biotecnologia

PROGRAMA DE ESPECIALIZACIÓN EN CIENCIA Y AMBIENTE / TECNOLOGÍA Y AMBIENTE 2010

(PRONAFCAP 2010) “Mejores maestros, mejores alumnos”

Minireview: COMPRENDEMOS LOS BENEFICIOS DE LA BIOTECNOLOGIA Y SUS PELIGROS

1. Biotecnología. Generalidades. El develamiento del genoma humano completo en estos años recientes a través del Proyecto Genoma Humano y el proyecto Celera, es quizá el evento científico más trascendente de la historia, y lo cual nos coloca, ahora, en la era post genómica. El conocimiento del genoma humano completo ha llegado a nosotros conjuntamente con el conocimiento del genoma completo de una multitud de otros seres vivos, los cuales aparecieron millones de años antes que nosotros y con los cuales compartimos este planeta, dando oportunidad a realizar comparaciones que proporcionarán información de beneficio al género humano. Simultáneamente, se han producido una serie de

adelantos tecnológicos sin precedentes: La bioinformática, la nanotecnología, la genómica funcional, el desarrollo de animales transgénicos, la utilización de los microarrays de genes y de manera más reciente e importante, de proteínas. La proteómica por su parte se proyecta como una alternativa ventajosa sobre la genómica. Debe recordarse que las proteínas son el elemento funcional de la célula, y no los genes. Las proteínas son el elemento final del proceso, mientras los genes si bien son la reserva crucial de la vida, van a sufrir una serie de variaciones (activación genómica o no, traslación a RNA mensajero, cortes o ediciones del RNA y modificaciones postransduccionales), que pueden hacer que finalmente, una información genómica determinada no llegue a expresarse como proteína, o que se exprese en forma distinta a la que genómicamente se esperaría. Técnicas modernas que están en uso para el estudio proteómico incluyen, por ejemplo, microarray funcional de proteínas, microarray delisados para estudiar eventos de señalización en células aisladas, o la citometría de flujo de compuestos fosforilados (phosflow), entre otros. Sin embargo, la genómica y la proteómica tienen sus obstáculos también. La biotecnología se aplica actualmente en sectores tan diversos como la Salud Animal y humana, Agroalimentación, Suministros industriales, Producción de energía y Protección del medio ambiente. El desarrollo de la biotecnología aplicada a la sanidad humana ha sido el más rápido, tanto en el campo de la terapéutica, como en le diagnóstico de enfermedades. Dentro de los suministros industriales, el desarrollo de las técnicas de fermentación, la utilización y diseño de nuevos biorreactores, conjuntamente con las técnicas de ingeniería genética, han permitido la obtención de productos de gran interés económico para la industria alimentaria, química y farmacéutica, cuya preparación por síntesis química es más costosa y menos limpia desde el punto de vista medioambiental.

a. Biotecnología ambiental. El desarrollo económico-social es en su esencia un proceso de transformación del ambiente natural y, como tal, implica un factor de interferencia con éste y con las leyes naturales que lo rigen. Importante es, entonces, mantener un balance apropiado entre lo deseable para el desarrollo y lo necesario para la mantención del equilibrio ecológico. Por ejemplo, el agua es factor de desarrollo y está ampliamente reconocido y demostrado que un plan de manejo del recurso constituye la base de cualquier planificación territorial que contemple el desarrollo en términos generales, conservando las exigencias de protección del medio ambiente. Los problemas ambientales se originan, generalmente, porque se planifica el desarrollo económico-social sin considerar el impacto en el medio que conlleva este desarrollo.



Esta preocupación por el ambiente se ha vinculado al desarrollo de la ciencia y la tecnología y ha tenido un crecimiento espectacular. La investigación y el desarrollo de procesos adecuados para la conservación del medio, ya sea en el tratamiento de residuos sólidos, líquidos o gaseosos, han aportado soluciones claras a algunos problemas y permiten entrever en otros casos soluciones tecnológicamente posibles a un costo relativamente bajo.

i. Algunas aplicaciones de la Biotecnología Ambiental. o Favorecer la fijación de CO2. Fertilización de los océanos con Fe para revertir el efecto

invernadero (Geoingeniería).

El fitoplancton es el responsable de del 50% la fijación biológica de CO2. o Energías que no producen CO2.

Biomasa Biocombustibles Biodiesel Bioetanol Biocombustibles de segunda generación Pilas de combustible Pilas de hidrógeno MFC MEC Hidrógeno y amoniaco como combustibles

En la vida cotidiana siempre se han asociado los microorganismos con contaminación y enfermedades. Sin embargo, existe una gran cantidad de microorganismos beneficiosos, que dada su gran variabilidad y versatibilidad pueden solucionar los graves problemas de contaminación. De hecho, la biotecnología tiene resueltos prácticamente todos los problemas ambientales, lo que falta es la voluntad y muchas veces los medios para encarar los problemas de una manera adecuada.



PRODUCCIÓN DE OTROS COMBUSTIBLES A PARTIR DE BIOMASA.

Gasificación de biomasa: Se trata de someter a la biomasa a un proceso de combustión incompleta entre 700 y 1200ºC. El producto resultante es un gas combustible compuesto fundamentalmente por hidrógeno, metano y monóxido de carbono. Pirólisis: Es la combustión incompleta de la biomasa en ausencia de oxígeno, a unos 500ºC, Se obtiene carbón vegetal y mezcla de monóxido y dióxido de carbono, hidrógeno e hidrocarburos ligeros. BIODISEL. BIOETANOL.

ALTERNATIVAS - Ingeniería metabólica - Cultivos más eficientes. - Nuevas tierras de cultivo. - Residuos lignocelulósicos (Bio-oil). - Otros subproductos.

PROBLEMAS DE LOS BIOCOMBUSTIBLE. - Erosión y empobrecimiento del suelo. -Los monocultivos disminuyen biodiversidad. - Necesidad de fertilizantes. -Otros problemas ambientales.



BIOSENSORES.

BIODEGRADACIÓN. Biodegradación EX SITU de vertidos de CIANURO

b. Biotecnología médica. Es la utilización de biotecnología en procesos médicos. Algunos ejemplos son el diseño de organismos para producir antibióticos, el desarrollo de vacunas más seguras y nuevos fármacos, los diagnósticos moleculares, las terapias regenerativas y el desarrollo de la ingeniería genética para curar enfermedades a través de la manipulación génica.

La biotecnología médica tiene una multitud de aplicaciones, tratamiento de enfermedades incurables hasta ahora, abaratamiento de tratamientos, vacunas sin riesgo, diagnóstico precoz de enfermedades genéticas.

Se obtienen proteínas esenciales para la vida (insulina, factor de coagulación, hormona del crecimiento) Se fabrican vacunas, actualmente se ensaya la inserción genética de la proteína con carácter antigénico en semillas

comestibles, de tal manera que al consumirlas nos protegemos frente al patógeno. Se utiliza la terapia génica para modificar genes anómalos (que producen enfermedades) e impedir que se

manifieste la enfermedad e incluso poder curarla una vez manifestada.



I. Medicamentos biotecnológicos.

Proteínas terapéuticas. Los científicos emplean la tecnología del ADN recombinante para generar proteínas terapéuticas, a menudo conocidas como productos biológicos. Los productos biológicos se utilizan en campos tales como la oncología, reumatología, inmunología, endocrinología y virología. En la actualidad, hay unas 50 proteínas terapéuticas recombinantes aprobadas para usos clínicos y de libre comercialización, y varios cientos más se encuentran en fase de ensayos clínicos. Algunos productos biológicos llevan más de 20 años en uso y se consideran tratamientos de referencia. Los médicos han utilizado proteínas terapéuticas durante mucho tiempo para sustituir o complementar proteínas naturales de los pacientes, especialmente cuando disminuyen o desaparecen las concentraciones de proteína natural a causa de una enfermedad. Algunas proteínas recombinantes son versiones de proteínas naturales y otras no son versiones exactas, pero ejercen unos efectos parecidos en el organismo. Vacunas. Las vacunas estimulan el sistema inmunitario y ofrecen protección contra enfermedades

concretas. Las primeras vacunas se elaboraron con virus inactivados (muertos) o debilitados incapaces de

reproducirse en el organismo, pero suficientes para proporcionar inmunidad ante una exposición futura al virus vivo. También se crean vacunas con proteínas recombinantes. Los científicos utilizan la ingeniería genética para crear vacunas recombinantes mediante la introducción de los genes de los antígenos deseados en un vector. Un vector, o transportador, de vacunas es un virus o bacteria debilitado en el que puede introducirse material genético inocuo de otro microorganismo causante de enfermedad. Normalmente, el organismo reconoce los antígenos como extraños, a los que atacarán los leucocitos. Sin embargo, las vacunas recombinantes no causan enfermedad, pero sí poseen el antígeno, de modo que engañan al organismo para que piense que está siendo atacado por un virus patógeno. Las

vacunas recombinantes son seguras y se producen y conservan con facilidad.

Anticuerpos. Un área importante de los productos biológicos es la producción de anticuerpos humanizados o totalmente humanos. Los anticuerpos pueden acoplarse a antígenos presentes sobre un patógeno y señalarlo para que sea destruido por el sistema inmunitario. Los anticuerpos también pueden unirse a proteínas existentes en las células inmunitarias implicadas en respuestas autoinmunitarias en enfermedades tales como la artritis reumatoide y la esclerosis múltiple. Los anticuerpos humanizados se diseñan para ser humanos en su mayor parte con el fin de evitar problemas de rechazo. Los anticuerpos totalmente humanos se obtienen a partir de células humanas o genes de anticuerpos humanos.



Cuerpos peptídicos. Los cuerpos peptídicos son proteínas de fusión terapéuticas obtenidas mediante ingeniería genética con atributos de péptidos y de anticuerpos, pero que son distintas de unos y otros y que se unen a objetivos humanos.

Pruebas diagnósticas. Además del uso de proteínas recombinantes como medicamentos biológicos, los científicos emplean la tecnología del ADN recombinante para obtener diversas pruebas diagnósticas de enfermedades, como hepatitis y SIDA. En realidad, los científicos suelen utilizar antígenos de proteínas recombinantes como reactivos diagnósticos en análisis de inmunoabsorción ligado a enzimas (ELISA) para detectar agentes infecciosos, como el responsable del síndrome respiratorio agudo grave (SRAG).

c. Biotecnología alimentaria. Es un conjunto de técnicas o procesos que emplean organismos vivos o sustancias que provengan de ellos para producir o modificar un alimento, mejorar las plantas o animales de los que provienen los alimentos, o desarrollar microorganismos que intervengan en los procesos de elaboración de los mismos.

Alimentos Transgénicos Vegetales. El primer alimento transgénico que obtuvo el permiso de comercialización en todo el mundo fue un tomate que tiene limitada la capacidad de producir poligalacturonasa, un enzima que degrada la pectina produciendo el ablandamiento del fruto. Como consecuencia este tomate retrasa su ablandamiento y puede almacenarse durante largos períodos sin que se produzcan cambios de color o sabor.

Alimentos Transgénicos Animales. En alimentos transgénicos animales

se ha avanzado menos, aunque es posible

construir animales de granja transgénicos. Se han generado carpas y salmones transgénicos que portan múltiples copias del gen de la hormona de crecimiento de la trucha. Con ello se logran animales que ganan tamaño mucho más rápido con el consiguiente beneficio para el productor. Ahora bien, sin duda las mejores perspectivas de futuro la tienen la expresión de genes que codifican proteínas de alto valor añadido en la glándula mamaria de diferentes mamíferos.

Esta estrategia permite obtener leches

Los científicos entienden por biotecnología el uso de un organismo vivo con un fin industrial. Cuando lo que se produce es un alimento, estamos haciendo biotecnología de los alimentos. En realidad esta definición incluye toda la tecnología de los alimentos, ya que todo cuanto comemos son seres vivos, ya sean animales, vegetales o alimentos fermentados. En general el consumidor tiene una percepción distinta de lo que es biotecnología de los alimentos y entiende que éste término hace referencia a la aplicación de la genética en la alimentación: en otras palabras poner genes en su sopa.



enriquecidas en compuestos de interés farmacológico o nutricional y constituyen un paradigma que demuestra que es posible cambiar la composición bioquímica de la leche. En este sentido, se ha descrito la construcción de un mamífero transgénico que expresa en su leche una enzima que degrada la lactosa. La leche producida es ideal para el consumo por parte de personas intolerantes a la lactosa.

Alimentos y Bebidas Fermentadas. Por último, y en cuanto al grupo de los alimentos y bebidas fermentadas, también se han producido desarrollos de interés. Se han construido bacterias lácticas que portan genes de otros organismos, de forma que mediante su uso es posible controlar, e incluso acortar, los tiempos de maduración sin pérdida de calidad. En el caso de las levaduras, se han generado levaduras panaderas transgénicas que incrementan el volumen y la vida útil del pan que producen, e incluso algunas de ellas evitan problemas de salud laboral ligadas al uso de enzimas durante la panificación. En vinos se han construido levaduras vínicas transgénicas que al fermentar rinden caldos con aroma más afrutado, una característica organoléptica muy apreciada por el consumidor centroeuropeo, o que incrementan la concentración de compuestos como el resveratrol, supuestamente implicados en la mejora de la circulación sanguínea. Aunque muchos ciudadanos lo desconozcan, una buena parte de estos desarrollos se han generado en laboratorios de organismos públicos de investigación algunos países.

2. Bioética. La bioética es una respuesta racional, lógica y equitativa frente a la aplicación, poder y eficacia de la biomedicina. Es una rama de la ética que se fundamenta en los problemas generados por la aplicación y ejercicio de la medicina, biología y demás ciencias de la salud. Característica: La bioética se sustenta en los principios de la ética profesional general. Como tal, es el género dentro del cual se encuentra la ética médica propiamente dicha (médico-paciente). Entre sus principales características tenemos:

Nace en un ambiente biocientífico para proteger la vida y su ambiente

Es un esfuerzo interdisciplinario en el que participan médicos, sociólogos, filósofos, teólogos, sicólogos y abogados, entre otros.

Se apoya más en la razón y buen juicio moral, de allí que sus principios sean de carácter autónomo y universal.

Comprende los problemas relacionados con los valores que surgen en las profesiones de la salud en general.

Protege al ser humano integralmente (física, mental o socialmente) Valora la vida como esencia propia de la naturaleza.

Con frecuencia pensamos que construir alimentos transgénicos es sólo un negocio de los países desarrollados. No siempre es así. Por ejemplo en México la papaya es un cultivo de trascendental importancia para muchos agricultores que viven en zonas deprimidas. Por desgracia los suelos de estas regiones son muy ácidos porque contienen un exceso de aluminio y por ello la planta crece muy mal. Para solventar este problema un grupo de científicos del Centro de Investigación y Estudios Avanzados de Guanajuato han construido variedades transgénicas de papaya a las que han incorporado un gen proveniente de una bacteria del suelo que codifica una enzima denominada citrato liasa. La expresión de este transgén se da de forma específica en las raíces de la planta dando lugar a una gran producción de citrato alrededor de las mismas. Este exceso de citrato se acompleja con el aluminio y lo secuestra. El resultado es obvio: alrededor de la raíz se genera un microambiente de falta de acidez que permite a la planta crecer perfectamente, logrando una productividad óptima.



No se limita al campo humano sino que abarca cuestiones relativas a la vida de los

animales (maltrato y experimentación) y de las plantas (medio). Es decir, protege a los seres vivientes en general.

Busca la armonía en la naturaleza Determina el correcto actuar científico Se aplica a las investigaciones biomédicas sean o no terapéuticas Aborda cuestiones de orden social (salud pública), no se limita al campo estrictamente

individual Establece límites sociales a la ciencia y tecnología Evita la audacia científica en contra de la vida No es una ciencia teórica sino exclusivamente práctica Se sustenta en los Derechos Humanos y los derechos de la persona Busca conciliar el imperativo de la libertad de la investigación con la primacía de la

protección de la persona y la salvaguarda de la humanidad. Principios. La Trinidad de la bioética, como así se le llama a los principios que inspiran la protección de la vida y el fomento de los métodos de salud, se sustenta en los siguientes postulados: a. Principio de respeto por las personas. El hombre por su esencia y estado natural no puede ser objeto para la ciencia. La ciencia al servicio del hombre y no el hombre al servicio de la ciencia. b. Principio de beneficencia. Todo procedimiento o medida médica aplicada al ser humano debe basarse en la utilidad, beneficio y solidaridad de sus resultados. Es decir, los fines que se busca con las intervenciones médicas son positivos y de orden terapéutico. Todo acto que tienda a perjudicar la vida debe ser evitado. c. Principio de justicia. No debe establecerse discriminación alguna en la aplicación y ejecución de los tratamientos médicos. Todos los seres humanos tienen igual derecho a ser asistidos clínicamente y de acuerdo a las necesidades y urgencia que requiera su salud. La igualdad en el tratamiento científico es fundamental. Actividad N° 01. Elabore una sistematización de los servicios biotecnológicos que se brindan en el mundo y en Perú, indicando sus bondades y prejuicios. (Informe vía electrónica. Texto o PPT, mínimo 15 referencias)

Literatura de consulta: 1. Crawley, M.J., Brown, S.L., Hails, R.S., Kohn, D.D. y M. Rees, 2001. Biotechnology: Transgenic crops in

natural habitats. Nature; 409: 682-83. 2. FERNANDEZ SESSAREGO, Carlos: Derecho y persona, Lima, Eds. Inesla, 1990, pp.23-24. 3. García Olmedo F., 1998. La Tercera Revolución Verde. Plantas con luz propia. Editorial Debate, Madrid. 4. PEREZ LUÑO, Antonio-Enrique: "Las generaciones de Derechos Humanos", en: Revista del Centro de

Estudios Constitucionales, Madrid, 1981, No.10, p.206.

Redacto mi sistematización. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



5. MATOZZO DE ROMUALDI, Liliana: “La biotecología y el derecho a la identidad”, en: El Derecho, No.8959,

13 de marzo de 1996 y Cuadernos de Bioética, Vol. VII, No.25, ¡ra, 1996, p.14. 6. Moreno, L., L. Lemkov y A. Lizon, 1992. Biotecnología y sociedad. Percepción y actitudes públicas.

Monografías de la Secretaría de Estado para las Políticas del Agua y el Medio Ambiente. Ministerio de Obras Públicas y Transportes, Madrid. 185 p.

7. Muñoz, E., 2000. Plantas transgénicas y sociedad: unas relaciones complejas. Pp. 239-255 en “La Biotecnología aplicada a la agricultura”, edición coordinada por SEBIOT. EuMedia, Madrid, 255 p.

8. SEBIOT, 2002. Biotecnología en pocas palabras 2. Biotecnología y Salud: Preguntas y Respuestas (1ª Edición). Sociedad Española de Biotecnología (SEBIOT), Madrid. 52 p.

9. TOWNSEND, Rosa: “Científicos y grupos cívicos de EE UU luchan contra la discriminación genética. (Seguros médicos y patronales han paralizado proyectos de ley que regulan la privacidad)”, en: http://www.elpais.es/p/d/20000827/sociedad/genes.htm (27/8/2000).

10. VARSI ROSPIGLIOSI, Enrique: Derecho y manipulación genética (calificación jurídica de la clonación), 2da. Edición, Lima, Universidad de Lima, 1997, p.137.

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