FORMATO PARA PROPONER TÓPICOS

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1 FORMATO PARA PROPONER TÓPICOS 1. Título del Tópico Introducción a la Toxicología Ambiental, Ecotoxicología y Toxicogenómica. 2. Tutor responsable Nombre completo Sandra Alicia Santillán Hernández (21 horas) Adscripción Instituto de Química, UNAM Teléfono Correo electrónico santillan_sa@yahoo.com.mx y santher@unam.mx 3. Profesores invitados Nombre completo Dr. Ricardo Reyes Chilpa (6 horas) Adscripción Instituto de Química, UNAM Teléfono Correo electrónico chilpa@servidor.unam.mx y chilpa@unam.mx Nombre completo Dr. Humberto González Márquez (6 horas) Adscripción Depto. De Ciencias de la Salud, UAM, Iztapalapa Teléfono Correo electrónico hgm@xanum.uam.mx Nombre completo Juan Carlos Gómez Verjan (12 horas) Adscripción Instituto de Química, UNAM Teléfono Correo electrónico carlosverjan132@gmail.com 4. Introducción/justificación del Tópico Introducción Este curso ofrece una visión general de los diferentes aspectos que juegan un papel importante en el estudio de la toxicología ambiental clásica, la ecotoxicología, y las diferentes herramientas genómicas utilizadas actualmente en los estudios toxicológicos. La toxicología ambiental y la ecotoxicología se establecieron como campos diferenciados dentro de la toxicología gracias a la publicación del libro Silent Spring de Rachel Carson en el año de 1962, en el cual escribió acerca de los efectos del uso incontrolado de los plaguicidas. La toxicología ambiental es una ciencia multidisciplinaria relativamente nueva que estudia los efectos de agentes químicos, físicos y biológicos en los organismos vivos. La toxicología ambiental lleva a cabo la descripción, medición, explicación y predicción de la severidad y la frecuencia de los efectos adversos sobre los organismos vivos cuando son expuestos a substancias tóxicas, para lo cual utiliza una gran variedad de técnicas de estudio de su impacto sobre los organismos vivos y proporciona valiosas herramientas para la determinación de los riesgos asociados a la presencia de

2 estas substancias (Fath & Jorgensen 2011). La ecotoxicología es la rama de la toxicología que se encarga del estudio de los efectos tóxicos causados por contaminantes naturales o sintéticos en los organismos biológicos a nivel de poblaciones, comunidades y ecosistemas. Constituye un campo multidisciplinario que integra a las disciplinas de toxicología y ecología. En la ecotoxicología se lleva a cabo el estudio del efecto de los contaminantes siguiendo cuatro etapas: a) Liberación en el ambiente, b) Transporte de los contaminantes (transformados o sin transformar), c) Exposición a uno o más organismos blanco y d) Respuesta de los organismos, poblaciones y/o comunidades a la exposición por contaminantes. La meta principal de este enfoque consiste en la predicción de los efectos de la contaminación para poder identificar la acción más eficiente y efectiva para prevenir o remediar cualquier efecto perjudicial. De igual forma, los estudios ecotoxicológicos pueden proporcionar información acerca del mejor curso de acción para restaurar los ecosistemas y sus funciones de manera eficiente y eficaz (Fath & Jorgensen 2011). Por otra parte, los avances de la genética molecular y genómica en los últimos años han revolucionado distintas disciplinas científicas, entre ellas la toxicología. Por lo que en la clase se hará una revisión resumida de los logros de esta transformación, de sus metas inmediatas y de las nuevas tecnologías, con mención de la situación actual de la toxicogenómica y la metagenómica como herramientas de análisis que además traen consigo diversas cuestiones éticas, legales y sociales que requieren de un justo abordaje. La toxicogenómica es aquella rama de la ciencia encargada de identificar el potencial de los tóxicos y de sus mecanismos de acción intrínsecos, sobre los seres vivos y el ambiente, a través del uso de recursos genómicos. Por tanto, busca combinar la genética (análisis genómicos), la expresión de mrna (análisis transcriptómicos), la expresión proteica celular y tisular (la proteómica), el balance de metabolitos (metabolómica) y la bioinformática con la toxicología convencional, en un esfuerzo para entender el papel de las interacciones gen-medioambiente en las patologías de origen abiótico (Nuwaysir et al. 1999). La metagenómica o genómica ambiental consiste en el estudio de todos los genes presentes en el ambiente, los cuales al ser posteriormente secuenciados, proporcionan una visión detallada de la ecología de las comunidades. La metagenómica se desarrolló a finales de los 90 y desde entonces dio origen a un nuevo campo de investigación a través de la disponibilidad de técnicas como el secuenciamiento de nueva generación las cuales permiten obtener la misma información que las bibliotecas de clones, aunque con una mejor representación de la diversidad (Krause et al. 2008) ya que esta técnica permite el secuenciamiento de más de 25 millones de nucleótidos en una sola reacción (Binladen et al. 2007) permitiendo a su vez la identificación taxonómica de los organismos presentes en las muestras ambientales (Urich et al. 2008) y sus abundancias relativas. Por lo tanto, este curso proporcionara conocimientos básicos en las áreas de toxicología ambiental, ecotoxicología y de las herramientas genómicas utilizadas actualmente, haciendo énfasis en el estudio de las rutas metabólicas, las interacciones de los compuestos y mezclas de estos en el ambiente, así como su biodisponibilidad, transporte, metabolismo y asimilación en organismos blanco y las respuestas biológicas de estos organismos a la exposición a contaminantes y su subsecuente destino en la cadena alimenticia. También se revisaran las diferentes herramientas genómicas utilizadas para el estudio de la expresión genética lo cual

3 contemplaría los tres niveles de expresión: epigenética, protéica y metabólica, así como las diferentes metodologías empleadas comúnmente por estas disciplinas para la detección de efectos provocados por la exposición a contaminantes, concentraciones de tóxicos en muestras ambientales, su análisis y posterior interpretación. Justificación. Este curso dará una visión general de la importancia del estudio de estas ciencias multidisciplinarias en la determinación del efecto de los contaminantes en los organismos a diferentes niveles de organización biológica y a su vez proporcionara las bases para el desarrollo de metodologías y técnicas que permitan obtener resultados que puedan ser utilizados en la evaluación de riesgos al ambiente. Se hará también énfasis en la importancia de la selección de técnicas que permitan evaluar los efectos de la exposición a contaminantes y que puedan ser utilizadas para la prevención o la remediación del equilibrio de los ecosistemas. Los objetivos principales de este curso consisten en proporcionar al alumno el conocimiento necesario para diseñar estudios en los que pueda determinar la respuesta a la dosis de un agente tóxico y su efecto en diferentes niveles de organización biológica. También se reconocerán los sistemas fingerprinting y secuenciación de nueva generación, entre otras, como herramientas útiles en estudios toxicológicos y ecotoxicológicos. Bibliografía Binladen, J., Gilbert, M.T., Bollback, J.P., Panitz, F., Bendixen, C., Nielsen, R., Willerslev, F. (2007). The use of PCR coded primers enables high-throughput sequencing of multiple homolog amplification products by 454 parallel sequencing. PLoS ONE 2:e197. Fath, B., Jorgensen, S.E. (2011) Fundamentals of Ecological Modelling: Applications in Environmental Management and Research. In: The Ecosystem as an Object for Research. Pp Elsevier. Krause, L., Diaz, N.N., Goesmann, A., Kelley, S., Nattkemper, T.W., Rohwer, F., Edwards, R.A., Stoye, J. (2008). Phylogenetic classification of short environmental DNA fragments. Nucleic Acids Research. 36(7): Nuwaysir, E. F., M. Bittner, et al. (1999). "Microarrays and toxicology: the advent of toxicogenomics." Molecular Carcinogenesis 24(3): Urich, T., Lanze,A., Qi, J., Huson, D. H., Schleper, C., Schuster, S.C. (2008) Simultaneous Assessment of Soil Microbial Community Structure and Function through Analysis of the Meta- Transcriptome. PLoS ONE.3 ( 6) : e Características para la impartición del Tópico Indique el lugar en donde se realizará el Tópico Instituto de Química Número de sesiones y duración en horas por sesión 15 sesiones/ 3 Horas por sesión (mínimo 36 horas) Disponibilidad de impartirlo por videoconferencia SI NO X Número total de alumnos que puede aceptar 12

4 Número de alumnos del PDCB que puede aceptar Método de evaluación Por favor incluya en este apartado él % de la contribución relativa de: Exámenes (número) 30% (3 exámenes) Participación en clase 10% Asistencia mínima para 85% obtener calificación Presentación de un 30% proyecto Trabajos 30% 7. Temario del tópico Introducción a la Toxicología Ambiental, Ecotoxicología y Metagenómica. 1) Ecología y ambiente (Dr. Ricardo Reyes Chilpa y Dra. Sandra Santillán). Conceptos de ecología. Ecología de poblaciones y comunidades. Ecosistemas. Ecología química. 2) Toxicología de pesticidas y metales pesados (Dr. Ricardo Reyes Chilpa y Dra. Sandra Santillán). Clasificación de pesticidas, métodos de acción y toxicidad en el medio ambiente. Metales pesados y su efecto tóxico en el medio ambiente. Toxinas de origen natural. Insecticidas de origen vegetal. 3) Toxicología ambiental (Dr. Humberto González Márquez). Introducción a la toxicología ambiental. Dosis-Respuesta. Absorción. Distribución y almacenamiento. 4) Ecotoxicología (Dr. Humberto González Márquez). Uso de biomarcadores. Experimentos de exposición a contaminantes. Métodos de extracción, cuantificación y purificación de ADN. PCR y análisis de secuencias Introducción a la ecotoxicología y a las técnicas de fingerprinting utilizadas comúnmente para determinar los efectos de substancias tóxicas en comunidades microbianas presentes en el ambiente. 5) Toxicogenómica y Metagenómica. (Dra. Sandra Santillán y Juan Carlos Gómez Verjan) Introducción a la genómica. Secuenciacion y microarreglos. Toxicogenómica. Metagenómica. 8. Bibliografía Fath, B., Jorgensen, S.E. (2011). Fundamentals of Ecological Modelling: Applications in Environmental Management and Research. In: The Ecosystem as an Object for Research. pp Elsevier.

5 DeBruijn,F. J. (2011). Handbook of Molecular Microbial Ecology in Metagenomics and Complementary Approaches. In: Metagenomics. Pp Doostzadeh, J., Shokralla, S. Absalan,F., Jalili, R., Mohandessi, S., Langston, J.W., Davis, R.W., Ronaghi, M., Gharizadeh, B. (2008). High Throughput Automated Allele Frequency Estimation by Pyrosequencing. PLoS ONE 3(7): e2693. doi: Jones, S. E., Shade, A. L., McMahon, K. D., Kent, D. (2007). Comparison of Primer Sets for Use in Automated Ribosomal Intergenic Spacer Analysis of Aquatic Bacterial Communities: an Ecological Perspective. Applied And Environmental Microbiology. 73(2): Krause, L., Diaz, N.N., Goesmann, A., Kelley, S., Nattkemper, T.W., Rohwer, F, Edwards, R.A., Stoye, J. (2008). Phylogenetic Classification of Short Environmental DNA fragments. Nucleic Acids Research.36(7): Mes, Ted H. M. (2008). Microbial Diversity Insights From Population Genetics. Environmental Microbiology. 10(1): Okubo A, Sugiyama S Comparison of molecular fingerprinting methods for analysis of soil microbial community structure. Ecological Research 24: Osborn, M. & Smith, C. J. (2005). Molecular Microbial Ecology. Taylor & Francis. Primera edición. Parameswaran P, Jalili R, Tao L, Shokralla S, Gharizadeh B, Ronaghi M, Fire AZ A pyrosequencing-tailored nucleotide barcode design unveils opportunities for large-scale sample multiplexing. Nucleic Acids Research 35(19 ):e130 doi: Pedros-Alio C Dipping into the rare biosphere. Science 315(5809): Ramette, A. (2007). Multivariate Analyses in Microbial Ecology. FEMS Microbiol. Ecol.62: Ramette A Quantitative community fingerprinting methods for estimating the abundance of operational taxonomic units in natural microbial communities. Applied and Environmental Microbiology 75(8): Walker, C.H., Hopkin, S.P., Sibly, R.M., Peakall, D.B. (2006). Principles of Ecotoxicology. Taylor & Francis. 3rd edición. Wang Q, Garrity GM, Tiedje JM, Cole JR NaÏve Bayesian classifier for rapid assignment of rrna sequences into the new bacterial taxonomy Applied and Environmental Microbiology 73(16): Máximo 5 cuartillas Las propuestas se deben entregar en formato electrónico en las oficinas de la entidad académica en donde el tutor está acreditado. El archivo se utilizará para incluir los Cursos aprobados por Comité Académico en la página Web del PDCB.

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