como antiparasitarios frente a promastigotes de leishmania, de las cuales el Mashahui (Renealmia Breviscapa) muestra actividad leishmanicida como extracto crudo.
En la cultura tacana el colorante de esta planta es utilizado como suplemento alimenticio, adicionando los resultados de laboratorio obtenidos en el IIFB, se justifica realizar los estudios orientados al aislamiento e identificación de los colorantes, el desarrollo de nuevos productos hemisinteticos y la evaluación biológica que certifique el uso tradicional. Durante el presente trabajo, el extracto del mashahui será sometido a diversas técnicas cromatograficas para el aislamiento de los colorantes, los cuales serán caracterizados por técnicas espectroscópicas y purificadas para ser utilizadas como materia prima en las reacciones de hemisintesis en los laboratorios del CAS, paralelamente los productos obtenidos serán evaluados frente a promastigotes de leishmania en el IIFB, esperando encontrar las moléculas responsables de la actividad antiparasitaria.
El producto final será un artículo científico detallando los conocimientos generados sobre los metabolitos encontrados en el extracto crudo, los productos obtenidos por hemisintesis y la evaluación biológica como antiparasitario, la totalidad del estudio servirá como parte del trabajo para la obtención del título de doctor del candidato.
El proyecto consiste en desarrollar procesos químicos orientados a solucionar problemas relacionados con la pobreza de nuestro país, a través del aprovechamiento de residuos generados por animales, residuos agroindustriales y recursos lignocelulósicos que a la fecha no tienen valor agregado. El proyecto tiene los componentes de capacitación y fortalecimiento de la capacidad de investigación del Instituto de investigación y Desarrollo de Procesos Químicos – IIDEPROQ. En capacitación, Investigadores del IIDEPROQ trabajan como doctorantes con la Universidad de Lund – Suecia, bajo la modalidad sándwich. Los trabajos de investigación tienen que ver con el aprovechamiento de los residuos orgánicos del altiplano en procesos biotecnológicos para la producción de biocombustibles (Bioetanol y biogás) y biofertilizantes. El fortalecimiento de los laboratorios permite el trabajo de los doctorantes en los periodos de estancia en el IIDEPROQ, y potencia los laboratorios del Instituto para desarrollar trabajos serios de investigación y de servicios. Al finalizar la cooperación, se habrán graduado 3 doctores, 1 máster y varios ingenieros. Los laboratorios del IIDEPROQ son equipados y desarrollan procesos químicos para el aprovechamiento de los recursos naturales nacionales.
La transformación de los residuos agroindustriales (cascarilla de arroz, residuos de quinua, bagazo de caña de azúcar, aserrín de madera, etc.) en etanol, es un proceso que se puede decir que consta de dos partes importantes. La primera de denomina hidrólisis, la cual se realiza para obtener azucares a partir de la materia prima seleccionada. La segunda etapa es la fermentación, donde los azucares que se encuentran en los hidrolizados obtenidos en la primera etapa, son fermentados por microorganismos (levaduras o bacterias) capaces de transformarlos en etanol.
La hidrólisis de la cascarilla de arroz, un desecho agroindustrial, fue estudiada para encontrar las condiciones adecuadas para la hidrólisis de la hemicelulosa y la celulosa presentes en esta materia prima. La cascarilla de arroz fue impregnada con una solución diluida de ácido sulfúrico (1 % y 3 % en peso), y posteriormente hidrolizada en un reactor a temperaturas entre 190 y 210 ºC durante un tiempo de reacción entre 10 y 12 minutos. La mayor concentraciones de azucares (glucosa y xilosa), indicando la eficiencia de la hidrólisis fue encontrada cuando se utilizo una solución de ácido sulfúrico del 1 %, a una temperatura de 190 ºC y un tiempo de reacción de 12 min. La fermentabilidad de los hidrolizados fue evaluada por cepas de levaduras (Pichia stipitis). La fermentabilidad de los hidrolizados disminuyo para hidrolizados producidos a temperaturas mayores a 200ºC.
En el altiplano boliviano la producción de quinua (Chenopodium quinoa) se lleva a cabo bajo condiciones extremas caracterizada por sequías, heladas y otros factores abióticos adversos. El cambio climático aumenta la frecuencia y severidad de estas anomalías climatológicas, incidiendo en la productividad de cultivos generando pérdidas económicas que afectan principalmente a pequeñas comunidades campesinas. Una estrategia científico/tecnológica dirigida a solucionar este problema es el uso de microorganismos que aumentan la resistencia de los cultivos a condiciones de stress abiótico producidos por la sequía. En este sentido, se requiere un estudio detallado de la diversidad taxonómica y metabolica de los microorganismos autóctonos del suelo, con la finalidad de diseñar formulaciones de bioinsumos dirigidos al aumento de la productividad. En este marco referencial, la presente propuesta tiene como objetivo desarrollar estrategias basadas en el tratamiento microbiano para mejorar la resistencia de los cultivos de quinua a las condiciones de estrés abiótico (como la disponibilidad de nutrientes y la tolerancia a la sequía) evaluando el impacto de la relación suelo-microorganismos-planta en el crecimiento, rendimiento y productividad del cultivo quinua, para obtener un bioinsumo alternativo e innovador para la producción sostenible de quinua en Bolivia. De igual manera, fortalecer las capacidades de investigación, desarrollo e innovación, transferencia tecnológica de acuerdo con los desafíos actuales del sector agrícola, dirigidos a fortalecer la seguridad alimentaria del país y mejorar la calidad de vida de los pequeños productores.
El sector textil, agrícola y de desarrollo galénico requiere imperiosamente el empleo de nueva tecnología como la tecnología de enzimas. Así un problema en la industria textil relacionada a la fabricación de prendas de vestir es el empleo de métodos rústicos y costosos como el uso de piedras pómez y oxidantes químicos contaminantes del medio ambiente. En el sector agrícola también se observa estos problemas en la crianza de animales. El forraje consumido por los animales no es aprovechado en su totalidad debido a la complejidad de la materia de orgánica que incluye celulosa y lignina. Esto impacta en la salud y tamaño de los animales siendo estos poco ofértables. Muchos de estos problemas se pueden solucionar empleando la tecnología de enzimas. El proyecto tiene como objetivos producir enzimas redox e hidrolíticas para ser aplicadas en la industria textil, sector agrícola y química fina. Las enzimas de origen microbiano son proteínas que aceleran las reacciones químicas de forma ecológica sin dañar el medioambiente. El proyecto a largo plazo entre 8 y 10 años tiene como objetivo la producción además de peroxidasa, lacasas y celulasas, la producción de oxigenasas, proteasas y lipasas. En este primer año de proyecto se logro producir dos fermentos microbianos ricos en actividad celulasa como la cepa IB 105 y en actividad oxidasa y peroxidasa como la cepa 2i QRJ. La producción celulasa fue optimizada en el IIFB e IIDEPROQ y para el escalamiento se empleo un medio que consiste de paja brava como fuente da carbono, extracto de levadura y sulfato de amonio. La actividad celulasa máxima alcanzada fue de 3,8 UI después de 25 días de incubación (Cabero et al 2008). El tiempo de producción de la enzima se logro reducir hasta 15 días por incremento en la inoculación de esporas alcanzándose 3 UI de enzima (Taborga et al 2009). La producción de enzima se acelera por agitación de los cultivos, sin embargo no se logra sobrepasar la actividad máxima. La producción de enzimas por la cepa IB 105 es independiente de la presencia o ausencia de luz (Urquizo et al 2009). La aplicación de fermentos crudos en prendas textiles reveló la capacidad bioblanqueadora de las enzimas de la cepa IB105. Se logro liberar 40 mg de glucosa de las fibras de algodón de los textiles después de 60 h de exposición con fermentos crudos con una actividad enzimática de 15UI. Los fermentos fueron liofilizados para incrementar la actividad enzimática por mg. Cuando las enzimas crudas fueron aplicadas a 0,1 g de material lignocelulosico se logro liberar 9,6 mg de glucosa de la paja de soya después de 24 h de exposición. La paja brava libero 13,1 mg de glucosa después de 72 h de incubación. La quinua libero 0,007 mg de glucosa después de 27 h de reacción y se demostró cualitativamente la libración de saponinas (Taborga et al 2009). Sin embargo se logro el pelado de la quinua solo en 3 h cuando se emplearon 50UI de enzima pura (Torrico et al 2009). Con estos resultados se demuestran la capacidad biodigestora de las enzimas crudas de la cepa IB105
El Instituto de Investigaciones Fármaco Bioquímicas (IIFB), es parte de un equipo multidisciplinario conformado en la Facultad de Ciencias Farmacéuticas y Bioquímicas y es el responsable de colectas, extracción, desarrollo y formulación de tratamientos alternativos para la leishmaniasis cutánea, a base de la especie medicinal Galipea longiflora (Evanta) que se está evaluando clínicamente, desde Junio de 2007, en el Hospital de Palos Blancos, como parte del proyecto Facultativo "Enfermedades Infecciosas Nuevas Terapias Alternativas: Evanta en el Tratamiento de Leishmaniasis cutanea" y que cuenta con financiamiento dentro del Programa UMSA-ASDI-SAREC El proyecto se centró en la extracción y caracterización química, por métodos analíticos (CG-MS, CCF y RMN) de los alcaloides totales (CAT) obtenidos de esta especie medicinal colectada en diferentes zonas (Provincias Abel lturralde y Nor yungas) y en dos estaciones del año (épocas seca y de lluvia)o en el Departamento de La Paz, Bolivia. De cada uno de los CAT al precipitar selectivamente el principal componente (2-fenil-quinolina, que rinde hasta un 72% de CAT) se puede obtener un licor madre (FQ2), que representa del 32 a 51% delpeso de CAT y que es rico en las sustancias minoritarias. En los espectros GC-MS de FQ2 se pueden contar hasta 17 sustancias diferentes. Solo de 8 de estas sustancias (que representan hasta el 98% del peso de CAT) se ha podido confirmar sus respectivas estructuras, mediante estudios de espectroscopia (RMN, lH y 13C; lD y 20) de las sustancias purificadas. Los alcaloides totales (CAT), fueron sometidos a evaluación biológica in vitro, con el fin de determinar la Clso, sobre formas parasitarias (promastigotes y amastigotes) frente a cepas leishmania spp que forman parte de la colección del IIFB (cuatro nativas y dos de referencia), y a Estudios en modelos toxicocinéticos, en conejos, dentro de los cuales se determinó, entre otros, la semivida (tl/2), la constante de adsorción (ka), la constante de eliminación (ke) y el área bajo la curva (ABC)
Diabetes and the enhancement use of natural sources, in order to generate added value, are priority issues framed in policies and research priorities from UMSA, and Bolivian government. According to these priorities, during the first five years, this project aims to study food plants, which could have potentially medicinal anti-diabetic properties using preclinical animal models. The results obtained during this first phase would be useful to develop clinical studies in order to evaluate and generate an innovative novel therapy to prevention, treatment and/or control of Diabetes type 2 (second phase). This strategy was chosen because there is scientific evidence, proved in experimental (Hung et al., 2012; Yassin et al., 2011; Öberg et al., 2011; Hoa et al., 2009; Hoa et al., 2007; Hoa et al., 2004; Norberg et al., 2004) and clinical models (Bhatt et al., 2012; Malekshahi et al., 2012; Huyen et al., 2010; Huyen et al., 2012; Huyen et al., 2013) about antidiabetic properties of natural products (Rudkowska 2012; Lee and Dugoa .2012). Therefore, we will study native food plants, part of the Bolivian diet, which have some reports of medicinal properties.