La Comisión de Dirección del IA2 consideró importante favorecer la investigación en líneas estratégicas en el ámbito europeo mediante la cohesión de investigadores de diferentes áreas de conocimiento. Para ello, se pusieron en marcha la creación y apoyo a Líneas Estratégicas de Investigación (LEIs), decisión en línea con las políticas europeas y nacionales para contribuir a impulsar el liderazgo científico y tecnológico en la investigación agroalimentaria. Las líneas de interés que el instituto pretende impulsar se encuentran englobadas en los Retos Sociales de H2020, en los problemas específicos del área mediterránea (PRIMA), en las necesidades de cooperación transfronteriza (INTERREG) y en todos aquellos ámbitos de trabajo dentro de las prioridades del espacio europeo de innovación.
Tras una primera convocatoria en 2018 en la que se seleccionaron tres, en 2020 se sumaron otras tres más gracias a una nueva convocatoria. Tienen un horizonte temporal de tres años. El listado completo es el siguiente:
LEI 1: Microbiota gastrointestinal en nutrición y salud (periodo de financiación ya finalizado)
Esta LEI pretende iniciar una línea de investigación conjunta y colaborativa sobre los cambios que se producen en la microbiota gastrointestinal, así como su influencia en las modificaciones del sistema inmunitario y de la morfología y las funciones gastrointestinales, como consecuencia de la dieta ingerida o de las diferentes patologías que afectan tanto a los humanos como a los animales. Se analizará el papel de la microbiota en pacientes sometidos a distintas dietas, así como en personas obesas. Se utilizarán modelos de ratón de enfermedades humanas como el cáncer de colon, la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), las enfermedades priónicas o el uso de antibióticos, para estudiar el papel de la microbiota gastrointestinal en la fisiopatología de estas enfermedades. También se estudiará la influencia de factores tan importantes para la producción animal como la dieta, el uso de antibióticos, las infecciones por patógenos digestivos (Salmonella, Clostridium, E. coli) o por priones, sobre la microbiota gastrointestinal de varios animales de producción (cerdo, rumiantes, conejo, peces, etc). Una vez conocidos los cambios que se producen en la microbiota gastrointestinal de humanos y animales, y que tienen consecuencias en la fisiopatología de las enfermedades o en los rendimientos productivos, se procederá a diseñar y ensayar nuevos aditivos modificadores de la microbiota, probióticos y prebióticos, como estrategias que contribuyan a la mejora de la salud humana y el bienestar animal.
Objetivos
El objetivo general de la LEI es colaborar en el estudio de la microbiota gastrointestinal humana y de los animales domésticos con el fin de mejorar la salud humana y el bienestar animal.
Los objetivos específicos serán:
- Estudio de los cambios observados en la microbiota gastrointestinal en pacientes obesos o sometidos a distintas dietas.
- Estudio de los cambios observados en la microbiota intestinal en modelos de ratón de patologías humanas como el cáncer de colon, ELA, enfermedades priónicas o uso de antibióticos.
- Estudio de los cambios observados en la microbiota gastrointestinal en animales domésticos alimentados con diferentes dietas o antibióticos o que padezcan enfermedades por patógenos digestivos o priones.
- Estudio de los cambios del sistema inmunitario y de la morfología y las funciones gastrointestinales en todas las situaciones mencionadas anteriormente.
- Estudio del efecto de varios probióticos, prebióticos y aditivos en la restauración de la microbiota gastrointestinal alterada por los factores mencionados anteriormente.
Coordinadora LEI: Laura Grasa López
LEI 2: Producción de insectos para alimentación (periodo de financiación ya finalizado)
La línea de investigación se plantea para abrir la posibilidad de adquisición de tecnología y conocimiento que permita el establecimiento en la Comunidad Autónoma de Aragón de empresas que exploten un nuevo recurso alimentario, favoreciendo su utilización cualitativa en la producción animal y su introducción en la cadena de alimentación humana, y estudiando su potencial diversificación en cuanto a productos comercializables. Aunque en principio la línea de investigación se establece en el ámbito de la comunidad aragonesa, el impacto potencial en caso de éxito permite especular con una ampliación de la comercialización a otros países europeos.
La LEI surge de la necesidad de nuevas fuentes de alimentación, y de realizar una gestión eficiente de residuos. La cría de insectos con residuos agroalimentarios constituye una posible solución a estos dos retos europeos y mundiales en I+D+i. La línea se ve apoyada tanto en las estrategias públicas de I+D+i como por el sector empresarial/privado, al que la línea puede dar una solución para el problema ambiental de eliminación de residuos y generar un nuevo modelo u oportunidad de negocio. En este momento, en Aragón empieza a existir una demanda de oferta tecnológica en este ámbito, que no se puede ofrecer sino a través de la agregación de investigadores de distintas áreas.
Los miembros del equipo investigador abarcan aspectos muy diferentes que van desde la cría y producción de insectos como potenciales materias primas, la preparación industrial del producto para optimizar su utilización, su valoración nutritiva como ingrediente en la alimentación animal o humana, el control de la calidad técnica, sanitaria y toxicológica del producto y su inclusión en las redes de comercialización.
Objetivos
- Estudiar las condiciones de cría y producción de insectos que favorezcan la rentabilidad del proceso, incluyendo el aprovechamiento de residuos agrarios y ganaderos para disminuir el impacto ambiental de la producción de alimentos.
- Diversificar los productos a obtener para maximizar la rentabilidad de la producción, optimizando su tratamiento tecnológico y manteniendo la calidad para sus distintas aplicaciones potenciales.
- Valorar los productos en condiciones prácticas de producción animal, contemplando tanto aspectos nutritivos como interacción con otros procesos fisiológicos que intervengan en la producción animal o que favorezcan su bienestar.
- Valorar la seguridad alimentaria de los productos obtenidos para los animales y el hombre, controlando y evitando riesgos toxicológicos e infecciosos.
- Optimizar la cadena de distribución y comercialización para maximizar la rentabilidad de la cría de insectos para la obtención de ingredientes para la industria alimentaria.
Coordinador LEI: Manuel Fondevila Camps
LEI 3: Sabores Singulares de Aragón- frutas (SSA) (periodo de financiación ya finalizado)
Aragón es propietario de un gran patrimonio genético de variedades frutales singulares adaptadas a las condiciones adversas de nuestros distintos ecosistemas y que están recogidas en la colección del CITA. Dichas variedades frutales fueron en su mayor parte desplazadas por otras más productivas a pesar de ser portadoras de caracteres fenotípicos únicos en cuanto a resistencia, contenido en ingredientes funcionales, estabilidad y/o aroma y sabor. La propuesta parte de la hipótesis de que aquéllas variedades portadoras de perfiles aromáticos únicos pueden ser la base de productos artesanos o semi-industriales de alto valor añadido y con capacidad de dignificar los territorios a los que están adaptadas. Se pretende realizar un estudio integral, desde la materia prima inicial hasta su puesta en el mercado, analizando alternativas de conservación, transformación y puesta en valor. Se parte del conocimiento y análisis de la variabilidad de unos recursos genéticos frutales singulares, se aplicarán procedimientos típicos de la perfumería para aislar, concentrar y caracterizar químicamente el aroma, incluyendo aquél potencial y desconocido que se obtiene sólo por procesado (enzimático, térmico) y para los productos de mayor valor potencial, se optimizarán procesos tecnológicos críticos para el mantenimiento de las características sensoriales y se abordará su transformación en nuevos productos para incrementar la accesibilidad y consumo de fitonutrientes (procesado mínimo para la obtención de productos frescos con vida útil corta, y deshidratación para generación de snacks con larga vida útil), que además de portar sabores únicos, tengan características funcionales y saludables y un lugar potencial en el mercado.
Objetivos
- Seleccionar genotipos frutales locales y otros procedentes de nueva selección adaptados a zonas de montaña y realizar una evaluación básica de sus parámetros de calidad en fruto (acidez, azúcar) y moléculas bioactivas nutritivas (nutrientes, vitaminas, fibra, etc.) así como de fotoquímicos no nutritivos (fenoles, flavonoides, etc.).
- Aislar, concentrar y caracterizar los perfiles aromáticos, tanto de la fracción de aroma libre (olor/sabor fruta) como de la fracción precursora, seleccionando y prototipando aquellos genotipos de mayor interés potencial.
- Selección y adaptación de las tecnologías de transformación a las características de los frutales locales que permitan generar nuevos productos más sostenibles con aromas y sabores singulares con interés potencial para mercados tanto de proximidad como especializados de alta calidad y que despierten el interés del consumidor.
Coordinadora LEI: Pilar Errea
LEI 4: One Health: enfoque multidisciplinar de investigación en salud (periodo de financiación ya finalizado)
La aproximación One Health implica estudiar la salud animal, humana y ambiental en conjunto, teniendo en cuenta que están interrelacionadas y que el avance en el conocimiento es muy superior actuando sobre los tres factores. Aunque se estima que el 60% de las enfermedades emergentes tienen un origen zoonótico, la relación humano-animal en cuanto a la salud va más allá, es rara la enfermedad que afecta únicamente a una especie. Animales y personas interrelacionan en el mismo ambiente y padecen patologías relacionadas con cambios en el mismo. Tanto el CITA como la Universidad de Zaragoza están apostando por el enfoque One Health como objetivo de su investigación y docencia. El IA2, en su División 2, incluye distintas líneas de investigación cuya interrelación es necesaria para abordar el estudio de la salud desde un punto de vista global. Esta LEI pretende favorecer esta colaboración e integrar otros investigadores de la Universidad y de otros centros (Universidad San Jorge) para el desarrollo de proyectos conjuntos en el marco de las zoonosis y enfermedades animales modelo de humanos, teniendo en cuenta el ambiente en el que interactúan éstos como factor importante en el estudio de la Salud.
Objetivos
El objetivo principal de la LEI es potenciar la colaboración entre los distintos integrantes para el estudio de la salud entendida bajo la perspectiva One Health. Como objetivos específicos nos planteamos el estudio de:
a) Contaminación ambiental: Epidemiología molecular de patógenos zoonóticos aislados de muestras ambientales (purines, aguas residuales, buitreras) y estudio de antibiorresistencias.
b) Enfermedades transmitidas por vectores: Análisis de la posible implicación de vectores en la expansión de la anaplasmosis ovina (diagnosticada recientemente en España), del efecto del gradiente altitudinal entre el Valle del Ebro y los Pirineos sobre las poblaciones de dípteros (Culicoides spp y Culex spp) como barrera en la transmisión de enfermedades transmitidas por vectores del virus de la Lengua Azul y del virus del Nilo Occidental, ambos con riesgo de expansión en esta región, y caracterización inmunitaria de estas enfermedades.
c) Zoonosis en animales de compañía: Desarrollo de técnicas serológicas, estudios seroepidemiológicos y moleculares y creación de mapas epidemiológicos utilizando BIG DATA.
d) Enfermedades animales modelo de humanas: identificación de biomarcadores, desarrollo de modelos in vitro de investigación y de posibles terapias para su traslación a medicina humana.
e) Base genética de la susceptibilidad a enfermedades: Estudio de la posible predisposición genética en la aparición de rinitis crónica proliferativa producida por Salmonella enterica supsp. diarizonae, agente saprófito de vías altas que en algunos animales provoca enfermedad grave.
Coordinadora LEI: Inmaculada Martín Burriel
LEI 5: Los pulsos eléctricos de alto voltaje: Una herramienta para mejorar la sostenibilidad de la industria alimentaria y biotecnológica (periodo de financiación ya finalizado)
La generación de conocimientos y tecnologías para mejorar la eficiencia y sostenibilidad de los procesos de la industria alimentaria y biotecnológica, la creación de nuevos procesos basados en el uso de recursos renovables, así como el aprovechamiento de subproductos para la obtención de bioproductos es uno de los grandes objetivos de la estrategia europea de investigación e innovación FOOD 2030. Los pulsos eléctricos de alto voltaje (PEF del inglés Pulsed Electric Fields) es una innovadora tecnología no térmica con requerimientos energéticos muy bajos que puede contribuir a alcanzar este objetivo.
Los PEF consisten en la aplicación intermitente de campos eléctricos de alta intensidad (kV/cm) y muy corta duración (?s) que provocan la electroporación de la membrana citoplasmática de las células microbianas así como de las eucariotas constituyentes de los tejidos animales o vegetales. La principal consecuencia de la electroporación es que permite el intercambio de moléculas, que no son capaces de atravesar la membrana citoplasmática cuando está intacta, debido a la formación de poros de un tamaño del orden de nanómetros. La posibilidad de acceder de forma transitoria o permanente al citoplasma de las células justifica que la electroporación inducida por los PEF sea una herramienta de mucha utilidad en distintos campos como la medicina, la biotecnología o la agroalimentación. En la actualidad, las principales aplicaciones de la tecnología en la industria alimentaria están basadas en: (i) la inactivación de microorganismos lo que permite pasteurizar alimentos líquidos termosensibles a temperaturas inferiores a las utilizadas en el procesado térmico; (ii) la mejora de la transferencia de masa en distintas operaciones de la industria en las que la sustancia que se transfiere atraviesa la membrana citoplasmática (ej: extracción de componentes intracelulares de interés, deshidratación o infusión de componentes, etc.); y la modificación de la estructura de los alimentos a nivel microscópico lo que facilita distintas operaciones como el corte o el pelado. En el sector biotecnológico, la electroporación irreversible resulta de mucha utilidad para extraer componentes intracelulares con distintas propiedades (polifenoles, carotenoides, proteínas recombinantes, enzimas, etc.) producidos por microorganismos (bacterias, levaduras, microalgas) o por plantas. Durante muchos años, la falta de equipos que pudieran aplicar los tratamientos PEF a escala industrial impidió la explotación comercial de la tecnología. Sin embargo, en la actualidad existen en el mercado equipos que responden a los requerimientos de un proceso industrial.
Objetivos
El peculiar mecanismo de acción de los PEF permite el desarrollo de procesos menos agresivos, más eficientes, menos costosos y, por lo tanto, más sostenibles que los que actualmente se utilizan en la industria alimentaria o biotecnológica. Por lo tanto, se trata de una tecnología innovadora, respetuosa con el medio ambiente que puede contribuir al plan de acción del Pacto Verde Europeo y otros retos recogidos en los planes de distintos programas de investigación (PRIMA; INTERREF, LIFE+) que pretende impulsar un uso eficiente de los recursos mediante el paso a una economía limpia y circular.
Las acciones concretas a desarrollar dentro de la línea estratégica de investigación para conseguir estos objetivos en función de la experiencia de los grupos participantes serán:
- Optimización de procesos de elaboración de alimentos con objeto de mejorar rendimientos y reducir costes energéticos manteniendo o mejorando la calidad del producto final.
- Desarrollo de procesos de extracción de componentes de interés producidos por microorganismos o plantas más eficientes y menos contaminantes mediante el uso de disolventes con mejores prestaciones y menor impacto medioambiental.
- Puesta a punto de procesos para el aprovechamiento de subproductos de la industria alimentaria para la obtención de bioproductos para la alimentación humana y animal.
- Caracterización de los cambios físico-químicos que ocurren en el producto tratado con influencia en las propiedades sensoriales, nutritivas y funcionales.
- Evaluación económica y medioambiental de los procesos desarrollados.
Coordinador LEI: Javier Raso
LEI 6: Ciclos silvestres de enfermedades transmitidas por vectores en un escenario de cambio global (periodo de financiación ya finalizado)
Los acelerados cambios medioambientales resultantes de las actividades y crecimiento de la población humana (incluyendo la alteración de los ambientes naturales, la contaminación, la introducción de especies alóctonas, la sobreexplotación de recursos, el cambio climático, así como la introducción de patógenos y sus vectores) tienen repercusión en la salud animal, humana y de los ecosistemas que los sustentan.
Uno de los grupos de agentes infecciosos que ven más claramente alterado sus ciclos naturales es el de los patógenos transmitidos por vectores. Tanto el cambio climático, como la invasión de hábitats naturales o las variaciones en la comunidad de hospedadores provocan variaciones patentes en el área de distribución de las garrapatas y otros vectores, incrementos en la prevalencia de los agentes que transmiten y/o aumento de la probabilidad de salto entre especies. La llegada a la península Ibérica de agentes transmitidos por vectores, como el virus de la fiebre de Crimea-Congo o el de Chikungunya, son claros ejemplos.
El nivel de conocimiento en nuestra Comunidad Autónoma al respecto es muy limitado. Sin embargo, dada la variedad de ecosistemas de la región, desde estepas áridas a ecosistemas de alta montaña, supone un área de estudio ideal para analizar la expansión de estos agentes en un contexto de cambio global. En concreto, los ecosistemas pirenaicos se ven claramente afectados por el incremento global de temperaturas, lo que favorece las variaciones en las composiciones faunísticas y la expansión de garrapatas y los patógenos que éstas transmiten hacia mayores altitudes.
El ámbito de esta línea estaría centrado, aunque no limitado, al efecto del cambio climático en la abundancia y distribución de patógenos transmitidos por garrapatas y pulgas, con especial énfasis en ecosistemas pirenaicos donde algunas enfermedades zoonóticas, como la borreliosis de Lyme, parecen estar en expansión.
Objetivos
1. Comenzar a recabar información de base de distribución y abundancia de vectores en ecosistemas pirenaicos.
2. Definir la presencia de los agentes infecciosos trasmitidos por vectores más importantes en las zonas de estudio.
3. Reunir información preliminar que permita establecer un modelo de estudio propicio para establecer un sistema de monitorización a largo plazo del efecto del cambio climático en la dinámica hospedador-vector-patógeno.
Coordinador LEI: Javier Millán