Nanotoxicología y Genómica Funcional (LaNaGeF)

El creciente desarrollo biotecnológico y nanotecnológico ha abierto perspectivas para comprender cómo los nanomateriales interactúan con sistemas biológicos. En este contexto, el Laboratorio de Nanotoxicología y Genómica Funcional (LaNaGeF) investiga las interacciones de nanopartículas con microorganismos, matrices ambientales, tejidos celulares y organismos modelo a través de enfoques multidisciplinarios y técnicas de genómica funcional (transcriptómica y metagenómica). Nuestro objetivo es descifrar los mecanismos moleculares implicados en estas interacciones y generar conocimiento que contribuya al desarrollo de aplicaciones seguras y sostenibles en los ámbitos ambiental, productivo, y sanitario.

Las áreas de interés de LaNaGeF abarcan los siguientes ejes temáticos:

1. Nanotoxicología: Estudio de los efectos tóxicos de nanomateriales en sistemas biológicos, incluidos microorganismos, plantas, entre otros, para contribuir a su uso seguro y responsable.
2. Genómica funcional: Análisis de perfiles de expresión génica mediante técnicas de transcriptómica y metagenómica para identificar genes y vías moleculares involucradas en la respuesta celular a nanomateriales, proporcionando información clave para comprender su impacto biológico.
3. Nanomateriales y su interacción con microbiomas ambientales: Evaluar el efecto de diversos nanomateriales en comunidades microbianas, contemplando tanto sus posibles beneficios como sus riesgos.
4. Biotecnología y nanotecnología aplicadas a modelos biológicos productivos: Investigar estrategias innovadoras que aprovechen los nanomateriales para optimizar procesos en sistemas biológicos productivos.
5. Ecología microbiana: Estudiar la composición, dinámica y función de comunidades microbianas en presencia de nanomateriales, analizando su resiliencia y posibles alteraciones en la estructura de la red microbiana.
6. Bioinformática: Desarrollar y aplicar herramientas computacionales para el análisis de datos ómicos (transcriptómica, metagenómica), facilitando la interpretación de grandes volúmenes de información y la identificación de patrones biológicos relevantes.

Proyectos actualmente en desarrollo:

• • Nanomateriales como agentes antimicrobianos: Investigamos el potencial de diversas nanopartículas tales como CuO, ZnO, MgO, MgO dopadas con Zinc y Cobre, entre otras, con propiedades antimicrobianas para el control de patógenos aplicaciones en agricultura y área médica.
• • Sensibilidad colateral en bacterias: Fenómeno donde la resistencia a un antibiótico aumenta la susceptibilidad a otro, debido a interacciones en mecanismos de resistencia. Nuestro proposito es desarrollar terapias combinadas y combatir la resistencia antimicrobiana a fitopatogenos como Erwinia amylovora.
• • Efecto en la respuesta transcriptómica de microorganismos: Caracterización de los cambios en la expresión génica de microorganismos E. amylovora, Pseudomona aeruginosa, Bacillus subtilis, entre otros, expuestos a nanomateriales para comprender sus mecanismos de adaptación y evaluar su toxicidad.
• • Respuesta genotípica y fenotípica de plantas expuestas a nanoestructuras: Análisis de los cambios en la expresión génica y las modificaciones fenotípicas en frijol expuestas a nanomateriales, con el fin de comprender sus efectos en el desarrollo vegetal y generar resistencia a diferentes estresores abióticos.
• • Impacto en el metagenoma del suelo rizosférico: Estudio de la influencia de nanomateriales en la composición y funcionalidad de las comunidades microbianas del suelo agrícola (nogal, manzana, alfalfa, frijol entre otros), así como en rutas metabólicas clave en ciclos biogeoquímicos.
• • Nanoestructuras como fertilizantes agrícolas: Evaluación del impacto de los nanomateriales en la fertilización de cultivos de nogal, frijol, maíz, con el objetivo de mejorar el rendimiento y la salud de las plantas.

En el LaNaGeF ofrecemos un portafolio de servicios especializados que integran la biología molecular, la microbiología, la bioinformática, la microscopía avanzada y la nanobiotecnología, orientados a la investigación básica y de frontera, aplicada en salud, medio ambiente, agricultura y biotecnología.

1. Ensayos Microbiológicos y Antimicrobianos
   • ◦ Determinación de parámetros clave (CMI, IC₅₀, IC₉₀, LD) frente a compuestos antimicrobianos.
   • ◦ Evaluación de sensibilidad y resistencia en bacterias y hongos.
   • ◦ Ensayos de viabilidad microbiana mediante metodologías colorimétricas y fluorométricas.
   • ◦ Estudios de viabilidad de microorganismos en superficies de materiales.
   • ◦ Pruebas antimicrobianas de compuestos naturales, sintéticos y nanomateriales.
   • ◦ Caracterización fenotípica de mutantes microbianos y fúngicos bajo distintas condiciones ambientales o químicas.
2. Microscopía Avanzada
   • ◦ Microscopía confocal para análisis tridimensional y dinámico de estructuras celulares.
   • ◦ Microscopía de fluorescencia para localización de biomoléculas y estructuras subcelulares.
   • ◦ Procesamiento y análisis digital de imágenes biológicas con software especializado.
   • ◦ Evaluación de desarrollo, crecimiento y morfología de hongos mediante microscopía confocal y de fluorescencia.
3. Nanobiotecnología
   • ◦ Síntesis controlada de nanopartículas metálicas y de óxidos metálicos (CuO, MgO, SiO₂, entre otras).
   • ◦ Evaluación de interacciones nanopartícula–microorganismo en modelos experimentales.
   • ◦ Ensayos funcionales de nanomateriales en sistemas biológicos con aplicaciones ambientales, agrícolas y sanitarias.
   • ◦ Caracterización transcriptómica, metagenómica y fenotípica de suelos, plantas y microorganismos expuestos a nanomateriales.
4. Biología Molecular y Microbiología
   • ◦ Extracción de DNA y RNA de alta pureza para aplicaciones moleculares.
   • ◦ Análisis de expresión génica mediante RT-qPCR.
   • ◦ Electroforesis en gel para caracterización de fragmentos de ácidos nucleicos.
   • ◦ Cuantificación de microorganismos por métodos clásicos y moleculares.
   • ◦ Identificación de hongos en muestras ambientales y biológicas.
   • ◦ Cultivo y mantenimiento de bacterias bajo condiciones controladas para investigación básica y aplicada.
5. Bioinformática y Análisis de Datos Ómicos
   • ◦ Ensamblaje y anotación de genomas completos.
   • ◦ Análisis transcriptómico para identificación de genes diferencialmente expresados.
   • ◦ Estudios metagenómicos para caracterización de comunidades microbianas.
   • ◦ Minería genómica para detección de genes funcionales y reconstrucción de vías metabólicas.
   • ◦ Análisis de secuencias génicas: homología, evolución y modelado proteico.
   • ◦ Diseño in silico de secuencias y oligonucleótidos.
   • ◦ Desarrollo de pipelines personalizados para análisis de datos multi-ómicos.
   • ◦ Cursos y talleres de bioinformática adaptados a distintos niveles académicos e investigativos.