La Insulina Humana Recombinante - Un Caso Exitoso de la Biotecnologia Moderna.pdf

La Insulina Humana

Recombinante: Un Caso

Exitoso de la Biotecnologa

ModernaIng. Qum. Jos Manuel Pais Chanfrau, PhD

Prof. Invitado DCQA - ESPOL

Qu es la Biotecnologa?

19/11/2014Primera Jornada de Biotecnologa y Energa Renovable 2

BIOTECNOLOGAS

MDICA

MARINA

AGRICULTURAINDUSTRIA

MEDIO AMBIENTE

Biotecnologa es la aplicacin de

los principios de la Ciencia y la

Ingeniera para tratamiento de

materiales orgnicos e inorgnicos

por sistemas biolgicos para

producir bienes y servicios.

Qu es la Biotecnologa Moderna?


EMPRICO (comprensin limitada

de los mecanismos)

BASADO EN DATOS (Anlisis de los hechos)

Mnima capacidad de prediccin

BASADO EN EL CONOCIMIENTO (del

producto y el proceso)

Identificacin de los CQA y CPP

Identificacin y control del Riesgo

ICH Q8, Q9 y

Q10

QbD,

PAT

PASADO FUTURO

EVOLUCIN EN EL DESARROLLO

BIOTECNOLGICO

Hechos de la Biotecnologa Moderna

Se han creado ms de 200 nuevas terapias y vacunas,

incluyendo productos para el tratamiento de diabetes, diversos

tipos de cncer, desordenes metablicos, HIV, etc

Existen ms de 400 candidatos a productos en diferentes

niveles de ensayos clnicos contra enfermedades degenerativas

como el Alzheimer y el Parkinson, diferentes tipos de cnceres,

enfermedades autoinmunes y desrdenes metablicos como la

diabetes, la esclerosis mltiple y la artritis reumatoide;

enfermedades virales como el HIV/SIDA, bola, HPV, etc...



La creacin de cientos de kit de deteccin de numerosas

enfermedades, que permite garantizar el suministro de sangre

segura en los bancos de sangre de los hospitales, detectar a

tiempo embarazos no deseados y muchas enfermedades

trasmisibles, as como, prevenir el nacimiento de nios con

malformaciones congnitas incompatibles con la vida

Los Bioplaguicidas y otros bioproductos agrcolas permiten

reducir el empleo de productos qumicos en la Agricultura,

obteniendo alimentos ms sanos y disminuyendo la

contaminacin del medio ambiente



El Bioetanol, obtenido a partir de desechos de cosechas por la

accin de enzimas biotecnolgicas, constituye un combustible

renovable y ms limpio que el petrleo y sus derivados...

La aplicacin de la biotecnologa a los procesos industriales y al

medio ambiente ha permitido reducir los consumos de agua y a

disminuir el impacto contaminador del hombre sobre la

naturaleza

La Biotecnologa es uno de los sectores industriales con mayor

intensidad en I + D, siendo un sector formador y consumidor de

gran cantidad de profesionales de cuarto nivel y generando un

gran nmero de publicaciones cientficas y patentes



Qu es la Diabetes Mellitus?

La diabetes mellitus es una enfermedad en la que aparece una

cantidad excesiva de glucosa en la sangre. Esto es debido a que el

cuerpo o no produces insulina o no la utiliza en la forma adecuada.


Principales consecuencias de la Diabetes

Algunos Datos de la Diabetes MellitusUna pandemia mundial..


Pacientes DM:

Mundo: 285 millones (2010)

438 millones (2030)

Cuba: 400 mil (2010)

Fallecidos DM:

Mundo: 3,8 MM (2007)

Cuba: 2 056 (2006)010

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Pacie

nte

s con D

M,

millo

nes

Pases con mayor nmero de Diabticos

2000 2007

2010 2030


Terapias para el Tratamiento de la Diabetes Mellitus

1. TRASPLANTE

NATURE BIOTECHNOLOGY 23 (10): 1274-1282 , 2005


Terapias para el Tratamiento de la Diabetes Mellitus

2. EMPLEO DE LA TERAPIA GNICA Y DE CLULAS MADRES

Pagliuca et al. 2014, Generation of Functional Human Pancreatic Cells In Vitro. Cell 159(4)

3. SUMINISTRO DE INSULINA O DERIVADOS DE LA INSULINA

Existen diversas fuentes de esta hormona. Su obtencin a partir del

pncreas de cadveres queda descartado por su poca disponibilidad

y contraindicaciones ticas. Solo es posible su suministro a escala

industrial de fuentes vacuna y porcina y a partir de procesos

complejos de purificacin, y mediante el empleo de la ingeniera

gentica y la biotecnologa.

Qu es la Insulina?

Es una protena de 51 aminocidos

C257H383N65O77S6, de 5807,7 Da y pI 5,4;

formada por dos cadenas polipeptdicas A

(21 aa) y B (30 aa), unidas mediante dos

puentes disulfuro.


Qu es la Insulina?


Qu es la Insulina?Cmo acta?


Dmero de la IH

3 x 6 x

Monmero de la IHHexmero de la IH

Qu es la Insulina?Cmo acta?


BioEssays 26:13511362, 2004

Nat Rev Drug Disc 2002 1: 769783.

Cmo se produce la Insulina?


Cmo se produce la Insulina Humana Recombinante?


Comparacin entre los Sistemas de Produccin de la Insulina

Humana Recombinante


Hospedero E. coli E. coli S. cerevisiae P. pastoris

Destino del producto Citoplasma Secretado Secretado Secretado

Biomasa seca (g/L) 80 1.2 5 59

Vel. Espec. de Crecimiento (h-1) 0.08 0.12 No reporte < 0.33 < 0.03

Tasa de Espec. de Prod. (mg/g h) 14.2 3.4 0.21 0.375

Conc. del Producto (g/L) 4.34 0.009 0.075 3.075

Productividad (mg/L h) 1 085 4.01 1.04 17

Referencia 1 2 3 4

1. Shin et al. Enhanced production of human mini-proinsulin in fed-batch cultures at high cell density of Escherichia coli BL21(DE3)[pET-

3aT2M2]. Biotechnol Prog 1997, 13:249257. 2. Mergulhao et al. Evaluation of bottlenecks in proinsulin secretion by Escherichia coli. J Biotechnol 2004, 109:3143. 3. Kjeldsen T. Yeast secretory expression of insulin precursors. Appl Microbiol Biotechnol 2000, 54:277286. 4. Gurramkonda et al. Application of simple fed-batch technique to high-level secretory production of insulin precursor using Pichia pastoris

with subsequent purification and conversion to human insulin. Microb Cell Fact 2010, 9:31.

Tendencias del Mercado Actual de la IHr


Mercado Mundial IH:

US$10,2 mil millones (2007)

Principales Productores:

Novo Nordisk (Dinamarca)

Eli Lilly & Co. (EEUU)

Sanofi - Aventis (Francia/Alemania)

Wockhardt (India)

Biocon (India)

Diosynth Merck (Holanda/EEUU)

Pacientes DM:

Mundo: 285 MM (2010)

438 MM (2030)

ALBA: 2,92 MM (2010)

4,75 MM (2030)

Perspectivas dentro del ALBA-TCP




Ogle, G., et al. Diabetes Voice, 2006. 51: p. 22-25



VEN

CUB

ECU

BOL

NIC

ATG

VCT

DMATres Plantas similares de 2x106 bbos/ao

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