INTRODUCCIÓN A LAS APLICACIONES INDUSTRIALES DE LA...

INTRODUCCIÓN A LAS APLICACIONES INDUSTRIALES DE LA

BIOTECNOLOGÍA

CURSO BIOTECNOLOGIA INDUSTRIALTercera clase

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS DE BUENOS AIRES

DOCENTE: Lic. ALBERTO DIAZ.

INTRODUCCIÓN A LAS APLICACIONES INDUSTRIALES DE LA

BIOTECNOLOGÍA

CURSO BIOTECNOLOGIA INDUSTRIALclase – Abril 2015

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS - UNIVERSIDAD NACIONAL DE BUENOS AIRES – INTI

DOCENTE: Lic. ALBERTO DIAZ.

Programa de BiotecnologíaPrograma de Biotecnología

Biotecnología en salud

Industria farmacéutica mundial2001 – 2005: 149 nuevas moléculas.1996 – 2000: 211 nuevas moléculas.1991 – 1995: 211.1991 – 1995: 211.1986 – 1990: 238.

Biotecnología en salud

Industria farmacéutica mundial2005: 149 nuevas moléculas.2000: 211 nuevas moléculas.

Principales compras (“buyout

Compañía (localización)

Adquirida por y mes

Chiron (California) Novartis Suiza)

Abril 2006

MedImmune Maryland

Astra Zeneca Junio 2007

Millenium Massachussets

Takeda JapónMayo 2008

Genentech Roche

ImClone BMS (propuesta)

outs”) de empresas “biotech” **

Adquirida por y Monto (USD Bn)

Novartis Suiza)

Abril 2006

5,1

Astra Zeneca Junio 2007

15,6

Takeda JapónMayo 2008

8,8

43,7

BMS (propuesta) 4,5

Bioproducciones

Crecimiento del mercado mundial de biofarmacéuticos (10 anual).Casi una docena son “blockbusters”.“Biosimilares” (“biogenérico”).Producción lotes clínicos proteínas “r”.Producción lotes clínicos proteínas “r”.Dificultades: reglamentarias; técngeneración de productos.Mercado de biofármacos en 2011mercado farma total)

Bioproducciones

Crecimiento del mercado mundial de biofarmacéuticos (10 – 14 %

Casi una docena son “blockbusters”.

Producción lotes clínicos proteínas “r”.Producción lotes clínicos proteínas “r”.écnicas; económicas y segunda

011 sería de 114 BnUSD (14% del

Bioproducciones

Nuevas unidades de bioproducciUE. Algo en Asia.Nuevos CMO: Contract Manufacpara estudios clínicos.Extienden a la bioproducción las actividades de I y D.Extienden a la bioproducción las actividades de I y D.Plan estratégico nacional para formar recursos humanos y empleo en producciones.Task force reuniendo ministerios

Bioproducciones

cción lotes comerciales en USA y

acturing Organizations. Proteínas

Extienden a la bioproducción las actividades de I y D.Extienden a la bioproducción las actividades de I y D.Plan estratégico nacional para formar recursos humanos y

ios e industriales del medicamento

Genes y medicamentosGenes y medicamentos

Analytical Biosciences Group of the Royal Society of Chemistry& UCL Bioprocess Briefing

The Advanced Centre for Biochemical Engineering

Thursday 26th

Capillary Electrophoresis a Powerful Tool in Analytical Science in Pharmaceutics and Biopharmaceutics

Dr Stuart Hassard Chief Scientific Officer, deltaDOT Ltd, London.Chief Scientific Officer, deltaDOT Ltd, London.

Analytical Biosciences Group of the Royal Society of Chemistry

Are We There Yet? Stem Cells for Use Today as In Vitro Models and Tomorrow as Regenerative Therapies

Professor John A. Hunt U.K. Centre for Tissue Engineering, University of Liverpool

AGENDA16:00 -- 17:45 Seminar; Room 508, Roberts Building, UCL, Torrington Place, London.

17:45 – 18:30 Reception; RIDS, Biochemical Engineering Postgraduate Society.

Analytical Biosciences Group of the Royal Society of Chemistry AGM Invited Lecture & UCL Bioprocess Briefing

The Advanced Centre for Biochemical Engineering

January 2012

Capillary Electrophoresis a Powerful Tool in Analytical Science in Pharmaceutics and Biopharmaceutics

Dr Stuart Hassard Chief Scientific Officer, deltaDOT Ltd, London.Chief Scientific Officer, deltaDOT Ltd, London.

Analytical Biosciences Group of the Royal Society of Chemistry AGM Invited Lecture

Are We There Yet? Stem Cells for Use Today as In Vitro Models and Tomorrow as Regenerative Therapies

Professor John A. Hunt U.K. Centre for Tissue Engineering, University of Liverpool

AGENDA17:45 Seminar; Room 508, Roberts Building, UCL, Torrington Place, London.

18:30 Reception; RIDS, Biochemical Engineering Postgraduate Society.

Pharmas y Universidades:innovar

Big Pharma (Merck)-Universidad (Harvard): no la vieja relación Uinvestigadores se involucran a lo largo todo el proceso desarrollo medicamento.“Creando una empresa mayor de investigación” (Businessweek, 19/5/2008).Pfizer: invierte 14 MUSD con cuatro universidades sobre diabetes y obesidad.Pfizer: “incubadora” de empresas.

Nueva cultura para profesores: experimentos estudios para FDA.

Harvard tomó 40 científicos que trabajaban en pharmas

es: nuevas estrategias parainnovar

Universidad (Harvard): no la vieja relación U-E; ahora los investigadores se involucran a lo largo todo el proceso desarrollo medicamento.“Creando una empresa mayor de investigación” (Businessweek, 19/5/2008).Pfizer: invierte 14 MUSD con cuatro universidades sobre diabetes y obesidad.

os para papers son nada respecto de rigurosos

Harvard tomó 40 científicos que trabajaban en pharmas

Brasil: biotecnología en saludProductos y servicios en D

Vacunas: Estado- programa Nacional de inmunizaciones.

a) Butantan – secretaría salud estado S.Pablo. Del 2003vacunas con tecnología propia. Vacuna Influenza. AsHB. Rabia. Sueros.

B)Biomanguinhos (F.O. Cruz-Rio): fiebre amarilla; BCG; HiB; meningitis, diagnósticos.

ENTRE LOS DOS PROVEEN COBERTURA PARA CASI EL 100 % POBLACIÓN.Exportan por OMS y UNICEF.

I y D: B.pertussis sin LPS para vacuna triple ( 15 cUSD, en lugar de 8 USD). Vacuna Rotavirus con NIH y financia Fundación Gates.

Brasil: biotecnología en saludProductos y servicios en D

programa Nacional de inmunizaciones.

secretaría salud estado S.Pablo. Del 2003-06: 600 M de dosis de diferentes vacunas con tecnología propia. Vacuna Influenza. AsHB. Rabia. Sueros.

Rio): fiebre amarilla; BCG; HiB; meningitis, diagnósticos.

ENTRE LOS DOS PROVEEN COBERTURA PARA CASI EL 100 % POBLACIÓN.

B.pertussis sin LPS para vacuna triple ( 15 cUSD, en lugar de 8 USD). Vacuna Rotavirus con NIH y financia Fundación Gates.

Cuba: biotecnología en salud

1961: “Cuba será un país de hombres de ciencia”Siglo XXI: exportan medicamaprox. 150 MUSD.Desde década 1980 cubren necesidades internas.Desde década 1980 cubren necesidades internas.Plantas modernas de bioproducciones (vacunas)Patentes licenciadas a grandes farmas.

Cuba: biotecnología en salud

1961: “Cuba será un país de hombres de ciencia”amentos y diagnósticos. Valor:

Desde década 1980 cubren necesidades internas.Desde década 1980 cubren necesidades internas.Plantas modernas de bioproducciones (vacunas)Patentes licenciadas a grandes farmas.

Bioeconomía

Biotecnología Industrial

Bioeconomía


Cuadro. Inversión en I+D vs futuros mercados de la biotecnología (OCDE 2009)

Aplicación

Distribución por sectores de la inversión en I+D de

las empresas de biotecnología de la OCDE

en 2003

Salud 87%

Agricultura 4%

Industria 2%

Otros 7%

100%

(1) La mayoría de los países miembros más 25 países de la Unión Europea que no son miembros de la OECD

Fuente: Para la distribución de la inversión en biotecnología, OECD (2006), Estadísticas sobre Biotecnología, OECD, París.

Cuadro. Inversión en I+D vs futuros mercados de la biotecnología (OCDE 2009)

Distribución por sectores del

valor agregado bruto de

la biotecnología en el

área OECD (1) en 2030

25%

36%

39%

-

100%

(1) La mayoría de los países miembros más 25 países de la Unión Europea que no son miembros de la OECD

Fuente: Para la distribución de la inversión en biotecnología, OECD (2006), Estadísticas sobre Biotecnología, OECD, París.

Biotecnología industrial, energía y medio ambiente

Textil.(uso de enzimas)

Celulosa y papel

Procesos químicos (química fina)Procesos químicos (química fina)

Materiales

Materiales biodegradables

Bioetanol / biodiesel

Biotecnología industrial, energía y medio ambiente

BIOTECNOLOGÍA E INDUSTRIA

Aplicaciones de la Biotecnología Industrial

•Reemplazo de combustibles fósiles por materiales renovables y/o de descartes, por ejemplo:

Biotecnología industrial

•Cargill Dow polymers – polylactides

•Eastman and Genencor

•Acido Ascorbico

•DuPont and Genencor - 1,3-propanediol

•BioCombustibles - bioethanol, biodiesel

BIOTECNOLOGÍA E INDUSTRIA

Aplicaciones de la Biotecnología Industrial

Reemplazo de combustibles fósiles por materiales renovables y/o de descartes, por


polylactides

propanediol

bioethanol, biodiesel


“BIOREFINERIAS”Ayudar a satisfacer demandas de energía.Controlar el uso de las limitadas energías fósilesUso productivo de residuos agríUso productivo de residuos agríciudades.Disminuyen contaminación ambiental; bajan costos de producción, menor consumo agua en procesos industriales y crecer las economías rurales.


Ayudar a satisfacer demandas de energía.Controlar el uso de las limitadas energías fósiles

grícolas y forestales; industrias; grícolas y forestales; industrias;

Disminuyen contaminación ambiental; bajan costos de producción, menor consumo agua en procesos industriales y

Biorefinerías

Definiciones:“..una facility que integra procesos de conversión de

iomasa y equipamiento adecuado para producirde valor agregado“. NREL, 2007.

“.. integración de industrias de base bi“.. integración de industrias de base bitecnologías para producir productos qpara alimentos y piensos, biomaterialebiomasa de materias primas“.

EU Biorefinery Euroview, 2007

Plan Nacional 2011 – 2014 MINCYT – Mesa de implementación sobre biorefinerías.

Biorefinerías

que integra procesos de conversión decir combustibles, energía y productos químicos

biológica que utilizan una variedad de biológica que utilizan una variedad de químicos, biocombustibles, ingredienteales (incluyendo fibras) y energía de la

Mesa de implementación sobre

Biorefinerías

Sugars

Biorefinerías

Bioproductos

Son productos para la industria y consumidores fabricados,

todos o en parte, a partir de la biomasa renovable (

resources.

Rango muy diverso: desde solveRango muy diverso: desde solve

jabones, cosméticos y materiales para la construcción.

Bioproductos

Son productos para la industria y consumidores fabricados,

todos o en parte, a partir de la biomasa renovable (plant-based

lventes y pinturas a farmacéuticolventes y pinturas a farmacéutico

jabones, cosméticos y materiales para la construcción.

BioProductos

• Programa USDA

BioProductos

BIOTECNOLOGÍA INDUSTRIALQUÍMICA VERDE

De materias primas agrícolas para obtener químicos, plásticos y combustibles

“Biorefinerías” : nuevos mercados para el 2020 de $USD 300 (W.Ec. Forum(W.Ec. Forum

Codexis, start up, con Shell

Amyris , start up, obtiene $ USD 130 m de Total (Francia).

WalMart expande su uso de

Procter and Gamble comenzó a usar productos bioquímicos de

BIOTECNOLOGÍA INDUSTRIALQUÍMICA VERDE

De materias primas agrícolas para obtener químicos, plásticos y combustibles

” : nuevos mercados para el 2020 de $USD 300 bn. Forum).Forum).

, start up, con Shell

up, obtiene $ USD 130 m de Total (Francia).

expande su uso de bioplásticos.

Procter and Gamble comenzó a usar productos bioquímicos de Amyris.

BiorefineríasEtanol

GraalBio: empresa de biotecnología del Grupo Graal Construirá planta para producir etanol a partir de celulosa.Inversión de 145 M de USD.Además, instalará una estación agrícola para variantes caña azúcar con mayor contenido fibra; planta piloto para nuevos azúcar con mayor contenido fibra; planta piloto para nuevos caminos bioquímicos; centro de I y D para organismos genéticamente modificados para usar en la producción

BiorefineríasEtanol

GraalBio: empresa de biotecnología del Grupo Graal – Brasil.Construirá planta para producir etanol a partir de celulosa.

Además, instalará una estación agrícola para variantes caña azúcar con mayor contenido fibra; planta piloto para nuevos azúcar con mayor contenido fibra; planta piloto para nuevos caminos bioquímicos; centro de I y D para organismos genéticamente modificados para usar en la producción

daniel pardo argentina 2008daniel pardo argentina 2008daniel pardo argentina 2008daniel pardo argentina 2008daniel pardo argentina 2008daniel pardo argentina 2008 25


Pelota de golf biodegradable en los bordes de zonas acuáticas.Albus Golf, empresa de Barcelona: Ecobioball.La capa externa se degrada La capa externa se degrada alimentos para peces.


Pelota de golf biodegradable en los bordes de zonas

Albus Golf, empresa de Barcelona: Ecobioball.a en 48 h en el agua y libera a en 48 h en el agua y libera

DESARROLLOS DE LA DESARROLLOS DE LA BIOTECNOLOGIA EN LAS INDUSTRIAS DE LA ALIMENTACIÓN

Investigadores del CEUR

DESARROLLOS DE LA DESARROLLOS DE LA BIOTECNOLOGIA EN LAS INDUSTRIAS DE LA ALIMENTACIÓN

Graciela E. GUTMANPablo LAVARELLO

Investigadores del CEUR-CONICET

Proyecciones de los mercados de MB en las industrias de la alimentación

� Mercados de nutraceúticos dinámicos y en expansión ( US$ 9.600 millones en 2002, en EEUU); aumentos previstos entre 5 y 10% al año).EEUU); aumentos previstos entre 5 y 10% al año).

� Consolidación de alimentos funcionales en PD. (en 2002, US$ 20.200 millones en EEUU, 4% del valor total de las IAA; la taa de 13%).

� Desarrollo de nuevos procesos e ingredientes alimenticios apoyando el surgimiento de nichos de mercado en los llamados

Proyecciones de los mercados de MB en las industrias de la alimentación

Mercados de nutraceúticos dinámicos y en expansión ( US$ 9.600 millones en 2002, en EEUU); aumentos previstos entre 5 y 10% al EEUU); aumentos previstos entre 5 y 10% al

Consolidación de alimentos funcionales en PD. (en 2002, US$ 20.200 millones en EEUU, 4% del valor total de las IAA; la taa de 13%).Desarrollo de nuevos procesos e ingredientes alimenticios apoyando el surgimiento de nichos de mercado en los llamados alimentos de diseño.

Trayectorias biotecnológicas y principales EMN en los SAA. Año 2006

Industria

Empresa

(y Competencia tecnológica de base)

Syngenta (Farmacéutica) Agroquímicos/

semillas Monsanto (Química), Novozymes Novozymes (Farmacéutica) Chr_Hansen (Alimentario) Danisco (Alimentario) DSM (Químico),

Ingredientes Alimentarios

Ajinomoto (Alimentario) Nestle, Unilever, Danone, Cadbury_Schweppes, General_Mills,

Industrias Alimentarias (usuarias)

Kellogg, Nota: (*): Indicador proxy de la importancia de los activos fijos complementarios para los desarrollos en I+D biotecnológicos

Fuente: Elaboración propia a partir de DTI Scoreboard

Trayectorias biotecnológicas y principales EMN en los SAA. Año 2006

VENTAS (Millones USS)

Inversión I+D % Ventas (1)

Inversión Activo Fijo % ventas (2)

Indicador de Activos

Completen tarios (*) (2/1)

8.582 10,1 2,2 0,2 6.665 9,3 4,5 0,5

1.053 12,6 5,7 0,5

735 10,1 8,1 0,8 3.502 4,5 5,2 1,2

10.238 3,5 4,7 1,3 9.627 2,7 4,9 1,8

73.185 1,6 3,8 2,4 49.560 2,4 2,4 1,0 16.544 0,9 4,6 5,1 13.013 0,8 4,1 5,1 12.327 1,5 3,1 2,1 10.778 1,8 3,7 2,1

de la importancia de los activos fijos complementarios para los desarrollos en I+D

a partir de DTI Scoreboard

Asociación de Agricultores Argentinos

Cena fin de año: menúTomates (gen antisense), salmón con HC.Pechugas de pollo R a Salmonella

Con papas a la crema (virus R)Con papas a la crema (virus R)Quesos: con quimosina RPostres: con chocolate de soja RVino con alto contenido de polifenolesREGALO: Orquidea con colores de

Asociación de Agricultores Argentinos

Tomates (gen antisense), salmón con HC.Pechugas de pollo R a Salmonella

Vino con alto contenido de polifenolesREGALO: Orquidea con colores de ´Banfield y virus R

Biotecnología Agro

ALIMENTOSAgriculturaGanaderíaPisciculturaPisciculturaAviculturaIndustria de Alimentos

Biotecnología Agro-Alimentos

Aplicaciones en Industria de Alimentos

Mejora calidad materias primas vegetal o animalProcesado y conservación de alimentos: lactobacilos; saccharomices; probióticos.Ingredientes: enzimas (renina); AA; almidones, etc.Ingredientes: enzimas (renina); AA; almidones, etc.Conservantes: ácido láctico; bactericinas.Control seguridad alimentos: traztóxicos o patógenos; fraudes: identificar especies.


Mejora calidad materias primas vegetal o animal.Procesado y conservación de alimentos: lactobacilos;

Ingredientes: enzimas (renina); AA; almidones, etc.Ingredientes: enzimas (renina); AA; almidones, etc.Conservantes: ácido láctico; bactericinas.

razabilidad; determinar agentes tóxicos o patógenos; fraudes: identificar especies.


Jarabe de Alto Contenido de Fructosa(HFCS).Conversión de glucosa a fruglucosaisomerasa.glucosaisomerasa.Enzima inmovilizada en soportes neutros (acrilatos, algas, etc).

EUPERGIT (carrier) desarrollado por Katchalski (año 2000).


Jarabe de Alto Contenido de Fructosa

fructosa por el uso de la enzim

Enzima inmovilizada en soportes neutros (acrilatos,

EUPERGIT (carrier) desarrollado por Katchalski – Katzir

Biotecnología: salud animalBiotecnología: salud animal

Biotecnología AgroAlimentos

Aftosa (Foot and Mouth Disease)Enfermedad viral70 años de existencia en ArgentinaExistía ciencia, tecnología, empresas fabricantes de Existía ciencia, tecnología, empresas fabricantes de vacunaRegulacionesSomos país libre de Aftosa con vacunación: cómo se llegó?

Biotecnología AgroAlimentos

Aftosa (Foot and Mouth Disease)

70 años de existencia en ArgentinaExistía ciencia, tecnología, empresas fabricantes de Existía ciencia, tecnología, empresas fabricantes de

Somos país libre de Aftosa con vacunación: cómo se

MaízMaíz

X

cruzamiento tradicional

planta parental 1

biotecnología moderna

organismo de origen

gen de interés

organismo de origen (cualquier especie)

gen de interés

Direccionalidad - Menos tiempo ¿Cuáles son los genes que habría que transferir?

cruzamiento tradicional

planta parental 2

nueva variedad

a moderna

variedad de planta variedad de planta comercial

nueva variedad

Menos tiempo - Saltar la barrera de especie¿Cuáles son los genes que habría que transferir?

Cultivo in vitro de plantasCultivo in vitro de plantas

Objetivos de la biotecnología vegetal

Mejora de características agronómicas:Resistencia a enfermedades y plagas, tolerancia a herbicidas, tolerancia a heladas, sequía, salinidad, modificación de rasgos morfológicos, mayor rendimiento, etc.rendimiento, etc.

Objetivos de la biotecnología vegetal

Mejora de características agronómicas:Resistencia a enfermedades y plagas, tolerancia a herbicidas, tolerancia a heladas, sequía, salinidad, modificación de rasgos morfológicos, mayor

Argentina: Evolución de la superficie cultivada con OGM(como % del total de cada cultivo)

60%

80%

100%

0%

20%

40%

96/97 97/98 98/99 99/00 00/01 01/02 02/03 03/04

MaízFuente: ArgenBio - Minagri

Argentina: Evolución de la superficie cultivada con OGM(como % del total de cada cultivo)

92%

100%

100%

03/04 04/05 05/06 06/07 07/08 08/09 09/10 10/11 11/12

Algodón Soja

Resistencia a insectos: toxina Bt de Bacillus thuringiensis

Beneficios: Disminución de costos, menor uso de insecticidas, mayor rendimiento en presencia de la plaga, niveles menores de micotoxinas.

Beneficios: Disminución de costos, menor uso de insecticidas, mayor rendimiento en presencia de la plaga, niveles menores de micotoxinas.

Crisantemo Bt

Desarrollos: cultivos Bt

Soja Bt

Papa Bt

Brócoli Bt

Arroz Bt

Retardo de la senescencia de las flores

Ambas flores tienen ocho días de post-cosecha

Control del número de órganos florales en petunias

Modificación de la arquitectura floral

Retardo de la senescencia de las flores

Modificación del color

Rosas azules

Programa de BiotecnologíaBIOTECNOLOGÍA Y ALIMENTOS: OGM

•Golden Rice gets a boost from maize

Michael A Grusak. A more nutritious version

•ALIMENTOS MÁS SALUDABLES

Michael A Grusak. A more nutritious version

of Golden Rice may offer a practical solution

to vitamin A deficiency.

Nature Biotechnology 23, 429-430 (01 Apr 2005) News and Views

Programa de BiotecnologíaBIOTECNOLOGÍA Y ALIMENTOS: OGM – SEGUNDA GENERACIÓN

Transformación de arroz con genes

de la síntesis de b-caroteno

Arroz no transgénico Arroz transgénico

Golden Rice gets a boost from maize

Michael A Grusak. A more nutritious version Michael A Grusak. A more nutritious version

of Golden Rice may offer a practical solution

430 (01 Apr 2005) News

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