Dr. Daniel Paredes-Sabja: Más allá de la bacteria

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Si bien hoy la ciencia cuenta con herramientas que permiten la detección temprana de la bacteria; las infecciones por Clostridium difficile se incrementan año a año y sus principales blancos de contagio son los hospitales y las personas enfermas o en tratamiento médico.

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No obstante, uno de los mayores desafíos clínicos referentes a esta bacteria responden a la necesidad de eliminar los casos de recurrencia que afecta a los pacientes infectados con Clostridium difficile.

De hecho, según el Dr. Daniel Paredes-Sabja, académico e investigador de la Universidad Andrés Bello, “una vez terminado el cuadro clínico, las estadísticas dicen que tres de cada diez personas van a presentar un segundo episodio. De hecho, es muy probable que se desarrollen nuevas recaídas capaces de generar daños irreversibles en el intestino del paciente; e incluso, resulten en la muerte”.

La razón de estas recurrencias se encuentra en que la bacteria utiliza como medio de supervivencia la liberación de esporas, las que se esconden en el tejido epitelial y, una vez que la infección ha sido controlada por medio de un tratamiento, se liberan provocando causales de recurrencia.

“Estas esporas son metabólicamente inactivas, impermeables a cualquier antibiótico y no se ven afectadas por los ataques del sistema inmunológico. Estas características las hacen imposibles de combatir durante el cuadro clínico y sólo pueden eliminarse una vez que han creado una nueva recurrencia”, agrega el Dr. Paredes-Sabja.

De esta forma, el académico de la Universidad Andrés Bello junto a su equipo, conformado por alumnos de pre y posgrado de la misma casa de estudios, trabajan en un ambicioso proyecto, el cual busca identificar las moléculas de la espora y los receptores en las células, involucrados en la interacción.

“Si logramos conocer e inhibir el proceso por el cual la espora ingresa a las células del epitelio, podríamos disminuir e incluso eliminar los casos de recurrencia de la enfermedad”, finaliza el Dr. Daniel Paredes-Sabja.

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Beyond Bacteria

While current scientific technologies allow for the early detection of bacteria, infections of Clostridium difficile increase each year, with hospitals acting as a primary source of contagion, especially among sick individuals and patients.

daniel-paredes-blanco-y-negroIn addition to preventing initial infection, one of the greatest clinical challenges in treating this bacterium is eliminating the incidence of recurring infections.

According to Dr. Daniel Paredes-Sabja, investigator from the Department of Biological Sciences at the Universidad Andrés Bello, “Even after clinical symptoms are no longer present, statistical data indicate that three of every ten patients will present a second infection. In fact, it is highly probable that these patients will
have relapses capable of causing irreversible intestinal damage or even death”.

The reason for these relapses is due to the survival mechanism employed by C. difficile, where liberated spores hide in the epithelium. Once clinical symptoms have been controlled through treatment, these spores are released and cause a recurrent infection.

“These spores are metabolically inactive, impermeable to any antibiotic, and are unaffected by attacks from the immune system. These characteristics make it impossible to combat these spores during clinical presentation of the disease, and they can only be eliminated once relapse has occurred,” adds Dr. Paredes-Sabja.

Considering this situation, Dr. Paredes-Sabja, together with a team of pre- and post-graduate students from UNAB, are working on an ambitious project to identify the molecular components involved in the interaction between the spore and the host cells.

“If we are able to identify and inhibit the process by which C. difficile spores enter epithelial cells, we can decrease or even eliminate recurrences of this bacterial infection,” emphasizes Dr. Daniel Paredes-Sabja.

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Dra. Andrea Moreno-Switt: El camino de la genética

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A nivel mundial, las enfermedades bacterianas causadas por alimentos contaminados con bacterias patógenas representan una de las principales amenazas para la salud de las personas. En este segmento, el género Salmonella, que agrupa a patógenos responsables de distintos cuadros clínicos; es el enemigo más común.

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La Dra. Andrea Moreno-Switt, directora del Centro de Medicina Veterinaria de la Universidad Andrés Bello, trabaja en la caracterización de marcadores genéticos del origen de las distintas cepas de Salmonella. Esta información podría permitir definir de forma temprana el verdadero origen de un brote y, así evitar el consumo de alimentos contaminados y disminuir el número de casos.

La investigación liderada por la académica UNAB y financiada por un fondo Fondecyt adjudicado el año 2014 y calificado como primero en el concurso de iniciación del área salud animal; utiliza tecnologías disponibles para el desarrollo de la ciencia, pero propone un tratamiento diferente. “Actualmente, es posible secuenciar genomas completos por menos de $100 dólares. Lo primordial es saber entender la información generada y aplicarla a la salud pública”, destaca la Dra. Moreno Switt.

Asimismo, la directora del Centro de Medicina Veterinaria UNAB, explica que el estudio se realiza bajo la hipótesis de que los fagos –que significan virus que infectan exclusivamente a las bacterias-; y los CRISPRS,-sigla que define los segmentos de ADN procarionte presentes en la célula-; estarían distribuidos de forma diferente en las distintas especies animales donde la Salmonella es aislada.

Por ejemplo, las Salmonellas y sus fagos aislados de vacas lecheras, presentarían diferencias a las cepas de aquellas provenientes de cerdos. A la fecha se tiene una colección de más de 100 bacteriófagos, los que se van a secuenciar en un futuro cercano, además de múltiples cepas de Salmonella.

“Una vez concluida esta investigación, vamos poder contar con una colección de bacterias, fagos y profagos, la cual podrá servir como punto de partida para distintas aplicaciones biotecnológicas”, expone la académica UNAB.

Finalmente, la Dra. Andrea Moreno-Switt destaca que “paralelamente, estamos generando estudios de prevalencia y caracterización de ciertas cepas de la bacteria que podrían dar origen a nuevos estudios epidemiológicos y de análisis de riesgos. Esto significa que estamos aportando valiosa información a los sistemas de vigilancia sanitaria, proponiendo un sistema que permita evitar contagios y acotar brotes futuros”.

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The road of genetics

On a global scale, illness arising from bacteria-contaminated food is a primary threat to humans. Of the causative pathogens, Salmonella bacteria are the most common and are responsible for distinct clinical presentations.

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Dr. Andrea Moreno-Switt, Director of the Veterinary Medicine Center of the Faculty of Ecology and Natural Resources at the Universidad Andrés Bello, is working on a research project to characterize genetic markers from distinct strains of Salmonella.

This information will facilitate the early identification of outbreak origin, thereby preventing further consumption of contaminated foods and, ultimately, reducing the cases of disease.

This project was awarded “investigator start-up” funding from Fondecyt in 2014 and was ranked first in the Animal Health category. While research data are obtained using available technologies, the proposed methods for data analysis are novel.

“It is currently possible to sequence entire genomes for less than US$100. What is paramount is being able to understand the generated data and apply it to public health,” notes Dr. Moreno-Switt.

Moreover, Dr. Moreno-Switt explains that this study is being carried out under the hypothesis that phages, or viruses that exclusively infect bacteria, are differentially distributed among the animals from which Salmonella have been isolated. For example, Salmonella and its phages isolated from dairy cows would present differences compared to strains from pigs.

Currently, this project has collected more than 100 different bacteriophages that will be sequenced in the near future together with multiple Salmonella strains.

“Once this investigation concludes, we will have a collection of data on bacteria and phages that could serve as a starting point for distinct biotechnological applications,” states Dr. Moreno-Switt.

Finally, Dr. Moreno-Switt mentions that, “In parallel, we are performing prevalence and characterization studies on certain bacterial strains that could give rise to new epidemiological studies and risk analyses. The information provided by our project will be a valuable support to health monitoring systems by proposing a method that will avoid infections and restrict future outbreaks.”

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Dra. Gloria Arriagada: La respuesta está en los genes

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En la era de los estudios de genoma, uno de los descubrimientos más destacados corresponde al hallazgo de secuencias de ADN derivadas de virus en animales, plantas y hongos. Estos elementos virales endógenos (EVE) han influenciado profundamente la evolución de humanos y otras especies. De hecho, cerca del 8% del genoma humano está compuesto por genes derivados de virus.

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En este contexto, la Dra. Gloria Arriagada, investigadora de la Facultad de Ciencias Biológicas sede Viña del Mar, trabaja en distintas líneas de investigación que tienen como finalidad definir la relación entre elementos virales endógenos y diversas patologías clínicas vigentes al día de hoy.

Una de ellas corresponde a la identificación de los componentes celulares que participan en la interacción virus-hospedero. “Nuestra investigación se centra en entender cómo los retrovirus HIV-1 y el virus de la leucemia murina (MLV) se movilizan por el citoplasma de las células para llegar al núcleo. Como el citoplasma es muy denso, deben unirse a proteínas motoras asociadas a microtúbulos”, agrega la académica.

“Hemos encontrado que el complejo dineina, cuya función es el movimiento de cargos desde la periferia celular hacia la zona perinuclear, es importante para la infección de ambos virus. Estamos tratando de establecer cómo ciertas proteínas que forman parte de ese complejo, se asocian a los virus que van entrando”, explica la Dra. Arriagada.

En la misma línea, la investigadora estudia ciertos elementos virales endógenos encontrados en la Chinchilla, animal propio de la zona desértica de Chile. Según la Dra. Arriagada, en esta especie establecieron la presencia de secuencias de ADN derivadas de un filovirus, cepa que pertenece a la misma familia que el Ébola.

“Esto sugiere que virus de la familia del virus Ébola estuvieron circulando en América del Sur. Este dato es de extrema relevancia para la vigilancia epidemiológica de posibles vectores”.

En tanto, la investigadora de la Facultad de Ciencias Biológicas participa en el Núcleo Milenio de Biología de Enfermedades Neuropsiquiátricas (NC130011), proyecto en el cual tiene como misión desarrollar y generar distintas herramientas virales que permitan regular la expresión de genes asociados a trastornos psiquiátricos, tales como depresión, trastorno obsesivo-compulsivo o esquizofrenia.

“Trabajamos en la generación de virus que marquen tipos neuronales específicos, para estudiar a nivel celular la función sináptica de esas neuronas especificas”, concluye.

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The answer lies in the genes

In the era of genomic studies, one of the most notable discoveries has been of DNA sequences derived from viruses in animals, plants, and fungi. These endogenou viral elements (EVEs) have profoundly influenced the evolution of humans and other species. In fact, close to 8% of the human genome is composed by virusderived
genes.

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It is in this context that Dr. Gloria Arriagada, investigator for the Faculty of Biological Sciences at the Viña del Mar campus of the Universidad Andrés Bello, is carrying out several studies with the aim of defining the relationship between EVEs and diverse clinical pathogens present today.

One study has identified the cellular components that participate in the virushost interaction. “Our research focusses on understanding how the human immunodeficiency virus-1 (HIV-1) and the murine leukemia virus (MLV) transport through the cell cytoplasm to reach the nucleus. Since the cytoplasm is very thick, these viruses must bind with microtubule-associated motor proteins,” comments Dr. Arriagada.

“We have found that the dynein complex, which transports substances from the cell periphery to the perinuclear zone, is important for the infection of both viruses. We are trying to establish how certain proteins of this complex are associated with the viruses entering the cell,” explains Dr. Arriagada.

In a related study, Dr. Arriagada is investigating certain EVEs in the chinchilla, an animal endemic to Chile’s deserts. According to Dr. Arriagada, this animal contains Filovirus-derived DNA sequences, a strain that belongs to the same family as the Ebola virus.

“This suggests that viruses of the Ebola family were at one time present in South America. This evidence is very important for the epidemiological surveillance of possible disease vectors.”

Dr. Arriagada also forms part of the Millennium Nucleus on the Biology of Neuropsychiatric Disorders (NC130011), a project with the mission of developing different viral tools that would regulate the expression of genes associated with psychiatric pathologies such as depression, obsessive compulsive disorder, and schizophrenia.

“We are working on generating viruses that target specific types of neurons to be able to subsequently study the synaptic functions of these specific neurons at a cellular level.”

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