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Investigación

Grupo de Investigaciones Microbiológicas – UR (GIMUR)

El grupo enfoca sus líneas de investigación en el desarrollo, validación e implementación de técnicas moleculares para el diagnóstico y tipificación de agentes infecciosos como Trypanosoma cruzi, Leishmania, parásitos intestinales, Clostridium difficile, Chlamydia trachomatis, Chikungunya, Zika y Candida. Así mismo el conocimiento de la ecología y evolución molecular de estos agentes mediante análisis de genómica y transcriptómica para la construcción de circuitos epidemiológicos que permitan comprender su filodinámica y perfiles de susceptibilidad y resistencia a antimicrobianos.

Integrantes
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Una enfermedad infecciosa puede ser la manifestación clínica consecuente a una infección provocada por microorganismos como virus, bacterias, hongos, parásitos (protozoos y helmintos) y priones. Estos microorganismos presentan factores de virulencia y patogenicidad los cuales les confiere la capacidad para causar enfermedad. Para poder entender estas infecciones es primordial conocer la prevalencia de estas así como la diversidad biológica y genética que presentan estos agentes con el fin de proveer una visión holística de las infecciones.

Diagnóstico Molecular

Las técnicas de biología molecular han sido ampliamente aplicadas para el diagnóstico y detección de subpoblaciones microbianas que causan enfermedad. Otro aspecto importante del uso de la biología molecular en el diagnóstico de enfermedades infecciosas es el poder establecer patrones epidemiológicos más precisos. La relativa estabilidad del material genético ofrece una ventaja importante en los estudios epidemiológicos. Muestras provenientes de poblaciones alejadas a los centros de investigación pueden ser recolectadas y trasladadas sin relativo riesgo de pérdida o descomposición, sin hacer uso de métodos complicados de preservación. Nuestro grupo trabaja fuertemente en el desarrollo de técnicas de diagnóstico molecular como PCR en tiempo real, LAMP, nanopartículas y High Resolution Melting (HRM) para la detección y genotipificación de estas infecciones con particular interés en Trypanosoma cruzi, Leishmania y parásitos intestinales (Figura 1).

Figura 1. Algoritmo de tipificación de especies de Leishmania mediante HRM desarrollado por nuestro laboratorio (Hernández et al., 2014 Parasites and Vectors).

Eco-epidemiología molecular, ecología y evolución de enfermedades

El uso de estas estrategias en la monitorización epidemiológica permite establecer la progresión de especies patógenas hacia la adquisición de resistencia a los agentes terapéuticos disponibles por variaciones genotípicas o mutaciones. Esto permite determinar con mayor certeza y rapidez las alternativas terapéuticas efectivas en el control de las enfermedades infecciosas y en especial cuando nos referimos a infecciones nosocomiales. Otra estrategia para el entendimiento de las infecciones es la epidemiología molecular, en nuestro laboratorio nos interesamos en desarrollar y aplicar métodos de genotipificación como Multilocus Sequence Typing (MLST) en Leishmania, Giardia, Blastocystis, Clostridium difficile y Candida. La aplicación de estas técnicas ha permitido solucionar preguntas epidemiológicas específicas como en el caso de la enfermedad de Chagas donde pudimos determinar que las poblaciones selváticas del parásito son las causantes de brotes orales de enfermedad de Chagas en Colombia (Figura 2).

Figura 2. La aplicación de esquemas de MLST en T. cruzi permitieron evidenciar que las poblaciones selváticas del parásito son las causantes de los brotes de Chagas oral en el país. Así mismo el uso de marcadores microsatélites permitió demostrar que cada brote se originó independientemente (Ramírez et al., 2013 PLoS Neglected Tropical Diseases).

En este orden de ideas lo que buscamos en nuestro grupo es desarrollar mapas de distribución de las subpoblaciones parasitarias en el país mediante la aplicación de técnicas de biología molecular las cuales nos permitan plantear estrategias de control y prevención frente a estas infecciones. Recientemente hemos realizado la actualización epidemiológica de los subtipos de T. cruzi en el país observando la emergencia de genotipos que pueden llegar a generar sintomatologías más severas (Figura 3).

Figura 3. Mapa de distribución de genotipos de T. cruzi el cual muestra la prevalencia de las poblaciones circulantes en Colombia, esta información epidemiológica es de amplia utilidad para solucionar problemas de salud pública (León et al., 2015 Memorias Instituto Oswaldo Cruz).

La implementación de la biología molecular, el entendimiento de la epidemiología y el uso de la genómica permiten conocer las bases genéticas y dinámica de transmisión de los agentes infecciosos. Nuestro laboratorio se interesa en esos tres puntos para proveer utilidad en términos epidemiológicos y de importancia en salud pública.
1.       Desarrollo de nuevas técnicas de diagnóstico y genotipificación.
2.       Entendimiento de la ecoepidemiología molecular, ecología y evolución de las enfermedades infecciosas.
3.       Implementación de herramientas genómicas y transcriptomicas para conocer la filodinámica de los agentes infecciosos y perfiles de susceptibilidad y resistencia a antimicrobianos.

Publicaciones
  • Alex J. Forero, Marina Muñoz, Milena Camargo, Sara C. Soto-De León, Dora I. Ríos-Chaparro, Claudia Birchenall, Darío Pinilla, Juan M. Pardo, Diego F. Josa, Manuel A. Patarroyo, Juan D. Ramírez: High frequency of toxigenic Clostridium difficile and Clostridium perfringens coinfection among diarrheic patients at health care facility-onset (HCFO) and community-onset (CO) centers in Bogotá, Colombia. Gut Pathogens 12/2019; 11(1)., DOI:10.1186/s13099-019-0308-7
  • Ximena Villamizar, Adriana Higuera, Giovanny Herrera, Luis Reinel Vasquez-A, Lorena Buitron, Lina Maria Muñoz, Fabiola E. Gonzalez-C, Myriam Consuelo Lopez, Julio Cesar Giraldo, Juan David Ramírez: Molecular and descriptive epidemiology of intestinal protozoan parasites of children and their pets in Cauca, Colombia: A cross-sectional study. BMC Infectious Diseases 12/2019; 19(1)., DOI:10.1186/s12879-019-3810-0
  • Marina Muñoz, Luz Maira Wintaco, Shirly Alexandra Muñoz, Juan David Ramírez: Dissecting the Heterogeneous Population Genetic Structure of Candida albicans: Limitations and Constraints of the Multilocus Sequence Typing. Frontiers in Microbiology 05/2019; 10., DOI:10.3389/fmicb.2019.01052
  • César Gómez-Hernández, Sergio D. Pérez, Karine Rezende-Oliveira, Cecilia G. Barbosa, Eliane Lages-Silva, Luis Eduardo Ramírez, Juan David Ramírez: Evaluation of the multispecies coalescent method to explore intra-Trypanosoma cruzi I relationships and genetic diversity. Parasitology 05/2019;, DOI:10.1017/S0031182019000428
  • Alberto E Paniz-Mondolfi, Adriana Tami, Maria E Grillet, Marilianna Márquez, Juan Hernández-Villena, María A Escalona-Rodríguez, Gabriela M Blohm, Isis Mejías, Huníades Urbina-Medina, Alejandro Rísquez, Julio Castro, Ana Carvajal, Carlos Walter, María G López, Philipp Schwabl, Luis Hernández-Castro, Michael A Miles, Peter J Hotez, John Lednicky, J Glenn Morris, James Crainey, Sergio Luz, Juan D Ramírez, Emilia Sordillo, Martin Llewellyn, Merari Canache, María Araque, José Oletta: Resurgence of Vaccine-Preventable Diseases in Venezuela as a Regional Public Health Threat in the Americas.. Emerging infectious diseases 04/2019; 25(4).
  • Natalia Velásquez-Ortiz, Carolina Hernández, Giovanny Herrera, Lissa Cruz-Saavedra, Adriana Higuera, Luisa M Arias-Giraldo, Plutarco Urbano, Andrés Cuervo, Aníbal Teherán, Juan David Ramírez: Trypanosoma cruzi infection, discrete typing units and feeding sources among Psammolestes arthuri (Reduviidae: Triatominae) collected in eastern Colombia. Parasites & Vectors 04/2019; 12(157):1-11., DOI:10.1186/s13071-019-3422-y
  • Maria E. Grillet, Juan V. Hernández-Villena, Martin S. Llewellyn, Alberto E. Paniz-Mondolfi, Adriana Tami, Maria F. Vincenti-Gonzalez, Marilianna Marquez, Adriana C. Mogollon-Mendoza, Carlos E. Hernandez-Pereira, Juan D. Plaza-Morr, Gabriella Blohm, Mario J. Grijalva, Jaime A. Costales, Heather M. Ferguson, Philipp Schwabl, Luis E. Hernandez-Castro, Poppy H. L. Lamberton, Daniel G. Streicker, Daniel T. Haydon, Michael A. Miles, Alvaro Acosta-Serrano, Harry Acquattela, Maria G. Basañez, Gustavo Benaim, Luis A. Colmenares, Jan E. Conn, Raul Espinoza, Hector Freilij, Mary C. Graterol-Gil, Peter J. Hotez, Hirotomo Kato, John A. Lednicky, Clara E. Martinez, Santiago Mas-Coma, J. Glen Morris Jr, Juan C. Navarro, Jose L. Ramirez, Marlenes Rodriguez, Julio A. Urbina, Leopoldo Villegas, Maikell J. Segovia, Hernan J. Carrasco, James L. Crainey, Sergio L. B. Luz, Juan D. Moreno, Oscar O. Noya Gonzalez, Juan D. Ramírez, Belkisyolé Alarcón-de Noya: Venezuela’s humanitarian crisis, resurgence of vector-borne diseases, and implications for spillover in the region. The Lancet Infectious Diseases 02/2019; 19(5)., DOI:10.1016/S1473-3099(18)30757-6
  • Juliana Damieli Nascimento, João Aristeu da Rosa, Fabian C. Salgado-Roa, Carolina Hernández, Carolina Pardo-Diaz, Kaio Cesar Chaboli Alevi, Amanda Ravazi, Jader de Oliveira, Maria Tercília Vilela de Azeredo Oliveira, Camilo Salazar, Juan David Ramírez: Taxonomical over splitting in the Rhodnius prolixus (Insecta: Hemiptera: Reduviidae) clade: Are R. Taquarussuensis (da Rosa et al., 2017) and R. Neglectus (Lent, 1954) the same species?. PLoS ONE 02/2019; 14(2):e0211285., DOI:10.1371/journal.pone.0211285
  • Juan David Ramírez, Giovanny Herrera, Carolina Hernández, Lissa Cruz-Saavedra, Marina Muñoz, Carolina Flórez, Robert Butcher: Evaluation of the analytical and diagnostic performance of a digital droplet polymerase chain reaction (ddPCR) assay to detect Trypanosoma cruzi DNA in blood samples. PLoS Neglected Tropical Diseases 12/2018; 12(12):e0007063., DOI:10.1371/journal.pntd.0007063
  • Adriana Higuera, Juan David Ramírez: Molecular epidemiology of Dengue, Yellow fever, Zika and Chikungunya arboviruses: An Update. Acta Tropica 11/2018; 190., DOI:10.1016/j.actatropica.2018.11.010
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