La Biotecnología de los Organismos Genéticamente Modificados

Natalhie B. Campos Reales, Ph.D Comisión Intersecretarial de Bioseguridad de los Organismos Genéticamente Modificados, Secretaría Ejecutiva

Segunda Jornada de Día de Puertas Abiertas de la Secretaría Ejecutiva de la CIBIOGEM, Cuarta Edición Ciudad de México, DF • 25 de septiembre de 2013

CONCIENCIACIÓN Y PARTICIPACIÓN DEL PÚBLICO

Las Partes: a) Fomentarán y facilitarán la concienciación, educación y participación del público relativas a la seguridad de la transferencia, manipulación y utilización de los organismos vivos modificados en relación con la conservación y la utilización sostenible de la diversidad biológica, teniendo también en cuenta los riesgos para la salud humana. Para ello, las Partes cooperarán, según proceda, con otros Estados y órganos

internacionales; b) Procurarán asegurar que la concienciación y educación del

público incluya el acceso a la información sobre organismos vivos modificados identificados de conformidad con el presente

Protocolo que puedan ser importados. […]

Cada Parte velará por que su población conozca el modo de acceder al Centro de Intercambio de Información sobre Seguridad de la Biotecnología.

Protocolo de Cartagena, Artículo 23

(PCB, 2000)

http://bch.cbd.int/protocol/cpb_art23.shtml

Portal del Centro de Intercambio de Información sobre Seguridad de la Biotecnología

Biotecnología: Conceptos Generales, Tendencias y Aplicaciones

Definiciones: Biotecnología Moderna Organismos Genéticamente Modificados

Métodos de Transformación Genética

Desarrollos Agro-biotecnológicos

Evolución de las innovaciones en biotecnología aplicadas a la agricultura

Aplicaciones Biotecnológicas con Animales.

AGENDA

Según el Convenio sobre Diversidad Biológica:

Biotecnología puede definirse como "toda aplicación tecnológica que

utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos".

Industria Alimentaria

Medicina y Farmacéutica

Aplicaciones Diagnósticas

Biotecnología Ambiental

Tratamiento de aguas y biorremediación

Biocombustibles Biofertilizantes

Agrobiotecnología

Mejora de cultivos y selección de

nuevas variedades.

Ingeniería Genética

Aprovechando el conocimiento

en Biología Molecular.

BIOTECNOLOGÍA

(CBD, 1992)

Ciencias Genómicas e Información

Biológica

Respeto y Sustentabilidad del Medio Ambiente y la Biodiversidad

Innovación Tecnológica

Acceso y potenciamiento de

la biodiversidad nacional

Biotecnología Agroecológica en

el campo mexicano

Adaptación. Academia Mexicana de Ciencias (2010) http://www.amc.unam.mx/biotecnologia/comite/tendencias.htm

Provisión de Alimentos Productos y/o materias primas para la industria

Desarrollo de nueva industria soportada en tecnología biológica más limpia

Nuevos Bioprocesos y otras aplicaciones con potencial tecnológico

Metagenómica, Caracterización, Biocatálisis

e Ingeniería Celular

Clasificación Comparación Diagnóstico Certificación

Caracterización de agentes patógenos, susceptibilidad, rutas metabólicas y genómica funcional

Elección de Planta Madre – Explantes

Excisión de Tejido Vegetal

Adaptación Aséptica al sustrato

Multiplicación in vitro

Enraizamiento in vitro

Adaptación al suelo y siembra

Muchas de las variedades agrícolas comestibles más comunes se generaron inicialmente a través de procesos de selección

humana favoreciendo las características deseables:

Variedades Agrícolas

Algunos resultados de años del trabajo de la humanidad...

Desarrollar una variedad mejorada a través de este tipo de estrategia es un proceso que puede llevar de entre 7 a 9 años.

Selección

Empírica El Análisis de Marcadores Genéticos permite identificar rápidamente

la presencia de aquellas características que son deseables a

seleccionar, facilitando su búsqueda y acelerando el proceso.

Caracteres

Asociados

El Protocolo de Cartagena sobre Seguridad de la Biotecnología del Convenio sobre la Diversidad

Biológica (2000) define a la biotecnología moderna como la aplicación de: a) Técnicas in vitro de ácido nucléico, incluidos el ácido

desoxirribonucleico (ADN)recombinante y la inyección directa de ácido nucléico en células u orgánulos, o

b) La fusión de células más allá de la familia taxonómica, que superan las barreras fisiológicas naturales de la reproducción o de la recombinación y que no son técnicas utilizadas en la reproducción y selección tradicional.

BIOTECNOLOGÍA MODERNA

(PCB, 2000)

OVM: organismo vivo modificado (=OGM)

Cualquier organismo vivo que posea una

combinación nueva de material genético que

se haya obtenido mediante la aplicación de la

biotecnología moderna*

Por “biotecnología moderna” se entiende la aplicación de: a.Técnicas in vitro de ácido nucléico, incluidos el ácido desoxirribonucleico (ADN)

recombinante y la inyección directa de ácido nucléico en células u orgánulos, o

b.La fusión de células más allá de la familia taxonómica,

que superan las barreras fisiológicas naturales de reproducción o de la

recombinación y que no son técnicas utilizadas en la reproducción y la

selección tradicional.

Protocolo de Cartagena, Artículo 3 definiciones

Métodos de Transformación Genética Convencional

Transformación mediada por Agrobacterium sp.

Schell, Chilton, Van Montagu, Fraley, y Horsch, 1983.

Transformación por Biobalística

Sanford, 1986.

2. Utilizando esta estrategia, el (los) gen(es) deseado(s) se inserta(n)

en el Genoma de las células de la planta que han sido infectada con

la bacteria modificada.

1. Se identifican genes que confieran las características deseadas y se

integran al DNA en la bacteria, eventualmente éstas características

podrán ser transferidas a la planta…

Producción de Vitaminas

Tolerancia a sequía

Mejor absorción de

nutrientes

Resistencia a plagas

T-DNA

G A T G A C T A C T

Las semillas maduras se usan como material inicial, y se ponen en contacto con el Agrobacterium

Las plantitas que germinen se hacen crecer en medios artificiales para regenerar sus tejidos vegetales

en el laboratorio y éstos se seleccionan para obtener las características deseadas.

Enraizado Las plantas transgénicas crecen hasta madurar

1) 2)

3) 4)

Adaptado de Wang et. al., Iowa State University (2009)

Métodos de Transformación

A) Pequeñas partículas de oro o tungsteno se recubren del ADN que contiene las características deseadas.

B) Estas partículas se “disparan” a gran velocidad sobre las células a modificar.

D) Las células modificadas se propagan, se seleccionan, y se hacen crecer hasta formar una nueva plántula.

C) El DNA externo penetra el genoma de las células, y

De esta forma el ADN se incorpora al genoma de la planta que ahora es transgénica pues contiene la secuencia externa de DNA que codifica para las nuevas características.

Métodos de Transformación

Adopción de Cultivos GM a nivel mundial

En el continente americano se localizan cuatro de los cinco Países con mayor producción

de cultivos biotecnológicos: Estados Unidos, Brasil, Argentina y Canadá. En 2011, México

cultivó un total de 200,000 has entre algodón, soya, trigo y maíz GM. Global status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2012 (ISAAA, 2012)

Resis

tencia

a P

lagas

Tolerancia a herbicidas

OGMs de 1era Generación

Incremento de la Productividad debido al

mejoramiento de las características

agronómicas del cultivo.

OGMs de 2nda Generación

Tolerancia a condiciones adversas:

• Sequía

• Heladas

• Suelos salinos

OGMs de 3era Generación

Oleaginosas con contenidos grasos

de mejor calidad (Omega-3)

Vegetales (biofortificados) con mayor

contenido de aminoácidos esenciales,

minerales, vitaminas o modificados para

la mejor absorción de

nutrientes.

IRRM, 2009

CIAT, 2009

OGMs de 4ta Generación

Desarrollar una nueva variedad por transformación genética puede tomar de 2 a 4 años.

Las variedades GM están sujetas a estrictos procesos de regulación que tienen por objeto garantizar la seguridad de su uso.

En México los OGMs se regulan a través de la Ley de Bioseguridad de los Organismos Genéticamente Modificados (LBOGM, 2005), en concordancia con las disposiciones del Protocolo de Cartagena sobre seguridad de la biotecnología.

PRODUCCIÓN, ESCALAMIENTO Y/O COMERCIALIZACIÓN DEL

PRODUCTO

PRUEBAS DE FACTIBILIDAD DE USO DE LA TECNOLOGÍA

PRUEBAS DE CONCEPTO EN LABORATORIO

En México el proceso regulatorio acompaña cada etapa del desarrollo de acuerdo a consideraciones “caso por caso” y “paso por paso” en función del tipo de OGM, tipo de aplicación y grado de madurez de la tecnología.

Regulación para utilización confinada con fines de

enseñanza e investigación (SAGARPA, SEMARNAT).

Regulación sobre permisos de liberación al ambiente. (SAGARPA, SEMARNAT).

Autorización de la comercialización o de la importación de productos GM (SALUD)

Evaluación del

producto/tecnología

desarrollado

Implementación y

evaluación de su posible

uso Comercial

Investigación y

Desarrollo

Pro

ceso

Re

gula

tori

o*

Acercamiento a la Bioseguridad y a la Biotecnología

Acercamiento a la Bioseguridad y a la Biotecnología

Vacunas recombinantes

Peces de Ornato

Ganado para la Producción de leche maternizada

Modelos de investigación

Enviro-pig

Productos lácteos biofortificados

Peces de crecimiento rápido

Mosquitos modificados para controlar enfermedades de relevancia epidemiológica

OTROS TIPOS DE OGMs…

Dra. Natalhie B. Campos-Reales Pineda Comisión Intersecretarial de Bioseguridad de los Organismos Genéticamente Modificados, Secretaría Ejecutiva

@CIBIOGEM

CIBIOGEM Mexico

Email: ncampos@conacyt.mx

Muchas Gracias!

Función que cumplen Moléculas Producidas

dentro de la célula

Qué es un gen? Un gen es una secuencia de ADN que

contiene la información necesaria para la

producción de moléculas con funciones

celulares específicas.

G A C T G A C T G A C T 1

mRNA (1)

(1) Colágeno

Estructural mRNA (2)

(2) Hemoglobina

Intercambio de Gases

(Respiración)

CO2

O2

2 G A C T G A C T G A C T G G A T G A C T A C T 3

(3) b-Amilasa mRNA (3) (3) Metabólica Degradar Carbohidratos.

Par de cromosomas

homólogos

Los Seres Humanos poseen 23 pares de cromosomas

para los cuales se estiman cerca de 21,000 genes!

La información codificada en la molécula de ADN se

encuentra organizada; en los organismos superiores los

genes se agrupan dentro de los cromosomas.

En organismos eucariotas como los humanos

encontramos el DNA contenido dentro del núcleo de las células.

Genomas…

CAATGTACACATTGCCCGTCCGTGCC

ACCACATCCAGCATCGTGCCAGCCTG

CCACCCCCGCGCCGTCCTCCTCCTCC

GGCTCCGGCCCCCAGGCTCAGGCTCA

TCCGGAACGCCCCGTCTTCGCCGCCC

CGCCACCGTCGTGGGCATGGACCCCA

CCGTCGAGCGCTTGAAGAGCGGGTTC

CAGAAGTTCAAGACCGAGGTCTATGA

CAAGAAGCCGGAGCTGTTCGAGCCTC

TCAAGTCCGGCCAGAGCCCCAGGTAC

ATGGTGTTCGCCTGCTCCGACTCCCG

CGTGTGCCCGTCGGTGACACTGGGAC

TGCAGCCCGGCGAGGCATTCACCGTC

CGCAACATCGCTTCCATGGTCCCACC

CTACGACAAGATCAAGTACGCCGGCA

CAGGGTCCGCCATCGAGTACGCCGTG

TGCGCGCTCAAGGTGCAGGTCATCGT

GGTCATTGGCCACAGCTGCTGCGGTG

GCATCAGGGCGC

CAATGTACACATTGCCCGTCCGTGCC

ACCACATCCAGCATCGTGCCAGCCTG

CCACCCCCGCGCCGTCCTCCTCCTCC

GGCTCCGGCCCCCAGGCTCAGGCTCA

TCCGGAACGCCCCGTCTTCGCCGCCC

CGCCACCGTCGTGGGCATGGACCCCA

CCGTCGAGCGCTTGAAGAGCGGGTTC

CAGAAGTTCAAGACCGAGGTCTATGA

CAAGAAGCCGGAGCTGTTCGAGCCTC

TCAAGTCCGGCCAGAGCCCCAGGTAC

ATGGTGTTCGCCTGCTCCGACTCCCG

CGTGTGCCCGTCGGTGACACTGGGAC

TGCAGCCCGGCGAGGCATTCACCGTC

CGCAACATCGCTTCCATGGTCCCACC

CTACGACAAGATCAAGTACGCCGGCA

CAGGGTCCGCCATCGAGTACGCCGTG

TGCGCGCTCAAGGTGCAGGTCATCGT

GGTCATTGGCCACAGCTGCTGCGGTG

GCATCAGGGCGC

CAATGTACACATTGCCCGTCCGTGCC

ACCACATCCAGCATCGTGCCAGCCTG

CCACCCCCGCGCCGTCCTCCTCCTCC

GGCTCCGGCCCCCAGGCTCAGGCTCA

TCCGGAACGCCCCGTCTTCGCCGCCC

CGCCACCGTCGTGGGCATGGACCCCA

CCGTCGAGCGCTTGAAGAGCGGGTTC

CAGAAGTTCAAGACCGAGGTCTATGA

CAAGAAGCCGGAGCTGTTCGAGCCTC

TCAAGTCCGGCCAGAGCCCCAGGTAC

ATGGTGTTCGCCTGCTCCGACTCCCG

CGTGTGCCCGTCGGTGACACTGGGAC

TGCAGCCCGGCGAGGCATTCACCGTC

CGCAACATCGCTTCCATGGTCCCACC

CTACGACAAGATCAAGTACGCCGGCA

CAGGGTCCGCCATCGAGTACGCCGTG

TGCGCGCTCAAGGTGCAGGTCATCGT

GGTCATTGGCCACAGCTGCTGCGGTG

GCATCAGGGCGC

CAATGTACACATTGCCCGTCCGTGCC

ACCACATCCAGCATCGTGCCAGCCTG

CCACCCCCGCGCCGTCCTCCTCCTCC

GGCTCCGGCCCCCAGGCTCAGGCTCA

TCCGGAACGCCCCGTCTTCGCCGCCC

CGCCACCGTCGTGGGCATGGACCCCA

CCGTCGAGCGCTTGAAGAGCGGGTTC

CAGAAGTTCAAGACCGAGGTCTATGA

CAAGAAGCCGGAGCTGTTCGAGCCTC

TCAAGTCCGGCCAGAGCCCCAGGTAC

ATGGTGTTCGCCTGCTCCGACTCCCG

CGTGTGCCCGTCGGTGACACTGGGAC

TGCAGCCCGGCGAGGCATTCACCGTC

CGCAACATCGCTTCCATGGTCCCACC

CTACGACAAGATCAAGTACGCCGGCA

CAGGGTCCGCCATCGAGTACGCCGTG

TGCGCGCTCAAGGTGCAGGTCATCGT

GGTCATTGGCCACAGCTGCTGCGGTG

GCATCAGGGCGC

CAATGTACACATTGCCCGTCCGTGCC

ACCACATCCAGCATCGTGCCAGCCTG

CCACCCCCGCGCCGTCCTCCTCCTCC

GGCTCCGGCCCCCAGGCTCAGGCTCA

TCCGGAACGCCCCGTCTTCGCCGCCC

CGCCACCGTCGTGGGCATGGACCCCA

CCGTCGAGCGCTTGAAGAGCGGGTTC

CAGAAGTTCAAGACCGAGGTCTATGA

CAAGAAGCCGGAGCTGTTCGAGCCTC

TCAAGTCCGGCCAGAGCCCCAGGTAC

ATGGTGTTCGCCTGCTCCGACTCCCG

CGTGTGCCCGTCGGTGACACTGGGAC

TGCAGCCCGGCGAGGCATTCACCGTC

CGCAACATCGCTTCCATGGTCCCACC

CTACGACAAGATCAAGTACGCCGGCA

CAGGGTCCGCCATCGAGTACGCCGTG

TGCGCGCTCAAGGTGCAGGTCATCGT

GGTCATTGGCCACAGCTGCTGCGGTG

GCATCAGGGCGC

Al contenido genético total de un organismo se

denomina genoma. En éste se encuentra toda

la información necesaria para construirlo, como

si fuera el libro de instrucciones que indica

cómo funciona y cómo está estructurado.

El genoma humano

está escrito en 23

pares de

cromosomas!

Número de

Cromosomas

Tamaños de Genoma

A

T

G

C

( pb)

9,749

Virus:

HIV

-

5’000,000

E. coli

Bacteria:

1

Levadura:

S. cerevisiae

12’495,682

16

Humano:

H. sapiens

24

3’300,000,000

Maíz:

Zea mays

7’500,000,000

10

Tamaño