Reverse-Transcription Loop-Mediated Isothermal Amplification and alternative protocols for lower cost, large-scale COVID-19 testing: lessons from an emerging economy / Amplificación isotérmica mediada por bucle de transcripción inversa y protocolos alternativos para pruebas COVID-19 a gran escala y de bajo costo: lecciones de una economía emergente

Abstract Introduction: Most successful cases of COVID-19 pandemic mitigation and handling have relied on extensive reverse-transcription quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR). However, many emerging economies have struggled with current molecular testing demands due to economic, technical and technological constraints. Objective: To define a potential diagnostic protocol to increase testing capacity in current and post-pandemic conditions. Methods: We reviewed the literature, patents and commercial applications, for alternatives. Results: We found a good potential in saliva samples, viral inactivation and quick RNA extraction by heating; the use of an isothermal technology such as loop mediated isothermal amplification (LAMP) and naked eye test-result visualization by in-tube colorimetry or turbidity. Conclusions: Saliva samples with quick RNA extraction by heating and colorimetric LAMP are promising options for countries with economic and infrastructure limitations.

Resumen Introducción: La mayoría de los casos exitosos de mitigación y manejo de la pandemia de COVID-19 se han dado mediante pruebas basadas en la reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa (RT-qPCR por sus siglas en inglés). Sin embargo, muchas economías emergentes han tenido problemas con las demandas actuales de pruebas moleculares debido a limitaciones económicas, técnicas y tecnológicas. Objetivo: Definir un protocolo de diagnóstico potencial para aumentar la capacidad de prueba en las condiciones actuales y posteriores a la pandemia. Métodos: Revisamos la literatura, las patentes y las aplicaciones comerciales, en busca de alternativas. Resultados: Encontramos un buen potencial en muestras de saliva, inactivación viral y extracción rápida de ARN por calentamiento; el uso de una tecnología isotérmica como la amplificación isotérmica mediada por horquillas (LAMP, por sus siglas en inglés) y la visualización del resultado de la prueba a simple vista mediante colorimetría o turbidez en el tubo. Conclusiones: Las muestras de saliva con extracción rápida de ARN por calentamiento y LAMP colorimétrico son opciones prometedoras para países con limitaciones económicas y de infraestructura.

Avances de la bioinformática en Costa Rica: vista retrospectiva y perspectivas / Bioinformatics advances in Costa Rica: retrospective view and perspectives

Resumen Introducción: La disciplina científica de la bioinformática tiene el potencial de generar aplicaciones innovadoras para las sociedades humanas. Costa Rica, pequeña en tamaño y población en comparación con otros países de América Latina, ha ido adoptando la disciplina de manera progresiva. El reconocer los avances permite determinar hacia dónde puede dirigirse el país en este campo, así como su contribución a la región latinoamericana. Objetivo: En este manuscrito se reporta evidencia de la evolución de la bioinformática en Costa Rica, para identificar debilidades y fortalezas que permitan definir acciones a futuro. Métodos: Se realizaron búsquedas en bases de datos de publicaciones científicas y repositorios de secuencias, así como información de actividades de capacitación, redes, infraestructura, páginas web y fuentes de financiamiento. Resultados: Se observan avances importantes desde el 2010, incluyendo un aumento en oportunidades de entrenamiento y número de publicaciones, aportes significativos a las bases de datos de secuencias y conexiones por medio de redes. Sin embargo, ciertas áreas, como la masa crítica y la financiación requieren más desarrollo. La comunidad científica y sus patrocinadores deben promover la investigación basada en bioinformática, invertir en la formación de estudiantes de posgrado, aumentar la formación de profesionales, crear oportunidades laborales para carreras en bioinformática y promover colaboraciones internacionales a través de redes. Conclusiones: Se sugiere que para experimentar los beneficios de las aplicaciones de la bioinformática se deben fortalecer tres aspectos clave: la comunidad científica, la infraestructura de investigación y las oportunidades de financiamiento. El impacto de tal inversión sería el desarrollo de proyectos ambiciosos pero factibles y colaboraciones extendidas dentro de la región latinoamericana. Esto permitiría realizar contribuciones significativas para abordar los desafíos globales y la aplicación de nuevos enfoques de investigación, innovación y transferencia de conocimiento para el desarrollo de la economía, dentro de un marco de ética de la investigación.

Abstract Introduction: The scientific discipline of bioinformatics has the potential to generate innovative applications for human societies. Costa Rica, small in size and population compared to other Latin American countries, has been progressively adopting the discipline. Recognizing progress makes it possible to determine where the country can go in this field, as well as its contribution to the Latin American region. Objective: This manuscript reports evidence of the evolution of bioinformatics in Costa Rica, to identify weaknesses and strengths allowing future actions plans. Methods: We searched databases of scientific publications and sequence repositories, as well as information on training activities, networks, infrastructure, web pages and funding sources. Results: Important advances have been observed since 2010, such as increases in training opportunities and the number of publications, significant contributions to the sequence databases and connections through networks. However, areas such as critical mass and financing require further development. The scientific community and its sponsors should promote bioinformatics-based research, invest in graduate student training, increase professional training, create career opportunities in bioinformatics, and promote international collaborations through networks. Conclusions: It is suggested that in order to experience the benefits of bioinformatics applications, three key aspects must be strengthened: the scientific community, the research infrastructure, and funding opportunities. The impact of such investment would be the development of ambitious but feasible projects and extended collaborations within the Latin American region and abroad. This would allow significant contributions to address global challenges and the implementation of new approaches to research, innovation and knowledge transfer for the development of the economy, within an ethics of research framework.

Morphological and biochemical changes during somatic embryogenesis in mahogany, Swietenia macrophylla (Meliaceae)

Intensive exploitation of mahogany wood (Swietenia macrophylla, Meliaceae) has resulted in the loss of natural populations. Somatic embryogenesis offers an alternative to clonal propagation and conservation of mahogany. This study describes biochemical (carbohydrates, total phenols, total flavonoids, protein, and plant growth regulators content) and histological characteristics of the somatic embryogenesis process in mahogany. Calli were obtained by culturing cotyledons of seeds from immature fruits for six weeks on semi-solid MS medium supplemented with 1.0 mgL-1 of kinetin and 4.0 mgL-1 of 2, 4-D. Primary callus was cultured on half strength semi-solid MS medium supplemented with 1.0 mgl-1 6-BA (6-benzylaminopurine) and embryogenic structures were obtained. Embryo development from globular-shaped somatic embryos to the cotyledonary stage was confirmed by histology and scanning electron microscopy. Shoot initiation was observed after somatic embryos were transferred to germination and maturation medium. Endogenous concentrations of carbohydrates, total phenols, total flavonoids, protein, and plant growth regulators were determined in embryogenic (EC) and non-embryogenic (NEC) calli of mahogany. Embryogenic cultures contained significantly higher concentrations of IAA (indoleacetic acid), ABA (abscisic acid), and GAs (Gibberellins 1+3+20), whereas non-embryogenic calli contained more total phenols, flavonoids and resistant starch. Fructose and glucose were not present at detectable levels in EC or NEC, whereas soluble starch and sucrose were only detectable in EC. Concentrations of total proteins, Z/ZR (Zeatin/zeatin riboside) and iP/iPA (N6-(Δ2-isopentenyl) adenine and N6-(Δ2-isopentenyl) adenosine) were similar in EC and NEC.

La explotación intensiva de la madera de caoba (Swietenia macrophylla) ha provocado la pérdida de poblaciones naturales. La embriogénesis somática ofrece una alternativa a la propagación clonal y la conservación de esta especie. Este estudio describe las características bioquímicas (contenido de carbohidratos, fenoles totales, flavonoides totales, proteínas y reguladores del crecimiento) e histológicas del proceso de embriogénesis somática en caoba. Los callos se obtuvieron cultivando cotiledones de semillas de frutos inmaduros durante seis semanas en medio MS semisólido suplementado con 1.0 mgL-1 de kinetina y 4.0 mgL-1 de 2, 4-D. Luego se cultivó el callo primario en medio MS semisólido y un suplemento de 1.0 mgl-1 BA y se obtuvieron estructuras embriogénicas. El desarrollo de embriones somáticos de forma globular a la etapa cotiledonar se confirmó por histología y microscopía electrónica de barrido. La iniciación del brote se observó después de que los embriones somáticos se transfirieron a un medio de germinación y maduración. Se determinaron las concentraciones endógenas de carbohidratos, fenoles totales, flavonoides totales, proteínas y reguladores del crecimiento en callos embriogénicos (EC) y no embriogénicos (NEC) de caoba. Los cultivos embriogénicos contenían concentraciones significativamente más altas de IAA, ABA y GA, mientras que los callos no embriogénicos contenían más fenoles totales, flavonoides y almidón resistente. La fructosa y la glucosa no estaban presentes en niveles detectables en EC o NEC, mientras que el almidón soluble y la sacarosa solo se detectaron en el EC. Las concentraciones de proteínas totales, Z / ZR e iP / iPA fueron similares en EC y NEC.

Experiencia práctica: socialización de conceptos, aplicaciones y beneficios de la biotecnología en Costa Rica

Experiencia práctica: socialización de conceptos, aplicaciones y beneficios de la biotecnología en Costa Rica. Los procesos biotecnológicos han acompañado a la humanidad desde el inicio de la civilización; prueba de esto es el uso de levaduras para preparar pan, vino y cerveza. La biotecnología también ha sido fundamental en el mejo ramiento de plantas y animales que son parte de la dieta humana; y las técnicas de cultivo in vitro han acelerado el proceso de obtener mejores cultivos para nuestra creciente población. El proyecto "Biotecnología para todos: socialización de conceptos, aplicaciones y beneficios" socializa los conceptos, aplicaciones y beneficios de la biotecnología entre educadores, grupos formadores de opinión, y productores de los sectores de agricultura y alimentos. El proyecto ha utilizado exitosamente nuevas tecnologías para lograr sus objetivos.

Biotechnological processes have accompanied humanity since the beginning of civilization; proof of this is the use of yeasts for the preparation of bread, wine and beer. Biotechnology has also been fundamental in the improvement of plants and animals that are part of the human diet; and in vitro culture techniques have accelerated the processes for obtaining better crops for our growing population. The project "Biotechnology for everyone: Socialization of concepts, applications and benefits" socializes the concepts, applications and benefits of biotechnology among educators, opinion-forming groups, and producers in the agricultural and food sectors. The project has successfully used new technologies to reach its goals.

Influence of Silver Nitrate on Somatic Embryogenesis Induction in Arabica Coffee (Coffea arabica L)

Abstract The influence of silver nitrate (AgNO3), benzyladenine (BAP), and indole-3-acetic acid (IAA) on low frequency somatic embryogenesis (LFSE) induction in Caturra and Catuaí arabica coffee was evaluated. For the Caturra cultivar, the production of somatic embryos was significantly increased by adding AgNO3 to the semisolid culture medium. The highest average number of somatic embryos for this cultivar was obtained using 6.6 μM BAP, 2.85 μM IAA, and 40 μM AgNO3. In contrast, for the Catuaí cultivar, the highest average number of somatic embryos was obtained using semisolid medium supplemented with 8.8 μM BAP, and 2.85 μM IAA. Using these protocols, somatic embryos were directly induced using leaf sections of in vitro plants of both coffee cultivars within 8 weeks. The somatic embryos developed into rooted plants with a 100% survival rate upon transfer to the greenhouse.

In vitro plant regeneration system for common bean (Phaseolus vulgaris): effect of N6-benzylaminopurine and adenine sulphate / Sistema de regeneración de plantas in vitro para el frijol común (Phaseolus vulgaris): efecto del frl sulfato N6-bencilaminopurina y adenina

A method for regeneration of the commercially important common bean (Phaseolus vulgaris ) using N6-benzylaminopurine(BAP) and adenine sulphate (AS) was established. Embryogenic axes of the Costa Rican common bean cultivars Bribrí, Brunca, Guaymí, Huetar and Telire were cultured on Murashige and Skoog medium supplemented with 100 mgl-1 myo-inositol, 1 mgl-1 thiamine, 30 gl-1 sucrose, BAP (0, 5 and 10 mgl-1), AS (0, 20 and 40 mgl-1) and 8 gl-1 agar. Regardless of the concentration of BAP and AS in the induction medium, the number of shoots and leaves differed significantly among the common bean cultivars evaluated. The higher average of shoots was obtained for Brunca > Telire > Bribrí > Guaymí > Huetar. Moreover, independently of the cultivar, the induction medium supplemented with 5 mgl-1 BAP and 20 or 40 mgl-1 AS resulted in the higher average of shoots formation. Culture of Bribrí, Brunca, Guaymí, Huetar and Telire embryogenic axes on induction medium supplemented with different BAP and AS resulted in a differential response. Successful acclimatization of common bean in vitro plants were achieved in the greenhouse, and plants appeared morphologically normal. The regeneration system developed in this investigation for this important crop could be a useful tool for the genetic modification through mutagenesis or genetic transformation.

Ultrastructure and histology of organogenesis induced from shoot tips of maize (Zea mays, Poaceae) / Ultraestructura e histología de la organogénesis inducida a partir de puntas de brotes de maíz (Zea mays, Poaceae)

Shoot tips of maize (Zea mays L.) were cultured on Murashige and Skoog medium supplemented with 2 mg/l BA +1 mg/l 2,4-D +40 mg/l, to investigate phases of ontogenetic development. The study used light microscopy as well as scanning and transmission electronic microscopy techniques. Shoot tips of maize are composed of small cells with a dense cytoplasm and a prominent nucleus. The process of organogenesis began with swelling of the shoot tip, as the first evidence of organogenic calli formation observed three weeks after culture get started. There were two morphologically different types of cells within the organogenic calli. The layer consisted of large cells with small nucleus, free-organelle cytosol, irregular plasmatic membrane, trichome-like structures, and thick cell walls. In the inner cell layer, small and isodiametric cells with a prominent nucleus, small vacuoles, endoplasmatic reticulum, Golgi, mitochondrias and chloroplasts were observed. The presence of trichomes in the more active morphogenic zones could indicate an organogenic potential. Rev. Biol. Trop. 57 (Suppl. 1): 129-139. Epub 2009 November 30.

Los ápices de vástagos de maíz (Zea mays L.) fueron cultivados con el medio Murashige y Skoog, utilizando como suplemento 2 mg/l BA +1 mg/l 2,4-D +40 mg/l, con el fin de investigar el proceso organogénico durante las diferentes fases del desarrollo ontogenético. El estudio utilizó tanto microscopía de luz, como técnicas de microscopía electrónica. Los análisis histológicos revelaron que los vástagos de maíz están compuestos de pequeñas células con citoplasma denso y núcleo prominente. El proceso de organogénesis inicia con el engrosamiento del ápice del vástago, como primera evidencia de la formación organogénica del calli observada tres semanas después del inicio del cultivo. El estudio ultraestructural muestra dos tipos de células morfológicamente diferentes en el calli organogénico. La capa externa consiste de células grandes con núcleo pequeño, citosol sin organelas, membrana plamática irregular, estructuras similares a tricomas y paredes celulares delgadas. Mientras que en la capa interna se observaron células pequeñas e isodiamétricas con un núcleo prominente, vacuolas pequeñas, retículo endoplasmático, Golgi, mitocondrias y cloroplastos. Observaciones de microscopía electrónica revelan la organización externa de la organogénesis del calli del maíz. Los resultados obtenidos en el presente estudio contribuyen con la comprensión del proceso de organogénesis en los ápices de los vástagos del maíz. Este estudio mejorará nuestro conocimiento acerca de los estados anatómicos óptimos para la integración estable de genes externos. Además, provee información de las condiciones apropiadas en el cultivo in vitro para la regeneración de plantas transgénicas. Este estudio sugiere que la presencia de tricomas en las zonas morfogénicas más activas podría indicar su potencial organogénico.

In vitro plant regeneration system for tropical butternut squash genotypes (Cucurbita moschata) / Sistema de regeneración vegetal in vitro para genotipos de calabaza moscada tropical (Cucurbita moschata)

An efficient and reproducible method for regeneration of commercial and pure lines of tropical butternut squash (Cucurbita moschata) plants via somatic embryogenesis was developed. The influence of genotype, explant source, N6-benzylaminopurine (BAP), 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) and 2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid (2,4,5-T) concentration on somatic embryogenesis induction was investigated. Friable embryogenic calli was produced from zigotic embryos (53-56%) and cotyledons from seedlings (70%) of C. moschata cv. Sello de Oro cultured on callus induction medium (CIM) supplemented with 0.5 mg/l or 3.5 mg/l 2,4-D. No embryogenic calli was obtained from leaf segments of C. moschata cv. Sello de Oro cultured on CIM supplemented with different concentrations of BAP and 2,4-D and cotyledons from seedlings of C. moschata cv. PVG 04 cultured on CIM with BAP and 2,4,5-T. Embryogenic calli induction was achieved in 75% C. moschata pure lines evaluated and calli percentage frequency range from 5% to 34%. Successful acclimatization of squash in vitro plants was achieved in the greenhouse and in the field. Regenerated plants appeared morphologically normal and set flowers and fruits with seeds that could germinate normally. Rev. Biol. Trop. 57 (Suppl. 1): 119-127. Epub 2009 November 30.

En este estudio se desarrolló un método eficiente y reproducible para la regeneración de líneas puras de la planta tropical Cucurbita moschata mediante la vía de embriogénesis somática. Además se investigó acerca de la influencia del genotipo, transplante, y la concentración de N6-benzylaminopurina (BAP), 2,4-diclorofenoxyacetico ácido (2,4-D) y 2,4,5-triclorofenoxyacetico ácido (2,4,5-T) en la inducción de embriogénesis somática. Los callos embriogenéticos viables fueron producidos de embriones zigóticos (53-56%) y cotiledones de semillas (70%) de C. moschata cv. Sello de Oro cultivados en un medio de inducción de callos (CIM) suplementado con 0.5 mg/l o 3.5 mg/l 2,4-D. Los callos no embriogénicos fueron obtenidos de segmentos de hojas de C. moschata cv. Sello de Oro cultivados con CIM suplementado con diferentes concentraciones de BAP y 2,4-D y cotiledones de semillas de C. moschata cv. PVG 04 cultivado con CIM con BAP y 2,4,5-T. La inducción de callos embriogenéticos fue exitosa en un 75% de las líneas puras evaluadas de C. moschata y el porcentaje de frecuencia de los callos fue de 5% a 34%. Se logró una adecuada aclimatización de las plantas in vitro tanto en el invernadero como en el campo. Las plantas regeneradas fueron normales morfológicamente, y las flores y frutos poseen semillas que pueden germinar normalmente.

Plant regeneration via indirect somatic embryogenesis and optimisation of genetic transformation in Coffea arabica L. cvs. Caturra and Catuaí

A protocol for Coffea arabica L. cvs. Caturra and Catuaí plant regeneration via indirect somatic embryogenesis (ISE) was established. Furthermore, a biolistic mediated genetic transformation protocol was optimized for Catual callus aggregates. Maximum callus induction was obtained when Caturra (87 percent) and Catuaí (67 percent) leaves were cultured on Murashige and Skoog medium with 18.56 micronM kinetin and 4.52 micronM2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D). Catuaí suspension cultures were established from embryogenic callus using liquid proliferation CP and Sli media and diffused light and darkness. The higher suspension cultures fresh weight was obtained using Erlenmeyer (1425.4 +/- 354.9 mg) than Recipient for Automated Temporary Immersion System (RITA®) (518.6 +/- 55.1 mg), whereas the dry weight of suspension cultures was not significantly affected by the culture system used. Higher number of embryos per vessel (307.6 +/- 49.0) and their fresh weight (9.6 +/- 1.5 mg) were obtained with semisolid R medium than S3 medium. The highest somatic embryo development (25.0 +/- 2.7) and fresh weight (780.0 +/- 85.4 mg) were obtained with 1 min of immersion every 8 hrs. Higher fresh weight of regenerated plantlets was obtained with liquid Yasuda medium in RITA® (124.6 +/- 16.3 mg) than semisolid media (36.3 +/- 11.3 mg). For genetic transformation, the effect of helium pressure (900 and 1550 psi), and target distance (9 and 12 cm) and plasmid (pCAMBIA 1301, pCAMBIA 1305.2 and pCAMBIA 1301-BAR) on transient uidA expression Catuaí suspension cultures were evaluated. The highest number of blue spots was obtained using 900 psi and 9 cm (125.8 +/- 17.3). Stable uidA expression was observed on Catual callus aggregates transformed with pCAMBIA 2301 and cultured on 100 mg l-1 of kanamycin.