Genética molecular
La Red cuenta con capacidades técnicas para realizar análisis con énfasis en genómica y transcriptómica funcional para la identificación, caracterización, selección y mejoramiento de los recursos genéticos de interés para las matrices plantas, animales y microorganismos, con el fin de satisfacer las demandas específicas del sector agropecuario.
Esta Red de Laboratorios cuenta con tres áreas especializadas:
- PrePCR:Área de procesamiento de material biológico, para la extracción y cuantificación de ADN y ARN de virus, bacterias, hongos, tejido vegetal y tejido animal, utilizando equipos como el nanodrop, qubit, tape station.
- PCR (Reacción en cadena de la polimerasa):Es el área destinada a la obtención de fragmentos de ADN de regiones de interés. Se encuentra dotada con termocicladores punto final, tiempo real y PCR digital de alta eficiencia.
- Post-PCR: Es el área donde se realizan procesos de visualización, identificación y secuenciación de fragmentos de PCR. Cuenta con zonas de preparación de geles de agarosa y electroforesis capilar (secuenciación de Sanger y determinación de fragmentos). Adicionalmente, se realizan metodologías de alto rendimiento, como genotipado a gran escala con chips de array con la plataforma Illumina (Hi ScanSQ) y Thermo Fisher (GeneTitan) y secuenciación de nueva generación (NGS) para secuenciación de ADN de genomas completos, resecuenciación y análisis de ARN (transcriptómica), GBS (Genotyping by sequencing) en plantas.
La Red de Laboratorios de Genética Molecular está ubicada en siete centros de investigación, distribuidos en todo el territorio nacional, siendo el centro de investigación Tibaitatá el centro que cuenta con el personal y equipos especializados para la prestación de servicios externos.
Servicios disponibles
Genotipado a gran escala con chips de array, para especies animales y vegetales.
El servicio de genotipado a gran escala con de chips de array permite la detección e identificación de miles de regiones tipo SNP (polimorfimos de nucleótido simple) asociadas con características de interés que pueden ser aplicadas a:
- Estimación de los valores genómicos para características de crecimiento, reproducción, conformación y tipo.
- Identificación de los rasgos cuantitativos.
- Evaluación del mérito genético.
- Mapeo genético.
- Estudios de desequilibrio de ligamiento.
- Estudios genéticos comparativos.
- Control de filiación para asignación de paternidad y evaluación de la pureza racial.
- Evaluación de la estructura poblacional y diversidad genética.
- Asociación con enfermedades (identificación de mutaciones genéticas no deseables).
En el caso de microbioma permite detectar más de 12.000 especies, incluyendo arqueas, bacterias, hongos, protozoos y virus. El contenido del array es independiente del tipo de muestra, lo que lo hace ideal para aplicaciones en nutrigenómica, agrigenómica, investigación y modelado animal; para la interpretación de la información se utiliza el software MiDas el cual es amigable y permite el análisis completo a nivel de cepa, acceso directo a bases de datos externas del NCBI, listas de objetivos microbianos con mayor probabilidad de presencia en cada muestra y resúmenes del contenido microbiano en formatos de tabla y gráfico para detectar y perfilar la composición genética de todos los microbios en una muestra.
El servicio de genpotipado aplica para evaluación de especies animales (bovinos, ovinos, porcinos, caprinos, equinos, entre otros), especies vegetales (avena, papa, tomate, arveja, entre otras) y microorganismos en una matriz compleja.
La especie solicitada por el cliente será consultada a la empresa Illumina o Thermo Fisher Scientific con el fin de evaluar la disponibilidad de los chips; de no estar disponible se evaluará la posibilidad de customizar los chips para la especie de interés.
Secuenciación de nueva generación (GBS, Genomas completos, RNA seq, Low Pass sequencing)
El servicio de secuenciación de nueva generación permite obtener información de secuencias de genomas completos, transcriptomas (ARNseq), GBS (Genotyping by sequencing) y genomas de baja profundidad (Low-pass sequencing), para especies animales, vegetales y/o microorganismos (virus, bacterias y hongos), con el fin de identificar las bases genéticas que controlan diferentes características de interés.
El usuario de este servicio podrá:
- Incrementar la precisión en la caracterización de especies, identificando diferencias a nivel de genoma completo.
- Realizar estudios genéticos comparativos entre individuos.
- Determinar la variabilidad genética de las poblaciones.
- Realizar estudios de expresión diferencial en tejidos específicos.
Este análisis se realiza a partir de la remisión de muestras de ADN o RNA provenientes de tejido animal (sangre, semen, músculo y/o pelo), tejido vegetal (semilla, hoja, raíz, fruto) y/o cultivos microbiológicos (cajas de petri).
Cuando se solicite este servicio, el personal especializado realizará la asesoría para establecer el alcance del procedimiento y los protocolos de toma de material en campo, que garanticen la cantidad y calidad del ADN o RNA a analizar.
El servicio incluye la evaluación de la calidad e integridad del ADN o del RNA, electroforesis en geles de agarosa y evaluación en el tape Station (DIN o RIN); dilución del material genético; preparación de librerías genómicas; cuantificación y evaluación del tamaño y la concentración de las librerías (empleando qubit y el tape station) y secuenciación en equipos de la plataforma Illumina (teniendo en cuenta la cobertura, profundidad, número de lecturas, tamaño del genoma, entreo otros parámetros que indique el cliente).
El formato en el que se procesa la información podrá ser en un sólo sentido (single-end) o en doble sentido (paired end) según la profundidad y cobertura que el cliente requiera. Los resultados serán entregados en archivos independientes por muestra (desmultiplexados), en el formato Fastq.
Secuenciación de fragmentos (Sanger).
El servicio de secuenciación de fragmentos utilizando la metodología de Sanger, permite determinar el orden de los nucleótidos (Adenina, Guanina, Citocina y Timina) de cualquier fragmento del ADN amplificado por el método de PCR (reacción en cadena de la polimerasa), es ideal para proyectos enfocados en la evaluación de regiones conservadas de microorganismos que son utilizados para estudios de filogenia e identificación de género o especie de hongos o bacterias, así como fragmentos de genes de interés productivo o sanitario de cualquier especie (animal, vegetal o microorganismos en general)
Los resultados de la secuenciación permiten realizar estudios genéticos comparativos, evaluación de estructura y diversidad genética, identificación de variantes asociadas con calidad agronómica o pecuaria, detectar mutaciones puntuales (deleciones, adiciones, inversiones) y obtener la identificación o caracterización genética de microorganismos de interés. Esta técnica es clave en el sector agrícola, para identificar marcadores genéticos asociados a resistencia a plagas, características productivas, tolerancia a sequías o calidad nutricional en cultivos, permitiendo decisiones informadas para el mejoramiento genético, entre otros.
A nivel de laboratorio el proceso realizado incluye la purificación del fragmento de ADN a evaluar, la reacción cíclica de secuencia, la purificación con perlas del producto obtenido y la lectura en el secuenciador ABI 3500 (según el tamaño del fragmento). El formato de corrida depende del fragmento a analizar (fragmentos mayores a 600pb son corridos en doble sentido -forward y reverse). Como resultado del proceso se genera un electroferograma (archivos Ab1) por muestra analizada a partir del software Sequencing Analysis.
Identificación de las variantes del gen A1/A2 Betacaseina en bovinos
El servicio de identificación de las variantes del gen de la Beta-caseína (A1/A2) es una herramienta de análisis molecular que permite identificar por individuo, las variantes del gen de la Beta-Caseina en bovinos, gen que está asociado con características de interés para el sector lácteo.
Partiendo de una muestra de sangre del animal, se realiza la extracción del material genético (ADN), luego se realiza la amplificación de la región de interés mediante PCR (reacción en cadena de la polimerasa) y, secuenciación del fragmento para identificar los nucleótidos que conforman la variante de interés. El resultado de la secuenciación se analiza mediante herramientas bioinformáticas para determinar la presencia de mutaciones puntuales contrastadas con un patrón de referencia, para finalmente emitir el reporte del tipo de variante que posee el animal en su genoma (A1A1 o A1A2 o A2A2).
Los beneficios que obtienen los productores al acceder al servicio son:
- Selección: Permite seleccionar adecuadamente las hembras y los machos considerando los alelos deseables para el gen de la Betacaseina (A1A2) y así lograr una mejora de la composición y producción de la leche y quesos.
- Herramienta de decisión: Los resultados obtenidos son una herramienta de decisión en la Implementación de programas de selección animal para la mejora de los hatos y de la leche como materia prima en la industria láctea, ya que se constituyen una herramienta para obtener en el futuro efectos positivos sobre la producción láctea, proteína y grasa total (kg), al seleccionar los individuos portadores de la variante alélica deseada. De igual forma, permite tomar decisiones en el hato respecto al destino de los animales en edades tempranas, obteniendo ganancia en tiempo, reducción de gastos de mantenimiento y optimizando el cruzamiento en la etapa reproductiva de los individuos.
- Conocimiento: Permite conocer las variantes genéticas de los animales que conforman el hato a partir del proceso de selección y mejoramiento genético, con el fin de asegurar una mayor productividad y generar oportunidades de negocio para su comercialización.
- Valor agregado: Se logra determinar el valor agregado de la leche durante su comercialización, para definir el destino en producción de leche o derivados lácteos especializados, dado los requisitos de calidad alimentaria exigidos a nivel nacional e internacional, dado su potencial para convertirse a mediano plazo en variable por pago de calidad de leche.
Detección del virus de leucosis bovina
El servicio de diagnóstico de Leucosis Viral Bovina emplea la técnica de PCR punto final o PCR digital (ddPCR), las cuales representan un enfoque innovador y altamente especializado para la identificación precisa del ADN del virus causal de la Leucosis Bovina (BLV) en muestras de ADN extraídas a partir de sangre completa, garantizando un alto grado de confiabilidad y precisión en los resultados obtenidos.
Para ambas metodologías de PCR, el proceso inicia con la extracción y cuantificación del material genético en el laboratorio, donde se somete a procedimientos químicos específicos para aislar el ADN, luego en el servicio de PCR punto final se realiza la amplificación de la región de interés y evaluación por medio de gel de agarosa y confirmación por secuenciación de Sanger; por otro lado, la técnica de PCR digital permite la cuantificación precisa de los fragmentos amplificados mediante la partición de la muestra en microreacciones individuales, esto proporciona una mayor sensibilidad y exactitud en la detección del material genético viral presente en la muestra analizada.
Estas técnicas de diagnóstico permiten diseñar estrategias efectivas de control y prevención en el hato, proporcionando al productor información crítica para la toma de decisiones en el manejo de los animales infectados. La prueba posibilita la detección temprana de la enfermedad y puede aplicarse a cualquier edad, incluso en etapas iniciales de vida del animal, facilitando así, una intervención oportuna para limitar la propagación del virus dentro del hato o sistema ganadero.
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