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Latin American Journal of Biotechnology and Life Sciences
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2021.06.01.32 - Copiar
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Colección de cultivos microbianos CIBE (CCM-CIBE): Una colección para la investigación.
Microbial Culture Collection from CIBE (CCM-CIBE): A collection for research.
 
Maria Gabriela Maridueña-Zavala1*, Adela Quevedo1, Karla Aguaguiña1, Lissette Serrano1, Daynet Sosa1,2
Available from: http://dx.doi.org/10.21931/RB/2021.06.01.32
 
 
 
RESUMEN

 
Los microorganismos han sido fuente de importantes innovaciones industriales y su preservación ha contribuido al desarrollo de investigaciones. Sin embargo, en el Ecuador son pocas las iniciativas que buscan conservar microorganismos con potencial biotecnológico. La Colección de cultivos microbianos CCM-CIBE busca proteger la microbiodiversidad del Ecuador y contribuir a su estudio a través de la identificación, la conservación y la distribución de microorganismos.  En nuestra colección empleamos métodos de conservación a largo plazo como conservación en agua, conservación en aceite mineral, crioconservación y liofilización.  Así mismo, la CCM-CIBE cuenta con capacidades para brindar servicios de tenencia de microorganismos y recibir depósitos públicos o privados, garantizados a través de controles de viabilidad y seguridad de las cepas, así como de la información relacionada con cada microorganismo.  Actualmente la colección cuenta con hongos, levaduras y bacterias patógenos de cultivos agrícolas, controladores biológicos, microorganismos presentes en procesos de fermentación que buscan fomentar el estudio de nuestra microbiodiversidad y contribuir a la mejora de procesos del sector agrícola, industria farmacéutica y de alimentos.  
 
Palabas claves: Conservación, Ecuador, bacterias, hongos, levaduras

 
ABSTRACT

 
Microorganisms have been a source of critical industrial innovations, and their preservation has contributed to the development of research worldwide. However, there are only a few initiatives that seek to preserve microorganisms with biotechnological potential in Ecuador. The collection of microbial cultures CCM-CIBE seeks to protect Ecuador's microbiodiversity and contribute to its study by identifying, conserving, and distributing microorganisms. In our collection, we employ long-term conservation methods such as preservation in water, preservation in mineral oil, cryopreservation, and lyophilization. Likewise, the CCM-CIBE can provide services for the storage of microorganisms and receive public or private microbial deposits, guaranteed through viability and security controls of the strains and the information related to each microorganism. The collection contains fungi, yeasts, and pathogenic bacteria from crops, biological controllers, microorganisms present in fermentation processes, all of which seek to promote the study of our micro biodiversity and contribute to the improvement of agricultural processes, pharmaceutical, and food industries.
 
Keywords: Conservation, Ecuador, bacteria, fungi, yeasts

 
INTRODUCCIÓN

 
El estudio de los microorganismos como potenciales instrumentos para solucionar problemas actuales en diversas áreas ha ido incrementándose con el pasar de los años.  En la actualidad, el uso de microrganismos benéficos  ha permitido mejorar procesos industriales, farmacéuticos, agrícolas y mineros, muchos de los cuales buscan biotecnologías respetuosas con el medio ambiente 1.  Temas como el biodescubrimiento y la bioprospección han permitido un acceso a la bioactividad existente en la naturaleza, y desarrollos tecnológicos como la metagenómica han permitido también la rápida identificación y estudio de microorganismos.  
 
Los microorganismos de interés biotecnológico pueden ser conservados en centros especializados para su posterior uso. A nivel mundial la creación de colecciones de cultivos de microorganismos son considerados puntos clave para la conservación de la microbiodiversidad y han contribuido substancialmente con  investigaciones científicas y desarrollos tecnológicos 2. Colecciones de microorganismos como la MCC- India 3, la Red de Colecciones de Cultivos en Chile 4, la Red de Colecciones de Cultivos de los Estados Unidos (USCCN) 5, alrededor de 17 colecciones de cultivos en México 6, la Colección de Microorganismos Coordinada en Bélgica BCCM (http://bccm.belspo.be), la Colección de cultivos del CABI en Holanda (https://www.cabi.org/Services/, CBS (http://www.westerdijkinstitute.nl/collections/), entre otras, conservan cepas de bacterias, hongos, arqueas y levaduras de más de 60 años de antigüedad, manteniendo sus características funcionales.   
 
Sin embargo, en el Ecuador las iniciativas para conservar microorganismos provenientes de nuestros ambientes biodiversos son aún muy escasos. De ahí la importancia de potenciar la colección de cultivos microbianos CCM-CIBE y las actividades de biodescubrimiento que se realizan  en el Centro de Investigaciones Biotecnológicas (CIBE) de la Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL) y demás entidades del Ecuador para el fomento de la investigación basada en la caracterización de microorganismos con potencial biotecnológico 7–9.  La CCM- CIBE se estableció en la ESPOL en el 2017 con los siguientes objetivos:
 
    • Conservar la microdiversidad aislada producto de colectas, muestreos, y demás actividades de investigación,
    • Brindar servicios de aislamiento, identificación y caracterización de microorganismos,  
    • Ofrecer servicios de depósito de microorganismos utilizando metodologías estandarizadas y
    • Propiciar investigaciones sobre los usos o aplicaciones potenciales de los microorganismos conservados y sus productos.
       
 

Creación de una colección de utilidad biotecnológica: CCM-CIBE
 
En la última década, El Centro de Investigaciones Biotecnológicas-CIBE de la ESPOL, ha realizado investigaciones asociadas al control fitosanitario de plantaciones10–12, a la identificación de agentes causante de enfermedades en cultivos13,14, a la sensibilidad de microorganismos a productos químicos u orgánicos 15–17 , a la bioprospección de suelos antárticos 18,19, a la obtención de metabolitos secundarios como bioestimulantes o fertilizantes de origen natural 20,21 entre otras actividades encaminadas a contribuir con el desarrollo de la agroindustria.   Como resultado de estas actividades, se obtuvieron un gran número de aislados microbianos de interés biotecnológico. Así, la CCM-CIBE se estableció en el 2017 a fin de mantener las bacterias, arqueas 12, hongos y levaduras 14,17,22–24 caracterizadas como parte de las investigaciones del CIBE (figura 1). Hasta la fecha, la CCM-CIBE ha logrado conservar mediante técnicas de corto y largo plazo alrededor de 1720 cepas de microorganismos, incluyendo 900 hongos, 700 bacterias y 120 levaduras colectados en distintas zonas del país (figura 2).   El CCM-CIBE consta entre los centros de colecciones de Latinoamérica de la WFCC (World Federation of Culture Colection) http://www.wfcc.info/ccinfo/collection/by_id/1151).
 

 
 
Figura 1.- Colonias de microorganismos correspondientes a Bacillus sp. (A) y Colletotrichum sp. (B) que forman parte de la colección.
 
 
Además de la experiencia en la preservación, caracterización e identificación de microorganismos, la CCM-CIBE cuenta con un cuarto de conservación en frío, laboratorios de bioseguridad nivel 1 y 2, equipos de ultracongelación, equipos de liofilización y demás materiales para el control de la conservación.  
 


 
 
 
Figura 2.- Colección de cultivos de levaduras (A) bacterias (B) y hongos (C) por cultivos y lugar de colecta.
 
 
 

Identificación y caracterización de cepas microbianas
 
El CCM-CIBE fundamenta sus actividades de conservación en los “Lineamientos sobre buenas prácticas de biocustodia” y los “Guidelines for the Establishment and Operation of Collections of Cultures of Microorganisms” de la OECD. 25 Así, la selección del método para la conservación se basa en el tipo de microorganismo, por lo que la identificación y caracterización de estos es el primer paso previo a su preservación.  Para identificar un microorganismo, se toman en cuenta aspectos morfológicos como texturas, patrones de crecimiento, margen de las colonias, coloración del microorganismo  26, además de características bioquímicas, fisiológicas y particularidades sobre su crecimiento como nutrientes como fuentes de carbono y nitrógeno, etc 27. La identificación molecular se realiza mediante la extraccion de ADN y técnicas de PCR (Polimerase chain reaction) utilizando primers específicos para posteriormente realizar una secuenciación Sanger en laboratorios especializados28.  La información obtenida nos ayuda a conocer los diferentes cambios que pueden sufrir los microorganismos en dependencia del método de conservación utilizado. 29
 
 

Conservación a largo plazo
 
Los métodos empleados por la CCM-CIBE se basan en el uso de aceite mineral, crioconservación, conservación en agua y liofilización (figura 3) con la finalidad de mantener la viabilidad, pureza, autenticidad y propiedades de los microorganismos durante todo el tiempo de conservación.
 
La conservación utilizando agua o aceite mineral se aplica generalmente a hongos. Para esto el micelio o conidios obtenidos a partir de cultivos puros, crecen en tubos con medio cultivo y una vez que se alcanza la esporulación del microorganismo se introduce aceite mineral, en el caso de conservación en agua esta técnica es ampliamente utilizada en hongos en la que secciones de micelio son conservados en tubos de 2ml con agua.   Para ambos métodos los tubos se almacenan en cuartos fríos o a temperatura ambiente 30. Estas técnicas han permitido la conservación de hongos por periodos de 60 año o más.
 
La crioconservación y liofilización se aplica generalmente para bacterias y levaduras utilizando agentes crioprotectores como glicerol o proteínas lácteas, respectivamente 31,32.
 
La OECD también sugiere implementar medidas de bioseguridad y del aseguramiento de la colección para evitar fugas de microorganismos o contaminaciones que arriesguen la pureza de la colección.  Por último, se recomienda utilizar protocolos estándares para la recuperación de las cepas y efectuar controles de calidad para los procedimientos. Así la CCM-CIBE, cuenta con instalaciones de nivel 2 de bioseguridad con acceso restringido y registros de entrada y salida de material biológico. Además, la viabilidad de los aislados conservados se verifica mediante cultivos en placa al menos una vez al año.

 
 

Figura 3.- Colección de microorganismos conservados en aceite mineral (A) y Crioconservación (B).
 
 

Depósito y base de datos
 
La CCM-CIBE recibe depósitos y realiza tenencia de microorganismos para terceros. El depósito y tenencia de microorganismos se puede realizar de forma pública o privada, dependiendo si el depositante desea o no mantener la confidencialidad de los microorganismos conservados (figura 4). Las actividades de depósito se identifican en tres fases como: recepción de la muestra, identificación de la muestra y depósito (conservación) de la muestra.  Para ambos servicios se debe llenar los formularios en línea alojados en la página web del CIBE (www.cibe.espol.edu.ec), en el caso de un depósito se debe confirmar la autenticidad de la cepa previo a ser conservada y en el caso de solicitud de cepa se puede acceder al catálogo de microorganismos que posee información como la procedencia, cultivar y código asignado del CIBE.  Los procedimientos de envíos, de reactivación del material microbiológico estarán disponibles en la web y en caso de requerir más información se puede comunicar al correo ccmcibe@espol.edu.ec.
 
Toda la información de los microorganismos será gestionada en la base de datos CIBEX que es una multiplataforma exclusivamente diseñada para la gestión de la CCM-CIBE, que nos permite generar alertas para tiempos de reactivación, de conservación, estadísticas de la colección que facilita su manejo.  
 
Una vez realizado el depósito, la CCM-CIBE garantizará su viabilidad y el cumplimiento de las buenas normas de conservación de microorganismos.
 
         
 


Figura 4.- Flujo de depósito del material a conservar
 
 

Control de Calidad
 
Los controles de calidad son procedimientos que se llevan cabo a fin de mantener cepas viables, similar a la original y puras.  La CCM-CIBE incorpora a su metodología controles de calidad, 
basados en los trabajos del Rol de Centro de colecciones 33, en tres puntos:  Al recibir el material original, después de la preservación del primer lote de muestras, después de cada nueva 
conservación subsecuente del lote.  Para esto, se cultiva el microorganismo y se observa su pureza, así como también sus características a macro y microscópicas. Si es necesario se verificará 
nuevamente la identidad de los aislados mediante la secuenciación de una región específica del ADN.
 
 

CONCLUSIONES
 
Los mas de 1700 aislados conservados en La CCM-CIBE representan una de las primeras iniciativas para la preservación de la diversidad microbiana en el Ecuador. El potencial biotecnológico de cada aislado debe aún ser evaluado a fin de identificar aplicaciones que beneficien a la sociedad.
 
 

REFERENCIAS
 
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Recibido:10 enero 2021
 
Aceptado: 10 febrero 2021
 
 
Maria Gabriela Maridueña-Zavala1*, Adela Quevedo1, Karla Aguaguiña1, Lissette Serrano1, Daynet Sosa1,2.
 
1Escuela Superior Politécnica del Litoral, ESPOL, Centro de Investigaciones Biotecnológicas del Ecuador, Campus Gustavo Galindo Km. 30.5 Vía Perimetral, P.O. Box 09-01-5863, Guayaquil, Ecuador
 
2Escuela Superior Politécnica del Litoral, ESPOL, Facultad de ciencias de la vida, Campus Gustavo Galindo Km. 30.5 Vía Perimetral, P.O. Box 09-01-5863, Guayaquil, Ecuador
 
*Autor de correspondencia: gmaridue@espol.edu.ec
 
 
 

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