El laboratorio de Biotecnología Acuática y Genómica Reproductiva (LABYGER) se inició el año 2016 en el Instituto de Biología de la Facultad de Ciencias (Universidad de Valparaíso), como parte de la Unidad de Biología de Reproducción y del Desarrollo.
Nuestra área de investigación busca comprender los mecanismos moleculares involucrados en la regulación de la madurez sexual, gametogénesis y desarrollo de peces e invertebrados acuáticos, con el propósito de generar conocimiento aplicable a la propagación, conservación y manejo de estos organismos, así como al mejoramiento de la industria acuícola nacional. Los modelos de estudio corresponden principalmente a especies sin un genoma de referencia disponible (especies no-modelo).
Mediante la utilización de nuevas tecnologías de secuenciación masiva, es posible obtener genomas y transcriptomas de referencia a través de ensambles de novo, obtener la anotación y predicción funcional de genes, así como la detección de polimorfismos en sus secuencias nucleotídicas (SNPs) para la generación de marcadores moleculares. En nuestro laboratorio, el uso de estas herramientas ha permitido la búsqueda y selección de genes reproductivos candidatos, el análisis de su expresión mediante RT-qPCR e hibridación in situ, y su evaluación funcional mediante estudios RNA de interferencia in vivo.
En la actualidad, el laboratorio desarrolla tres líneas de investigación:
Bases moleculares de la reproducción en el piojo de mar Caligus rogercresseyi: Los piojos de mar corresponden a copépodos ectoparásitos comunmente asociados a peces en cultivo y en estado salvaje. La expansión del cultivo de salmónidos en las últimas décadas ha significado un incremento en el número disponible de huéspedes lo que ha acarreado un aumento explosivo de la abundancia de estos parásitos. Métodos actuales de control están principalmente basados en la aplicación de químicos que pese a su efectividad y facilidad de uso, conllevan problemas ambientales y de resistencia de drogas, lo que limita su aplicabilidad sostenida. En este sentido, el conocimiento de las bases biológicas y moleculares de la reproducción en C. rogercresseyi constituye un área importante para el desarrollo de nuevas herramientas biotecnológicas dirigidas al control y manejo de este ectoparásito. El trabajo en esta especie no-modelo involucra la utilización de tecnologías de secuenciación masiva para el descubrimiento de nuevos marcadores moleculares relacionados con procesos reproductivos, así como la utilización de técnicas de hibridación in situ, inmunohistoquímica y de genómica funcional (RNAi) (proyecto en desarrollo, FONDECYT 11150915: 2015-2018).
Regulación post-transcripcional de la expresión génica en especies de interés acuícola: El reciente descubrimiento de “small RNAs” que no codifican para proteínas, sino que ejercen control sobre RNAs mensajeros (mRNAs) que si lo hacen, ha expuesto un nuevo nivel de regulación sobre el funcionamiento del genoma. Un subgrupo dentro de los “small RNAs” corresponde a los micro-RNAs (miRNAs), que son RNAs endógenos de pequeño tamaño que regulan la expresión de genes a nivel post-transcripcional a través de la represión o clivaje de uno o más mRNAs target. La utilización de nuevas tecnologías de secuenciación masiva (high-throughput sequencing) ha incrementado dramáticamente el descubrimiento de nuevos miRNAs en comparación con métodos tradicionales, permitiendo su detección a bajos niveles de expresión. El conocimiento sobre los miRNAs y sus genes target puede ser utilizado para el desarrollo de nuevos métodos de control de la pubertad en especies de importancia económica como la trucha arcoíris Oncorhynchus mykiss (proyecto postdoctoral, FONDECYT 3130446: 2012-2015). Junto a lo anterior, otras investigaciones en esta línea incluyen el análisis integrado de los perfiles de expresión de miRNAs y mRNAs en músculo esquelético del lenguado chileno Paralichthys adspersussometido a condiciones de estrés (investigación en curso) y la caracterización de los perfiles de expresión de miRNAs durante la ontogenia del piojo del salmón, ambos trabajos en colaboración con el centro FONDAP 15110027 (INCAR).
Biología y trasplante de células germinales: Las células germinales o sexuales, a diferencia de las células somáticas que forman parte de los tejidos y órganos del cuerpo, tienen el potencial único de transmitir nuevas combinaciones de información genética, para últimamente generar los individuos de la siguiente generación. El trasplante de células madre germinales se ha convertido en una poderosa herramienta para comprender la biología de las células germinales, corregir la infertilidad masculina, como vehículo para introducir modificaciones genéticas y, recientemente, para la preservación de material genético (vía criopreservación) de individuos con rasgos de interés comercial o bajo amenaza de extinción. Esta técnica ha sido empleada fundamentalmente en roedores, pero se ha extendido progresivamente hacia otros grupos animales. Durante el doctorado que el director de este laboratorio realizó en Japón, se utilizó por primera vez salmónidos como modelo. Esto dio lugar a este investigador al desarrollo de un sistema de trasplante de células germinales en Tilapia, usando una línea modificada genéticamente que produce una proteína verde-fluorescente “GFP” (Green Fluorescent Protein), que es fácilmente detectada en embriones y larvas. Células germinales masculinas de un donante GFP-transgénico son aisladas, concentradas y trasplantadas en larvas de recipientes “normales” (no-transgénicos) de ambos sexos, y luego que los recipientes alcanzan la madurez sexual y son cruzados con individuos “normales” del sexo opuesto, es posible obtener descendencia transgénica (característica única del donante) originada por padres sustitutos no-transgénicos. Interesantemente, debido a la peculiar plasticidad de las células madre germinales masculinas, una vez trasplantadas en recipientes femeninos son capaces de originar células germinales femeninas (ovocitos), mientras que cuando son trasplantadas en recipientes masculinos dan origen a células germinales masculinas (espermatozoides). Aplicaciones para la acuicultura actualmente en desarrollo implican el uso de trasplante inter-especies con peces donantes de gran tamaño y alto precio como el atún de aleta azul, cuyas células germinales pueden ser trasplantadas en individuos de una especie recipiente relacionada de menor tamaño como el estornino (chub mackerel). Esto permitiría la obtención de gametos de atún usando estorninos como reproductores, cuyo menor tamaño permite una reducción considerable de espacio y recursos, frente a los costos de mantenimiento de reproductores de atún, cuyo peso puede superar los 500 kg.
