Detección y cuantificación de bandas en imágenes de electroforesis en gel de gradiente desnaturalizado DGGE

Abstract

El objetivo de este proyecto se enmarca en establecer una solución informática en un área específica de la Biología Molecular, siendo un área muy potente de desarrollo para el laboratorio de Biopelículas y Microbiología del Centro de Biotecnología de la Universidad de Concepción o Ceb-UDEC. Específicamente todo lo referente a la Biodiversidad Microbiana o diversidad de especies en el medio ambiente, para lo cual hacen uso de la técnica de la Electroforesis en Gel de Gradiente Desnaturalizante o DGGE. La técnica del DGGE inicia con un número limitado de muestras, las cuales poseen en su interior secuencias de ADN (la que servirá como un identificador). Una vez que haya terminado la recolección de muestras, son colocadas cada una en tubos de ensayos diferentes, ya que estos serán usados para la amplificación del ADN a través de la Reacción en Cadena de la Polimerasa o PCR, y posteriormente serán depositados en la lámina de gel, la cual contiene en su interior numerosas columnas o carriles. En el momento que se hayan vaciado todos los tubos de ensayos sobre los carriles, esta lámina es llevada a la cámara de electroforesis en donde se aplicará electricidad, la que originará que estas secuencias vayan migrando hasta un cierto nivel, provocando en cada carril rayas o bandas. Cuando todo este proceso haya terminado (el cual tiene una duración de 3 días aproximadamente), la lámina resultante es fotografiada y visualizada por una cámara de luz ultra violeta, la cual se encuentra dentro de una cámara oscura. Una vez obtenida la imagen DGGE en formato digital, comienza la etapa de su análisis o procesamiento, el cual es realizado a través del programa Quantity-One, sin embargo antes de que esto ocurra, el usuario debe asegurarse de que ésta sea del tipo TIF o Tagget Image File (Formato Digital de Fichero para Imagen), debido a que es el único formato digital que el programa puede procesar, en caso contrario se deberá posponer el análisis hasta que haya sido convertida a TIF, por medio de cualquier editor de imagen como el Photoshop o Corel Draw, sin embargo, este no es el único inconveniente que posee este programa, puesto que, la forma automática de detectar las bandas opera de manera deficiente y con un porcentaje considerable de error, debido a la falta de precisión en sus parámetros, para lo Universidad del Bío-Bío. Sistema de Bibliotecas - Chile 3 cual se deberá realizar la detección de manera manual y en base a la experiencia del investigador en la mayoría de los casos. Además de este problema se encuentra, la falta de una alternativa relacionada con la cuantificación de las Bandas, la cual ayudaría considerablemente el estudio de la taxonomía de las especies, y por ende más material de estudio para nuevas investigaciones y/o publicaciones por parte del Ceb-UDEC. Para entregar una solución eficiente a estos problemas encontrados, se ha realizado un constante análisis de la situación actual y de los requerimientos de los usuarios, además de la experiencia adquirida a través del entorno de trabajo en donde se han realizado numerosas pruebas de imágenes, las cuales en su mayoría han sido exitosas desde el punto de vista de la eficiencia, ya que se ha trabajado en disminuir las falencias encontradas por el Quantity-One. Es decir, el sistema construido trabaja sobre cualquier imagen, sin importar el tipo o el formato en que se encuentre, además de entregar una detección de bandas de manera automática más eficiente. Cabe señalar además que el informe se ha dividido en cinco capítulos, definidos de la siguiente manera: Capítulo I: Generalidades. Este capítulo permite al lector introducirse al tema central del proyecto, entregando una descripción general sobre la solución propuesta y los objetivos que se deben de lograr. Capítulo II: Aproximación a la Bioinformática Este capítulo, permite al lector tener un mayor conocimiento sobre la Bioinformática y lo relacionado con las imágenes DGGE, dando énfasis en su funcionamiento y las tecnologías Bioinformáticas involucradas en su análisis. Capítulo III: Análisis de Requerimientos. El capítulo de Análisis de Requerimientos, tiene como objetivo principal, el poder identificar con mayor precisión las necesidades del laboratorio o área de estudio, a través de la identificación de los actores y la especificación de sus requerimientos, logrando sistema robusto y de mejor calidad Capítulo IV: Trabajo desarrollado En este capítulo se comentará el trabajo desarrollado concerniente a la solución propuesta, definiendo en él la definición de las actividades que realizará el sistema, los procesos para llevarlas a cabo y las metodologías de implementación.