Rafael A. Medina, Ph.D

Formación Pregrado:

Bachelor of Science, University of Western Sydney, Australia

Formación Postgrado:

• Bachelor of Science – Honors, University of Western Sydney, Australia
• PhD in Biomedical Sciences, Department of Pathology, University of New Mexico, Albuquerque, USA
• Postdoctorado en Virologia, Department of Microbiology, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York, USA

Actividades Docentes Asistenciales:

• Virología Medica (MED 306A): Módulo Virus Respiratorios: Influenza y Hantavirus.
• Microbiología para Odontología (MED 301O): Módulo Influenza y otros virus respiratorios.
• Curso de Postgrado de Virología Molecular (BIO4413): Módulo Biología Molecular del virus de influenza y otros virus respiratorios.
• Curso de Postgrado – Investigación Clínica y Translacional (MDO4028): Investigación traslacional de virus emergentes.
• Laboratorio Bioquimica II: Genetica Molecular (BIO226E): Detección de SARS-CoV-2 a partir de muestras clínicas

Líneas de Investigación:

La investigación del laboratorio del Dr. Medina tiene como objetivo principal entender las bases moleculares de la patogénesis producida por agentes zoonóticos y patógenos infecciosos emergentes capaces de producir enfermedad en humanos, particularmente virus de ARN de cadena negativa simple, tales como el virus de influenza (virus de la gripe) y el SARS-CoV-2.

En el laboratorio de Virología Molecular, el Dr. Medina dirige un equipo multidisciplinario enfocado en 3 áreas de investigación destinadas a estudiar las interacciones moleculares huésped-patógeno del virus de la influenza y el SARS-CoV-2:

I) Investigación translacional

Hemos implementado un programa de investigación que utiliza un enfoque de biología de sistemas que integra la virología, microbiología, inmunología, genómica, epidemiología molecular y la bioinformática para obtener una comprensión global de los factores virales y del huésped que modulan y contribuyen a la patogénesis viral. Esto incluye el establecimiento de cohortes humanas para el estudio longitudinal de la enfermedad producida por virus Influenza y SARS-CoV-2. A través de muestras clínicas estudiamos el genoma y la evolución de estos virus (vigilancia genómica) para identificar marcadores moleculares de patogenia y virulencia. Además estudiamos la dinámica temporal de respuesta inmune innata (respuesta temprana) y adaptativa (respuesta inmune celular y humoral) de las personas frente a la infección con estos virus; e investigamos el rol del microbioma (bacterias comensales) del tracto respiratorio y su posible implicancia en la enfermedad (ej. infecciones secundarias). También, para evaluar la susceptibilidad de la población chilena a estos patógenos, estamos estudiando el rol de algunas condiciones pre-existentes, tales como la hipertensión y la obesidad en el desarrollo y/o progresión a una enfermedad mas grave. Asimismo, a través del estudios de polimorfismos de nucleótido simple (SNPs), queremos entender los factores genéticos en la población, que pueden estar la base de un mayor riesgo o susceptibilidad a desarrollar una enfermedad grave. Todo esto tiene el fin de establecer de manera global, cómo y porqué algunos individuos enferman gravemente y otros no.

II) Antigenicidad del Virus de Influenza A

Estudiamos las propiedades antigénicas de la proteína hemaglutinina (HA) del virus de la gripe y su rol en la patogénesis. Para esto, se generan herramientas recombinantes en el laboratorio para identificar sitios y modificaciones específicas que afectan la antigenicidad del virus y su virulencia, y se estudian en sistemas in vitro e in vivo. Estos estudios tienen implicancias directas en el entendimiento de cómo el virus de influenza es capaz de evadir la respuesta inmune humoral (anticuerpos neutralizantes), como también en entender cómo cambios en esta proteína pueden modular directamente el blanco de los anticuerpos, afectando además el fitness (capacidad de replicar) del virus. Con estos estudios esperamos contribuir al desarrollo de nuevas vacunas con características antigénicas de amplio espectro.

III) Ecología y diversidad y zoonosis de virus emergentes

Hemos implementado y desarrollamos herramientas de diagnóstico y subtipificación y secuenciación del virus de influenza en animales para realizar actividades de vigilancia, bajo el marco de “Una Salud”. A través de estos estudios y en colaboración con el Dr. Víctor Neira de la Facultad de Veterinaria de la Universidad de Chile, hemos identificado brotes de influenza en equinos, caracterizado nuevos Avulavirus en pingüinos, y durante el brote pandémico, reportamos la trasmisión del virus SARS-CoV-2 desde humanos a mascotas domésticas (gatos). El fin de estos estudios es entender la diversidad y evolución de esto virus en animales domésticos, de producción intensiva (como el cerdo) y en la naturaleza (aves silvestres) en Chile y Antártida. Además, hemos desarrollado estrategias y herramientas para estudiar la interface animal-humano con el fin de entender porqué algunos virus se trasmiten y replican de manera exitosa en distintos hospederos. Esta investigación provee información valiosa sobre los factores ecológicos, climáticos y los nichos ambientales que contribuyen a la circulación de estos virus en la naturaleza. Esto es de fundamental importancia para entender cómo se originan nuevas cepas virales en reservorios animales que puedan tener el potencial de generar nuevas pandemias en el contexto del cambio global.

Investigación y Proyectos:

Proyectos Vigentes:

1. NIH-Centers of Excellence for Influenza Research and Response (CEIRR) Contract HHSN 75N9301R00028: Center for Research on Influenza Pathogenesis and Transmission. Component 1: Influenza Disease Severity: A Comprehensive Analytical Approach in the Northern and Southern Hemispheres. Component 2: Swine influenza surveillance activities in Chile: understanding the human-animal interface. Investigador Principal, Director: Adolfo Garcia-Sastre (2021 – 2027)
2. Hope COVID-19 initiative, BHP – UC: Genomic Surveillance of SARS-CoV-2 in Chile. Investigador Principal (2021)
3. FONDECYT 1212023 – ANID Chile: Host determinants of resilience versus severe outcomes of acute respiratory viral infection. Investigador Principal (2021 – 2025)
4. NIH-Centers of Excellence for Influenza Research and Surveillance (CEIRS) -HHSN272201400008C: Cross-Center COVID-19 Research: Natural history of SARS-CoV-2 in comparison to Influenza A virus: a multi-site study focused in the Southern Hemisphere and equatorial regions. Investigador Principal, Director: Anice Lowen (2020 – 2022)
5. Scientific and Technological Major Equipment FONDEQUIP – 2020, EQY200027 ANID Chile: High-Level Biocontainment Laboratory for Human Pathogenic Viruses and Emerging Pathogens. Co-Investigador, Investigadora Principal: Nicole Tischler (2020 – 2023)
6. FONDECYT Postdoctoral 2019, 3190706 – CONICYT Chile:Viral and cellular factors related to the capacity of Influenza A Viruses to adapt to diverse hosts. Académico responsable; PostDoc: Catalina Pardo (2019 – 2022)
7. FONDECYT Postdoctoral 2019, 3190648 – CONICYT Chile: Antigenic modulation of influenza viruses by the introduction of N-glycosylations in the Hemagglutinin glycoprotein. Académico responsable; PostDoc: Jorge Levican (2019 – 2022)
8. NIH-NIAID 1U19AI135972: Fluomics: The Next Generation. Co-Investigador Principal, Director: Adolfo Garcia-Sastre (2018 – 2023)

Proyectos Terminados:

1. NIH-Centers of Excellence for Influenza Research and Surveillance (CEIRS) -HHSN272201400008C:Center for Research on Influenza Pathogenesis (CRIP) – Avian and swine influenza virus surveillance activities in Central and South America. Investigador Principal proyecto en Chile, Director e Investigador Principal: Adolfo Garcia-Sastre (2014 – 2021)
2. REDES180170: Network for Research on Molecular Pathogenesis of Emerging Viruses. Investigador Principal (2018 – 2020)
3. Fondecyt Regular 1161791 – CONICYT Chile: Host determinants of severe influenza A virus infection. Investigador Principal (2016 – 2020) 
4. INACH RT 46-16:Ecología del virus de en la Antártica: El rol de las aves migratorias en la introducción del virus de influenza en la población de pingüinos. Investigador Principal (2016 – 2019)
5. Proyecto Anillo en Ciencia y Tecnología 2014, PIA ACT1408 – CONICYT Chile: Molecular Pathogenesis of Emerging Viruses. Co-Director e Investigador Principal, Director: Marcelo Lopez-Lastra (2015 – 2018)
6. Instituto Milenio en Inmunología e Inmunoterapia – P09/016-F, Ministerio de Economía, Fomento y Turismo: Virología Molecular del Virus de Influenza, Investigador Adjunto, Director: Alexis Kalergis (2012 – 2021)
7. FONDECYT Postdoctoral 2015, 3150564 – CONICYT Chile: Epidemiologia Molecular del virus de Influenza virus en aves silvestres en Chile. Académico responsable; PostDoc: Gonzalo Barriga (2014 – 2017)
8. FONDEF IDeA in two Stages ID14I10201 – CONICYT Chile: Desarrollo y validación de técnicas Multiplex de qRT-PCR para el de diagnostico y tipificación en tiempo real del virus del síndrome respiratorio y reproductivo porcino (PRRS) y el virus de influenza en cerdos de producción intensiva.Director e Investigador Principal (2015 – 2017)
9. Concurso de Equipamiento Científico Tecnológico Mediano FONDEQUIP, 2013 – CONICYT Chile: Mejoramiento del equipamiento estratégico del laboratorio de bioseguridad de nivel 3 (BSL-3) de la Escuela de Medicina de la Pontificia Universidad Católica de Chile. Co-Investigador, Investigador Principal: Marcelo Lopez-Lastra (2013 – 2015)
10. CONICYT – FONDECYT 1121172 – CONICYT Chile:Virulence and antigenic determinants of influenza A virus infection in humans. Investigador Principal (2012 – 2015)
11. NIH-Centers of Excellence for Influenza Research and Surveillance (CEIRS) – HHSN266200700010C:Center for Research on Influenza Pathogenesis (CRIP) – Expanding Surveillance in Latin America. Investigador Principal (2012 – 2014)
12. PIA 79100014 – CONICYT Chile:Proyecto de Inserción de Capital Humano Avanzado en la Academia: Fortalecimiento de la Investigación Interdisciplinaria en Virología Molecular. Investigador Principal (2011 – 2014)

Publicaciones: *Autor Corresponsal:

1. Mena, J., Tapia, R., Verdugo, C., Avendaño, L., Parra, P., Medina, R.A., Barriga, G.P., Neira, V. (2021) Circulation patterns of human seasonal influenza A viruses in Chile before H1N1pdm09 pandemic. Scientific Reports. 11, 21469 (2021). DOI: 10.1038/s41598-021-00795-5
2. Neira, V., Brito, B., Agüero, B., Berrios, F., Valdés, V., Gutierrez, A., Ariyama, N., Espinoza, P., Retamal, P., Holmes, E.C., Gonzalez-Reiche, A.S., Khan, Z., van de Guchte, A., Dutta, J., Miorin, L., Kehrer, T, Galarce, N., Almonacid, L.I, Levican, J., van Bakel, H, García-Sastre, A. Medina, R.A. (2021). A household case evidences shorter shedding of SARS-CoV-2 in naturally infected cats compared to their human owners. Emerging Microbes & Infections. 10(1): 376-383. DOI: 10.1080/22221751.2020.1863132
3. González, C.*, García-Huidobro, F.G., Lagos, A.E., Aliaga, R., Fuentes-López, E., Díaz, L.A., García-Salum, T., Salinas, E., Toro, A., Callejas, C.A., Riquelme, A., Medina, R.A.*, Palmer, J.N. (2021) Prospective assessment of smell and taste impairment in a COVID-19 cohort demonstrates a correlation with the severity of disease and reversibility of dysfunction. International Forum of Allergy & Rhinology. 11(8):1273-1277. DOI: 10.1002/alr.22798
4. Mena, J., Ariyama, N., Navarro, C., Quezada, M., Brevis, C., Rojas, D., Medina, R.A., Brito, B., Ruiz, A., Neira, V. (2021) Ubiquitous influenza A virus in Chilean swine before the H1N1pdm09 introduction. Transboundary and Emerging Diseases. 1-6. DOI: 10.1111/tbed.14243
5. Viedma, M.D.M., Panossian, S., Gifford, K., Garcia, K., Figueroa, I., Parham, L., de Moraes, L., Gomes, L.N. Garcia-Salum, T., Perret, C., Weiskopf, D., Tan, G.S. Silva, A.A. Boaventura, V., Ruiz-Palacios, G.M. Sette, A., De Silva, A.D. Medina, R.A., Lorenzana, I., Akrami, K.M., Khouri, R., Olson, D., Pickett, B.E. (2021) Evaluation of ELISA-Based Multiplex Peptides for the Detection of Human Serum Antibodies Induced by Zika Virus Infection across Various Countries. Viruses, 13(7):1319, DOI: 10.3390/v13071319
6. McArdle AJ, Vito O, Patel H, Seaby EG, Shah P, Wilson C, Broderick C, Nijman R, Tremoulet AH, Munblit D, Ulloa-Gutierrez R, Carter MJ, De T, Hoggart C, Whittaker E, Herberg JA, Kaforou M, Cunnington AJ, Levin M. for for the BATS Consortium^#. (2021). M. Treatment of Multisystem Inflammatory Syndrome in Children. New England Journal of Medicine.  1;385(1):11-22. DOI: 10.1056/NEJMoa2102968. 385(1):11-22. (^#Consortium author)
7. Schulze-Schiappacasse, C., Alarcón-Andrade, G., Valenzuela, G., Ferreiro, M., Cavagnaro, A., García-Salum, T., Medina, R.A.*, Gutiérrez, M. (2021) Pulmonary artery thrombosis in a newborn with severe coronavirus disease 2019. The Pediatric Infectious Disease Journal. 40 (6): 252-254. DOI: 1097/INF.0000000000003131 (*Corresponding)
8. Ariyama, N., Tapia, R., Godoy, C., Agüero, B., Valdés, V., Berrios, F., García Borboroglu, P., Pütz, K., Alegria, R., Barriga, G.P., Medina, R.A., Neira, V. (2021) Avian orthoavulavirus 1 (Newcastle Disease Virus) antibodies in 5 penguin species, Antarctic peninsula, and Southern Patagonia. Transboundary and Emerging Diseases. 00:1-7. DOI: 10.1111/tbed.14037
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12. Kaul, D., Rathnasinghe, R., Ferres, Marcela, M., Tan, G.S., Barrera, A., Pickett, B.E., Methe, B.A., Das, S., Budnik, I., Halpin, R.A., Wentworth, D., Schmolke, M., Mena, I., Albrecht, R.A., Singh, I., Nelson, K.E., García-Sastre, A., Dupont, C.L., Medina, R.A.* (2020) Microbiome disturbance and resilience dynamics of the upper respiratory tract in response to influenza A virus infection in humans and ferrets. Nature Communications. 11(1):2537. DOI: 10.1038/s41467-020-16429-9
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19. Neira, V., Brito, B., Mena, J., Culhane, M., Apel, M.I., Max, V., Perez, P., Moreno, V., Mathieu, C., Johow, M., Badia, C., Torremorell, M., Medina, R., Ortega, R. (2017) Epidemiological investigations of the introduction of porcine reproductive and respiratory syndrome virus in Chile, 2013-2015. PLoS One. 12(7): e0181569. DOI: 1371/journal.pone.0181569
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40. Safronetz, D., Lindsay, R., Hjelle, B., Medina, R.A., Mirowsky-Garcia, K., and Drebot, M.A. (2006). Use of IgG avidity to indirectly monitor epizootic transmission of sin nombre virus in deer mice (Peromyscus maniculatus). The American Journal of Tropical Medicine and Hygiene 75, 1135-1139.

Otras publicaciones

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2. Medina, R.A.* and Neira, V. (2020). Influenza and other viruses in Antarctic penguins: a model for understanding the emergence and dissemination of viruses in nature. Boletin Antartico Chileno (BACh), 39(2), 48-50. https://www.inach.cl/inach/?p=29689

Capítulos de Libros:

1. Medina RA, Ramos-Lopez I, and Fernandez-Sesma A. The Epidemiology and Immunology of Influenza Viruses. Kaufmann, Stefan H. E., David Sacks and Barry Rouse, eds., The Immune Response to Infectious Disease. Washington, DC: ASM Pres, 2011. 2011.
2. Frias-Staheli N, Medina RA, and Bridgen A. Nairovirus molecular biology and interaction with host cells. Richard Elliot and Alexander Plyusnin, Eds. The Bunyaviridae. Horizon Press. 2011.

Patentes:

1. Influenza virus vaccines and uses thereof, CA 2849434 A1. Icahn School of Medicine at Mount Sinai; Garcia-Sastre, Adolfo; Palese, Peter; Krammer, Florian; Pica, Natalie; Eggink, Dirk; Medina-Silva, Rafael; Hai, Rong. 2013.

Áreas de Investigación Escuela de Medicina UC:

• Inmunidad e inflamación
• Enfermedades infecciosas