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HØctor Torres, Biotecnología Doctor en Bioquímica, Universidad Nacional de Buenos Aires; In- vestigador Superior del INGEBI-CONICET y Profesor Titular Plena- rio de la UBA.
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  • Hctor Torres, Biotecnologa

    Doctor en Bioqumica, Universidad Nacional de Buenos Aires; In-vestigador Superior del INGEBI-CONICET y Profesor Titular Plena-rio de la UBA.

  • SUMARIO

    I. Qu son la ciencia y la tecnologa?1. Descubrimiento cientfico e invencin2. El derecho de propiedad y la correspondencia biunvoca entre el

    producto y su procedimiento de obtencin3. Invencin y uso de un producto

    II. Qu es la biotecnologa?1. Conceptos bsicos

    1.1. Introduccin1.2. Las tecnologas de los procesos microbiolgicos1.3. Concepto de biotecnologa de avanzada

    2. Necesidad y uso de la biotecnologa2.1. Sector agroalimentario2.2. Sector salud2.3. Sector energa-petroqumico-minera

    3. Consideraciones polticas4. Propuestas bsicas

    4.1. Acciones a nivel de la educacin: consolidacin de un programa de formacin de recursos humanos

    4.2. Organizacin y mejoramiento operativo de las unidades de investigacin4.3. Estmulos a la pequea y mediana industria

    Anexo. Nmina de colegas consultados

  • I. QUE SON LA CIENCIA Y LA TECNOLOGIA?

    1. Descubrimiento cientfico e invencin

    El conocimiento que tiene la humanidad sobre s misma y de las propiedades de todoslos componentes que integran su entorno, en trminos generales, la naturaleza, se basaen una bsqueda constante a travs del mtodo cientfico. Este conocimiento cientficoy el mtodo para lograrlo constituyen las bases fundamentales de la ciencia en un cam-po determinado. Por otro lado, el trabajo que requiere adquirir dicho conocimiento me-diante la metodologa apropiada se denomina investigacin cientfica.

    El mtodo cientfico, rasgo distintivo de la ciencia, comprende una serie de accio-nes que transcurren a nivel de las siguientes etapas: primeramente, a partir de ob-servaciones circunstanciales sobre un objeto material o ideal, se elabora una pregun-ta que a su vez determina ulteriores observaciones minuciosas sobre hechos referidosa la cuestin y su objeto; en la segunda etapa se establece una hiptesis que expli-que los hechos de manera razonable; en la tercera se deducen de la hiptesis una se-rie de consecuencias lgicas que pueden y deben ser verificadas. Luego de tal verifi-cacin, la hiptesis se toma como cierta y es susceptible de ser ampliada ymodificada. El establecimiento de una hiptesis cientfica debidamente sustanciadase denomina descubrimiento cientfico.

    Para ser considerado como tal, el descubrimiento cientfico debe reunir dos carac-tersticas: originalidad y solidez. Por originalidad se entiende su novedad respecto delmarco general del conocimiento cientfico. Por solidez se comprende el grado de sus-tanciacin y verificacin a que ha sido sometida la hiptesis, para que ella sea consi-derada con el carcter de descubrimiento cientfico.

    Es importante destacar que el conocimiento cientfico no es una verdad absoluta.Toda hiptesis, aun debidamente sustanciada y tomada como conocimiento cientfi-co, continuar siendo verdadera hasta que otra hiptesis la reemplace o la modifi-que, demostrando su falsedad o limitacin. En definitiva, la ciencia como parte de lacultura, es una bsqueda permanente y perfectible.

  • La ciencia, su contenido cognoscitivo y sus mtodos, en cuanto a su difusin y uti-lizacin, constituyen un derecho inalienable de la humanidad toda y as ha sido de-clarado en la Carta constitutiva de la Organizacin de las Naciones Unidas para laEducacin, la Ciencia y la Cultura (UNESCO).

    Por ello, la difusin del conocimiento y mtodos cientficos es inmediata y asequi-ble a todas las sociedades y pases. Estas peculiaridades de la ciencia no solamente re-visten un carcter tico-filosfico. La constitucin de un fondo comn de conoci-mientos y mtodos nuevos posee, por otra parte, un fin eminentemente prctico dadoque su libre y rpida difusin acelera y abarata el proceso de generacin por parte dela comunidad cientfica internacional de otros conocimientos y metodologas an msnovedosos.

    La ciencia tiene, adems de la originalidad y la solidez, otra caracterstica indesli-gable: la utilidad. Esta ltima, que apunta a su significado e impacto econmico-so-cial, reviste dos aspectos. Uno de ellos est referido a la formacin de graduados uni-versitarios por profesores que son cientficos. El cientfico que genera conocimientos,est en la mejor situacin para transmitirlos a los estudiantes. Estos sern los futurosprofesionales que impulsarn al sistema productivo o que pasarn a retroalimentar elcircuito docente y cientfico universitario. El otro aspecto de la utilidad de la cienciaes servir de base para la generacin de ideas con profundo contenido prctico queeventualmente se concretarn en una invencin.

    Se entiende como invencin una idea que tenga el carcter de nueva en la esferatcnica, que permita la solucin de un problema especfico en dicha esfera tcnica yque sea aplicable por parte del sector productivo, junto con los procedimientos parasu concrecin.

    La invencin es la base para la generacin del prototipo, a travs de un desarrollotecnolgico. Tal prototipo constituye el conjunto de elementos fsicos o perceptiblesque constituyen la invencin. La etapa final de la invencin comprende la evaluacinde las necesidades del prototipo, su adaptacin y su mejoramiento, as como su pro-duccin en la escala requerida para su utilizacin por parte de la comunidad. El ele-mento comunitario requerido para tales funciones es la tecnologa. La incorporacinde un invento a la comunidad y el impacto del mismo a nivel de sus distintos elemen-tos se denomina innovacin tecnolgica.

    2. El derecho de propiedad y la correspondencia biunvoca entre el producto y su procedimiento de obtencin

    La tecnologa, aun cuando pueda valerse del mtodo cientfico para lograr sus obje-tivos, tiene un sentido netamente utilitario: el obtener en cantidad y calidad un pro-

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  • ducto, bien o servicio, de inters para la comunidad junto con el procedimiento re-querido para su manufactura en escala y la descripcin de su eventual uso. Dado queno existe un uso sin un producto que lo justifique y este ltimo tampoco existe sinun procedimiento para su obtencin, producto, procedimiento y uso poseen entre suna relacin indisoluble.

    Por lo expuesto anteriormente y desde el punto de vista de los derechos intelectua-les, es claro que el descubrimiento cientfico lleva ligado el nombre de sus cientficosautores. A ellos corresponde el reconocimiento acadmico de la comunidad cientficaen particular y de la humanidad en general. Esta ltima es la autntica duea y re-ceptora del descubrimiento.

    En cuanto a la invencin, el producto, junto con su procedimiento de obtencin yel uso, da derecho a sus legtimos dueos a impedir que se lo produzca y comerciali-ce.

    El grado de evolucin al que en la actualidad han llegado el conocimiento y losmtodos cientficos torna imposible la existencia de invenciones que no se basen endatos preexistentes, que han sido generados por la comunidad cientfica internacio-nal y que por ello son propiedad de la humanidad.

    Obviamente, el tema de la propiedad intelectual en general y del patentamiento delos productos biotecnolgicos, en particular, es sumamente controvertido. Los concep-tos y enfoques se plantean de acuerdo a los intereses polticos y principalmente eco-nmicos. A su vez, las posturas estn condicionadas por el inters en el tema que ma-nifiesta cada pas.

    En pases como Argentina, con una estructura tecnolgica relativamente pobre, en-tre los enfoques que se consideran para evaluar una invencin figuran los siguientes:

    En toda invencin es requisito para su existencia un producto especfico juntocon el procedimiento para su obtencin.

    Se entiende como procedimiento a una secuencia de etapas como resultado de lacual se obtiene un producto especifico.

    Se entiende como producto a una sustancia o mezcla de sustancias definibles encuanto a su estructura.

    En todo producto debe indicarse la estructura de su componente o sus compo-nentes.

    Molcula con peso molecular menor a 1500: indicacin de todos sus tomos conlas ligaduras correspondientes y posibles formas resonantes; peso molecular; punto defusin.

    Protena: secuencia completa de aminocidos deducida cuando corresponde de laestructura del ADN o ADN complementario; secuencia de no menos de 15 aminoci-dos del extremo N-terminal obtenida por secuenciacin de aminocidos; composicin

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  • porcentual de aminocidos; peso molecular; indicacin del tipo de modificacintranscripcional (fosforilacin, acilacin, etc.).

    Glicoprotena: indicacin de su carcter; peso molecular; proporcin de loscomponentes proteicos y glicosdico; tipo y proporcin de monosacridos en elcomponente glicosdico.

    Polisacridos: indicacin del tipo (homo o heteropolisacrido); grado de poli-merizacin; tipo y proporcin de monosacridos; estructura de unidades repetiti-vas si las hubiera; otros sustituyentes.

    Acido nucleico: naturaleza (ADN, ARN; simple cadena, doble cadena, etc.); se-cuencia de nucletidos; nmero de nucletidos; presencia de bases modificadas.

    Es requisito para la existencia de un procedimiento su estructuracin segnetapas sucesivas y la especificacin de su carcter.

    Se entiende como etapa una metodologa o conjunto de metodologas que danlugar a cierto grado de modificacin del material de partida o de productos inter-medios.

    Las etapas pueden tener el carcter de rutinario cuando involucren el uso demetodologas que son de uso comn en el mbito del conocimiento cientfico-tec-nolgico que las gener; o pueden tener el carcter de innovador cuando consti-tuyen una invencin.

    Dos etapas son iguales cuando su consecuencia es la misma, aunque involu-cren mtodos diferentes.

    Dos procedimientos son diferentes cuando involucran cierto nmero de etapasde carcter rutinario diferentes o una de carcter innovador diferente.

    Los organismos vivos (microorganismos, animales, vegetales) y/o estructurasque se autorrepliquen (estructuras autorreplicativas) dentro de las clulas (fagos,virus, plsmidos) pueden participar en una o varias etapas de un procedimiento.

    Una etapa que utilice a un organismo vivo con o sin una o varias estructurasautorreplicativas tendr el carcter de invencin cuando el organismo o la estruc-tura haya sido modificada por el inventor para la obtencin de un producto, finalo intermediario, que la especie, subespecie o variedad de dicho organismo no escapaz de producir antes de la modificacin.

    Una etapa que utilice a un organismo vivo con o sin una o varias estructurasautorreplicativas tendr el carcter de invencin cuando el organismo y/o la es-tructura hayan sido modificados por el inventor para la obtencin de un produc-to, final o intermediario, en las cantidades requeridas para su uso industrial y quesean sustantivamente mayores a las que dicho organismo produce antes de la mo-dificacin.

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  • 3. Invencin y uso de un producto

    Respecto de la utilizacin de un producto puede considerarse lo siguiente:

    Es una invencin el uso novedoso que se haga de una sustancia o conjunto desustancias existentes o no en la naturaleza.

    No es una invencin el uso obvio que se haga de una sustancia o conjunto desustancias existentes en la naturaleza u organismo vivo o que respondan al patrn deuso natural en la especie en la cual dicha sustancia existe.

    H. Torres / Biotecnologa 279

  • II. QUE ES LA BIOTECNOLOGIA?

    1. Conceptos bsicos

    1.1. Introduccin

    En el sentido ms general, se denomina biotecnologa a la aplicacin de organis-mos vivos, sistemas o procesos biolgicos a la solucin de problemas de inters pa-ra la comunidad mediante la generacin de innovaciones y su manufactura indus-trial.

    Vista as, la biotecnologa es tan antigua como la humanidad misma. Ella nacide la necesidad del hombre de almacenar alimentos durante los perodos anualesen que stos no estaban disponibles en sus fuentes originales. Alguien dijo que labiotecnologa naci cuando a un hombre se le ocurri almacenar leche en un es-tmago de un rumiante y comprob que aun cuando cambiaba su aspecto y gus-to, el producto mantena por semanas las propiedades nutritivas. Pronto el hombreinvent los procedimientos para la obtencin del pan, el queso y de todo tipo debebidas fermentadas (vino, cerveza y dems licores espirituosos) a partir de un n-mero variado de extractos vegetales.

    La biotecnologa es una especialidad con carcter multidisciplinario. Requiere deuna serie de ramas del conocimiento bajo el objetivo comn que es la aplicacinindustrial que permita distribuir los beneficios a la poblacin en general. En un ex-tremo de estas ramas del conocimiento se sita la biologa en sus aspectos ms am-plios y especficamente la microbiologa, la gentica, la bioqumica y la biologamolecular, mientras en el otro extremo se sitan la ingeniera de procesos y las tec-nologas agroalimentarias. A pesar de esta simplificacin es necesario destacar quela biotecnologa es el resultado de la coordinacin e integracin de todas estas dis-ciplinas.

    Este concepto clsico de biotecnologa puede analizarse bajo varios puntos de vis-ta, que, a su vez, pueden considerarse como sus grandes divisiones:

  • las tecnologas agropecuaria, ictcola y forestal, incluidas la avicultura y la silvi-cultura;

    las tecnologas no fermentativas para el procesamiento de materias primas gene-radas por los sectores agropecuario, ictcola, forestal, etc.;

    las tecnologas farmacuticas aplicables a la salud humana, animal y vegetal pa-ra la manufactura de frmacos, vacunas, reactivos de diagnstico, etc.;

    las tecnologas de los procesos microbiolgicos en sus distintos aspectos: la tec-nologa microbiana, la tecnologa fermentativa e ingeniera de procesos microbiol-gicos y el escalamiento (scaling up), la ingeniera bioqumica y el procesamientocorriente abajo (down stream processing);

    las biotecnologas de avanzada, surgidas en las dos ltimas dcadas.

    De esta forma, el panorama de la biotecnologa es tan amplio y variado que para suanlisis y comprensin requiere ser acotado, cuanto ms no sea arbitrariamente. Porello cuando se habla de biotecnologa se prefiere circunscribir su campo exclusiva-mente a las tecnologa de los procesos microbiolgicos y a la biotecnologa de avan-zada.

    Veamos ahora qu es cada una de estas especialidades.

    1.2. Las tecnologas de los procesos microbiolgicos

    Las tecnologas de los procesos microbiolgicos estn referidas a los desarrollos y uti-lizacin de mtodos y procesos en los que tienen participacin microorganismos, vi-rus y, eventualmente, clulas animales o vegetales. Como vimos anteriormente, estastecnologas comprenden varios aspectos.

    1. La tecnologa microbiana

    Posee como objetivo fundamental la seleccin del microorganismo o clula msadecuado para realizar un proceso determinado que transforma una sustancia oconjunto de sustancias en otras que son de inters. Esta seleccin se realiza sobrela base de requerimientos nutricionales, de la temperatura de desarrollo, de la es-tabilidad de dicho microorganismo o clula en las condiciones de cultivo, de su in-teraccin con los equipos dentro de los que es manipulado y del rendimiento delproducto deseado. En este proceso de seleccin pueden aplicarse tanto las tcnicasde la gentica microbiana clsica cuanto procedimientos de la biotecnologa deavanzada, en particular de la ingeniera gentica.

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  • 2. La tecnologa fermentativa e ingeniera de procesos microbiolgicos y el escalamiento (scaling up)

    Comprende a los equipos y procesos con los que se manipulan los microorganismos o c-lulas animales o vegetales en gran escala y dentro de los cuales transcurren las reaccio-nes que son de inters. Comprende tambin los distintos sistemas de control de los pro-cesos, incluidos temperatura, agitacin de los cultivos, flujo de nutrientes, cambios en laacidez, consumo de oxgeno en cultivos aerbicos, etc. En este punto son de importan-cia fundamental los problemas relativos a la transferencia de masa y energa, la instru-mentacin, la automatizacin y el diseo de plantas. La tendencia actual es hacia el con-trol automtico de los procesos fermentativos tanto de los parmetros fsicos como de losbioqumicos, mediante la utilizacin de computadoras y la integracin a travs de lasmismas de toda la serie de eventos que caracterizan una fermentacin.

    Este tipo de control es de particular importancia en los denominados procesos con-tinuos, donde, por un lado, se inyectan nutrientes y, por otro, se obtiene un cultivode microorganismos o clulas que contienen el producto de inters.

    En los procesos continuos se hallan en muy estrecha relacin las velocidades de en-trada de nutrientes con las velocidades en que stos son consumidos por los organis-mos en un determinado estado.

    Aqu resulta de primordial importancia la magnitud de los volmenes a manipular,desde unos pocos litros a decenas o centenas de metros cbicos. El escalamiento(scaling up) del proceso fermentativo desde un reactor experimental, pasando por unaplanta piloto hasta llegar al diseo de la Planta Industrial requiere imprescindible-mente de una serie continua de pruebas, marchas y contramarchas que permitan re-producir con la misma eficiencia lo que ocurre en un tubo de ensayo y lo que tienelugar a escala productiva.

    3. Ingeniera bioqumica y el procesamiento corriente abajo (down stream processing)

    El resultante del proceso fermentativo tal como sale del reactor no es en general el pro-ducto que va a ser consumido. Para su utilizacin debe ser sometido a una variedad deprocesos de purificacin y evaluacin. Finalmente debe ser envasado en condicionesque permitan su estabilidad durante el perodo anterior a su utilizacin o consumo. Losdistintos procedimientos involucrados en la purificacin, estabilizacin y envase (downstream processing) son materia de la ingeniera bioqumica y constituyen la etapa mscompleja y costosa de toda la manufactura biotecnolgica.

    Finalizado el proceso fermentativo el producto de inters puede encontrarse en elmedio extracelular, o puede ser el microorganismo en su totalidad, o puede haber per-

    H. Torres / Biotecnologa 283

  • manecido dentro de los microorganismos o clulas que lo sintetizan. En los dos pri-meros casos, su principal contaminante es el agua. La eliminacin del agua delproducto fermentativo es quizs el proceso ms costoso dado el consumo energ-tico. Si se trata, por el contrario, de un producto intracelular, primeramente se re-quiere la rotura de las clulas y, ulteriormente, su purificacin de la mirada decontaminantes que constituyen los componentes normales de todo tipo de organis-mo viviente.

    Como es obvio, en todos los casos los mtodos de purificacin dependern de lascaractersticas propias del producto. Puede tratarse, como se dijo, del microorganismointacto, por ejemplo, una levadura o un starter lctico, o de una mezcla de compo-nentes extracelulares, como es el caso del vino o de la cerveza. O puede tratarse deuna molcula muy simple, como es la del etanol, purificable por un proceso de desti-lacin, de una macromolcula proteica, como es el caso de una enzima de uso indus-trial, o de una estructura supramolecular, como puede ser un virus a utilizar en la ela-boracin de una vacuna.

    Importa destacar que en muchos de estos procesos corriente abajo se aplican re-cientes desarrollos producto de la biotecnologa de avanzada.

    1.3. Concepto de biotecnologa de avanzada

    En las ltimas dos dcadas ha ocurrido una real revolucin del conocimiento entemas referidos a la manipulacin experimental de la informacin gentica de losorganismos. Estos avances del conocimiento operados simultneamente en loscampos de la biologa molecular, bioqumica, enzimologa, gentica, microbiolo-ga, virologa, inmunologa y biologa celular, han sentado las bases de un nuevotipo de especialidad, denominada ingeniera gentica, y una serie de tecnologasconexas que en todo su conjunto reciben la denominacin de biotecnologa deavanzada. Como tal se entiende al conjunto de tcnicas que han sido puestas apunto en los ltimos veinte aos como resultado de la labor bsica desarrollada enlos campos anteriormente citados, y que se utilizan para la generacin de bienes yservicios mediante la utilizacin de organismos vivos o sus productos.

    Teniendo en cuenta su origen, las biotecnologas de avanzada pueden considerar-se como derivadas de:

    la biologa molecular (ingeniera gentica); la biologa celular (tcnicas de microinyeccin de clulas, tcnicas de fusin ce-

    lular y seleccin de hbridos, tcnicas de cultivos celulares y clonado celular, tcnicasde generacin de tejidos y organismos en vegetales, micropropagacin);

    284 Tecnologa

  • la inmunologa (tcnica de anticuerpos monoclonales, tcnicas de vacunacincon pptidos sintticos, tcnicas de enzimoinmunnodiagnstico);

    la embriologa (tcnicas de reprogramacin gentica animal y animales transg-nicos, tcnica de fertilizacin in vitro y cultivo de embriones, tcnica de almacena-miento de clulas sexuales y embriones);

    la biofsica (tcnica de seleccin celular por fluorescencia diferencial o FACS, tc-nicas de microscopa ptica de alta resolucin y reconstruccin tridimensional deimgenes acopladas a manipulacin digital de las mismas);

    la bioqumica (tcnicas de cromatografa de afinidad, tcnicas de cromatografalquida de alto rendimiento y de electroforesis, tcnicas de microsecuenciacin de pro-tenas y secuenciacin de cidos nucleicos, tcnicas de sntesis qumica de oligopp-tidos y oligonucletidos en fase slida);

    la ingeniera bioqumica (tcnica de reactores enzimticos o celulares en fase s-lida, tcnicas de separacin a travs de membranas);

    la ingeniera de fermentaciones (tcnicas de programacin interactiva de fermen-tadores microprocesados).

    A continuacin pasaremos a describir brevemente las caractersticas generales de es-tas tecnologas.

    1. La ingeniera gentica

    De todas las biotecnologas de avanzada la ingeniera gentica merece una conside-racin muy especial. Ella trata del conjunto de tcnicas destinadas a la transferencia,por procedimientos de laboratorio, de la informacin gentica de un organismo a otro,trascendiendo la barrera de las especies y del eventual aislamiento, manipulacin ymodificacin de esta informacin. En ingeniera gentica pueden considerarse los si-guientes enfoques tcnicos:

    i) Clonado molecular o manipulacin gentica. Consiste en:

    la obtencin de secuencias genticas, bien por fragmentacin del genoma deun organismo, clula o tejido, o bien por copia enzimtica de los RNA mensaje-ros;

    su insercin en un DNA plasmdico o viral denominado vector para constituirmolculas hbridas de DNA recombinante;

    la introduccin de dichas molculas hbridas en una clula husped (bacteria,hongo, levadura, clula animal o clula vegetal), procedimiento denominado trans-formacin;

    H. Torres / Biotecnologa 285

  • la amplificacin de las molculas hbridas en las clulas husped, donde stas sereplican a una velocidad mayor que la informacin gentica (cromosomal) propia delhusped;

    el clonado de las clulas huspedes portadoras de genes heterlogos; esto es, elaislamiento de una poblacin homognea de clulas portadora de la informacin ge-ntica de inters;

    la caracterizacin del clon de clulas husped portador del gen heterlogo me-diante el anlisis de la existencia de dicho gen por tcnicas de hibridizacin o inmu-nolgicas.

    Sobre estos puntos merecen algn comentario algunas tecnologas recientemente in-troducidas para la transformacin de las clulas husped y para la amplificacin delas secuencias. Usualmente para que una molcula muy grande (macromolcula), co-mo lo es la de un vector plasmdico, pueda entrar en una clula husped, sta es tra-tada con una sal de calcio. Ms recientemente se ha visto que las clulas pueden sersometidas a la accin de un campo elctrico para aumentar de modo manifiesto supermeabilidad a este tipo de macromolcula; el procedimiento se denomina electro-poracin.

    En el caso de tejidos vegetales se ha introducido un nuevo e inslito procedimien-to para su transformacin con DNA exgeno denominado pistola gentica (genegun). En este caso, el DNA entra a las clulas vegetales acompaando a micropro-yectiles de tungsteno, disparados por un cartucho explosivo.

    Muy recientemente se ha introducido un nuevo procedimiento para la amplifica-cin de una informacin gentica que no requiere de la elaboracin de una molcularecombinante y su posterior amplificacin en una clula husped. Este nuevo proce-dimiento, denominado reaccin en cadena de la polimerasa (polymerase chain reac-tion), o ms simplemente, PCR, se realiza en un tubo de ensayo por accin de una en-zima termoestable que polimeriza las cadenas hasta llegar a niveles de amplificacinde millones de veces.

    ii) Anlisis de las estructuras genticas mediante:

    la utilizacin de enzimas de restriccin (construccin de mapas de restriccin); la secuenciacin de nucletidos, comparacin y anlisis de las secuencias por m-

    todos informticos que permiten la determinacin de la estructura molecular del geny el grado de homologa con otros genes.

    iii) Expresin de funciones genticas consistente en el clonado molecular de un gen,logrando que el mismo induzca la produccin, en una clula husped determinada,

    286 Tecnologa

  • de la protena o cido nucleico que codifica, por ejemplo, produccin de insulina ode una sonda diagnstica en una bacteria.

    La expresin puede ser inducida en una bacteria (por ejemplo, Escherichia coli) oen una levadura (Saccharomyces cerivisiae), o en clulas de insecto o en clulas ani-males (en general, de hmster) o en plantas.

    Una vez obtenida la secuencia que se desea expresar bajo la forma de una prote-na por ella codificada, es necesario insertarla en un vector, plsmido o virus, porta-dor de una estructura funcional denominada promotor. El promotor determina quela secuencia a expresar por la clula husped sea reconocida como propia, dando lu-gar a la sntesis de la protena heterloga.

    iv) Diagnstico por hibridizacin con sondas especficas. Permite detectar por m-todos de hibridizacin de cidos nucleicos la existencia de fallas genticas (enferme-dades hereditarias) o de organismos patgenos (virus, bacterias, parsitos, etc.).

    La deteccin de alteraciones en la informacin gentica, responsable de las patolo-gas hereditarias, se efecta con bastante precisin mediante la utilizacin del deno-minado polimorfismo en la longitud de los fragmentos de restriccin (restrictionlenght fragment polimorphism) o, ms simplemente, RLFP. Esta tcnica es ademsaplicada con mucho xito en el establecimiento de filiaciones o paternidades dudosasy es de singular valor tanto en el hombre cuanto en la certificacin del semen bovi-no o equino.

    La utilizacin de sondas diagnsticas (probes) para la deteccin del genoma de mi-croorganismos y virus constituye un procedimiento simple, rpido, barato y especifi-co para el diagnstico de enfermedades humanas, animales y vegetales. A partir deluso de sondas no radiactivas, biotiniladas, los procedimientos se han simplificado mu-chsimo y constituyen una alternativa a los enzimoinmunoensayos (ELISA) que sedescribirn ms adelante. Adems, los procedimientos de hibridizacin se han simpli-ficado con la introduccin de membranas muy resistentes de nylon, portadoras de car-gas positivas.

    v) Mutacin dirigida a sitio gentico. Permite la introduccin de cambios en la se-cuencia de cualquier gen en cualquier sitio en forma sumamente especfica y sin l-mites.

    2. Tcnicas de microinyeccin de clulas

    Un procedimiento alternativo para la transformacin de una clula animal o vegetales el de la microinyeccin del material gentico, preferentemente en el ncleo celu-

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  • lar. Esta tcnica es bien conocida para el caso de vulos de anfibios que son clulasinusualmente grandes. En la actualidad, los procedimientos se han perfeccionado has-ta el punto de poder microinyectar automticamente centenares de clulas animalesen pocos minutos.

    3. Tcnicas de fusin celular y seleccin de hbridos

    Las clulas animales o vegetales que presentan exclusivamente una membrana ex-terna o plasmtica son susceptibles de ser fusionadas. Los hbridos as generadospueden rearreglar su material gentico y dar lugar a clulas nuevas, a partir de lascuales en muchos casos, en particular en vegetales, es factible regenerar organis-mos no existentes en la naturaleza. Los procesos de fusin celular utilizan o bienun virus llamado Sendai inactivado, o bien un reactivo qumico, el polietilene-glicol, o bien un campo elctrico. En este ltimo caso, la tcnica, que se denomi-na electrofusin, es muy simple y permite la obtencin de hbridos celulares conalto rendimiento.

    4. Tcnicas de cultivos celulares y clonado celular

    Tanto en el caso del cultivo de clulas animales como de vegetales los procedimien-tos han sido optimizados. Se dispone de una variedad de medios de cultivo de com-posicin perfectamente definida y de procedimientos para el aislamiento de poblacio-nes homogneas de clulas (clones) a partir de una sola clula madre.

    En el caso del cultivo de clulas animales se han perfeccionado los mtodos de cul-tivo masivos sobre soportes de fibras huecas (hollow fibers) o de microesferas (micro-carriers) que permiten obtener grandes masas celulares ms simplemente separablesde los productos por ellas generados.

    5. Tcnicas de generacin de tejidos y organismos en vegetales. Micropropagacin

    En vegetales es posible partir de pequeos fragmentos de tejido poco diferenciado(meristema) y, por cultivo de tejido, regenerar una planta adulta. El fenmeno de laorganognesis in vitro requiere de procedimientos y de medios de cultivo que, me-diante la utilizacin de hormonas vegetales, citoquininas y auxinas, permiten la dife-renciacin de masas celulares indiferenciadas denominadas callos.

    Es interesante destacar que en la etapa indiferenciada, las clulas vegetales pue-den experimentar ciertos cambios genticos poco definidos, llamados variacinsomaclonal que pueden utilizarse para la produccin de variedades de plantas con

    288 Tecnologa

  • caractersticas peculiares, en especial resistencias especficas, por ejemplo a pat-genos, sequedad, fro, etc.

    La posibilidad de generar una planta adulta a partir de un cultivo de tejidos es unaforma muy rpida de propagar (micropropagar) cultivos libres de enfermedades y escada vez ms utilizada en el caso de hortalizas, plantas ornamentales y algunas espe-cies leosas. En la misma lnea tecnolgica se incluyen el cultivo de anteras para lageneracin de especies haploides a partir de las clulas del grano de polen, el cultivode embriones y la generacin de semillas artificiales que son embriones vegetales en-capsulados en geles especiales.

    6. Tcnica de anticuerpos monoclonales

    La obtencin de un anticuerpo monoclonal se basa en la inmortalizacin de unclon celular de clulas del bazo denominadas linfocitos. Estas clulas fabrican unanticuerpo especfico. Para inmortalizar a los linfocitos se los debe fusionar auna clula cancerosa denominada mieloma. El hbrido as obtenido (hibridoma)segrega un solo anticuerpo correspondiente al referido clon linfocitario y, porello, se lo denomina monoclonal. Este anticuerpo monoclonal puede obtenerse obien de los cultivos celulares del hibridoma o bien del fluido peritoneal de un ra-tn inyectado con dicho hibridoma. La gran especificidad de los anticuerpos mo-noclonales y su simplicidad de obtencin los hacen en muchos casos preferibles alos anticuerpos policlonales tradicionales, obtenibles de animales (conejo, chivo,caballo, etc.).

    7. Tcnicas de vacunacin con pptidos sintticos

    La vacunacin del hombre o de un animal requiere usualmente de la inyeccin del or-ganismo patgeno (microorganismo o virus) previamente inactivado o sometido a unproceso de atenuacin. Si bien la vacunacin es un procedimiento muy eficaz para laprevencin de un nmero muy grande de enfermedades, las caractersticas propias dela vacuna la hacen a veces peligrosa por los efectos no deseables de sus componen-tes o por no ser totalmente completo el proceso de inactivacin. Por ello es interesan-te poder utilizar como vacuna un compuesto de estructura definida que imite los efec-tos del organismo patgeno. Actualmente parecera que es factible producir vacunassintticas compuestas por una protena (albmina o hemocianina) que tiene ligadamuchas cadenas de aminocidos (pptidos) sintetizados qumicamente. Estos pptidossintticos presentan una secuencia idntica a ciertos eptopes del organismo patge-no, que son las estructuras responsables de generar la respuesta inmunitaria contradicho patgeno.

    H. Torres / Biotecnologa 289

  • 8. Tcnicas de enzimoinmunodiagnstico (ELISA)

    Estas tcnicas, desarrolladas al comienzo de la dcada de los aos setenta, hanmejorado drsticamente la posibilidad de diagnosticar enfermedades de origenmicrobiano o viral, constituyendo un avance notable sobre los procedimientos deradioinmunoensayo, que requieren instalaciones costosas para la deteccin demolculas radiactivas. El procedimiento denominado ELISA (enzymelinked immu-noassay) consiste en la unin del anticuerpo especfico, policlonal o monoclonal,a una enzima (peroxidasa o fosfatasa alcalina) y la deteccin del complejo ant-geno-anticuerpo mediante una reaccin que genera un compuesto coloreado.Existen muchas variaciones sobre este enfoque. De las ms utilizadas es la que re-quiere de anticuerpos conteniendo biotina, a la cual se puede unir un conjugadode avidinaenzima.

    9. Tcnicas de reprogramacin gentica animal. Animales transgnicos

    Constituyen uno de los enfoque ms apasionantes de la biotecnologa de avanzada.Mediante estos procedimientos es posible inyectar un vulo animal fecundado con unplsmido hbrido que contiene un gen distinto a los genes del animal en cuestin. Es-te vulo fecundado y con informacin gentica adicional, cuando es transferido altero de una madre adoptiva genera el embrin y ulteriormente el animal transg-nico. Por estos procedimientos es factible obtener nuevas especies animales, por ejem-plo, el superratn, que posee altos niveles de hormona de crecimiento y un tamaosignificativamente mayor que los animales normales de su especie. En el caso de losporcinos transgnicos, se produce una especie nueva con poco contenido de grasa enlas carnes. Es importante destacar que estos procedimientos pueden eventualmenteutilizarse para la terapia de genes alterados, responsables de un gran nmero de en-fermedades hereditarias.

    10. Tcnica de fertilizacin in vitro, cultivo de embriones y transferencia embrionaria

    Esta tcnica permite realizar en el tubo de ensayo la fertilizacin de vulos porespermatozoides y la generacin del embrin animal en sus primeras etapas. Elembrin puede luego transferirse al tero de la madre, que puede ser una madreadoptiva, para continuar hasta su finalizacin el proceso de gestacin. La tcni-ca, cuando se aplica al hombre, da lugar a los denominados bebs de probeta.

    290 Tecnologa

  • En bovinos, es de utilizacin intensiva el procedimiento denominado de transferen-cia embrionaria para la generacin masiva de embriones de animales con muy altovalor gentico. El mtodo, que permite un incremento muy rpido de la calidad de losrodeos, consiste en fecundar in vivo mucho vulos en una madre superovulada, la ul-terior obtencin de los embriones respectivos por lavado y su posterior implante enmadres adoptivas.

    11. Tcnica de almacenamiento de clulas sexuales y embriones

    Esta tcnica est muy ligada a la anterior. Los espermatozoides de animales con altovalor gentico pueden conservarse en nitrgeno lquido a 180 C (crioconservacin)en presencia de ciertos crioconservadores (glicerol, dimetilsulfxido, etc.) y utilizarsepara fecundar hembras frtiles. Asimismo pueden almacenarse los embriones genera-dos por procedimientos in vitro u obtenidos por lavado, hecho que permite una fcilcomercializacin de los mismos. Procedimientos similares se aplican a la conservacinde embriones vegetales y a todo tipo de clulas.

    12. Tcnica de seleccin celular por fluorescencia diferencial o FACS

    Esta tcnica permite contar y separar selectivamente clulas que han sido previamen-te marcadas con un reactivo fluorescente. Esta seleccin se efecta mediante proce-dimientos que muy rpidamente analizan, clula por clula, las caractersticas fluo-rescentes de cada una de ellas.

    13. Tcnicas de microscopa ptica de alta resolucin

    Constituyen uno de los avances ms notables y recientes de la microscopa pticay que han permitido ampliar los lmites de resolucin de la misma. La microscopaconfocal, la microscopa de barrido ptico y la digitalizacin computarizada deimgenes permiten hoy la reconstruccin de imgenes tridimensionales a una re-solucin razonable, que no requiere de la utilizacin de la microscopa electrni-ca.

    14. Tcnicas de cromatografa de afinidad

    Estas tcnicas se basan en la interaccin de una protena, en general una enzima, conun ligando especfico, usualmente un sustrato, activador o inhibidor. Su utilizacinest cada vez ms difundida, particularmente por contarse con matrices cromatogr-ficas apropiadas, del tipo de los geles de dextrano o de poliacrilamida.

    H. Torres / Biotecnologa 291

  • Una derivacin de estos procedimientos es la cromatografa por inmunoafinidad,donde el ligando est constituido por el anticuerpo contra la protena que se deseapurificar.

    15. Tcnicas de cromatografa lquida de alto rendimiento y de electroforesis (HPLC)

    El desarrollo de nuevas matrices cromatogrficas (vidrio, slica, etc.), que toleranla aplicacin de muy altas presiones sobre partculas con dimetros de micronesha permitido un aumento notable tanto en la resolucin de los sistemas de sepa-racin de molculas, cuanto en el tiempo de trabajo. Es as que la separacin demicro o macromolculas resulta hoy tanto ms simple, hecho que tambin se vioacompaado con un perfeccionamiento importante de los sistemas de microdetec-cin.

    Adems se han desarrollado procedimientos alternativos a la tradicional cromato-grafa de intercambio inico, tales como la cromatografa hidrofbica, la de permea-cin en geles, la de fase invertida, sobre colorantes triaznicos, etc.

    Los mtodos de separacin de macromolculas, en matrices de geles de poliacrila-mida y agarosa sometidas a la accin de un campo elctrico (electroforesis), constitu-yen uno de los avances ms notables en el estudio de cidos nucleicos y protenas.Sin ellos no sera posible llevar adelante la mayor parte de los procedimientos de laingeniera gentica.

    16. Tcnicas de microsecuenciacin de protenas y secuenciacin de cidos nucleicos

    Los rutinarios y excesivamente laboriosos mtodos de secuenciacin de protenas hansido perfeccionados sustantivamente. Por un lado se los ha automatizado completa-mente, y por el otro su sensibilidad se ha incrementado en ms de tres rdenes demagnitud. Esto es consecuencia de la aplicacin de sistemas en fase slida, del mejo-ramiento de la qumica de derivatizacin de los productos y del perfeccionamiento delos mtodos de separacin cromatogrfica.

    No obstante ello, lo que ha causado una revolucin en el conocimiento de la es-tructura primaria de las protenas es la introduccin de los mtodos de secuenciacinde cidos nucleicos, en particular del cido desoxirribonucleico (DNA). El conocimien-to de la secuencia de nucletidos de los genes o de sus copias (cDNA) permite inferirdirectamente la secuencia de aminocidos de las protenas por ellos codificados. Estoha permitido disminuir el tiempo que requera la dilucidacin de la secuencia de unaprotena de aos a pocos das.

    292 Tecnologa

  • 17. Tcnicas de sntesis qumica de oligopptidos y oligonucletidos en fase slida

    La aplicacin de mtodos de sntesis qumica sobre fase slida permite hoy la obten-cin, por procedimientos totalmente automticos y computarizados, de segmentos deprotenas (pptidos) o de genes (oligonucletidos) en perodos de pocos das.

    En el caso de la sntesis de oligonucletidos por el camino de los fosfitotristereses hoy posible sintetizar en poco tiempo genes enteros. La aplicacin ms importan-te de esta tcnica se produce en la sntesis de sondas para hibridizacin, particular-mente aplicables a la tcnica del PCR.

    18. Tcnica de reactores enzimticos o celulares en fase slida

    El desarrollo de las matrices cromatogrficas de afinidad ha permitido la aplicacinde procedimientos similares para ligar una enzima determinada a una matriz y con-tar con sistemas de transformacin de un sustrato a su producto en forma continua.En muchos casos no es siquiera necesario el aislamiento y purificacin de la enzima,basta con la unin a la matriz de las clulas que contienen a la enzima.

    En otros casos, sin necesidad de una matriz cromatogrfica, las clulas estn con-tenidas en microesferas de un polisacrido (cido algnico) que son permeables al sus-trato y al producto.

    19. Tcnicas de separacin a travs de membranas

    El desarrollo de nuevos tipos de membranas, en particular con propiedades selectivaso con tamao de poro controlado, ha permitido extender considerablemente la utili-zacin de procedimientos de filtracin anteriormente limitados al conocido fenme-no de dilisis. Los procedimientos de microfiltracin, electrodilisis, smosis reversay ultrafiltracin permiten con facilidad, rapidez y bajos costos la concentracin, de-salado y purificacin de distintos tipos de molculas y, en particular, de macromol-culas. La mayor parte de estos procesos pueden llevarse a cabo, bien mediante la uti-lizacin de membranas o bien de las denominadas fibras huecas.

    En todo caso se ha optimizado notablemente la dinmica de la circulacin de los flui-dos a presin reducida particularmente a travs del denominado flujo tangencial.

    20. Tcnicas de programacin interactiva de fermentadores microprocesados

    Estas tcnicas permiten un control simple y preciso de los procesos fermentativos a ni-vel de los distintos parmetros, incluidos temperatura, agitacin de los cultivos, flujode nutrientes, cambios en la acidez, consumo de oxgeno en cultivos aerbicos, etc.,

    H. Torres / Biotecnologa 293

  • que permiten la integracin de toda la serie de eventos que caracterizan a una fermen-tacin. Este tipo de control es de particular importancia en los denominados procesoscontinuos donde, por un lado, se inyectan nutrientes y, por otro, se obtiene continua-mente un cultivo de microorganismos, produciendo la sustancia de inters.

    2. Necesidad y uso de la biotecnologa

    Los campos de aplicacin de la biotecnologa se dan fundamentalmente en tres sec-tores: agroalimentario, salud, y energa-petroqumica-minera.

    2.1. Sector agroalimentario

    Aplicacin agropecuaria

    La aplicacin de la biotecnologa de avanzada en el campo de la industria farmacu-tica, de hormonas, vacunas y reactivos de diagnstico sin duda es un enfoque rele-vante respecto de la mejora, a corto plazo, del sector agropecuario. Este punto se tra-tar ms adelante.

    Por otro lado, el empleo de tcnicas de ingeniera gentica y de biotecnologa deavanzada en el mejoramiento de este sector tiene buenas perspectivas a mediano ylargo plazo. Se trata sin duda de una empresa de ms envergadura que el diseo demicroorganismos para su utilizacin en procesos industriales. La produccin agrope-cuaria puede y debe mejorar mediante las herramientas provistas por la biotecnologade avanzada, a travs de su utilizacin en la propagacin de especies conocidas y enel desarrollo de nuevas variedades de vegetales. Dichas herramientas tambin tienensu aplicacin en el mejoramiento de la produccin animal.

    a) Propagacin de especies conocidas.Las modernas tcnicas de cultivo de tejidos y embriones o de clulas vegetales y laulterior generacin de plntulas constituyen actualmente un medio muy eficiente pa-ra la micropropagacin de especies de importante valor econmico, libres de patge-nos. Estos procedimientos son de uso comn para la obtencin de cultivares de papa,ajo y frutilla, as como para propagacin de especies ornamentales, por ejemplo, or-qudeas, helechos, etc.

    b) Desarrollo de nuevas variedades de vegetales.En este tipo de desarrollo, la ingeniera gentica ha de ser un natural complemen-to de las tcnicas genticas hasta ahora empleadas y de su mayor adaptacin a

    294 Tecnologa

  • otros tipos de mejoras agrcolas, tanto en lo relacionado con el manejo general delcampo, como con el control de plagas, tcnicas de cultivo, fertilizacin e irriga-cin.

    La utilizacin de tcnicas derivadas de la biologa molecular en el mejoramiento deespecies vegetales, en cuanto a su resistencia a sequa, fro, herbicidas, agentes pat-genos e insectos, ofrece ciertas diferencias respecto de la construccin de microorga-nismos por tcnicas de ingeniera gentica. En un microorganismo los cambios son dehecho; una vez introducidos, se expresan. En una clula vegetal, por el contrario, loscambios introducidos deben manifestarse en la totalidad o casi totalidad de la planta.Bsicamente, para lograr xito con este tipo de manipulaciones sobre vegetales se uti-lizan dos enfoques. Uno de ellos consiste en la obtencin de clulas vegetales aisla-das a travs de la generacin de protoplastos (clulas vegetales sin pared). Estos pro-toplastos pueden regenerar plantas adultas con propiedades diferentes a travs delfenmeno de variacin somaclonal. O bien pueden fusionarse protoplastos de dos es-pecies diferentes y obtener plantas hbridas a partir de los protoplastos fusionados. Es-te enfoque permite obviar problemas de incompatibilidad en el cruzamiento de espe-cies diferentes.

    El otro tipo de enfoque es directamente por ingeniera gentica que implica la uti-lizacin de tcnicas de clonado molecular, utilizando como vector al plsmido Ti. Es-te vector transforma a las bacterias del gnero Agrobacterium, quienes a su vez in-fectan a las plantas dicotiledneas. En definitiva, la informacin gentica contenidaen el plsmido es transferida a los cromosomas de los ncleos celulares. Con este ti-po de manipulaciones ya se ha logrado generar nuevas especies vegetales (papa, ta-baco, etc.) con resistencias especficas a insectos, virus y herbicidas.

    Sin estar relacionadas con la generacin de nuevas variedades vegetales, pero condirecta importancia para la industria farmacolgica, tambin deben mencionarse lastcnicas de obtencin de ciertos frmacos y alcaloides en cultivos de clulas vegeta-les.

    Finalmente en este punto merece un comentario el problema de fijacin del nitr-geno en plantas de inters econmico. Constituye uno de los temas en los cuales sehan realizado mayores esfuerzos en el estudio de la estructura, organizacin y regu-lacin de los genes nif responsables de la fijacin del nitrgeno en bacterias y de es-tructuras genticas relacionadas. El proceso de fijacin biolgica del nitrgeno porbacterias del suelo es de una importancia enorme, pues permite la incorporacin delnitrgeno atmosfrico en compuestos orgnicos como son los aminocidos. Este pro-ceso ocurre usualmente a nivel de bacterias del gnero Rhizobium que estn asocia-das a las races de las leguminosas (poroto, soja, alfalfa, trbol, arveja, etc.). En el ca-so del Rhizobium es bien sabido que existe una asociacin simbitica entre la bacteriay las races de la leguminosa formando una estructura sumamente diferenciada que

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  • se denomina bacteroide. El fenmeno de fijacin biolgica del nitrgeno y de lasfunciones relacionadas requieren de una informacin gentica sumamente complejaorganizada en 17 genes denominados nif. Estos genes tienen la informacin gen-tica de una enzima llamada nitrogenasa, que es realmente una fbrica que transfor-ma el nitrgeno atmosfrico en amonaco.

    En la dilucidacin de esta compleja estructura han sido muy importantes las con-tribuciones de ingeniera gentica. Por tcnicas de este tipo ya ha sido posible trans-ferir los genes nif de una bacteria a otra bacteria, con expresin de la actividad ni-trogenasa. Asimismo, ha sido posible la transferencia a levaduras, pero sin xito en laexpresin de la nitrogenasa. En un futuro mediato es bastante posible que puedan in-corporarse los genes nif a gramneas del tipo de la cebada o el trigo, que por s mis-mas son incapaces de fijar nitrgeno. Esto, sin duda, permitir eliminar, o por lo me-nos disminuir significativamente, la necesidad de fertilizantes nitrogenados en talescultivos.

    Sin embargo, existe cierta concordancia en cuanto a que las posibilidades de lograrestos objetivos a un corto plazo son inciertas. Por ello es razonable considerar que lagentica y la ingeniera gentica pueden por ahora introducir ciertas mejoras en los sis-temas de reconocimiento e interaccin de las bacterias fijadoras de nitrgeno con lasraces de sus huspedes naturales, las leguminosas. Varios laboratorios estn dedicadosa seleccionar por estas tcnicas los mejores microorganismos fijadores de nitrgeno,con la mxima capacidad de colonizar las races de sus huspedes.

    c) Mejoramiento de la reproduccin animal.Aun cuando ya se dispone de cierto nmero de especies animales transgnicas, lautilizacin intensiva de mtodos sofisticados de manipulacin gentica, tales comoclonado molecular, fusin celular y produccin de nuevas especies en el mejora-miento pecuario, es poco probable en la prxima dcada. En este campo, son mu-chsimo mayores las posibilidades de la extensin del uso de la inseminacin arti-ficial y transferencia embrionaria en el ganado vacuno y otras especies: ganadoporcino, ovino, etc.; la mejora en el conocimiento y manipulacin del ciclo sexualdel ganado, superovulacin, control y sincronizacin del estro; as como el incre-mento en el conocimiento de la fisiologa de la lactancia, etc. Son requeridos tam-bin mayores estudios genticos clsicos y nutricionales no solamente para la me-jora del ganado, sino para el incremento de la produccin avcola y un mayorconocimiento gentico, fisiolgico y bioqumico en temas relativos a la produccinictcola, de crustceos y de moluscos.

    Resta en este punto un comentario sobre la moderna tcnica de transferenciaembrionaria, bastante bien desarrollada actualmente. Aun cuando es costosa, re-sulta de mucha utilidad para la obtencin de reproductores de muy alto valor. Asi-

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  • mismo, ha de ser, sin duda, de incuestionable valor el desarrollo de tcnicas de de-terminacin del sexo a nivel del espermatozoide o de las primeras etapas del desarro-llo embrionario. La aplicacin de la somatotrofina al ganado lechero se describir msadelante.

    Industria de la alimentacin

    Esta industria tiene aqu un singular inters, particularmente en lo relacionado conla construccin de nuevos y mejores microorganismos a utilizar en dos tipos dife-rentes de procesos. Por un lado, la transformacin de biomasa, proveniente de de-sechos industriales, humanos o animales, en materiales comestibles, ricos en la de-nominada protena unicelular (single-cell protein). Por otro lado, estos nuevosprocesos pueden aplicarse al tratamiento de alimentos, ya sea por obtencin denuevas cepas de microorganismos, que se utilizan en la produccin de alimentos ybebidas, por ejemplo starters lcticos, cepas para la produccin de cervezas y vi-nos, etc., o a travs de la generacin de enzimas proteolticas, como ocurre en laindustria quesera (por ejemplo, la renina), o bien en la produccin de aditivos pa-ra los alimentos. Entre estos ltimos figuran la produccin de fructosa, de edulco-rantes del tipo del aspartano, de cido glutmico, de cido inosnico y de amino-cidos.

    Asimismo la gentica clsica y la ingeniera gentica son necesarias para el per-feccionamiento de cepas de bacterias y hongos para la produccin de enzimas deuso industrial (proteasas, glicosidasas, isomerasas, etc.).

    2.2. Sector salud

    A nivel de la industria farmacutica se destacan como productos de esta tecnologaantibiticos, hormonas, inmunomoduladores, enzimas y vacunas. Entre las hormonasexiste mucho inters en eritropoyetina, insulina y somatotrofina; entre los inmuno-moduladores, los interferones, los factores estimulantes de colonias y las interleuqui-nas; entre las enzimas se puede mencionar la uroquinasa y el activador tisural delplasmingeno (disolventes de cogulos sanguneos), la superxidodismutasa y los fac-tores de la coagulacin sangunea. Varios de estos productos ya estn en el mercado.

    Respecto de las vacunas se destacan las de hepatitis B, aftosa, virosis aviaria, rabia,diarreas infecciosas, malaria, Chagas, Leishmania, etc. De tal forma, este tipo de tec-nologas permitir abaratar muchos frmacos y, a su vez, disponer de los mismos encantidades masivas, en beneficio tanto de la salud humana cuanto de la animal.

    Por otro lado, dentro del mbito de la industria farmacutica, son de trascendentalimportancia las tcnicas de inmunodiagnstico sobre fase slida que permiten efec-

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  • tuar directamente al mdico, o incluso al paciente, evaluaciones de estados fisiolgi-cos (glucemia, fertilidad, embarazo, etc.) o de distintos estados patolgicos. Los mto-dos de inmunodiagnstico, adems de aplicarse a la salud humana, tambin son deuso importante en el control de la salud animal y vegetal.

    Merece destacarse aqu la singular importancia de la tecnologa de los anticuerposmonoclonales, cuya utilizacin ha abierto nuevas posibilidades en el inmunodiagns-tico, la inmunoterapia, la preparacin industrial de antgenos y la purificacin de pro-tenas

    Este tipo de aplicaciones, propias de la industria farmacutica, son obviamentetambin aplicables al mejoramiento del sector agroalimentario. Las tcnicas biotec-nolgicas de avanzada han contribuido notablemente al mejoramiento sanitario deanimales y vegetales, tanto en lo referente a contar con mejores vacunas como endisponer de ms y mejores reactivos de diagnstico para distintos tipos de patolo-gas.

    Adems, el tratamiento del ganado lechero con la hormona de crecimiento bovinao somatrofina ha de constituir en los prximos aos la mayor revolucin en la pro-duccin lctea. Este tratamiento con hormona producida por ingeniera gentica me-jora hasta un treinta por ciento la produccin de leche, y adems, favorece la depo-sicin de carnes magras.

    Ms an, algunos productos farmacuticos de la biotecnologa de avanzada augu-ran una rpida solucin a problemas sanitarios del ganado. El diagnstico de distin-tos tipos de patologas en forma simple y barata (herpes, rotavirus, colitis enteropa-tognica, etc.), as como la disponibilidad de mejores vacunas (peste africana porcina,diarrea infecciosa, seudorrabia, rabia, etc.) o de agentes antivirales como los interfe-rones, son, sin duda, ya realidades de considerable valor econmico.

    Finalmente, tambin relacionado al sector salud debe mencionarse todo lo atinen-te con el control de la contaminacin ambiental: pueden utilizarse microorganismosgenticamente adaptados o diseados por tcnicas de ingeniera gentica en la trans-formacin, procesamiento y purificacin de residuos cloacales o efluentes de las in-dustrias alimentarias, qumicas y del cuero. En este caso tambin se da una situacinprctica similar a la de la industria minera, donde los referidos microbios deben ac-tuar sobre masas de gran volumen, siendo muy tiles particularmente en el caso deeliminacin de sustancias muy txicas y/o contaminantes del agua a ser utilizada ul-teriormente en la generacin de agua potable.

    2.3. Sector energa-petroqumica-minera

    La industria qumica puede aplicar estas tecnologas para mejorar cepas de microorga-nismos para la transformacin fermentativa de la biomasa, a travs de la cual pueden

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  • producirse compuestos orgnicos de inters, incluyendo etanol, cido ctrico, aminoci-dos, acetona, butanol, cido fumrico y polmeros biodegradables, entre otros.

    La mejora de la industria qumica con los nuevos procesos de la ingeniera genti-ca facilitar, sin duda, el aprovechamiento de fuentes renovables de energa, a travsde la utilizacin de biopolmeros tales como almidn, celulosa, hemicelulosa y ligni-nas. Los procesos exigirn, de hecho, condiciones mucho ms simples, con menor uti-lizacin de energa y menor contaminacin por disminucin de la generacin de re-siduos. Adems, requerirn un menor nmero de etapas de sntesis.

    En minera, el uso de microorganismos diseados por tcnicas de la gentica clsi-ca o de la ingeniera gentica es de suma importancia en el proceso de concentraciny purificacin de metales por lixiviacin, tales como el cobre, los metales preciosos oel uranio, a partir de sulfuros metlicos en masas minerales de bajo grado. El proce-so es utilizado con xito con cepas de Thiobacillus ferrooxidans no muy bien defini-das. Estos microorganismos permiten recuperar los referidos metales bajo formas so-lubles, a su ulterior purificacin.

    Similares situaciones a las descriptas en el caso de la industria minera se dan en laindustria petroqumica, particularmente en lo atinente a la recuperacin secundaria yterciaria del petrleo de yacimientos semiagotados. En este caso, usualmente se utili-zan distintos tipos de aditivos qumicos que mejoran el flujo, tal como el polisacri-do microbiano extracelular xantano. Los microorganismos que pueden construirse portcnicas de ingeniera gentica se utilizaran para la generacin in situ dentro del po-zo petrolfero de dichos aditivos qumicos.

    3. Consideraciones polticas

    Las presentes consideraciones son valederas para la Argentina, Chile, Brasil, Mxicoy Venezuela, pases con cierta tradicin en biologa y medicina experimentales, ysiempre que posean inversiones en ciencia y tecnologa superiores al 0,4% del PBI.

    Los cambios socioeconmicos del presente pueden considerarse como motivados ensu mayor parte por la evolucin del conocimiento cientfico, por el poder tecnolgi-co generado a travs de este conocimiento y por los nuevos enfoques polticos im-puestos por las estructuras dominadoras de dicho poder. En tal sentido, se asiste a lasolidificacin de situaciones de hecho, tales como:

    1) Divisin neta entre los pases generadores de conocimientos cientfico-tecnol-gicos, que ostentan el mximo poder econmico y militar, y los pases poco tecnifi-cados, eminentemente dedicados a la provisin de materias primas o de productos conescaso valor agregado.

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  • 2) Gradual desaparicin de las barreras polticas internacionales con instauracinde sistemas directivos supranacionales, con objetivos econmicos prioritarios y quecompiten entre s sobre la base de una mayor eficiencia en sus respectivas reas deinfluencia.

    3) Estrecha dependencia del poder poltico, econmico y militar del sustrato cien-tfico-tecnolgico.

    4) Creciente demanda de energa, alimentos y medicamentos, as como agotamien-to de los recursos no renovables y degradacin del medio ambiente a escalas localesy globales.

    La biotecnologa ha experimentado internacionalmente un crecimiento explosivo ysus repercusiones han impactado particularmente a nivel de tres sectores: agroalimen-tario, energa y salud. Ms an, todos los elementos indicadores pronostican que lasbiotecnologas constituirn muy rpidamente nuevos factores de poder econmico enel contexto internacional.

    Los pases en desarrollo deben encontrar indefectiblemente soluciones precisas y r-pidas al problema global que afecta sus contextos econmico y social. La solucin sedeber dar a travs del mejoramiento, inicialmente, de sectores que a priori puedenconsiderarse como aquellos que ms rpidamente pueden proporcionar respuestas:agroalimentario (incluido textil, agroqumico y agromecnico), energa y salud.

    Sobre estas bases se cometera un grave error si se considera que las soluciones alproblema econmico-social no pasan por los sectores con posibilidades de generarrespuestas rpidas, y que, en varios aspectos, estas respuestas no tienen nada que vercon enfoques cientficos y tecnolgicos.

    Cabe ahora plantearse la pregunta sobre si el sector cientfico-tecnolgico en Ar-gentina o en otros pases latinoamericanos es capaz de participar en la generacin derespuestas rpidas. Si bien el nivel de inversin en ciencia y tecnologa en Argentinaes muy bajo y se cuenta con un escaso nmero de cientficos y tecnlogos respectode las necesidades de una poltica de desarrollo, puede, sin embargo, avizorarse unpanorama algo optimista. En efecto, el pas todava cuenta con la industria farmacu-tica ms poderosa de latinoamrica, su industria de productos veterinarios es una delas ms importantes del mundo, y en investigacin biomdica cuenta con el rdito detres premios Nobel.

    La biotecnologa de avanzada ofrece a la Argentina la posibilidad de generar res-puestas que muy rpidamente causen una mejora econmico-social. Algunos de loselementos que favorecen esta visin son los siguientes:

    1) Este tipo de tecnologa tiene una enorme perspectiva de aplicacin en los secto-res agroalimentario, energa y salud que son precisamente los que pueden generar msrpidamente respuestas.

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  • 2) Excepto la gran industria fermentativa, se trata del uso de tecnologas que re-quieren de inversiones en general modestas, pues ms que capital intensivo es inte-lectualintensivo.

    3) En Biotecnologa el aporte intelectual es la base y estructura. De tal forma, gru-pos cientficos experimentados pueden completar la totalidad de la secuencia cienciabsica-ciencia aplicada-desarrollo.

    4) Se requiere de cierto grado de excelencia a nivel de cientficos y tecnlogos delrea biomdica, que es precisamente la ms desarrollada y con ms tradicin en laArgentina.

    El esfuerzo requerido para impulsar las acciones en biotecnologa de avanzada es, sinduda, muy grande, y los plazos son perentorios, dado que los cambios en el contex-to internacional ya han llegado a afectar la provisin de ciertos insumos crticos, ca-so de la insulina, por ejemplo, hace algunos aos. En este sentido, debe tenerse encuenta que en las Universidades Nacionales y en el CONICET ya existen algunos cen-tros con buena disposicin y aceptable nivel de recursos humanos e infraestructurasque han incorporado conocimiento de biotecnologa de avanzada y que, pese a las di-ficultades, estn intentando la transferencia del mismo a la industria. En estos gru-pos, si se suman los capitales requeridos, ya estn dados los otros dos elementos im-prescindibles: capacidad de trabajo y experiencia.

    Sobre estos puntos debe sealarse que los emprendimientos con perspectivas ciertasde impacto econmico-social no pueden hacerse sobre la base de proyectos individua-les por ms avales acadmico-tcnicos que stos posean. Aqu, los voluntarismos a ni-vel individual son, en trminos de perspectivas tecnolgicas, absolutamente perjudicia-les. Debe entonces coordinarse la labor de personas y unidades de investigacin ydesarrollo en trminos de objetivos comunes y prioritarios, tomando como punto dereferencia inicial antecedentes disponibles, infraestructura existente, buena disposicinpara el emprendimiento, y cierto manejo de las tcnicas en cuestin.

    Por otra parte, es totalmente intil la elaboracin de programas tecnolgicos si pa-ralelamente no se implementa un sistema que genere recursos humanos de alta cali-dad y se evite la emigracin de los existentes. Este entrenamiento debe realizarse ne-cesariamente en la Universidad y en los Centros a ella asociados, debiendo cubriracciones que se extiendan desde el pregrado hasta el posgrado. Adems, el entrena-miento debe tener un alto contenido de ciencia bsica y de capacitacin experimen-tal de laboratorio.

    Es necesario predisponer y preparar a la adolescencia en relacin a un futuro com-plejo y competitivo que requerir de ella un nivel de especializacin cada vez mayor.Seguramente, y esto es algo ms que una expresin de deseos, las carreras tradicio-nales y las muy bsicas perdern atractivo en favor de carreras tecnolgicas.

    H. Torres / Biotecnologa 301

  • Debe destacarse que para poder realizarse en Argentina emprendimientos en bio-tecnologa de avanzada de cierta envergadura, debe contarse necesariamente con msmicrobilogos, inmunlogos e ingenieros bioqumicos, puesto que la carencia de per-sonal con este tipo de formacin puede constituir un cuello de botella para las pol-ticas de desarrollo del sector.

    Por ello, esta situacin debe considerarse ya a nivel de la formacin del adolescen-te y contemplarse en los programas formativos tanto a nivel de la Educacin GeneralBsica como de la Educacin Polimodal.

    4. Propuestas bsicas

    Las acciones requeridas para la implementacin de una poltica de implantacin de labiotecnologa y, especficamente, de la biotecnologa de avanzada en el pas alcanzanel nivel de la educacin, de las estructuras pblicas de ciencia y tecnologa y del sis-tema econmico-productivo.

    La implementacin de acciones en el campo de la biotecnologa constituye una ta-rea complicada, dado su carcter multidisciplinario y el gran nmero de especialida-des que la integran.

    4.1. Acciones a nivel de la educacin: consolidacin de un programa de formacin de recursos humanos

    El Programa de Formacin de Recursos Humanos que aqu se propone debe cubrir ac-ciones en todas las etapas de la educacin y, en ltima instancia, tiene que propen-der a la formacin y el perfeccionamiento de especialistas con alto grado de capaci-tacin en las reas que son de especial incumbencia para la biotecnologa.

    En este sentido debe tenerse en consideracin que la biotecnologa, aunque pa-rezca redundante, es, nada ms ni nada menos, que la contraparte tecnolgica delconocimiento biolgico. Por ello, la instruccin y formacin en biotecnologa debenecesariamente progresar con la adquisicin de los conceptos fundamentales de labiologa.

    Adems, el conocimiento biolgico, que no es hoy una simple descripcin de formasy funciones, se adentra profundamente en la comprensin de las estructuras molecularesde los distintos componentes del ser vivo y de la correlacin de estas estructuras conlas funciones que cumplen. Sin este conocimiento propio de la biologa molecular, esimposible dar una explicacin acabada del fenmeno que llamamos vida.

    Obviamente, el adentrarse en una estructura molecular requiere, adems, nocionesslidas de las propiedades fsicas y qumicas de distintas estructuras, junto con los ele-

    302 Tecnologa

  • mentos matemticos que las definen. En resumen, la biotecnologa requiere para sucomprensin una buena formacin en matemtica, fsica, qumica y biologa.

    Como ltima consideracin general debe recalcarse que la biotecnologa, tantocomo la biologa, trata fenmenos del mundo fctico, objetos de la observacin y,obviamente, susceptibles a la experimentacin con bases cientficas perfectamentedefinidas. La adquisicin gradual de la capacidad de observar y experimentar, y apartir de ello, la interpretacin correcta de los fenmenos, deben ser lo objetivosfundamentales a largo plazo. Se perfeccionar, adems, en el educando un nuevolenguaje, el lenguaje de la biologa, que es parte del lenguaje de la ciencia. Nadams adecuado para desarrollar las capacidades de una mente joven y virgen que suentrenamiento mediante la observacin, discusin y experimentacin de los fen-menos de la vida.

    En lo que sigue se tratarn algunas sugerencias para la enseanza y formacinen biotecnologa en los distintos niveles.

    A nivel de la Educacin General Bsica

    Nociones de caractersticas funcionales de macroorganismos, animales y vegeta-les, y de microorganismos.

    Desarrollo de la capacidad de observacin, descripcin e interpretacin de algu-nos fenmenos como el crecimiento, la motilidad, el cruzamiento sexual, y el desa-rrollo ontognico.

    Introduccin a la herencia de los caracteres y las leyes generales de la gentica. Bases generales de la catlisis enzimtica y de los procesos fermentativos, respi-

    ratorios y fotosintticos.

    A nivel de la Educacin Polimodal

    Biologa general e introduccin a la fisiologa. Introduccin a la biologa molecular y celular. Introduccin a la microbiologa e inmunologa. Bases generales de la biotecnologa.

    Adems: Creacin de una carrera de Tcnico en Biotecnologa.

    A nivel de la Educacin Universitaria de Grado

    Creacin de la Licenciatura de Ingeniera Bioqumica con especial nfasis en mi-crobiologa industrial, para las industrias de la alimentacin y fermentativa, y en la

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  • ingeniera bioqumica propiamente dicha, para la industria farmacutica de productospara la salud humana, animal y vegetal.

    A nivel de la Educacin Universitaria de Posgrado

    Estructuracin de Carreras de Maestra del tipo de la organizada por la Universi-dad de Buenos Aires, con participacin de las mejores unidades de investigacin devarias Facultades y centros asociados. Esta carrera debera, adems, captar buenosalumnos en etapas previas de su licenciatura en distintas especialidades (Qumica,Bioqumica, Biologa, etc.).

    Al nivel especfico de cada unidad de investigacin, el apoyo debe centrarseen la capacidad de formacin de recursos humanos con un alto grado de entrena-miento a nivel de posgrado. Tal entrenamiento debe acentuarse sobre las cienciasbsicas experimentales de importancia en la biotecnologa (biologa molecular, mi-crobiologa, inmunologa, etc.). En tal sentido, en lugar de disponer recursos a tra-vs de subsidios para pequeos proyectos de investigacin monotemticos, debeninstituirse subsidios de entrenamiento para la formacin de becarios y tesistas enreas especficas, en aquellos centros de investigacin que cuenten con investiga-dores que hayan cumplido una labor reconocida en cuanto a la formacin de cien-tficos jvenes. Estos centros deben contar con un mnimo suficiente de becas pa-ra tales propsitos.

    El Programa debe prever, adems, la formacin de especialistas en un nivel aca-dmico de excelencia que realimenten al sistema cientfico-tecnolgico. En todo casodebe imprescindiblemente estar abierto a los estudiantes universitarios e investigado-res jvenes de todos los pases latinoamericanos.

    4.2. Organizacin y mejoramiento operativo de las unidades de investigacin

    Por las razones anteriormente expuestas resulta evidente que el sistema cientfico-tec-nolgico nacional no est preparado para el emprendimiento de proyectos biotecno-lgicos de gran envergadura, aun cuando se est en condiciones de abocarse inme-diatamente a proyectos de mediana complejidad con impacto econmico-social acorto plazo.

    Lo que se requiere es, por un lado, el apoyo especfico a las unidades de investiga-cin y desarrollo, particularmente en lo referido a equipamiento e infraestructura, enfuncin de proyectos concretos que incorporen, notifiquen y generen biotecnologasde avanzada de inters para la industria y en la medida que esta ltima emprenda ac-ciones para mejorar sus tecnologas, un poco ms all de la simple expresin de de-seos.

    304 Tecnologa

  • 4.3. Estmulos a la pequea y mediana industria

    Debe facilitarse enormemente la relacin entre la pequea y mediana industria nacio-nal con los centros acadmicos que tengan dominio de ciertas biotecnologas. Estasacciones requieren mejorar la estructura econmico-legal a nivel del sistema de cien-cia y tcnica y simplificar los trmites de los convenios, en el marco de la Ley 23.877,donde se respete escrupulosamente la confidencialidad de los resultados. Asimismodeben facilitarse las posibilidades para que personal de la industria pueda entrenarseen los laboratorios de investigacin.

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  • ANEXONOMINA DE COLEGAS CONSULTADOS

    Dr. CRISCUOLO, Marcelo, Biotecnlogo Industrial. Biosidus.Dra. FLAWIA, Mirtha M., Prof. Titular de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

    UBA. Investigador Principal del CONICET.Dr. GARCIA, Augusto, Prof. Titular de la Facultad de Agronoma UBA. Investigador

    Principal del CONICET.Dra. TELLEZ DE ION, Mara Teresa, prof. Adjunta de la Facultad de Ciencias Exactas y

    Naturales UBA. Investigador Independiente CONICET.Dra. PASSERON, Mara Susana, Prof. Titular de la Facultad de Agronoma UBA. Inves-

    tigador Principal del CONICET.Dra. ULLOA, Rita, Investigador Asistente del CONICET.

  • Produccin editorial a cargo de la Direccin General deInvestigacin y Desarrollo.Coordinacin: Unidad Tcnica de Publicaciones de laSecretara de Programacin y Evaluacin Educativa.Armado: Silvana Ferraro.Diseo de tapa: Juan Pablo Fernndez.

    Nstor P. TognettiHctor TorresSumarioI Qu son la ciencia y la tecnologa?1. Descubrimiento cientfico e invencin2. El derecho de propiedad y la correspondencia biunvoca entre le producto y su procedimiento de obtencin3. Invencin y uso de un producto

    II. Qu es la biotecnologa?1. Conceptos bsicos2. Necesidad y uso de la biotecnologa3. Consideraciones polticas4. Propuestas bsicas

    Anexo