La Amazonía peruana presenta una gran biodiversidad que ha sido poco explorada y tiene diversos organismos desconocidos por la ciencia. Por tanto, tenemos que explotar nuestra biodiversidad con estrategias sostenibles, eco-amigables y que significativamente mejoren la situación socioeconómica de la región y el país. Una de las estrategias más viables es el desarrollo de procesos biotecnológicos basados en el potencial genético de la biodiversidad, pues existe una mina de genes que no ha sido explotada hasta el momento. El financiamiento brindado por FONDECYT-Banco Mundial para la adquisición del Secuenciador masivo Next Seq 550 permitirá realizar investigaciones básicas y aplicadas enfocadas a secuenciar los genomas/transcriptoma e identificar los genes biotecnológicamente útiles en las cianobacterias, en los metagenomas (colección de genomas microbianos en muestras ambientales), en plantas, animales, entre otros.

Asimismo, los jóvenes científicos y muchos miembros de la comunidad científica de la Amazonía peruana, podrán ejecutar investigaciones de alto nivel usando esta nueva tecnología de secuenciamiento masivo. Por tanto, contando con esta nueva tecnología, potenciaremos nuestro recurso humano regional y nacional, así como se consolidará una comunidad científica crítica en esta parte del país. Al mismo tiempo, se fortalecerán los programas de pre y posgrado con la implementación de áreas/líneas de investigación que usen estas tecnologías y propiciará la realización de innovadoras investigaciones básicas y aplicadas para ayudar a resolver los problemas locales y regionales.

Objetivo General

Adquirir un Sistema de Secuenciamiento masivo NextSeq 550 como soporte para estudios genómicos y metagenómicos de la biodiversidad de la Amazonia Peruana

Objetivo específico 1

Adquisición del equipo y puesta en marcha

Objetivo específico 2

Analizar el metagenoma de muestras de agua y suelos del Área de Concesión- UCP, cuenca Alta Río Itaya.

Objetivo específico 3

Secuenciar, ensamblar y anotar el genoma de dos cianobacterias con potencial para la producción de nutracéuticos.

Descripción

La Amazonía peruana presenta una gran biodiversidad que ha sido poco explorada y tiene diversos organismos desconocidos por la ciencia. Tradicionalmente, esta zona ha sido económicamente sustentada por actividades extractivistas de recursos con abundancias efímeras y, por ende, insostenibles. Por ejemplo, la extracción y comercialización del caucho (década de 1885 a 1907), la explotación del petróleo que se inició en la década del 70, la minería, la tala de especies maderables, la caza, la pesca, entre otras actividades con impactos medioambientales catastróficos y efectos socioeconómicos con balances negativos.

Por tanto, es imperante explotar nuestra biodiversidad con estrategias sostenibles, eco-amigables y que significativamente mejoren la situación socioeconómica de la región y el país. Una de las estrategias más viables es el desarrollo de procesos biotecnológicos basados en el potencial genético de la biodiversidad, pues esta contiene una mina de genes que no ha sido explotada hasta el momento. Para explotar estos recursos genéticos es fundamental realizar investigaciones básicas y aplicadas. Primero, necesitamos secuenciar los genomas/transcriptoma e identificar los genes biotecnológicamente útiles en las cianobacterias, en los metagenomas (colección de genomas microbianos en muestras ambientales), en plantas, animales, entre otros. Este proceso se puede realizar con las nuevas tecnologías de secuenciamiento masivo del ADN (High-Throughput Next Generation Sequencing Technologies, por su denominación en inglés).

Cabe resaltar que nuestro grupo de investigadores, multidisciplinario e interinstitucional, cuenta con equipamiento básico para la purificación y análisis de ácidos nucleicos, asimismo, con tecnologías para transformación y mejoramiento genético (electroporador y equipo de biobalística), y ha realizado investigaciones/publicaciones científicas con estas tecnologías de secuenciamiento masivo para analizar transcriptomas y genomas de frutales nativos y microalgas amazónicas. Sin embargo, estas tecnologías no están disponibles en nuestra región (a excepción del que existe en la UNTRM de Chachapoyas), lo cual representa, junto con otros factores negativos, una seria limitación que nos impide lograr avances significativos. En primer lugar, por la ubicación geográfica de la Amazonía peruana y, particularmente, de la ciudad de Iquitos, que sólo es accesible por vía aérea y fluvial. Por ende, transportar las muestras en el tiempo y respetando la cadena de frío a las instituciones/centros que tienen estas tecnologías, no garantiza que las muestras de ADN/ARN lleguen intactas. Frecuentemente, hemos tenido importantes pérdidas económicas y de tiempo por problemas de degradación de las muestras. Por tanto, al tener un rápido y permanente acceso a este equipamiento, superaremos el problema mencionado y podremos garantizar el desarrollo de nuestras investigaciones. En segundo lugar, Iquitos es una de las ciudades con los más serios problemas de acceso a internet. Esto imposibilita acceder a la data de secuencias (que es abundante en el orden de gigabases de información) que se genera en los secuenciadores masivos. Por lo que el secuenciador y un buen servidor computacional deben estar disponibles y localizarse en el mismo lugar. Finalmente, los jóvenes científicos, y muchos miembros de la comunidad científica de la Amazonía peruana, no está capacitada en el uso ni en la realización de investigaciones de alto nivel que se pueden ejecutar con estas nuevas tecnologías de secuenciamiento masivo. Por tanto, contando con esta nueva tecnología, potenciaremos nuestro recurso humano regional y nacional, lo que consolidará una comunidad científica crítica en esta parte del país. Asimismo, fortalecerá los programas de pre y posgrado con la implementación de áreas/líneas de investigación que usen estas tecnologías y propiciará la realización de innovadoras investigaciones básicas y aplicadas para ayudar a resolver los problemas locales y regionales.

Institución Responsable del Equipamiento

Universidad Científica del Perú

RUC: 20103840369

Tipo de entidad: Universidad

Régimen: Privado

Tipo de organización: Sin fines de lucro

Departamento: Loreto

Provincia: Maynas

Distrito: San Juan Bautista

Dependencias: Laboratorio de Biotecnología y Bioenergética, Vicerrectorado de Investigación e innovación, Facultad de Ciencias e Ingeniería y Laboratorio de ciencias Básicas.

Entidad: Colaboradora de interés de uso

Instituto de Investigaciones de la Amazonía Peruana

RUC: 20171781648

Tipo de entidad: Instituto o Centro de Investigación

Régimen: Público

Departamento: Loreto

Provincia: Maynas

Distrito: San Juan Bautista

Centro Experimental Agraria San Roque-Instituto Nacional de Innovación Agraria

RUC: 20318371548

Tipo de entidad: Instituto o Centro de Investigación

Régimen: Público

Departamento: Loreto

Provincia: Maynas

Distrito: San Juan Bautista

Investigador Principal

Nombres: Marianela

Apellido paterno: Cobos

Apellido materno: Ruiz

Entidad: Universidad Científica del Perú

Dependencia: Laboratorio de Biotecnología y Bioenergética

Coinvestigadores

Nombres: Juan Carlos

Apellido paterno: Castro

Apellido materno: Gómez

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad Científica del Perú

Dependencia: Laboratorio de Biotecnología y Bioenergética

Nombres: Juan Remigio

Apellido paterno: Saldaña

Apellido materno: Rojas

Grado académico Doctorado

Entidad: Universidad Científica del Perú

Dependencia: Facultad de Ciencias e Ingeniería

Nombres: Jae Diana

Apellido paterno: Paredes

Apellido materno: Rodríguez

Grado académico: Magister

Entidad: Universidad Científica del Perú

Dependencia: Laboratorio de ciencias Básicas

Nombres: Jorge Luis

Apellido paterno: Marapara

Apellido materno: Del Águila

Grado académico: Doctorado

Nombres: Álvaro Benjamín

Apellido paterno: Tresierra

Apellido materno: Ayala

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad Científica del Perú

Dependencia: Vicerrectorado de Investigación e innovación

Técnicos

Nombres: Hicler Napoleón

Apellido paterno: Rodríguez

Apellido materno: Mashacuri

Grado académico Doctorado

Coordinador Administrativo

Nombres: Luis Alberto

Apellidos Barriga Roa

Entidad: Universidad Científica del Perú

Equipamiento Mayor

Un equipo mayor es un equipo altamente sofisticado de un valor superior a S/. 600,000.00 que, por la relevancia de su uso en la investigación científica, tiene la capacidad de generar impacto regional y/o nacional en relación con la disponibilidad de tecnología. Así, la adquisición de este equipo permitirá cubrir necesidades de acceso a tecnologías de investigación de alto costo que, por una parte, no se encuentran suficientemente desarrollados y/o por debajo de estándares nacionales y que, por otra parte, aún no se encuentran disponibles en la región o en el país.

Nombre del equipo mayor

Secuenciador masivo (NGS)

Descripción condiciones técnicas

El sistema NextSeq 550 se caracteriza porque realiza el secuenciamiento por síntesis y combina la capacidad de secuenciamiento a gran escala (desde 16 hasta 120 Gigabases) con la simplicidad de un secuenciador compacto. Cuenta con un flujo de trabajo rápido e integrado, desde el procesamiento de las muestras hasta el análisis, lo que permite el secuenciamiento rápido de genomas, exomas y transcriptomas en una sola corrida, con la flexibilidad de intercambiar a secuenciamiento a baja escala cuando es necesario. El secuenciamiento de genomas provee la mayor cobertura para identificar variantes a lo largo del genoma, así como un análisis efectivo a distintas escalas, desde microbios hasta humanos. Por otro lado, el secuenciamiento de exomas permite la identificación de variantes reales codificantes. Finalmente, el secuenciamiento de transcriptomas posibilita el secuenciamiento de ARN para estudiar a fondo la expresión génica e identificar isoformas, transcriptos nuevos y fusiones de genes; mientas que el re-secuenciamiento dirigido involucra el aislamiento de regiones genómicas de interés en una librería.

Este equipo posee un control interno del computador del sistema, cuenta con una unidad base constituida por CPU Dual Intel Xeon E5-2448L 1.8 GHz., una memoria de 96 GB RAM, un disco duro de 750 GB y un sistema operativo de Windows 7 estándar.

Lugar donde se instalará el equipo

El equipo será instalado en el Laboratorio de Biotecnología y Bioenergética que está ubicado en el primer piso del Pabellón D de la Universidad Científica del Perú, que se encuentra ubicado en la Av. Abelardo Quiñones km 2.5, Distrito de San Juan Bautista, Provincia de Maynas, Departamento de Loreto.

Equipamiento secundario

Un equipo secundario es un equipo que asegura el correcto funcionamiento y operatividad del equipo mayor. Estos equipos pueden ser necesarios para la preparación de muestras, para que el ambiente esté controlado, entre otras condiciones. Ej: termocicladores, cámaras de flujo laminar, aire acondicionado, estabilizadores de energía, computadoras, etc.

Nombre del equipo secundario

Termociclador

Descripción:

• Termociclador con gradiente con 12 diferentes temperaturas
• Bloque térmico de aluminio
• Capacidad de muestras: 96 tubos PCR de 0.2 ml, 1 placa PCR de 8 x 12 o de hasta 77 tubos PCR de 0.5 ml
• Rango de temperatura del bloque térmico: 4 – 99 °C
• Modos de calentamiento: rápido, estándar, seguro
• Tecnología de calentamiento del bloque térmico: elementos Peltier, tecnología de triple circuito
• Bloque con gradiente de temperatura: 12 filas
• Rango del gradiente: 1 – 20°C
• Rango de temperatura del gradiente: 30 – 99°C
• Rango de temperatura de la tapa: 37 – 110°C
• Presión de descenso y cierre de la tapa: tecnología con protección térmica de muestras
• Homogeneidad de bloque a 20 – 72°C: ±0.3°C
• Homogeneidad de bloque a 95°C: ±0.4°C
• Exactitud de la temperatura de bloque: ±0.2°C
• Tasa de calentamiento: aproximadamente 3°C/segundo
• Tasa de enfriamiento: aproximadamente 2°C/segundo
• Interfaces: USB, Ethernet, CAN in, CAN out
• Dimensiones (Ancho x Fondo x Alto): 25 x 41.2 x 32.1 cm
• Peso: 10.9 kg
• Alimentación eléctrica: 230V, 50-60 Hz
• Máxima potencia consumida: 700 W

Nombre del equipo secundario

UPS 3kVA

Descripción:

• Tecnología Online doble conversión con control DSP
• Cálculo del back-up disponible ante cortes de larga duración
• Excelente relación superficie/potencia, ahorro de espacio por su diseño compacto
• Función Eco-Mode para incremento del ahorro energético
• Eficiencia de hasta un 95 %

Nombre del equipo secundario

Transformador de aislamiento 4kVA

Descripción:

Constituido por dos o más bobinas de alambre, por lo general aisladas entre sí eléctricamente y arrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético.

• Tensión de entrada y salida: 110,220, 230,440VAC
• Frecuencia:60 Hz
• Eficiencia: Mayor al 95 %
• Estructura: Encapsulado metálico con pintura al horno
• Tomacorrientes y enchufes para potencia de 4kVA
• Borneras de conexión eléctrica para potencia mayores de 4kVA
• Posee aislamiento y protección galvánica
• Ruido: 20 db
• Sobrecarga: 130% por 1 min.; 110% por 10 min
• Factor de servicio: Uso continuo
• Temperatura de trabajo: 0 a 4 C
• Humedad: 90% a 25 C
• Dimensiones: 25 cm ancho x 35cm largo x 28cm alto

Proyección de uso

Considerando la experiencia adquirida en Estancias Científicas Internacionales por parte de los miembros del proyecto en el uso y manejo de sistemas de Secuenciamiento Illumina similares, podemos determinar el tiempo de operación del equipo de por lo menos 30 horas semanales. Sumando la purificación y análisis del ADN, preparación y purificación de las librerías e incluido el proceso de Secuenciamiento se necesitará un tiempo estimado de una semana. Por tanto, el tiempo estimado de operación del equipo será de 60 – 120 horas mensuales, de 720-1440 horas al año y un aproximado de 3600 – 7200 horas en cinco años.

Las 30 horas semanales corresponde a un promedio de un ensayo experimental de Secuenciamiento, incluyendo el lavado y mantenimiento del equipo. Los grupos de investigación de la entidad solicitante podrán hacer uso del 50 % del tiempo de operación del equipo (60 horas mensuales) con la finalidad de secuenciar el genoma de las especies de microalgas de interés nutracéuticos y de biodiesel.

Además, la entidad asociada desarrolla proyectos metagenómicos de ADN ambiental y podrá hacer uso del 30 % del tiempo de operación del equipo, sin restricción alguna y de acuerdo a las cláusulas que se establezcan en el convenio de ssociación. Al margen de las entidades colaboradoras que respaldan el proyecto, también podrán tener acceso al uso y manejo del equipo en un 20 % del tiempo de operación. Estas entidades, los grupos de investigación del Laboratorio de Genética y Biotecnología Molecular y del Laboratorio de Química y de Productos Naturales-IIAP que realizan estudios de diversidad genética de recursos de importancia socioeconómica para la región Loreto, tendrán la oportunidad de profundizar sus investigaciones con alto nivel científico con tecnología de última generación.

Primer elipsómetro espectral de ángulo variable en el Perú para la caracterización de materiales multifuncionales

Tipo de proyecto: Investigación Aplicada

Sectores: Agropecuario

Tipo de sector: General

Área de conocimiento OCDE: Ciencias Naturales

Sub área de conocimiento OCDE: Ciencias Biológicas

Disciplina de conocimiento OCDE: Bioquímica y Biología Molecular

Departamento: Loreto

Provincia: Maynas

Distrito: San Juan Bautista

Descripción

Desde mediados del siglo XIX, la Amazonía peruana sustenta su economía en estrategias extractivistas insostenibles, con impactos medioambientales catastróficos y efectos socioeconómicos negativos. Por tanto, es fundamental cambiarlo por sistemas sostenibles, eco-amigables y que mejoren su situación socioeconómica. Una de las estrategias que cumple con estas características se soporta en los procesos biotecnológicos que se pueden desarrollar en base al potencial genético de la biodiversidad, debido a que esta representa una mina de genes inexplorada y desaprovechada. Para lograrlo, necesitamos revelar la información genómica contenida en los diferentes grupos de organismos (por ejemplo, cianobacterias, microalgas, metagenomas, etc.). Por ello, este tipo de estudio está relegado en esta región del país, porque las principales instituciones de investigación no disponen de las nuevas tecnologías de secuenciamiento masivo de ADN. Por tanto, el objetivo general de la presente propuesta es adquirir un sistema de secuenciamiento masivo NextSeq 550 como soporte para estudios genómicos y metagenómicos de la biodiversidad de la Amazonia Peruana y los objetivos específicos son:

• Adquisición y puesta en marcha del equipo
• Analizar el metagenoma de muestras de agua y suelos del Área de Concesión-UCP, cuenca Alta Río Itaya
• Secuenciar, ensamblar y anotar el genoma de dos cianobacterias con potencial para la producción de nutracéuticos

Por tanto, contando con este equipo de secuenciamiento de ADN con tecnología de punta, potenciaremos al recurso humano, con lo que se consolidará una comunidad científica crítica en esta parte del país. Asimismo, fortaleceremos los programas de pre y posgrado con la implementación de áreas/líneas de investigación que usen el equipo. También, se propiciará la realización de innovadoras investigaciones básicas y aplicadas (por ejemplo, desarrollo de nuevos procesos biotecnológicos, mejora genética de organismos, etc.) para resolver los problemas regionales y nacionales.

Los resultados de esta investigación impactarán significativamente en el aspecto científico, porque permitirán identificar diversos genes y vías metabólicas claves presentes en los metagenomas y genomas de cianobacterias, los que controlan la biosíntesis de diversos compuestos bioactivos de interés para las industrias químico-farmacéuticas, alimentarias, etc. Estos descubrimientos científicos básicos, que serán publicados en revistas indizadas, permitirán acelerar el desarrollo de investigaciones aplicadas enfocadas en la resolución de diversos problemas locales, regionales y nacionales.

En el plano socioeconómico, el hecho de contar con el equipamiento y con los resultados de nuestras investigaciones contribuirán, en el mediano y largo plazo, al crecimiento sostenible de nuestro país en base al conocimiento científico. Ello porque los ingresos económicos generados por procesos biotecnológicos permitirán mejoras en la calidad de vida de los pobladores en general, consecuentemente, el índice de pobreza, que es uno de los más altos en el país puede menguar significativamente en la región Loreto.

Finalmente, con la información generada, y propiciando el cambio de nuestra matriz de desarrollo económico basado en el conocimiento científico y en la biotecnología en particular, contribuiremos a mitigar el cambio climático y minimizaremos la deforestación en extensas áreas de cultivo, con lo que se solucionará el problema de una posible crisis alimentaria ante la disminución de suelos cultivados en nuestra región. Además, contaríamos con cianobacterias que podrían ser empleadas para el tratamiento de aguas residuales.