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Diciembre 2019 | Entrevista

Jan Kreuze, investigador del CIP

“Con la bioinformática se pueden combatir plagas, enfermedades y aumentar productividades”

Normalmente, para identificar una especie nueva de insecto, se necesitan 30 años, desde su recolección. Sin embargo, hoy en día, gracias a la bioinformática, ese proceso puede tomar solo un mes. Así lo señala el investigador del CIP, Jan Kreuze, quien sostiene que secuenciando los genomas de las plantas, se puede identificar aquellas que serían más resistentes a plagas y enfermedades, como también a las que son capaces de propagar estos males. Si bien la bioinformática es muy usada en países desarrollados, el experto advierte que en el Perú aún hay un largo trecho por recorrer.

Gabriel Gargurevich Pazos

El pasado martes 15 de octubre, se realizó en Lima un simposio de CABANA, un proyecto de fortalecimiento de capacidades en bioinformática para América Latina, el cual tiene como objetivo acelerar la adopción de bases de datos biológicos que contengan información clave sobre la biodiversidad presente en este subcontinente; esto posibilitaría una mejor toma de decisiones para la protección de la biodiversidad, así como el impulso de la producción sostenible de alimentos, y el hallazgo de nuevas formas de prevenir enfermedades.

BARRERAS A LA EXPORTACIÓN. “La razón de que no podamos exportar la papa, mayormente, tiene que ver con el hecho de que nos ponen barreras, pues nuestras papas ‘podrían tener enfermedades’; y con la bioinformática puedes generar la evidencia de que no hay enfermedades”, dice Kreuze.

CABANA cuenta, desde 2017, con un conglomerado de organizaciones provenientes de México, Costa Rica, Colombia, Argentina, Perú, Brasil e Inglaterra. El Centro Internacional de la Papa (CIP), representa a nuestro país en dicha institución. Durante el encuentro, se tomaron decisiones para impulsar la formación de profesionales en temas relacionados a las ciencias biológicas y biomédicas, a través de talleres prácticos en bioinformática, financiamiento de la estadía de científicos latinoamericanos en instituciones que cuentan con equipamiento especializado para la bioinformática y así formarlos como capacitadores, y la creación de recursos e-learning en bio-informática.

Conversamos con JanKreuze, líder global de la división de Ciencias de Cultivos y Sistemas del Centro Internacional de la Papa (CIP), quien dio detalles respecto de cómo Perú y toda América Latina pueden beneficiarse del procesamiento bioinformático de la biodiversidad, así cómo a través de estos procesos se logran conseguir ‘insights’ que ayudan a los tomadores de decisiones a elegir mejor en beneficio de su preservación y un mejor aprovechamiento de las variedades de plantas para la salud y la alimentación.

ENFERMEDAD EN LA PAPA. En la papa, un problema grande es la rancha, un tipo de hongo que suele atacarla. Con la bioinformática puedes secuenciar los genes de ese hongo para determinar qué el tipo de resistencia tiene ese hongo a los funguicidas.

Jan Kreuze es finlandés y trabaja desde hace 16 años en el CIP; tiene un PhD en virología de plantas, hizo una maestría en mejoramiento de plantas, y hasta hace dos años era el virólogo principal del CIP. En este centro, el trabajo que realizan en bioinformática, además de la papa, lo realizan con camote y tubérculos andinos, como la maca, mashua, el olluco y yacón; en un enfoque de trabajo cuyo objetivo es tratar de mejorar la vida, los ingresos, la nutrición, las cadenas de valor para los pequeños productores; conservando la biodiversidad.

Para describir el trabajo que realizar en bioinformática, Kreuze lo explica de forma didáctica, de la siguiente manera:

“Todos sabemos que el ADN es el material genético que tenemos los seres vivos; es como un libro que describe lo que somos. Así, se puede secuenciar, determinar todas las ‘letras’ que hay en un ser vivo. Como todos somos diferentes, cada libro va a ser diferente también; y se pueden identificar las diferencias comparando los libros. De esta manera, se puede realizar un test de paternidad. También se puede determinar a qué especie perteneces, basándonos en las ‘letras’ que están en tu ‘libro’. El caso es que hoy es más fácil secuenciar y determinar el contenido de los ‘libros’. Ahora es muy barato. Puedes determinar billones de ‘letras’ en un par de días. Digamos que ahora tienes todos esos datos más a la mano, si lo que pretendes es un análisis de biodiversidad de un campo. ¿Y qué pasa cuando tienes cientos de volúmenes de ‘libros’ y hay que compararlos? ¿Cómo lo haces? Ahí entra la bioinformática. Usas la computación para comparar todos esos ‘libros’ e identificar las diferencias. Algunos van a ser muy similares, por ahí hay una letra que se diferencia. Otros van a resultar muy diferentes entre sí, entonces será más fácil la clasificación.

–¿Solo sirve para clasificar?

–Para clasificar, pero también para identificar diferencias claves: ¿Qué variedades son resistentes? ¿Cuáles no? ¿Dónde hay más biodiversidad? Todo eso se puede hacer con la bioinformática, pero depende de que uno entienda la programación y la tecnología. Su uso es reciente. Empezó hace 10 o 15 años.

SÚPER MAÍCES

Jan Kreuze afirma que el Perú puede beneficiarse sobremanera del procesamiento bioinformático, pues es uno de los países más biodiversos en el mundo, y se sabe poco de su biodiversidad, en relación a las plantas, los animales, e incluso de los microorganismos, “cosas que ni siquiera vemos pero que tienen una influencia en todo lo que vive”. El científico añade que, normalmente, para identificar una especie nueva de insecto, se necesitan 30 años, desde su recolección. Sin embargo, hoy, con la bioinformática, ese proceso puede tomar un mes.

–¿Un mes suena poco?

–Para identificar su secuencia sí. Así, podemos saberlas diferencias entre las secuencias de las especies e identificar las nuevas; eso se confirma porque constatamos que no hay intercambio de material genético entre dos especímenes, por ejemplo. Y eso tiene beneficios en varios niveles. La secuenciación es una técnica que sirve, básicamente, para determinar el ADN. Eso ya es casi un argot científico.

La bioinformática es un aliado de las papas y camotes

Pese a que el Perú cuenta con más de 3,000 variedades de papas, la exportación de este tubérculo está restringida en un gran número de países, debido a la presencia de ciertas enfermedades. ¿La bioinformática puede ayudar a superar este problema? Kreuze no duda en que así será. “Con la bioinformática puedes generar la evidencia de que no hay enfermedades”, dice. En tanto, firmas de otros países que trabajan con papa peruana ya vienen haciendo uso de esta aplicación de la tecnología en el agro.
–En Ica, donde está la agricultura más extensiva en cuanto a la papa, ya sabemos que están estas grandes empresas, como Pepsico, que le compran a los agricultores para hacer sus ‘snacks’, ¿empresas de este tipo estarían incursionando en la bioinformática?
–No lo sé a ciencia cierta, pero sí se podrían beneficiar de la bioinformática porque yo sé que ellos también hacen algo de mejoramiento de papa. Así, la bioinformática haría más ágiles sus procesos de mejoramiento ¿no? En el CIP también está involucrado en eso.
–¿Pepsico no han recurrido todavía a ustedes, al CIP?
–Sí, a veces, pero no sé los detalles porque más que todo se comunican con los mejoradores. A nosotros han recurrido hace algunos años porque también trabajan con camote. Para sus chips de camote necesitaban plantas libres de virus y así tener una buena cosecha, de buena calidad.
–¿No han vuelto a tocar la puerta del CIP para pedirles asesoría? ¿En este evento de CABANA, fueron muchas grandes empresas interesadas?
–Todavía no he visto la lista final de los que asistieron –ríe–. Pero sí hubo algunas empresas…

–¿De qué manera estos procesos ayudarán a conseguir los ‘insights’ a los tomadores de decisiones para elegir mejor en beneficio de la preservación y mejor aprovechamiento de la variedad de sus plantas? ¿Cómo va a ayudar el proceso bioinformático de la biodiversidad a los productores agrícolas?

–Voy a dar un ejemplo con el maíz. Hay unos genomas de maíz secuenciados, maíces comerciales que usan las empresas de gran tamaño. En el Perú hay una gran variedad de maíces y casi no sabemos de eso. Pero seguro que hay aquellos que tienen genes muy valiosos para enfrentar al cambio climático. Hay maíces que crecen a 3,500 metros de altura, muy resistentes a las heladas y sequías. Entonces, con la bioinformática podemos empezar a analizar estas variedades e identificar a los genes responsables de estos beneficios; identificarlos y usarlos; desarrollar nuevas variedades con esas propiedades. Dentro del proyecto CABANA, vamos a empezar a trabajar con maíz, junto a la Universidad Agraria La Molina, específicamente para buscar soluciones que tienen que ver con resistencias a enfermedades. En este proyecto van a participar científicos de Argentina y Costa Rica. La idea de CABANA es fomentar la bioinformática en toda América Latina. No podemos quedarnos atrás porque si no lo van a hacer en Estados Unidos o Europa; van a secuenciar nuestros cultivos y van a publicar sus resultados.

–¿Y vamos a terminar comprando algo que nosotros hubiésemos podido haber hecho?

–Sí.

–¿La agroindustria debería prestar atención a la bioinformática para fortalecerse?

–Claro, te voy a dar otro ejemplo. Digamos que has encontrado una planta que tiene propiedades saludables y quieres identificar cuál es el gen que está causando eso; con la bioinformática y la secuenciación puedes identificarlo, comparándolo con el gen de las plantas de otro cultivo. Cabe mencionar que en la bioinformática no todo es secuencia de ADN, también se analizan proteínas, que son otras cosas que provienen del ADN. Entonces se puede aplicar la bioinformática a varios niveles en una planta.

Así, por ejemplo, Kreuze señala el trabajo que se ha hecho en papa para controlar la rancha, un tipo de hongo que suele atacarla y causa graves daños. “Para controlarla se puede trabajar con plantas resistentes y dos fungicidas. Pero si aplicas mucho, los hongos adquieren resistencia a los funguicidas y tienes que cambiarlos porque ya serán efectivos. Pero puedes secuenciar los genes de ese hongo para determinar el tipo de resistencia que tiene ese hongo a los funguicidas. Así, ya sabrás que aplicar, antes de que sea tarde. Eso ya se hace, sí. Pero no en el Perú. En el Perú la bioinformática se trabaja en algunas universidades, como en la UNALM, pero aún no se aplica en campos.

Protección de la Biodiversidad

La ciencia cuenta hoy con la tecnología para estudiar la biodiversidad de una manera rápida, eficiente y rentable, lo cual permite impulsar el uso sostenible de plantas, microbios y otras especies endémicas, a la par que se obtiene información en tiempo real para proteger algunas de las zonas más vulnerables del mundo, según CABANA.

–¿Cuándo podría aplicarse en campos?

–Eso va a depender de que las empresas productoras se pongan al tanto de la tecnología, de las capacidades para poder aplicar esta herramienta. En CABANA desarrollamos las capacidades para hacer bioinformática, y nos preocupamos de que haya programas en las universidades para formar a estudiantes que vayan a trabajar con bioinformática en un futuro inmediato. Y no solamente se trata de bioinformática, sino también de tomar muestras y determinar las secuencias. Eso también hay que enseñar a hacerlo. Falta mucho.

–¿Qué es lo que más falta para que la bioinformática llegue a los campos? ¿Infraestructura? ¿Científicos? ¿Cuál es la prioridad?

–Lo más crítico son las capacidades porque infraestructura ya se puede conseguir. El asunto es saber qué hacer con esa infraestructura. Por ejemplo, en la UNALM han comprado un servidor grande que puede hacer las labores de computación y todo eso. Pero necesitas gente que sepa cómo hacer el análisis. En un primer instante, quienes estén a cargo de ello, deberían ser científicos.

BIOINFORMÁTICA EN FRUTALES. En California, han aplicado la bioinformática con las uvas,para controlar enfermedades, por ejemplo. “Sé que han podido detectar nuevos problemas con virus de uva bastante rápido, gracias a la bioinformática”, dice Kreuze.

CALIFORNIA: UVAS Y BIOINFORMÁTICA

Jan Kreuze da otro ejemplo de los trabajos que viene desarrollando, con virus. Hace diez años, aproximadamente, inventó una metodología para detectar a los viromas de una manera mucho más rápida que la habitual, gracias al secuenciamiento de la bioinformática. Así, han podido entender todos los virus que infectan a la papa en Perú, y establecer cuáles son los más importantes, en cuanto al daño que pueden ocasionar, estableciendo así ‘un método de diagnóstico’, según sus palabras.

–En concreto, ¿cómo ayuda esta metodología a las plantas?

–Si tú tienes una planta y quieres saber si está totalmente libre de virus, aplicas esta tecnología y los sabrás. Y si está libre de virus, entonces tienes tu planta madre, libre de virus, que puedes utilizar para multiplicarla. Para ello, hemos desarrollado un software automático, digamos, que es más fácil para usar, donde no necesitas saber todos los detalles de la bioinformática. Por lo pronto, nuestras colaboraciones en materia de bioinformática han sido en el exterior, pues en el Perú aún no hay esta cultura. Por ejemplo, hemos colaborado en universidades de Estados Unidos y una de estas nos ayudó a desarrollar este software.

–¿Cuál es el país donde la bioinformática es un modelo a seguir?

–Estados Unidos.

Producción sostenible

El proyecto CABANA plantea que la biología basada en datos puede facilitar la producción de cultivos y ganado que son más resistentes a los desafíos ambientales a través del análisis de genes que influyen en características tan particulares como la masa muscular, la calidad y el sabor de los animales; el valor nutricional de los cultivos o su potencial como fuente de biocombustible y/o biomasa; y la susceptibilidad de los seres vivos a las plagas y climas extremos.

–¿Cuáles son los logros de ese país en materia de bioinformática y agricultura?

–Las empresas grandes, por ejemplo, de mejoramiento, como Bayer, están usando la bioinformática para predecir cuándo y cómo mejoran su maíz o producen un nuevo maíz. Secuencian todo, y basados en las secuencias y en el análisis bioinformático, eliminan los que saben que no van a servir y hacen su selección para testearlos en el campo. Así, ahorran costos y tiempo; por eso su ciclo de mejora ha subido, y el rendimiento también. Cada ciclo en que hay un mejoramiento cruzan y escogen. Antes se evaluaba todo en el campo, pero ahora con la bioinformática ya se puede saber cuáles son los genes útiles y los que no y cuáles combinan bien. Simplemente secuencian el ADN de las semillas y botan lo que no consideran que vale y se enfocan en las mejores.

–¿También se han hecho trabajo en frutales?

–Claro que sí, en California, con la uva de mesa, para controlar enfermedades, por ejemplo. Sé que han podido detectar nuevos problemas con virus de uva bastante rápido, gracias a la bioinformática.

–¿De qué manera?

–Tienes una nueva enfermedad y no sabes lo que es. Entonces lo que haces es secuenciar todo y con la bioinformática encuentras el nuevo virus que hay allá dentro de ese ‘libro’, del que hablábamos antes. De la misma manera hemos trabajado nosotros aquí en Perú con el ajipa, una raíz andina, un frejol relacionado a la soya, pero que produce raíz. Empezamos con un programa de mejoramiento para ese cultivo y al segundo año tuvimos un problema: tenía una enfermedad, y no sabíamos cuál. Con esta tecnología, en dos días tuvimos el genoma completo del nuevo virus que estaba afectando a ese cultivo. Entonces pudimos diseñar un ensayo específico para ese virus, buscar en los alrededores y encontrar las plantas silvestres que tenían ese virus y que estaban pasándolo al cultivo. Y así controlamos esa enfermedad. Esta es una manera muy rápida de identificar una nueva enfermedad.

–A las empresas agroindustriales grandes que hay en Ica o en Piura, que trabajan mucho con frutales, ¿les aconsejarías que trabajen con bioinformática? ¿Les va a beneficiar?

–Depende del problema que quieran solucionar ¿no? porque todo va a depender de eso, si se puede aplicar o no. Pero obviamente que podría ayudar.