(50) UTILICEMOS LA CONVERGENCIA DE LA BIOTECNOLOGÍA EN LA AGRICULTURA”

Salón de Usos Múltiples No.14o. Nivel del Edificio BMI

22 de octubre de 2003, 2:00 p.m.

JOSÉ ROBERTO ALEGRÍA COTODepto. de Desarrollo Científico y Tecnológicoralegria@conacyt.gob.sv

• Introducción

• Convergencia C&T en la nanoescala

• Tecnologías convergentes

• Biotecnología en Chile

• Inversión en I+D

• Propuesta y Reflexión final

CONTENIDO:

En las últimas dos décadas, se acentuó la declinación del modelo de la sociedad industrial con el capital y las máquinas como principales factores de producción, y ha surgido la sociedad del conocimiento, caracterizada por la aplicación intensiva del saber en todos los órdenes de la vida. Un modelo al cual debe adaptarse el país. Característica entre ambas ambas sociedades, es de que en la primera puede comprar tecnología llave en mano y tener exito.

CAMBIO SOCIAL DE PARADIGMAS

El conocimiento en este siglo XXI se manifiesta por el volumen, velocidad y ubicuidad en la generación de información científica y su aplicación inmediata para el cambio tecnológico, esto abre nuevos retos, oportunidades y genera posibilidades reales de usar los conocimientos científicos y tecnológicos para acortar la brecha entre los países desarrollados y los que están en vías de desarrollo. Característica de esta sociedad es de que “la constante es el cambio”.

SOCIEDAD DEL CONOCIMIENTO

Se espera que en la primera década del siglo XXI, se unifique la ciencia, basándose en la unidad de la naturaleza (materia) y se dé la integración de la tecnología en el nivel de la nanoescala (escala de 10-9m o sea una mil millonésima parte de un metro) en una convergencia sinérgica de la Biotecnología, Tecnologías de la Información, Ciencias del Conocimiento, Nanotecnología. Para el 2015 se espera un mercado total de productos y servicios de US $ UN TRILLÓN.

CONVERGENCIA NANO CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA

itri.loyola.edu/ConvergingTechnologies/

CUANDO LO PEQUEÑO ES REALMENTE PEQUEÑO

ORILLA DE UN DIME

1 Milímetro = 10-3 m 1 Milésima de metro

OVOCITO HUMANO

100 Micrómetros = 10-4 m1 diez milésima de metro

UN GLÓBULO ROJO

10 Micrómetros = 10-5 m1 cien milésima de metro

LÍNEAS CIRCUITO DE SHIP

1 Micrómetro = 10-6 m1 millonésima de metro

VIRUS

1OO Nanómetros = 10-7 m 1 diez millonésima de metro

BUCKYBALL

1 Nanómetro = 10-9 m 1 mil millonésima de metro

ÁTOMO DE HIDRÓGENO

1 Angstrom = 10-10 m1 billonésima de metro

Modificado de: Lux Capital Group, BusinessWeek

Ábaco molecular de 60 moléculas de Carbonowww.chem.ucla.edu/dept/Faculty/gimzewski

HERRAMIENTAS PARA VER Y MANIPULAR LOS INGENIOS NANOTECNOLÓGICOS

Scanning Probe Microscopes familia de

instrumentos usados para medir propiedades de

superficies.

Scanning Tunneling Microscope (STM) es una

técnica microscópica que permite la investigación de superficies

conductoras de electricidad abajo de la escala atómica.

Ilustración esquemática de un Scanning Tunneling Microscope (STM) Atomic Force Microscope

(AFM), es particularmente útil para ver muestras biológicas.

Los STM y los AFM son llamados colectivamente como Scanning Probe Microscopes pueden mover átomos, y pueden ser adquiridos como dispositivos no mayores que un mouse que se enchufa a un puerto USB de una computadora.

Para detectar patógenos en el nivel de ADN. La técnica usa nanopartículas de oro unidas a fragmentos de ADN (sonda) colocados entre dos finos eléctrodos se unen a ADN (blanco). Cuando el ADN sonda y su ADN blanco se aparean, las partículas de oro cierran el circuito y producen una señal detectable. 100 veces más sensible que los métodos de detección convencionales. Será unas 1000 veces más barato que los estándares alternativos.

NANOBIOTECNOLOGÍA PARA DIAGNÓSTICO

El PCR identifica la “huella genética” de la especie o variedad. Detecta la proporción exacta de la materia prima modificada genéticamente en un producto alimenticio (siempre que esté presente en una proporción superior al 0,01%). El etiquetado en la UE es obligatorio si se detecta una cantidad superior al 1%.

PCRReacción en Cadena de la Polimerasa

(PCR) Calor

٤ Calor

٤ADN etc.

Primers +Nucleótidos

Herramienta de diagnóstico que amplifica y detecta con rapidez secuencias genéticas únicas.

Estudia el genoma vegetal y su acción. 14 dic. 2000, genoma de Arabidopsis thaliana, primera especie vegetal.

26 enero 2001, la secuencia del arroz (Orizae sativa).

Uso de los genes del arroz para investigar a cultivos como trigo (Triticum spp) y maíz (Zea mays) con genomas mas grandes y más difíciles de secuenciar.

SYNGENTA utilizó secuencia QTL 21 (gen de la productividad), cromosoma 1 del genoma de maíz para localizarlos en la variedad japonica del arroz.

GENOMICA VEGETAL

GENÓMICA FUTURAEn la 14th International Genome Secuencing and Analysis Conference, Boston (oct. 2002), US Genomics Inc., presentó un aparato que lee 30 millones de bases de ADN por minuto. En 40 minutos puede leer 3 mil millones de bases.

En un biochip el tiempo bajará a menos de cinco minutos, al leer un Terabyte (1024 o 1000 gigabites), de información cada pocos segundos (Uehling, M. D, Bio-It World Nov. 12 2002).

R. ALEGRÍA CONACYT 2002

Secuencia de 11.500 genes hibridados con ARNm de A. thaliana obtenidas antes

(fluorescencia verde) y después (fluorescencia roja) del ataque del hongo Erysiphe cichoracearum. En respuesta al

patógeno, un punto rojo “mayor expresión”, un punto amarillo “igual

expresión”, uno verde “expresión disminuida” y uno negro “ausencia de

expresión”. Microordenamiento impreso en vidrio de 22 x 40mm. El inserto

muestra ampliación de tres bloques conteniendo 360 genes cada uno

(www.cienciahoy.org)

BIOCHIPS (MICROARREGLO)Hardware biológico, adaptación de los microprocesadores electrónicos, que sustituyen los circuitos impresos por muestras de material biológico. Inmovilizan diferente tipo de material biológico: proteínas, ácidos nucleicos, etc….

Proteómica: caracterización múltiple de las proteínas presentes en una célula, tejido u organismo”.

La investigación del Proteoma (conjunto de todas las proteínas que intervienen en los procesos biológicos de una especie) aborda problemas tales como el nivel de proteínas o actividades que cambian entre dos condiciones experimentales (Spelcher, 2002. The Scientist 16(8): 12, Apr. 15).

PROTEÓMICA

Transición de décadas de biología reduccionista, enfocadas a una sóla variable (gen o proteína), por las nuevas disciplinas “omicas” que incluyen: Transcriptómica (espectro de moléculas de ARN en cada célula tipo), Metabolómica (todos los químicos en la célula), Fisiómica (función de órganos, tejidos y ultimadamente el organismo completo).(Goldman, M., Bio-It World Nov.24 2002).

DISCIPLINAS “ÓMICAS”

BIOINFORMÁTICAConvergencia tecnológica entre la

tecnología de la información y las ciencias de la vida. Es una herramienta basada en la computación para procesar y convertir datos en información, para su uso en la generación de conocimientos.

Nucleic Acid Research (enero 2003) publicó número especial dedicado a las bases de datos reales en las ciencias biológicas. Reportó 131 servidores, desde la predicción de simples patrones hasta la predicción de estructuras proteínicas, disponibles gratis por Internet.

Diseño de receptores y sensores de proteínas con especificidad y afinidad para pequeñas moleculas deseadas. Receptores de Proteínas Periplásmicas bacterianas (PBPs) –similares a la Venus atrapamoscas - con dos dominios que al cerrarse al unirse con su ligando, envian señal que activa la expresión genética bacteriana. Usando un algoritmo en una simulación por computadora, modificaron por mutación secuencial de 1023 combinaciones, los receptores de los PBPs, e identificaron 17 modelos de receptores para unirse específicamente a un rango de moléculas pequeñas: el trinitrotolueno (TNT), el azúcar L-Lactato y la hormona serotonina (5-HT).

SIMULACIÓN POR COMPUTADORA Logger et al, Nature 9 mayo 2003,

ARN DE INTERFERENCIA (ARNi)El ARNi descubierto en plantas de petunia por R. Jorgensen y col., llamaron “Co-supresión” a su acción. Fue redescubierto en otros organismos y se ha convertido en la “técnica estrella”, prácticamente en un día y en casí cualquier organismo, permite apagar fácilmente un gen, si se conoce su función.

En junio 19, Shinjiro Ogita y col. del Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara, Japón, mostraron que el ARNi puede ser usado para producir café descafeinado en plantas de café. Generalmente el café es descafeinado por un proceso industrial caro, que también altera el sabor y calidad del producto final. (Nature, 423:823, June 19, 2003).

ARROZ con altos niveles de tolerancia a diferentes condiciones ambientales de estrés. Inserción de dos genes fusionados de trehalosa de E. coli y un promotor tejido específico dependiente del estrés. Los genes de trehalosa permiten la producción de arroz aún si está estresado por frio, sequía o altos niveles de salinidad e incrementa la producción en 20%. La composición química de los granos no cambia. El azúcar trehalosa ayuda a estabilizar moléculas biológicas: lípidos, enzimas y otras proteínas, en organismos en condiciones de

estrés (PNAS Online, 27 nov. 2002).

ADN RECOMBINANTE: PLANTAS RESISTENTES AL ESTRÉS

PROTEÍNAS FARMACEÚTICAS en tabaco, girasol, arroz, nabo, maíz, frijol de soya, tomate, papa son:

Biofarmácos humanos: Hormona de crecimiento, Albúmina de suero humana, -interferón, Eritropoietina, Fosfatasa alcalina de secresión humana, Aprotinina, Colágeno, -antitripsina.

Anticuerpos recombinantes: IgG1 (ester de fosfonato), IgM (neuropéptido hapten), inmuno tóxina (CD40), IgG (HSV),

Sub-unidades de vacunas recombinantes: Virus de la Hepatitis B (proteína de la envoltura), glicoproteína del virus de la rabia, Glicoproteína S del virus de la gastroenteritis porcina transmisible.

ADN RECOMBINANTE: PROTEÍNAS FARMACEÚTICAS EN PLANTAS

www.nature.com/reviews/genetics oct. 2003, vol. 4.

Ingeniería Genética

CLONACIONTérmino genérico para la replicación en un laboratorio de genes, células u organismos de una entidad original, con copias genéticas exactas del gen, célula u organismo original.

Argentina

Medicina• Nuevos kits de diagnóstico• Producción de fármacos en

plantas

Forestal

• Árboles resistentes a enfermedades

• Clones de Pinus radiata con maderas de mejor calidad

Agrícola y Piscícola• Uva de mesa resistente a

Botrytis sp.• Frutales de carozo

resistentes a virus• Remolacha resistente a

herbicidas. • Vacuna contra la bacteria

Piscirickettsia salmonis en Salmones

Minería e Industria

• Biolixiviación de concentrados de Cobre

• Nuevas formas de Manufactura

APLICACIONES DE LA BIOTECNOLOGÍA FACTIBLES EN CHILE

• Formación de capacidades biotecnológicas– Desarrollo científico y tecnológico– Formación de recursos humanos

• Desarrollo empresarial– Aplicaciones biotecnológicas en el sector productivo– Desarrollo de la industria biotecnológica

• Marco regulatorio– Sistema Regulatorio– Propiedad Intelectual

• Desarrollo participativo y Bioética– Bioética – Percepción Pública

LÍNEAS DE ACCIÓN para promover la BIOTECNOLOGÍA

BIOTECNOLOGÍA: Un sistema de innovación vinculado a los “clusters” de Agricultura

Marco Regulatorioagropecuario, sanitario,en I+D, Información alconsumidor

Propiedad IntelectualCooperación en C&Tatrayendo especialistas en áreas estratégicas

Fomento e Incentivos

Universidades formando RRHHespecializado

Empresas Agrícolas

Creación de Empresas Biotec Locales

Atracción de Empresas Biotec Extranjeras

GobiernoPolítica Nac. de

C&T

Modificado del Plan de Trabajo de la Comisión Nacional de Biotecnología

de Chile, 2002.

Evolución del Presupuesto de CONACYT 1994-2003 en US $

2003 Asignado: US $ 470,675.00; Aprobado: US $ 442,013.00

0

100

200

300

400

500

600

700

Años

Us$

(en

mil

es)

AsignadoAutorizado

Norte AméricaOceaníaEuropaAL y el CaribeAsia

28.8 %

40.7 %

27.8 %

1.6 % América Latina y el Caribe

1.2 %

Inversión Mundial 2001 en I+Dsegún bloque geografico

Datos 2003: www.ricyt.org

Inversión en América Latina en I+Dcomo porcentaje del PIB 2001

Datos 2003: www.ricyt.org

0.40.35

0.08

0.42

0.570.62

1.05

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Porcentaje

* Datos 2000** Datos 1998

Néstor Kirchner, Presidente de Argentina, anunció que el Proyecto de Presupuesto 2004 incluirá un aumento de casi el doble destinado a la SeCyT por lo que se elevaría de $ 66 millones (2003) a $120 millones en el 2004; y el CONICET, recibirá $ 30 millones extra, para tener $ 264 millones para el 2004.   

“El Gobierno nacional ha decidido priorizar las áreas de educación, ciencia y tecnología, haciendo un esfuerzo presupuestario importante, para poder profundizar e incentivar la investigación y fortalecer el sistema científico, que es la locomotora que tracciona el desarrollo de un país”

EL PRESUPUESTO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE ARGENTINA AUMENTARÁ 90% EN 2004

http://www.secyt.gov.ar/

Desde la posición en que estemos, hagamos ver la importancia estratégica para el país de invertir en I+D. Y de la necesidad de contar con un Sistema Nacional de Innovación, en donde se ejecute el Programa Nacional de Desarrollo C&T, que atraiga y forme recurso humano calificado que utilice el conocimiento de la C&T en beneficio de la industria, agricultura y ganadería, para hacerlas más productivas al solucionar los problemas que obstaculizan su crecimiento.

PROPUESTA Y REFLEXIÓN FINAL

Fortalezcamos la C&T en El Salvador para ayudar a cerrar la brecha en Educación y Tecnología www.conacyt.gob.sv

"Triste del país que no tome a las ciencias por guía en sus empresas y trabajos. Se quedará postergado, vendrá a ser

tributario de los demás, y su ruina será infalible, porque en la situación actual de las sociedades modernas, la que emplea más sagacidad y saber, debe obtener ventajas seguras sobre otras" 

Dr. José María Castro MadrízPrimer Presidente de Costa Rica

(1847 - 1849) (1866 - 1868)

http://www.conare.ac.cr/cenat/paginas/index.htm

Muchas gracias por su atención. Atentamente ROBERTO ALEGRIAralegria@conacyt.gob.sv

Espero que mi participación pueda servir para reflexionar sobre el tema expuesto y sobre el papel que debamos asumir para ser agentes de cambio, en función de lograr que en nuestro país se inicie el proceso para llegar a ser una “Sociedad del Conocimiento”.

www.conacyt.gob.sv

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