Bioecnología, historia y desarrollo. Su situación actual en Nicaragua.

Conferencia:

Dr. Roberto A. González Castellanos

II Congreso Multidisciplinario e Internacional de

AGROBIOTECNOLOGÍA

I. Introducción

II. Etapas en el desarrollo de la biotecnología

III. Definiciones

IV. Clasificación de la Biotecnología y áreas de aplicación

V. La Biotecnología en los países en vías de desarrollo

VI. Situación en Nicaragua

Actualmente cuando se habla de Biotecnología vienen a la mente procesos como la transgénesis

Sin embargo la Biotecnología es la culminación de más de 8000 años de experiencia humana en el uso de microorganismos

Históricamente fue vista más como una habilidad artesanal que como una ciencia

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La Historia de la Biotecnología puede dividirse en cuatro etapas:

1. Biotecnología Ancestral

2. Biotecnología Tradicional o de Primera Generación

3. Biotecnología de Segunda Generación

4. Biotecnología de Tercera Generación

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Etapa anterior a Pasteur (De ≈ 6000 A.C. hasta ≈1870 D.C.)

En esa etapa la Biotecnología se refiere a prácticas empíricas de selección de plantas y animales y sus cruzamientos y a la fermentación como proceso para preservar y enriquecer el contenido proteínico de los alimentos.

Aplicación artesanal de experiencias que se transmitían de generación en generación.

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La Biotecnología Industrial es la más antigua de las ramas de la Biotecnología (existió antes del desarrollo de la Microbiología), dio el impulso par el surgimiento de la Biotecnología de Primera Generación:

Pasteur llamado por el dueño de una cervecera para que lo ayudara porque su cebada no estaba fermentando en cerveza:

Descubrió que la levadura era un organismo vivo y que con él competían otros organismos que convertían la cebada en ácido láctico.

De ahí surge la Microbiología Industrial.

Dr. R. A. González, CEBiot 6

También conocida como Biotecnología de Primera Generación (de 1870 a ~1930)

Gracias a los trabajos de Pasteur, Büchner y otros científicos, ahora se comprende cómo ocurren los procesos y se conocen los microorganismos involucrados y a las sustancias que producen

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http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7e/Samadams.jpg

Primer proceso industrial aséptico: En Inglaterra (1913 -1914), proceso anaerobio de producción de Acetona de Clostridium. acetobutylinicum

Primera fermentación aerobia a gran escala: En Europa central, década del 30, producción de levadura comprimida.


Biotecnología de Segunda Generación (1930 – 1970)

Comienzo en década del 30 de aplicación de variedades híbridas en el maíz

La petroquímica desplaza muchos procesos biotecnológicos industriales

El comienzo de la producción industrial de la penicilina en 1943 sienta las bases de la Industria Biotecnológica

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Descubrimiento por Fleming en 1929

A fines de 1939 comienza a ser desarrollada con fuerza por Chain, Florey y Heatley

En 1940 se obtiene un extracto y se hace la primera prueba terapéutica con ratones.

Primeras producciones sólo a escala de laboratorio: poco producto, caro y no homogéneo


Con el aumento de la cantidad de penicilina producida, también bajó el costo de una dosis;

Desde un precio incalculable en 1940, el precio de la penicilina bajó a US$20 por dosis en julio de 1943 y más aún a $0,55 por dosis en 1946.

El desarrollo del proceso industrial de la penicilina (1943-1944) sentó las bases de los fermentadores de cultivo sumergido actuales (Biotecnologías de Segunda y Tercera Generación)


!El caballo de batalla de la industria biotecnológica!!



El gran olvidado: El bioquímico N.G. Heatley, encargado de la producción, de cómo cultivar la mayor cantidad posible de P. notatum para que produzca la mayor cantidad del principio activo y, finalmente, de separarlo del caldo de cultivo y purificarlo.

N. G. Heatley

Biotecnología de Tercera Generación (1970 a la fecha).

Antecedentes: Descubrimiento estructura ADN, Watson y Crick (1953), recibieron el premio Nobel en 1962.

Bases:

Inmovilización de enzimas

Primeros experimentos de Ingeniería Genética, Cohen y Boyer (1973)

Aplicación de hibridomas para anticuerpos monoclonales Milstein y Köhler (1975), recibieron el Premio Nobel en 1984. 14

Watson y Crick Stanley N. Cohen

César Milstein y Georges Köhler

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• En 1976 Boyer y Swanson fundan Genentech, 1ra empresa de IG; produce insulina humana recombinante en1978. En 1980 cotizan en bolsa y en 1982 la FDA aprueba Humulin, primer medicamento recombinante.

Swanson y Boyer

http://es.wikipedia.org/wiki/1982

http://es.wikipedia.org/wiki/FDA

La Biotecnología Moderna :

Se origina en Centros de Investigación, generalmente en las Universidades.

Nace de la I + D, pero de las muchas aplicaciones posibles se desarrollan primero las de más expectativas de beneficios en plazos más o menos breves

La Ing. Genética no sustituye sino enriquece y amplía el uso de las técnicas biotecnológicas tradicionales.

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La Biotecnología como tal no es una Ciencia Básica; es un enfoque multidisciplinario que involucra varias disciplinas y ciencias.

Abarca hoy un área amplia del conocimiento que surge de la Ciencia Básica, de la Ciencia Aplicada y de otras tecnologías.

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BIOLOGÍAQUÍMICA

INGENIERÍA

BIOQUÍMICA

INGENIERÍA

QUÍMICA INGENIERÍA

BIOLÓGICA

BIOTECNOLOGIA

BIOLOGÍAQUÍMICA

INGENIERÍA

BIOQUÍMICA

INGENIERÍA

QUÍMICA INGENIERÍA

BIOLÓGICA

BIOTECNOLOGIA

• Naturaleza multidisciplinaria de la Biotecnología Moderna:

De forma simplificada se considera constituida por la

integración de la Biología, la Ingeniería y la Química. Y

más específicamente de la Ingeniería Química, la

Bioquímica y la Ingeniería Biológica

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Proliferación de definiciones producto del carácter multidisciplinario y de la dificultad para fijar sus límites.

El padre del término Biotecnología fue el Ingeniero Agrónomo húngaro Karl Ereky, que la definió en 1919 como:

Ciencia de los métodos que permiten la obtención de productos a partir de materia prima, mediante la intervención de organismos vivos.

Las definiciones modernas aparecen a partir de 1982.

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Es la aplicación de la Ciencia &Tecnología en organismos vivos, sus partes, productos y modelos, para alterar materiales vivos y no vivos, para la producción de conocimiento, bienes y servicios.

Esta definición es deliberadamente simple y amplia; cubre también muchas aplicaciones tradicionales

Se debe complementar con una lista de técnicas biotecnológicas (como guía interpretativa)

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1. DNA/RNA: Genómica, Fármaco-genómica, investigación de genes, Ingeniería Genética, secuenciación, síntesis y amplificación de DNA/RNA, expresión génica y uso de tecnología ADN antisentido.

2. Proteínas y otras Moléculas: Secuenciación, síntesis e ingeniería de proteínas y péptidos (incluyendo hormonas); métodos de liberación de fármacos mejorados; proteómica, aislamiento y purificación de proteínas, señalización e identificación de receptores celulares.

3. Cultivo de Células y tejidos: Ingeniería de Tejidos: Cultivo de células y tejidos, ingeniería de tejidos, fusión celular, vacunas, estimulantes del sistema inmune y manipulación de embriones.

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4. Técnicas Procesos Biotecnológicos: Fermentación en bioreactores, bioprocesamiento, biofiltración, biopulpas, biodecolorantes, biodesulfurización, bioremediación y fitoremediación.

5. Genes y vectores de RNA: Terapia génica, vectores virales.

6. Bioinformática: Construcción de bases de datos de genomas, secuencias de proteínas; modelación de procesos biológicos complejos.

7. Nanobiotecnología: Aplicación de herramientas y procesos de nano/micro fabricación para construir instrumentos para estudiar biosistemas y sus aplicaciones en liberación de fármacos, diagnóstico,


1. La OEDC en sus documentos de 2005 y 2006 clasifica a las Empresas Biotecnológicas según el sector o campo de aplicación, en las cuatro siguientes categorías:

2. Salud (humana y animal)

3. Agroalimentaria: incluye aplicaciones en agricultura y piscicultura; Silvicultura y procesamiento de alimentos

4. Industria Medio Ambiental: incluye procesos industriales; recursos naturales y aplicaciones medioambientales.

5. Otros: servicios y plataformas tecnológicas, Bioinformática y otras aplicaciones que no se clasifican en los anteriores.


Explícitamente no se consideran como Empresas Biotecnológicas: Las firmas de servicios que solo proporcionan

investigación rutinaria por contrato (diagnósticos y pruebas diversas) o servicios de consultoría o asesoría.

Los proveedores de equipos y otros proveedores de bienes, así como tampoco se considerarán a los distribuidores de productos e insumos biotecnológicos.

Los usuarios finales de productos y procesos biotecnológicos

Esto hace difícil clasificar las Empresas Biotecnológicas.


Siete amplias áreas: 1. Biotecnología Industrial

2. Biotecnología Animal

3. Biotecnología Vegetal

4. Biotecnología Médica

5. Biotecnología Ambiental

6. Biotecnología Marina Biotecnología de los Alimentos


En el 12º Congreso Europeo de Biotecnología se utilizaron 4 categorías de colores para las actividades biotecnológicas: 1. blanca, (industrial)

2. roja (farmacéutica)

3. verde (alimentaría y agricultura)

4. azul (medioambiente).

Posteriormente se han ido añadiendo otros colores

La clasificación por colores es una clasificación independiente de aspectos Científicos y Tecnológicos, útil para promover una percepción pública favorable y comprensión de las aplicaciones biotecnológicas y sus perspectivas.


A nivel mundial el interés por la Biotecnología es indudable.

Se aborda frecuentemente en los medios de comunicación.

Se desarrollan importantes descubrimientos y aplicaciones comerciales en cada uno de los campos de la Biotecnología

Las condiciones de mercado, las expectativas de beneficios y aspectos organizativos y de gestión, favorecen la rápida puesta en marcha y difusión de algunas de estas tecnologías, relegando a otras.


•Suscita sentimientos encontrados: •Para unos, tecnología basada en el sólido conocimiento científico •Para otros, una actividad antinatural y peligrosa.

•El enfrentamiento ocurre mas en terreno de pasiones que de razones (políticas, religiosas o ideológicas). Se discute si es progresista o reaccionaria, buena o mala y se olvida que lo que caracteriza a una tecnología es el uso que hacemos de ella. •El desconocimiento aumenta el riesgo de rechazar tecnologías promisorias que pueden abrir perspectivas nuevas para un desarrollo sostenible.

La Biotecnología, dejó de ser un lujo para convertirse en una absoluta necesidad para todas las naciones, sobre todo en los países en vías de desarrollo.

Una fuerte capacidad en Ciencia y Tecnología en países en vías de desarrollo no es ya un lujo, sino una absoluta necesidad si estas naciones quieren ser participes totales de una economía mundial de rápida formación basada en el conocimiento. Reafirma además el papel preponderante de las instituciones de Educación Superior en el desarrollo de la Educación y la Investigación Científica en el seno de sus instancias.


InterAcademy Council plantea:

La UNAN-León fue una de las primeras en fundar Laboratorios y Grupos de Investigación en áreas médicas y agrícolas principalmente, en los cuales se comenzó a desarrollar la Biotecnología, principalmente la Biotecnología Vegetal.


En la UNI (1992) se fundó uno de los primeros Laboratorios de Biotecnología en el país

En 1998 se funda el Centro de Biología Molecular (CBM) de la Universidad Centroamericana (UCA), primer Laboratorio de Biología Molecular del país.

La Universidad Nacional Agraria (UNA) fundó su Laboratorio de Biología Molecular en el 2001 con apoyo de la colaboración sueca (ASDI)


La UNAN - Managua creó el Laboratorio de Tecnología de los Alimentos (LABTECA) en enero del 2007, el que ha estado trabajando en Micro-propagación Vegetal y Estudios de Biodiversidad Genética.

Las Universidades públicas han formado un valioso equipo de investigadores a través del Programa de Doctorados con ASDI-SAREC.

La Universidad Politécnica

de Nicaragua (UPOLI) creó el Centro de Biotecnología (CEBiot) en marzo de 2007


La UNAN - Managua creó el Laboratorio de Biotecnología en enero de 2008


El Instituto Nicaragüense de Tecnología Agropecuaria (INTA) creó el año 2007 el Centro de Investigación Agropecuaria y Biotecnología (CNIAB)con financiamiento del Fondo Común de Donantes para infraestructura y equipamiento y del Programa de Formación de Capital Humano en Agro biotecnología Nicaragua-Finlandia (NIFAPRO), para la formación de sus investigadores. En el 2009 recibió los primeros 4 MSc. formados por NIFAPRO y al final del Programa (2012) el CNIAB debe contar con 12 investigadores (10 MSc. y dos PhD.).


2. Grupo Bioscientifica de Nicaragua – Empresa biotecnológica internacional con sede en Managua, que identifica, aísla y extrae activos botánicos para uso en productos farmacéuticos, cosméticos y nutricionales. Colabora con Fundación CECALLI y con el CBM de la UCA.

1. Empresa Minerales de Nicaragua C.A. S.A. (EMINICA), fundada en 1998. Línea de productos fermentados y minerales activados (MUSS, LACTIBIOL, FESCAFE, SUPROV), utilizados como suplementos proteicos y energéticos para la alimentación animal, obtenidos por fermentación de melazas, caña de azúcar, pulpa de café y residuos de cosechas.

Han recibido apoyo de FUNICA y tienen colaboración con el Instituto de Ciencia Animal (ICA) de Cuba.


3. Empresa AgroEcoServicios – Dedicada a productos por fermentación a partir del EM procedente de Japón, para usarlos como probióticos en camarón, avicultura y ganadería y como activadores fermentativos en ensilaje

4. Environmental Protection and Control (EPC) – Empresa radicada en Nicaragua en 2005 como extensión de la empresa panameña Ocean Pollution Control”, enfocada en la atención de incidentes ambientales tanto terrestres como marítimos y en la Gestión Ambiental Industrial (Contención de derrames de combustible terrestres y marítimos, remediación, limpieza y recuperación de sitios contaminados, etc.

Cursos:

Como parte de las tareas del INBION, durante el 2009 se desarrollaron tres Cursos de Introducción a la Biotecnología (2 en la UPOLI y uno en la UNAN Managua) y en el 2010 se desarrolló el Curso en la UNA y están pendientes cursos en el INTA, la UNAN León y EIAG – Rivas.

Eventos:

Primer Encuentro Nacional “Productos Biotecnológicos para la Producción Animal”, el 20 mayo del 2010, en las instalaciones de la UNA, organizado por CEBiot - UPOLI con apoyo del IICA.

Taller Nacional de Micropropagación, el 27 de abril, organizado por la UNA y desarrollado en sus instalaciones, el 27 de abril de 2011.


I y II Congresos de Agrobiotecnología: Organizados por el INTA y la Universidad de Helsinki, con financiamiento de Finlandia

Con todas esas tareas se contribuye que cada vez más nicaragüenses se interesan por los alcances de esta fascinante Revolución Tecnológica y a fomentar el trabajo conjunto entre todos los que se dedican a esta fascinante Ciencia en Nicaragua.

Sin embargo todavía hay un gran desconocimiento sobre Biotecnología en Nicaragua:

!Hay que cambiar esa situación y todos debemos poner de nuestra parte para lograr ese objetivo!


23/11/2011 Dr. R. A. González, CEBiot 3939

!GRACIAS POR SU ATENCIÓN!

Bioecnología, historia y desarrollo. Su situación actual en Nicaragua.

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