De la Biología Molecular a las BioIndustrias: la Biotecnología como puente.

Alberto Díaz

UNQ

CIECTI - Seminario Internacional

Ideas, Innovación, Inclusión

Diálogo sobre el nuevo contexto para las políticas de CTI

Panel C – La bioeconomía como impulsora del desarrollo

27 y 28 de noviembre de 2014

Ciudad de Buenos Aires, Argentina

Investigación, tecnología y desarrollo”

• “El desarrollo creativo y técnico de un país depende de los objetivos y planes de éste. Es por ello que en este trabajo se analiza el tema dentro del marco más amplio del desarrollo nacional.” (Carlos Mallmann).

• Divide a toda la sociedad en cuatro sistemas: de creación y técnica; de producción; de gobierno y de crítica.

• “Lo llamamos de creación y técnica en vez de ciencia y técnica porque de esta manera agrupamos la investigación científica con la creación artística, literaria y humorística. A todas ellas las consideramos esenciales para el bienestar de la población.”.

• “Investigación, tecnología y desarrollo” ( Katz, Mallmann, Becka- Editorial Ciencia

Nueva – 1972)

Biotecnología

• Cuando se habla de Biotecnología inmediatamente se piensa en genética, DNA y el sector de la medicina e industria farmacéutica. Son los temas y sectores más desarrollados de la biotecnología industrial pero hay otros sectores que se han desarrollado y crecen rápidamente.

• La Biotecnología utiliza los medios biológicos y las herramientas tecnológicas actuales para un desarrollo económico - industrial por sus aplicaciones en energía y química, alimentación y salud.

• La Biotecnología produce biofármacos, vacunas y diagnósticos; a partir de la biomasa produce biocombustibles, biomateriales y productos químicos y ayuda a mejorar la alimentación mundial a través de nuevos cultivos y salud animal.

Table 1. FDA Full Biopharmaceutical Approvals in 2011**

Product Company Date Indication

VEGF Trap, rDNA (Eylea) Regeneron Pharmaceuticals

Inc.

11/18/201

1 age-related macular degeneration

Asparaginase/Erwinia (Erwinaze)* EUSA Pharma Inc. 11/18/201

1 acute lymphoblastic leukemia

Cord blood stem cells (Hemacord) New York Blood Center, Inc. 11/10/201

1 hematopoietic stem cell transplantation

CD30 mAb, rDNA--monomethyl auristatin E

(Adcetris)* Seattle Genetics, Inc 8/19/2011 Hodgkin's lymphoma

Scorpion antitoxin/immunoglobulin, equine

(Anascorp)*

Rare Disease Therapeutics

Inc. 8/3/2011 scorpion stings

Fibroblasts, autologous (laViv)* Fibrocell Science, Inc. 6/22/2011 nasolabial fold wrinkles (smile lines)

CTLA4-Ig, rDNA (Nulojix)* Bristol-Myers Squibb 6/15/2011 kidney transplant rejection

Albumin, human (Kedbumin)* Kedrion, S.p.A. 6/3/2011 multiple albumin supplementation

indications

CTLA-4 Mab, rDNA/Medarex (Yervoy)* Bristol-Myers Squibb 3/25/2011 melanoma

Adenovirus Type 4, 7 Vaccine Live, oral (Ardovax) Teva Pharmaceuticals 3/16/2011 vaccination of U.S. military personnel

only

B-cell-activating factor Mab, rDNA (Benlysta) Human Genome Sciences

Inc. 3/9/2011 systemic lupus erythematosus

Factor XIII, human (Corifact)* CSL Behring 2/17/2011 Factor XIII deficiency

Biopharmaceutical Industry Growth

• BPTC database covers 126 commercially marketed biopharmaceuticals as of 2009

Biopharmaceutical Commerical Product Sales Growth

-

5

10

15

20

25

30

35

40

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

An

nu

al

Sale

s (

$B

)

Mammalian Recombinant Products

109 Kg required for 2008

Mammalian MAb Products

6,918 Kg required for 2008

Microbial Recombinant Products

12,975 Kg required for 2008

Microbial MAb Products

4 Kg required for 2008

Argentina: Evolución de la superficie cultivada con OGM (como % del total de cada cultivo)

0%

20%

40%

60%

80%

100%

96/9

7

97/9

8

98/9

9

99/0

0

00/0

1

01/0

2

02/0

3

03/0

4

04/0

5

05/0

6

06/0

7

07/0

8

08/0

9

09/1

0

10/1

1

11/1

2

12/1

3

13/1

4

Maíz Algodón Soja

Fuente: ArgenBio

BIOTECNOLOGÍA E INDUSTRIA

Biotecnología Blanca

•Bio-Polymer Production

(Cargill-Dow, USA)

•Production of Polylactic acid (PLA) polymer

from corn sugar replaces petroleum feedstock.

•PLA can replace PET, polyesters and polystyrene.

•PLA is compostable.

•PLA is carbon neutral – CO2 is recycled.

•In the future, PLA will be made from ligno-cellulosic

biomass.

Clasificación y características de la biotecnología

Nombre Sector Características

Roja Salud – Industria

farmacéutica

Medicamentos y

biofármacos; vacunas;

diagnósticos.

Verde Agro – Alimentos Semillas; enzimas;

polisacáridos; vacunas.

Azul Explotaciones marinas

Productos a partir de

organismos y

microorganismos del mar

Gris Todos, especialmente

salud y agro. BioInformática.

Blanca Industria general Químicos; Materiales;

energía; procesos

Células Madres: aplicaciones

Biología Sintética

• LegoHu

Biología Sintética

• SensAr: an arsenic biosensor for drinking water

• A.D. Nadra – Facultad Ciencias Exactas – UBA • Based on synthetic biology tools, a biosensor was designed to be specific for

arsenic detection in water. It was designed to be cheap and easy to use (image based instructions will be enough). The device has a modular design which enables us to detect other water pollutants, with minor genetic modifications. In the presence of arsenic, the system develops a red color in a dose dependent manner that can be evaluated by naked eye and compared to an internal standard. Laboratory proof of concept worked nicely and the dynamic range of the assay (between 0 and 500 ppb) covers the critical arsenite concentrations according the World Health Organization. The current effort is focused on building a prototype that could be delivered for domestic use.

Sydney Brenner

• “omics”: genomics, proteomics, metagenomics, metabolomics, Google genomics…

• “ A journalist ask me, which was the most important “omic” science for biotechnology, and I gave them the obvious answer: it was that science called econ-omics,” .

• S. Brenner: Premio Nobel 2002 en Medicina o Fisiología

Bioeconomia • “La Bioeconomía es la producción sustentable y conversión de la biomasa en un rango de

productos para alimentación, salud , materiales energía y productos industriales. • Se estima el mercado Europeo de la bioeconomía actualmente en algo más de 2 Trillones de

Euros, empleando a 21.500.000 millones de personas en alimentos, agricultura, papel , salud y productos “bio-based” : químicos y plásticos, enzimas, bioenergía. (Eur. BioEconomy in 2030). Biotecnología contribuye con casi el 2% del PIB en USA – 2013.

• “ La bioeconomía de base agraria, incluyendo el aprovechamiento de la biomasa, es uno de

los pilares de la economía nacional” (Aldo Ferrer – “El empresario argentino” – 2014). • Para una exitosa bioeconomía es necesario tener recursos humanos multi e

interdisciplinarios para encarar nuevos conocimientos y desarrollos, que deberán realizarlos con la responsabilidad de trabajar (y transformar) material biológico.

• Bioética: responsablidad de sectores públicos y privados. Nueva mirada de la economía desde las ciencias de la vida.

• Algunos autores hablan de Economía del Carbohidrato (carbohydrate economy).

Biorefinerias

• Concepto: Instalación industrial que procesa biomasa para producir combustible, energía y productos químicos.

• Similar a refinerías petróleo pero a partir de la biomasa (deshechos agrícolas, forestales y urbanos; planta enteras como caña azúcar)

• Desarrollo de producciones locales, rurales. Nuevos materiales, biomateriales y “biobased materials” a ser promovidos.

MANUFACTURING “ (se refiere al outsourcing). Entonces los EE.UU. perdieron o están por perder

el conocimiento, personal capacitado (con habilidades) y la infraestructura de proveedores necesarios para fabricar muchos de los productos de frontera que se inventan”.

Continúa Pisano: “ Sofisticadas capacidades de fabricación e ingeniería que son base para las innovaciones en un amplio rango de productos, rápidamente también se han ido”.

La Fabricación (Manufacturing) tiene un rol crítico en dirigir, orientar, la innovación. Si un país pierde su sector manufacturero, la capacidad de innovación desaparece porque los conocimientos y habilidades para desarrollar nuevas tecnologías están unidas a las de las manufacturas.

“Restoring American competitiveness” (G.Pisano and W.Shih – Harv. Bus. Rev. Oct. 2009).

“ ..sólo aquellos países que puedan construir poderosas relaciones entre los laboratorios de investigación y las nuevas fábricas, las producciones, serán capaces de obtener el beneficio completo de sus capacidades innovadoras”.

S. Berger – TechReview, julio 1, 2011 (P.I.E.: Production in the Innovation

Economy - 2013).

BioManufacturing

“Porqué la fabricación (la producción) tiene importancia??”

Biología Sintética Producción droga contra Malaria

• Se ha “ingenierizado” un microorganismo y su sistema metabólico para usos prácticos / industriales.

• Amyris, una “biotech” start up, “ingenierizó” una levadura para producir ácido artemisínico (también para otros químicos).

• Ácido artemisínico, precursor de la artemisina: pasaron de 1,6 gr/lt a 25 gr/Lt. Sobre todo por usar tres enzimas de la planta original que se introdujeron en la levadura.

• OneWorldHealth licenció a Sanofi, quien produce 40Tn del ácido. Pasará en 2014 a 60 Tn: aproximadamente 120 M de tratamientos.

• (Amyris también elabora el trans-beta-farnesene, hidrocarburo 12 átomos de C: “

Biofenene”: combustible)

PYMES

• “…que el mero hecho de que un establecimiento industrial no tenga dentro de su organigrama formal un elenco explícito de profesionales dedicados a actividades de I y D, no es razón necesaria (ni mucho menos suficiente) como para suponer que en dicho establecimiento no existe creación alguna de conocimientos técnicos, …”. (Katz- Libro C.N. 1972).

• "Hemos visto, en primer lugar, que cambios técnicos menores ……'explican' casi

dos tercios de la reducción de costos unitarios atribuibles a cambios tecnológicos …. La mayor parte de los cambios técnicos menores fue desarrollada en las plantas mismas, por personal cuyas funciones eran las de mantener las operaciones diarias funcionando sin dificultad”.(Cita de S. Hollander por J. Katz en “Investigación, tecnología y desarrollo” ( Katz, Mallmann, Becka- Editorial Ciencia Nueva – 1972)

• Estudios publicados el año pasado por el PIE (Production in the Innovation

Economy) del MIT, demuestran la innovación “oculta” de las PYMES de EE.UU, que pasa a ser mayoritaria y, además, son las empresas que mayor ocupación laboral generan. (MIT – 2013)

P.I.E.: sectores estudiados P.I.E.(Production Innovanting Economy) - MIT

• Empresas “Main Street”: doblaron sus ingresos y aumentaron sus actividades entre 2004 y 2008. Unas 3.600 empresas con mas de 5 MUSD en rentas anuales y más de 20 empleados.

• Innovación no son sólo patentes. Las actividades de IyD de las PYMES establecidas no entran en la definición del manual de Frascati de la OCDE de R&D.

• “Pero un saludable y escondido proceso de innovación, organización de negocios y manufacturing existe en USA en firmas de todo tipo.”

• “ Making in America – 2013)

edinburgh.innogen.february 2005. 25

Source: Lhuilery, S. (2003)

Bioindustry categories (Number

of firms in France 2003)

Other SME

45%

Big firms

9%

High-tech

SME

46%

Employees in Bioindustry

(France 2003)

Other SME

88%

High-tech

3%

Big firms

9%

Source: Lhuilery, s. (2003), Kopp, P. (2004)

Argentina: participación en las exportaciones industriales según contenido tecnológico

M.Schorr y A. Wainer- Voces en el Fenix 2013

Descripción 1993 1996 1999 2002 2005 2008 2011

Alta Tecnología 2,7 2,9 3,5 3,4 2,5 3,7 3,7

Mediana – Alta Tecnología

12,0 11,1 13,6 14,1 13,9 13,9 14,2

Mediana – Baja Tecnología

26,1 25,8 28,1 32,9 34,5 33,0 33,1

Baja Tecnología 59,2 60,2 54,7 49,6 49,1 49,4 49,0

Medicamentos de alto costo en Argentina: biosimilares

• Participación de las drogas biológicas en la cobertura de los medicamentos de alto costo.

• BIOLÓGICOS: 56%.

• OTROS: 44%.

• Fuente: relevamiento de elaboración propia Lucero,G y J.J Pita – V Cong.

AEDA –Sept. 2013 en base a la Res. Nº 1561/2012 de la SSS.

déficit comercial por producto (miles de U$S. Años 2004-2011)

Fuente: Goldstein y Lavarello (2014) en base a datos de comercio del INDEC

-350.000 -300.000 -250.000 -200.000 -150.000 -100.000 -50.000 0 50.000

Interferon alfa

Interferon gamma

Los demás interferones

Biologicos

Interferon beta

Anticuerpos Monoclonales

2011

2004

Nota: Estimaciones preliminares sin contabilizar partidas compartidas con moléculas no biotecnológicas.

29

Empresas biotecnológicas (salud) según tipo y periodo de fundación – Argentina

Gutman, Lavarello et al (2010).

Tipo de Empresa

Antes ‘80 Década ‘80 Década ‘90 Década 2000

Total Empresas

NEB –Nueva biotec.

0 0 1 6 7

EEB –Especializada en biotec.

1 3 3 0 7

EFD -Farma diversificada

6 2 2 1 11

EMN -Multinacional

0 0 1 0 1

Total 7 5 7 7 26

PPM : Producción Pública de Medicamentos.

• Los laboratorios públicos están radicados en 12 provincias y la CABA, el desarrollo de un proyecto nacional de PPM implicaría potentes desarrollos regionales, entre otras virtudes.

• Por otro lado, la PPM es, esencialmente, un proyecto de carácter integral e interdisciplinario que, obviamente, necesita del aporte de distintas ramas del conocimiento (medicina, química, ingenierías, biología, bioquímica, tecnología, etc.). En consecuencia, la activación de un proyecto con estas características tendría un fuerte impacto sobre el sector científico-tecnológico.(M. Isturiz).

• La ley 26.688 de producción pública de medicamentos entró en pleno vigor al publicarse en el Boletín Oficial

• Centro Hemoderivado de Córdoba: empresa del estado, socializa la propiedad.

Siempre Sábato…

• “ Sábato era consciente de que limitarse a crear una capacidad de investigación de excelencia desvinculada de la actividad productiva era un lujo que un país en desarrollo no podía darse”. (S. Harriague y D.Quilici – Obras Escogidas – UNSAM Edita 2014).

• “Esta manufactura (la Tecnología) se realiza en “fábricas de tecnología” (generalmente llamadas, en forma incorrecta, laboratorios de IyD)….., donde se produce una mercancía: la Tecnología…” (Sábato- libro UNSAM).

• “Sin embargo, la mayoría de estas instituciones (Comisiones

Nacionales, Institutos, etc) no saben que son “fábricas” y se ven a si mismos como “laboratorios”, confusión de roles que perjudica notablemente su eficiencia”. (Del libro UNSAM).

De “start up” nation a “scale up nation” BIOINDUSTRIAS – BIOMANUFACTURING – BIOINGENIEROS

• Desarrollar Plantas (Facilities) para Desarrollo – Plantas Pilotos

• Dominar Tecnología (incluye economía, P.I., regulaciones). • POLÍTICA ACTIVA EN BIOTECNOLOGIA entre MINISTERIOS. • Carreras de BIOTECNOLOGIA, no solo biología molecular. • Colaboración entre empresas y con sector académico. • Nuevo espíritu de cooperación. • Ingenieros Biológicos con Educación en Management

tecnológico. • FAVORECER EBT PERO SOBRE TODO QUE SE MANTENGAN

y crezcan. BIOMANUFACTURAS • Pero siempre favorecer la imaginación, la creatividad, y el

tomar riesgo.

Muchas gracias