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14-07-2010
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BIOTECNOLOGÍA Y SU APORTE EN LA SOCIEDAD
MIGUEL ANGEL SÁNCHEZ
DIRECTOR EJECUTIVO
BIOTECNOLOGÍA
¿QUÉ ES LA BIOTECNOLOGÍA?
Toda aplicación tecnológica que utiliza sistemas biológicos, seres vivos o susderivados, para generar bienes y servicios
Se entiende como:
El uso intencionado de las características y capacidades de los seres vivos pararesolver problemas prácticos
BIOTECNOLOGÍA TRADICIONAL(EMPLEO DE ORGANISMOS PARA LA OBTENCIÓN
DE UN PRODUCTO ÚTIL PARA LA INDUSTRIA)DESDE 7.000 A.C.
BIOTECNOLOGÍA, HOY
INGENIERÍA GENÉTICA O METODOLOGÍA DEL ADN
RECOMBINANTEDESDE 1970s
BIOTECNOLOGÍA MODERNA(EMPLEA LA INGENIERÍA GENÉTICA) -
DESDE 1980s
INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA
APLICACIONES DE LA BIOTECNOLOGÍA
INDUSTRIA FARMACÉUTICA
Y MEDICINA
•VACUNAS•ANTICUERPOS•ENZIMAS•HORMONAS•KITS DE DIAGNÓSTICO
•CÉLULAS MADRE•TERAPIA GÉNICA•ÓRGANOS Y TEJIDOS ARTIFICIALES
ALIMENTACIÓN •ENZIMAS•ADITIVOS
INDUSTRIAMEDIO
AMBIENTE
•BIORREMEDIACIÓN•QUÍMICA Y ENERGÍA•BIOCATALIZADORES•BIOCOMBUSTIBLES•DETERGENTES
AGRICULTURA•PLANTAS GENETICAMENTE MODIFICADAS
•SOYA•MAÍZ•ALGODÓN•CANOLA
BIOTECNOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE
ACEITES DE COLZA, SOYA, GIRASOL, JATROPHA, MOSTAZA, LINO, CANOLA, PALMA, CÁÑAMO, ALGAS, ACEITES USADOS, GRASAS DE ORIGEN ANIMAL, ETC.
ácido graso metanol glicerol éster monoalquílico de ácido graso
EL BIODIESEL
biodiesel
BIOTECNOLOGÍA Y AMBIENTE
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Producción de biodiesel a partir de algas
Bacterias
polihidroxialcanoatos PHA
(bioplástico)
BIOPLÁSTICOS
Almidón
(maíz, aunque también papa,
mandioca, etc.)
Ácido láctico
Ácido Poliláctido
PLA(bioplástico)
bacterias
BIOPLÁSTICOS BIORREMEDIACIÓN (bacterias y plantas)
Degradación, absorción, acumulación y/o transformación de... PesticidasHerbicidasPetróleo y derivadosMetales pesados
En 1989 se derramaron 40 millones de litros de petróleo en Alaska, afectando a 1600 Km de playa. La Biorremediación involucró la acción de microorganismos autóctonos y la bioestimulación con fósforo (P), nitrógeno (N) y potasio (K). Como resultado, se incrementó unas 4 veces la velocidad de degradación.
Caso Exxon Valdez
Producción o sobre-producción de enzimas, fármacos y otras moléculas
BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA
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PORCENTAJE DE LAS ENZIMAS RECOMBINANTES QUE SE EMPLEAN EN DIFERENTES INDUSTRIAS
INDUSTRIA PORCENTAJE (%) DE TODAS LAS ENZIMAS
1985 1994 2000
DETERGENTES (1)
PROTEASAS, AMILASAS, CELULASAS, LIPASAS0 80 95
ALMIDÓN Y DERIVADOSAMILASAS, MALTASAS, ISOMERASAS
0 95 95
PANADERÍAAMILASAS, GLUCANASA, XILANASA, PROTEASAS
0 20 50
ACEITES Y GRASASLIPASAS, ESTERASAS
0 10 100
ALIMENTOS PARA ANIMALESFITASAS, AMILASAS, GLUCANASA, XILANASA
0 30 90
(1) LA MAYORÍA CON GENES DE EXTREMÓFILOS
termófilos
mesófilos
psicrófilos
AMINOÁCIDOS DE INTERÉS INDUSTRIAL PRODUCIDOS EN ORGANISMOS GENÉTICAMENTE MODIFICADOS (BACTERIAS Y HONGOS)
Aspartamo (Fen+Asp), Glicina Edulcorantes
Aspartato, Alanina, Glutamato Resaltadores del sabor
Histidina Antioxidante y preservativo
Lisina y metionina Suplementos dietarios
Bacterias
Hongos
Enzimas recombinantes que se emplean en la industria alimenticia
Alfa-amilasa Pan, bebidas, almidón
Aminopeptidasa Queso, lácteos, sabores
Fosfolipasa Pan, grasas
Glucosa isomerasa Almidón
Hemicelulasa Pan, almidón
Lactasa Lácteos
Lipasa Grasas, quesos, sabores, pan
Pectinasa Bebidas, derivados de frutas
Proteasa Queso, pan, bebidas, derivados de carne y pescado
Quimosina Queso
Xilanasa Bebidas, almidón, pan
Enzima Aplicación
BIOTECNOLOGÍA Y SALUD HUMANA
�Escherichia coli
�Levaduras�Células de mamíferos
PROTEÍNAS RECOMBINANTES EMPLEADAS COMO FÁRMACOS
PRODUCTO INDICACIÓN TERAPÉUTICA
FACTORES DE COAGULACIÓN HEMOFILIA
INSULINA DIABETES MELLITUS
HORMONA DE CRECIMIENTO DEFICIENCIA EN NIÑOS
ERITROPOYETINA (EPO) ANEMIA
INTERFERÓN ALFA (IFN α) HEPATITIS B Y C, CÁNCER, HERPES
VACUNA ANTI HEPATITIS B HEPATITIS B
ANTICUERPOS MONOCLONALES ASMA, ARTRITIS REUMATOIDE
PROTEÍNA C SEPSIS SEVERA
B-GLUCOCEREBROSIDASA ENFERMEDAD DE GAUCHER
DNAsa FIBROSIS CÍSTICA
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Purificación bioquímica
páncreas
insulina de cerdo
Antes…
ADN
(gen de la insulina humana)
insulina humana (recombinante)
bacterias o levaduras
(ingeniería genética)
Ahora…
Concentración e inactivación
Sangre humana
Factor de coagulación humano
Antes…
ADN
(gen del factor de coagulación)
Factor de coagulación humano
(recombinante)
Cultivo de células de mamífero
(ingeniería genética)
Ahora…
PRODUCCIÓN DE INTERFERÓN DE GLÓBULOS BLANCOS HUMANOS
•45.000 litros de sangre humana (aprox. 100.000 dadores)
•250.000 millones de unidades de IFN (aprox. 1 gramo)
•Para tratar a 100.000 pacientes con enfermedades virales leves, 2.000 con enfermedades virales crónicas y 500 pacientes con cáncer.
•Costos para producir 1 gramo: 5-20 millones de dólares
Tomado de Bio…¿Qué?, Alberto Díaz 2005
Desde 1986 se produce IFN recombinante para el tratamiento de hepatitis B y C, herpes y ciertos tipos de cáncer.
HORMONA DE CRECIMIENTO – SOMATROPINA HUMANA RECOMBINANTE
ANTES, A PARTIR DE CADÁVERES
AHORA, A PARTIR DE BACTERIAS RECOMBINANTES
VEGETALES GENETICAMENTE MODIFICADOSPRINCIPALES CULTIVOS GM EN EL MUNDO (2009)
Fuente: ISAAA, 20010
OGMMILLONES
DE HA
% ÁREA GLOBAL
OGM
% PRODUCCIÓN
MUNDIAL
SOYA 69,2 52 77
MAÍZ 41,7 31 26
ALGODÓN 16,1 12 49
CANOLA 6,4 5 21
REMOLACHA AZUCARERA
0,26 0,2
ALFALFA 0,1 <0,1
PAPAYA 0,007 <0,1
ZAPALLO 0,002 <0,1
ÁLAMO <0,001 <0,1
CLAVEL <0,001 <0,1
AÑO 2009: 134 MILLONES DE HECTÁREAS
A NIVEL INTERNACIONAL
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5
9195
8590
95
80
98
70
0
25
50
75
100
SOYA CANOLA MAÍZ
EEUU
CANADÁ
ARGENTINA
PORCENTAJE ADOPCIÓN CULTIVOS GM (2009)
A NIVEL INTERNACIONALIMPACTOS DE LOS CULTIVOS GM (1996-2008)
IMPACTO SOCIOECONÓMICO DE CULTIVOS GM A NIVEL DE PAÍSES AMERICANOS
PAÍS SOYA HT MAÍZ HT ALGODÓN HT CANOLA HT MAÍZ BT ALGODÓN BT TOTAL
EEUU 10.422,0 1.402,9 804,0 149,2 4.778,9 2.232,7 19.789,7
ARGENTINA 7.815,0 46,0 28,6 - 226,8 67,9 8.184,3
BRASIL 2.868,0 - - - - 65,5 2.933,5
PARAGUAY 459,0 - - - - - 459,0
CANADA 103,5 42,0 - 1.289,0 208,5 - 1.643,0
MÉXICO 8,8 - 10,3 - - 65,9 85,0
URUGUAY 42,4 - - - 2,7 - 45,1
COLOMBIA - - - - - 12,6 12,6
TOTAL 21.718,7 1.490,9 842,9 1.438,2 5.216,9 2.444,6 33.152,2
�Todos los valores son nominales.�Los cálculos de ingresos agrícolas son cambios en los ingresos netos después de agregar los impactos sobre elrendimiento, la calidad de los cultivos, y los costos variables de producción (ej. pago de primas de la semilla, elimpacto sobre los gastos de protección de los cultivos).
Fuente: Brookes & Barfoot 2009, PG Economics, Ltd.
OGM CARACTERÍSTICAVOLUMEN DE
QUÍMICOS (MILL DE KG)
PORCENTAJE DE REDUCCIÓN
Soya Tolerante a herbicida -62.4 -20.4%
Maíz Tolerante a herbicida -46.7 -4.6%
Algodón Tolerante a herbicida -32.1 -14.5%
Canola Tolerante a herbicida -7.9 -24.2%
Maíz Resistente a insectos -8.2 -5.3%
Algodón Resistente a insectos -128.4 -24.6%
TOTAL -285.7 -15.4%
IMPACTOS DE LOS CULTIVOS GM
REDUCCIÓN EN EL USO DE INSECTICIDAS Y HERBICIDAS DE ACUERDO AL CULTIVO ENTRE 1996-2006
Fuente: Brookes & Barfoot 2008. PG Economics
IMPACTOS DE LOS CULTIVOS GM
IMPACTOS ECOLÓGICOS
� MITIGACIÓN DEL CAMBIO CLIMÁTICO Y REDUCCIÓN DE GASES INVERNADERO
↓ CO2 → disminuir el arado, conservando el suelo y la humedad, reduciendo el uso depesticidadas y secuestrando CO2
En el 2007:
↓ 1.100 millones Kg de CO2 (menor uso de insecticidas y pesticidas)
↓ 13.100 millones Kg CO2 (menor preparación suelos)
TOTAL: ↓ 14.200 millones Kg CO2 ≈ sacar de circulación a 6,3 millones de automóviles[Brookes & Barfoot 2009, PG Economics, Ltd.]
***en el 2009 el parque automotor de Chile estaba proyectado a tener 3.963.100automóviles y Santiago 1.825.000.
•Casi 3 mil millones de personas más en el mundo en 2050
•Sólo un 5% más de tierra cultivable podría sumarse para la producción agrícola
•Debido al cambio climático, se espera una disminución en el rendimiento de loscultivos, sobre todo en los países en desarrollo.
•La demanda de alimentos y de energía será el doble en 2050
3 mil millones
1960
6 mil millones
2000
9 mil millones
2050
LOS DESAFÍOSMaíz Maíz BtBt, Soya RR, , Soya RR,
Algodón Algodón BtBt, Canola RR, Canola RR
Nuevos Eventos Nuevos Eventos BiotecnológicosBiotecnológicos
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OGM 2008TRAMITE
APROBACIÓN COMERCIAL
TRAMITE APROBACIÓN REGULATORIA
DESARROLLO AVANZADO
TOTAL ESPERADO
AL 2015
SOYA 1 2 4 10 17
MAÍZ 9 3 5 7 24
CANOLA 4 0 1 5 10
ALGODÓN 12 1 5 9 27
ARROZ 0 1 4 10 15
PAPA 0 0 3 5 8
OTROS 7Papaya 2Zapallo 1
Remolacha Az. 1Pimiento 1
Tomate 2
0 2Alfalfa 2
14Poroto 1
Berenjena 3Tomate 2Repollo 2Coliflor 1
Ají Turco 1Mostaza 1
Trigo 1Ají 1
Maní 1
23
TOTAL 33 7 24 61 124
Fuente: Stein & Rodríguez-Cerezo 2009, EUR23846EN.
EVENTOS COMERCIALES EN TRÁMITES DE APROBACIÓN Y EN I+D EN EL MUNDO
Papa Bt Crisantemo Bt
Arroz Bt Soja Bt
Brocoli Bt
DESARROLLOS: CULTIVOS BT
Buenos rendimientos aún en condiciones de sequía
Uso eficiente del agua = sustentabilidad
DESARROLLOS: TOLERANCIA A SEQUÍA
Reducción en el uso de fertilizantes
Menor contaminación de suelos y napas
DESARROLLOS: USO MAS EFICIENTE DEL NITRÓGENO
Soya alto oleico
(alimentación humana)Maíz alta lisina
(alimentación animal)Arroz dorado con vitamina
A
(alimentación humana)
DESARROLLOS: MEJORAS DE CALIDAD
Maíz alta amilasa
(producción de bioetanol)
•500.000 CASOS DE CEGUERA IRREVERSIBLE CADA AÑO
• 2 MILLONES DE MUERTES DEBIDO A COMPLICACIONES POR FALTA DEVITAMINA A
DESARROLLOS: BIOFORTIFICACIÓN
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Retardo de la senescencia de las flores
Las dos flores tienen ocho días de post-cosecha
Modificación del color
Control genético del número de órganos florales en flor de Petunia
Modificación de la arquitectura floral
EN DESARROLLO : FLORES
Alérgenos en maní y en soyaGliadinas en trigo (enfermedad celíaca)Café con menos cafeína Glucósidos cianogénicos en mandioca
EN DESARROLLO MEDIO: ELIMINACIÓN O DISMINUCIÓN DE FACTORES ANTI-NUTRITIVOS, TOXINAS O ALÉRGENOS:
Crecimiento de plantas de tabaco no transformadas y transgénicas luego de la germinación en medio conteniendo explosivos.
EN DESARROLLO: PLANTAS TRANSGÉNICAS PARA FITORREMEDIACIÓN
Ejemplo: detoxificación de TNT•Papa resistente a virus•Frutilla resistente a hongos•Manzana resistente a insectos•Plátanos resistentes a bacterias •Maíz tolerante a bajas temperaturas•Tomate tolerante a heladas•Frutos de maduración retardada•Arroz tolerante a alta salinidad•Trigo tolerante a sequía
EN DESARROLLO MEDIO…
CAMPAÑA DE DESINFORMACIÓN