BIOTECNOLOGÍA Y SOCIEDAD

Dra. María Antonia Malajovich Coordinadora de Biotecnología Instituto de Tecnologia ORT de Rio de Janeiro www.ort.org.br

ORT Uruguay, Montevideo, Agosto de 2011

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SALUD: TODO PARECE POSIBLE CON BT

¿QUÉ ES POSIBLE?

Prevenir

Monitorear Remediar

Vacunas

Pruebas de diagnóstico de base genética e inmunológica

Medicamentos y tratamientos nuevos

VACUNAS

Indispensables en la prevención

de las enfermedades conocidas

o emergentes

LAS RESPUESTAS PRIMARIA Y SECUNDARIA

Intensidad de la respuesta inmune

Primer contacto con el patógeno (antígeno)

Segundo contacto con el patógeno (antígeno)

1 2 3 4 5 6 7 8 Semanas

LA MEMORIA INMUNOLÓGICA

Linfocitos T citotóxicos Linfocitos T auxiliadores Linfocitos B

Antígeno

Detectado por células que activan diferentes tipos de linfocitos

Neutralizan o marcan el antígeno, dando início a su eliminación

Síntesis de anticuerpos

Eliminan las células infectadas

Células de memória

VACUNAS

Virus patogénico V. relacionado V. atenuado V. muerto Subunidades Recombinante

INMUNIDAD ARTIFICIAL ADQUIRIDA

Linfocitos B y T

INMUNIDAD NATURAL ADQUIRIDA

Enfermedad y recuperación

VACUNAS RECOMBINANTES

Virus HBV Levadura transformada Síntesis del antígeno

Gen codificador del antígeno de superficie HBsAg

VACUNA

TERCERA GENERACIÓN DE VACUNAS

DNA

Células dendríticas

Síntesis del antígeno

Respuesta inmune

Inyección en el músculo

Migración a los órganos linfoides

ÁREA VETERINARIA

Virus IHNV (truchas y salmones) V. del oeste del Nilo (equinos)

PRODUCCIÓN DE VACUNAS

Fase Objetivo Duración mínima Participantes

Pre- clínica Selección de un antígeno “candidato” a vacuna

3 a 6 años Cultivos de células Animales de laboratorio

Fase 1 Seguridad 6 a 8 años

10 a 100 personas adultos

Fase 2 Dosaje 100 a 3.000 personas

Fase 3 Eficiencia 30.000 a 40.000 personas

Fase 4 Vigilancia farmacológica

Aspectos éticos Código de Nüremberg (1949) Participación voluntaria Consentimiento informado

PRODUCCIÓN DE VACUNAS

Aspectos tecnológicos BPL, BPF

Reducir el número de dosis

Vacunas orales (veterinarias)

Producción de antígenos en plantas

transgénicas (Lemna, tabaco)

ERRADICAR LA ENFERMEDAD

Enfermedades conocidas

Viruela

Poliomielitis

Gripe

Enfermedades emergentes

Fiebres hemorrágicas, enfermedad de Lyme, dengue, enfermedad de los legionarios, SIDA, E.coli 0 104 etc.

BIOTERRORISMO

PRUEBAS DE DIAGNÓSTICO

Parámetros fisiológicos

Enfermedades infecciosas

Práctica forense

Diagnóstico genético

PRUEBAS DE DIAGNÓSTICO

CARACTERÍSTICA

DEFINICIÓN

Sensibilidad

Dar un resultado positivo cuando la condición está presente

Especificidad

Dar un resultado negativo cuando la condición no está presente.

Exactitud

Dar el mismo valor que el obtenido con otro método

Reproductibilidad

Dar siempre el mismo valor en la misma muestra

Las técnicas bioquímicas, inmunológicas e genéticas ocupan un lugar preponderante en el sector porque reúnen varias cualidades. También se aplican en el área ambiental (análisis de suelos, calidad del agua) y en la industria de alimentos (identificación de contaminantes en alimentos o materias primas)

Cualidades de una prueba de diagnóstico

Imágenes comerciales de algunos dispositivos miniaturizados, utilizados en pruebas de diagnóstico. A: Lab-on-a-chip de Agilent (lab-on-a-chip-loc-243049.jpg en http://www.directindustry.com) B: Chip de DNA para diagnóstico de Toshiba (http://www.toshiba.co.jp/rdc/rd/fields/06_t29_e.htm) C: Gene chip de Affymetrix (http://www.pgbeautygroomingscience.com)

PRUEBAS MICROBIOLÓGICAS

TÉCNICAS MICROBIOLÓGICAS (Sistemas API de Biomérieux) • Identifican casi todas la bacterias (Gram+ y Gram-) y levaduras de interés clínico.

• Reducen la cantidad de reactivos, el trabajo laboratorial y los costos.

Imagem comercial de um sistema API de Biomérieux (http://www.biomerieux-usa.com)

PRUEBAS INMUNOLÓGICAS

MÉTODO DIRETO

MÉTODO INDIRETO

Color proporcional a la cantidad de antígeno

en la sangre

Color proporcional a la cantidad de anticuerpo

en el suero

Microplaca de poliestireno http://88proof.com/synthetic_biology/blog/archives/439

ELISA

PRUEBAS GENÉTICAS (1)

Sondas acopladas a moléculas fluorescentes (SKY, FISH, ASO, Southern y Northern Blot, Fingerprint)

PCR (en tiempo real)

Biochips (lab-on-a-chip)

Microarrays

Imágens comerciales de termocicladores

PRUEBAS GENÉTICAS (2)

Tejido

Extracción de mRNA

Preparación de cDNA (transcriptasa reversa)

Amplificación del cDNA, que es marcado con una substancia fluorescente

Arrays en el diagnóstico de mutaciones. Puntos verdes y rojos corresponden a cada una de las muestras, amarillos a ambas y negros a ninguna.

Paciente Control

ENFERMEDADES GENÉTICAS

Diagnóstico

Observaciones clínicas

Pruebas de laboratorio (metabolismo, cromosomas, DNA)

Limitaciones

Algunas mutaciones son inocuas para la salud del portador.

Mutaciones en genes diferentes pueden causar la misma enfermedad

Mutaciones diferentes dentro de un gene pueden causar la misma enfermedad.

Mutaciones diferentes dentro de un gene pueden causar enfermedades parecidas pero con un pronóstico diferente.

¿Cuando hacer el diagnóstico?

DIAGNÓSTICO PREVENTIVO Y PREDICTIVO

Caso del gene BRAC1

Preguntas

¿Quién controlará la aplicación de las pruebas genéticas?

¿Cómo asegurar que la decisión de hacer una prueba sea exclusivamente personal?

¿Quién tendría acceso a la información resultante?

INDUSTRIA DE MEDICAMENTOS

Inicio de la investigaciones. Estudios laboratoriales y ensayos en animales (actividad biológica, seguridad) Pedido de patente (3,5 a 4 años) Pedido de aprobación para iniciar los ensayos en seres humanos

Fase I: acompaãmiento farmacocinético, seguridad y dosaje en 20-100 voluntarios sanos (1 año)

Fase II: eficacia y efectos colaterales en 100-500 pacientes voluntarios (2 años)

Fase III: monitoreamiento de las reacciones al uso prolongado del medicamento en 1.000 a 5.000 pacientes voluntarios (3 años)

Proceso de aprobación del nuevo medicamento (2,5 años)

Fase IV: vigilancia farmacológica

Vencimiento de la patente

Genéricos

5.000 compuestos

5 compuestos

1 compuesto

años

Descubrimiento Fase pre-clínica

Ensayos clínicos

Procedimientos administrativos

FITOTERÁPICOS Y MEDICINA TRADICIONAL

Normas (WHO, 1978, 1998, 2000)

VENTAJAS Baratos, venta libre, pocas oportunidades de patentes

DESVENTAJAS Eficacia, efectos colaterales, ensayos clínicos confiables, control de calidad ?

Ácido salicílico Ácido acetilsalicílico

Arte tibetana – Tangkas – Romio Shrestha (1990s)

¿CÓMO ENCONTRAR PRINCIPIOS ACTIVOS?

Investigar la biodiversidad

Microorganismos

Fauna y flora marina

Diseñar nuevos productos, correlacionando estructura y actividad

Química combinatoria

Métodos computacionales

Ensayos robotizados

ANTIBIÓTICOS

Nuevas estrategias para encontrar moléculas con actividad inhibitoria

Sistemas robotizados de alto desempeño

Genómica comparativa

ANTIBIÓTICOS E ANTIBACTERIANOS FECHA

Sulfonamidas (Sulfas) 1936

β-lactámicos 1940

Cloranfenicol, tetraciclinas 1949

Aminoglicosídios 1950

Macrolídios 1952

Quinolonas, estreptograminas 1962

Oxazolidinonas 2000

Lipopeptídeos 2003

Glicilciclinas 2005

Mutilinas 2007

Penicilina

PROTEÍNAS RECOMBINANTES

Péptido señal

mRNA Molécula precursora Proinsulina Insulina

Remoción de la señal y unión entre A y B

Remoción de C

PROTEÍNAS RECOMBINANTES

Bacterias Levaduras

Células Plantas

Animales

Hematología, oncología, endocrinología, artritis, enfermedades inmunes y genéticas (lisosómicas)

Substituyen o complementan moléculas naturales

Cumplen una función medicamentosa

Hormonas, interferones, interleucinas, factores de crecimiento celular o de

coagulación sanguínea, enzimas

tPA, estreptoquinasa, anticuerpos monoclonales y antígenos bacterianos para vacunas

Métodos de producción

Función Aplicaciones

FARMACOGENÓMICA FARMACOGENÉTICA

Identifica cuales son los genes que están asociados a algunas enfermedades Localiza SNPs dentro de esos genes

DeCode (Rejkjavik) – 1999 - Acuerdo con Hoffmann-La Roche

Bancarrota - 2009 -

Investiga las diferencias genéticas que permiten prever diferentes respuestas a un medicamento.

Ejemplos: - Degradación más o menos rápida de los medicamentos (Citocromo P450) - Hipersensibilidad al abacavir en pacientes HIV positivos, portadores del alelo HLA-B*5701

ASPECTOS ECONÓMICOS

12%

49%

28%

11%

Consumo de medicamentos

Resto del mundo América del Norte Europa Japón

Investigación y desarrollo de un medicamento nuevo

US$ 800 millones, 10 a 15 años

Patentes

Blockbusters : ventas por US $ 1 bi

Orphan Drug Act asegura incentivos financieros a las empresas que desarrollen medicamentos para las enfermedades que

afectan a menos de 200.000 personas

TERAPIAS BIOLÓGICAS

Los 10 anticuerpos monoclonales de uso terapéutico, líderes de ventas en 2010.

NOMBRE GENÉRICO (MARCA) EMPRESAS INDICACIONES VENTAS (2010) US$ BILHÕES

Infliximab (Remicade®) Johnson & Johnson Merck Mitsubishi Tanabe

Artritis reumatoide Colitis ulcerosa Enfermedad de Crohn Psoriasis Artritis psoriática Espondilosis anquilosante

8.0

Bevacizumab (Avastin®) Roche Cáncer de cólon 6.8

Rituximab (Rituxan®) Roche Linfoma no Hodgkins Artritis reumatoide

6.7

Adalimumab (Humira®) Abbott Artritis reumatoide Psoriasis Artritis idiopática juvenil Artritis psoriática Espondilosis anquilosante Enfermedad de Crohn

6.5

Trastuzumab (Herceptin®) Roche Cáncer de mama 5.5

Cetuximab (Erbitux® BMS Merck Serono

Cáncer de colon, cabeza y cuello 3.2

Ranibizumab Lucentis® Novartis Roche

Degeneración macular 3.1

Natalizumab (Tysabri®) Biogen Idec Elan

Esclerosis múltiple 1.75

Omalizumab (Xolair®) Roche Novartis

Asma alérgica 1.1

Palivizumab (Synagis®) Astra Zeneca Virus respiratorio sincicial 1.0

CÁNCER

Enfermedad genética (1% del genoma)

Proto-oncogenes

Antígenos supresores de tumores

Codifican proteínas que estimulan la división celular, inhiben la diferenciación y detienen la apoptosis

Estimulan la autodestrucción de las células que sufrieron una mutación

Aumenta la síntesis de esas proteínas Alterados o desactivados

TERAPIAS BIOLÓGICAS

Vacunas contra el cáncer

Varias vacunas preventivas virus HBS, papilomavirus (Gardasil, Merck; Cevarix, GlaxoSmithKline)

Una vacuna para estimular la respuesta inmune: BCG

Una vacuna terapéutica (Sipuleucel-T o Provenge®) Investimento (US $ 1 billón)

TERAPIAS BIOLÓGICAS

VACUNAS TERAPÉUTICAS (Sipuleucel-T o Provenge® de Dendreon)

A. Extracción de las células dendríticas

B. Incubación con Provenge

C. Reinfusión de las células modificadas en el paciente (3 veces, con 2 semanas de intervalo)

Leucoféresis (3 horas) Células dendríticas

Estímulo de la respuesta de las células-T contra el antígeno tumoral PAP-GM-CSF y, consecuentemente, contra las células cancerosas.

2 a 3 dias Células dendríticas que incorporaron el antígeno

tumoral PAP-GMCSF Células dendríticas + Provenge® (PAP-GM-CSF)

TERAPIAS GÉNICAS DE CÉLULAS SOMÁTICAS

Pulmón Músculo Hígado Cultivo de células (médula ósea) Reimplantación

Lipossomo

Introducción del gen normal en las células de un individuo con una enfermedad genética

Vírus

Inserción en un vector

Cópias de un gen normal , clonado en bacterias

TERAPIAS GÉNICAS DE CÉLULAS SOMÁTICAS

Altos y bajos de la tecnología

Martin Cline, 1980.

SCID (Ashanti e Cynthia, 1990) / modificación de los linfocitos

Jesse Gelsinger, 1999.

SCID-X1 (Francia, 2000)

SCID (Salsabil, 2002) / modificación de células troncales

El único producto comercial autorizado es la Gendicina ® (Shenzen SiBiono Gene Tech, China), un adenovírus con el gen supresor de tumores p53, para carcinoma de células escamosas de cabeza y cuello.

MEDICINA REGENERATIVA

Trasplantes de órganos

Ingeniería de tejidos Cultivo de piel in vitro

Bio-mimética para reparar fracturas

y lesiones.

Ejemplo: reconstrucción de tráquea.

Terapias celulares

MEDICINA REGENERATIVA

CÉLULAS TRONCALES EMBRIONARIAS

CÉLULAS TRONCALES ADULTAS

Pluripotentes, pueden diferenciarse en cualquiera de los más de 200 tipos celulares del organismo.

Se diferencian en un número limitado de tipos celulares.

Aproximadamente 30 células fáciles de encontrar en un embrión de 3 a 5 días.

Difíciles de encontrar en los tejidos.

Fáciles de cultivar en el laboratorio.

Más difíciles de cultivar en el laboratorio.

Inducen rechazo Inducen rechazo si son trasplantadas a otra persona, pero pueden ser reintroducidas en la misma persona, del mismo modo que un injerto autólogo.

MEDICINA REGENERATIVA

Extracción de médula ósea

Selección y multiplicación de las células troncales

Diferenciación

CONSIDERACIONES FINALES

Bienes y servicios

Indústria Química Energía Medio ambiente Agricultura

Pecuaria Biodiversidad Alimentos Salud

HerramientasAlicerces

LA (R)EVOLUCIÓN BIOTECNOLÓGICA

Es muy rápida y compleja

Incide en toda la sociedad

Crea nuevos dilemas éticos

Acrecienta problemas de seguridad

POR ESO ES NECESARIO

Definir prioridades

Formar cuadros profesionales

Establecer marcos legales

Discutir las consecuencias éticas

y, fundamentalmente ...

Saber que no basta con acumular conocimientos sobre los

aspectos científicos y tecnológicos de las biotecnologías.

Hay que reflexionar sobre sus posibilidades y limitaciones,

porque

lo que caracteriza a una tecnología es el uso que le damos...

MUCHAS GRACIAS A TODOS, Y, ESPECIALMENTE, A ORT URUGUAY