Impacto de la Biotecnología - OPTI · líneas de actuación más recientes, como la...

MINISTERIODE INDUSTRIA, TURISMOY COMERCIO

Fundación OPTI

Observatorio deProspectiva TecnológicaIndustrial

Patronato de laFundación Observatoriode ProspectivaTecnológica Industrial

MIN. Ministerio de Industria.Turismo y ComercioCDTI. Centro para el DesarrolloTecnológico IndustrialCIEMAT. Centro de InvestigacionesEnergéticas, Medioambientales yTecnológicasCSIC. Consejo Superior deInvestigaciones CientíficasIDAE. Instituto para la Diversificacióny Ahorro de EnergíaOEPM. Oficina Española de Patentesy MarcasFECYT. Fundación Española para laCiencia y la Tecnología

Fundación EOIAINIA. Instituto TecnológicoAgroalimentario

Fundación ASCAMMCITMA. Centro de InnovaciónTecnológica del Medio AmbienteFundación ICT. Institut Catalá deTecnología

Fundación INASMETINESCOP. Instituto Tecnológico delCalzado y Conexas

IQS. Institut Químic de Sarriá

Fundación Genoma España

Fundación OPTl. Juan Bravo, 10 - 4ª Plta. 28006 Madrid. Tel.: 91 781 00 76 / 91 575 18 96. Fax: 91 575 18 96.http://www.opti.org

Impacto de la Biotecnología en los sectores Agrícola, Ganadero y ForestalTendencias tecnológicasa medio y largo plazo

Impacto de laBiotecnologíaen los sectoresAgrícola, Ganadero y Forestal

Tendencias tecnológicasa medio y largo plazo

Juan Bravo, 10 - 4º P28006 MadridTel.: 91 781 00 76Fax: 91 575 18 96http://www.opti.org

El presente informe de Prospectiva Tecnológica ha sido realizado por la FundaciónOPTI con la participación de la Fundación Genoma España.

Coordinación y redacción: Miguel Vega García (Genoma España)Apoyo técnico: Graciela Sainz (Genoma España)Descripción de fichas tecnológicas: Dr. Pablo Vera Vera (Coordinador del Programa Nacional de Biotecnología)Dr. Ignacio Romagosa (Coordinador del Programa Nacional de Agricultura)Dr. Javier Paz-Ares Rodríguez (CNB-CSIC)Dr. José Miguel Martínez Zapater (INIA)

Para la elaboración de este documento se constituyó un panel de expertos,a los que Genoma España agradece muy sinceramente su colaboración. Losmiembros de panel de expertos son:

Dr. Emilio Rodríguez Cerezo (IPTS-Comisión Europea)Dr. Esteban Alcalde (Syngenta Seeds)Dr. Gerardo Díaz (Semillas Fito)Dr. Ignacio Romagosa Clarina (Coordinador del Programa Nacional de Agricultura)Dr. Jaime Costa (Monsanto)Dr. Javier Paz-Ares Rodríguez (CNB-CSIC)Dr. José Ángel Martínez Escribano (INIA)Dr. Julio Salinas (INIA)Dr. Lorenzo García-Férriz (Cotevisa)Dra. Monserrat Pagés (CID-CSIC)Dr. Pablo Vera Vera (Coordinador del Programa Nacional de Biotecnología)Dra. Tamara Maes (Oryzon Genomics)Dr. Vicente Pallas (IBMCP- Univ. Politécnica de Valencia)

© Fundación OPTI y Fundación Genoma EspañaDepósito legal: M-39.204-2004Diseño y realización: Cyan, Proyectos y Producciones Editoriales, S.A.

5

INTRODUCCIÓN............................................................................................. 7

METODOLOGÍA DEL INFORME DE

PERSPECTIVA TECNOLÓGICA .................................................................... 8

TENDENCIAS SOCIOECONÓMICAS ....................................................... 10

TENDENCIAS TECNOLÓGICAS................................................................ 14• Tendencia tecnológica I: La Genómica y su aplicación

a la explotación de la variabilidad natural ........................... 16• Tendencia tecnológica II: Mejora genética de las

producciones y selección asistida por marcadores ....... 18• Tendencia tecnológica III: Cultivo in vitro

y micropropagación...................................................................................... 19• Tendencia tecnológica IV: Desarrollo de nuevas

variedades......................................................................................................... 21• Tendencia tecnológica V: Transformación genética...... 22• Tendencia tecnológica VI: Sanidad animal y vegetal ..... 24

SELECCIÓN DE TECNOLOGÍAS ............................................................... 25

RESULTADOS DE LA ENCUESTA ............................................................ 28• Análisis estadístico general ........................................................... 29• Análisis de las respuestas .............................................................. 31• Tecnologías críticas ........................................................................... 34

FICHAS TECNOLÓGICAS .......................................................................... 35• Tecnología crítica 1: Selección Asistida

por Marcadores .................................................................................. 35• Tecnología crítica 2: Mapas Genéticos................................ 37• Tecnología crítica 3: Protocolos y Vectores

de Transformación............................................................................ 39• Tecnología crítica 4: Genética Inversa

(Genética Reversa e Inserción y Deleción Dirigida)..... 40• Tecnología crítica 5: Transcriptómica .................................... 41• Tecnología crítica 6: Bioinformática ...................................... 42• Tecnología crítica 7: Identificación y Separación

de Proteínas.......................................................................................... 44

Índice

• Tecnología crítica 8: Genotecas y Colecciones de ESTs.................................................................................................... 45

• Tecnología crítica 9: Metabolómica ........................................ 47• Tecnología crítica 10: Proteómica ........................................... 48• Tecnología crítica 11: Registro Molecular

de variedades ........................................................................................... 49• Tecnología crítica 12: Alternativas a la

Resistencia de Antibióticos .......................................................... 50

CONCLUSIONES .......................................................................................... 51

ANEXO 1: Informes analizados para realizar la síntesis documental .......................................................................... 55

ANEXO 2: Cuestionario ....................................................................... 57

ANEXO 3: Índices estadísticos.......................................................... 61

ANEXO 4: Glosario................................................................................. 63

6

7

Introducción

El presente trabajo pretende aportar conocimiento a todasaquellas organizaciones, públicas y privadas, que estén invo-lucradas en el análisis de oportunidades, el establecimientode prioridades y la planificación estratégica en los sectoresde la Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentación. La visiónaquí propuesta permite al lector embarcarse en un viajehacia el futuro de la agricultura, proponiendo un escenariode desarrollo tecnológico al amparo de un marco social yeconómico. En concreto, el escenario descrito en estaspáginas, nos muestra cómo la Biotecnología incidirá en eldesarrollo futuro de los sectores nombrados con anteriori-dad, sin menoscabo de mostrar el lado realista, con las limi-taciones y los condicionantes, de dicha tecnología.

El objetivo pues de este trabajo es contribuir al estableci-miento de una visión estratégica sobre el futuro de la agri-cultura española, desde el punto de vista de la Biotecnolo-gía. Para la consecución de este propósito, se ha realizadoun importante ejercicio de análisis, valoración y síntesis dedatos, información y conocimiento. El resultado de esteesfuerzo pone de manifiesto las tendencias sociales, econó-micas y tecnológicas, así como las tecnologías relevantes, ymás en concreto las 12 tecnologías críticas para el desarro-llo de la Agro-Biotecnología en España. Por tecnologías crí-ticas se entiende aquellas que, por consenso de un ampliogrupo de expertos, se seleccionan por su importancia, proxi-midad temporal y capacidad competitiva.

8

Metodología del informe deProspectiva Tecnológica

Para la realización del informe se han seguido los siguientespasos:

I. Síntesis documental. Síntesis de informes internaciona-les de la misma naturaleza para obtener un listado detendencias socioeconómicas y tecnológicas, así comoun listado de tecnologías y posibles eventos de impor-tancia hasta el año 2015 (para más información con-sultar Anexo I).

II. Reunión del panel de expertos. Comprobar, y en sucaso, ampliar las tendencias socioeconómicas y tecno-lógicas identificadas en la síntesis del documento. Selec-ción de tecnologías relevantes y aceptación o mejoradel diseño del cuestionario.

III. Redacción y envío del cuestionario. Se trata de valo-rar por consenso el grado de importancia de las tec-nologías seleccionadas como relevantes, así comoestimar su fecha de realización y la posición compe-titiva de España. De este cuestionario se extraeránlas tecnologías críticas, es decir, aquellas que cose-chen un mayor grado de importancia. El envío se rea-lizará a un mínimo de 400 investigadores del ámbitopúblico y privado (el cuestionario se encuentra en elAnexo 2).

IV. Análisis del cuestionario. Síntesis de resultados y aná-lisis de medias y modas, explicación de desviaciones yextracción de conclusiones sobre los cuestionariosrecibidos.

V. Reunión del panel de expertos. Valoración del análisisde los resultados obtenidos con el cuestionario, definiciónfinal de la estructura del informe, así como directricespara establecer conclusiones y recomendaciones finales.

VI. Redacción del informe final. Envío de la versión a losexpertos del panel para su revisión.

9

Tendenciassocio-económicas

Las tendencias sociales y económicas perfilan de manerasignificativa el futuro de cualquier sector económico oindustrial, y, por lo tanto, los sectores Agrícola, Ganadero yForestal no son excepciones a esta afirmación. Tendenciassociales tan importantes como las nuevas demandas delconsumidor o los nuevos hábitos de vida, así como ten-dencias económicas que incluyen el desmantelamiento debarreras comerciales y la incipiente preocupación por lainnovación, representan los catalizadores del cambio.

Por lo tanto, antes de analizar en profundidad el impactode la Biotecnología en los sectores Agrícola, Ganadero y Fores-tal, debemos conocer con cierto detalle cuál es el marcosocial y económico en el que previsiblemente se desarro-llan estas tecnologías.

Respecto a las tendencias de marcado carácter social,podemos enumerar las siguientes:

10

I. El incremento de la población mundial. Las estimacio-nes de la FAO1 sobre el crecimiento de la poblaciónseñalan que habrá 8.000 millones de habitantes en elaño 2020, y que incluso la población podría duplicarsepara el año 2050. Si bien el ritmo de crecimiento demo-gráfico se prevé disminuya progresivamente (de un1,2% en el año 2002 a un 0,6% para el año 2020), elincremento de la población en números absolutos serámayúsculo. Ante esta perspectiva se hace necesarioseguir incrementando la productividad agrícola.

II. El envejecimiento de la población en países desarro-llados. Desde la I Guerra Mundial, la esperanza de vidaen Norteamérica y Europa se ha duplicado, sin dudagracias a la disponibilidad de alimentos y a las prestacio-nes sanitarias. El envejecimiento de nuestra poblacióngenera un cambio en el perfil del consumidor medio,pues existe una mayor preocupación por la salud, y porel consumo de alimentos saludables y/o funcionales oincluso por los denominados nutracéuticos.

III. Un consumidor más informado. Una mayor forma-ción e información juegan un papel clave en la diná-mica hacia la demanda de calidad e higiene. Las recien-tes crisis alimentarias han generado desconfianza en elconsumidor y han tenido como consecuencia elendurecimiento de los controles de calidad, la implan-tación de nuevas normas de trazabilidad de los ali-mentos, incluso, han hecho ganar cuota de mercadoa la agricultura orgánica. Un ejemplo claro de laimportancia que tiene la información sobre las ten-dencias de consumo, es el continuo incremento deproteína de pescado, asociado al consumo de ácidosgrasos poli-insaturados cardiosaludables, especialmen-te los denominados omega-3.

11

IV. Mayor conciencia social hacia la preservación delmedio ambiente. La legislación, empujada en ciertamedida por la presión social, está obligando a implan-tar prácticas agrícolas, ganaderas e industriales compa-tibles con el medio ambiente, así como a fomentar eldesarrollo de productos reciclables y el uso de eco-recargas. A medida que los países se enriquecen y seurbanizan, el valor de los espacios naturales aumenta.

V. La revisión de la Política Agrícola Común (PAC). Larecientemente pactada revisión de la PAC tendrá, sinduda, un importante efecto en el sector agrario espa-ñol. Ya no sólo se producirá un descenso de los pre-cios indicativos o de intervención, sino que también lassubvenciones sufrirán recortes y estarán condicionadasal cumplimiento de una serie de estándares en materiade medio ambiente, seguridad alimentaria y bienestarde los animales. Además, existe una apuesta clara afavor del desarrollo rural. El resultado, aunque incierto,podría resumirse en dos posibles escenarios enfrenta-dos: el abandono de tierras y producciones frente a laprofesionalización del agricultor.

VI. La aceptación social de la Biotecnología. La sociedaden general, y en particular la sociedad europea, seenfrenta al dilema de los Organismos ModificadosGenéticamente. Según la FAO los consumidores preo-cupados por este tema estarían dispuestos a pagarentre un 10 y un 40% más por la adquisición de pro-ductos ecológicos, no manipulados genéticamente. Lasprincipales líneas de actuación de la Biotecnologíavegetal han incidido básicamente en la cadena primariade producción (empresas productoras y agricultores)y por tanto la percepción de su utilidad, por parte delconsumidor, ha sido más bien escasa. Sin embargo,

1 FAO: Food and Agriculture Organization (United Nations).

12

líneas de actuación más recientes, como la transforma-ción de plantas, que permiten aumentar las propieda-des nutritivas o incluso de control sobre ciertas pato-logías, están modificando la percepción pública de laBiotecnología.

VII. La presión pesquera y la mayor demanda de produc-tos de pesca. Se manifiesta en un crecimiento rápidode la acuicultura, el más destacado dentro del sectoragrario, proporcionando una fuente estable de proteí-na, en contraposición a la disminución de la productivi-dad de la industria pesquera. Según la FAO el consu-mo de pescado por habitante para el año 2020 será de20-40 Kg/año, lo que equivaldría a multiplicar por sietela capacidad productiva actual de la acuicultura.

VIII. La restricción legislativa para la aprobación de nuevosorganismos modificados genéticamente (OMGs). Hastala fecha se han autorizado a nivel europeo 18 OMGs paradistintos usos, como el cultivo, importación o procesadode maíz, colza, soja y achicoria2. También sabemos queexisten 22 solicitudes de autorización de OMGs paracomercializar maíz, remolacha, arroz y algodón entre otros.Recientemente la Autoridad Europea de Seguridad Ali-mentaria ha emitido una opinión favorable sobre la pri-mera de estas solicitudes que, tras un desacuerdo en elConsejo Europeo, ha sido aprobada por la ComisiónEuropea, desbloqueando así la moratoria de facto quevenía produciéndose desde hace seis años. Las compañí-as multinacionales que desarrollan los OMGs han cifradoen 35 millones de € para obtener la autorización decomercialización de un nuevo OMG.

IX. La nueva legislación europea en materia de etiqueta-do, trazabilidad de OMGs y nutrición. El lunes 18 de

abril del presente año 2004, entró en vigor la nuevalegislación comunitaria3 relativa a la trazabilidad y eti-quetado de OMGs y de alimentos y piensos produci-dos a partir de éstos4, reglamento calificado de “com-plicado cumplimiento y difícil control”5 dada la falta demateriales de referencia para comprobar tanto la au-sencia como la presencia de OMGs. También es previ-sible que en breve se apruebe la propuesta de regla-mento europeo sobre alegaciones de salud y nutriciónen alimentos, que, sin duda, se convertirá en un refe-rente para el desarrollo y comercialización de nuevosalimentos e ingredientes funcionales, muchos de estosúltimos desarrollados por técnicas biológicas.

X. La instauración del Principio de Precaución en Europa.Entre aquellos que toman decisiones a nivel comunitarioen materia de riesgo, se ha instaurado el consenso de apli-car un principio de precaución, o también denominadopreventivo, de tal manera que cualquier nueva sustancia,incluidas las químicas y las alimentarias, podría necesitar deuna comprobación previa sobre su inocuidad al organis-mo, antes de conseguir un permiso de aprobación.

Respecto a las tendencias de marcado carácter económico,podemos enumerar las siguientes:

I. El fenómeno de la globalización, tendrá como resulta-dos la homogenización en la demanda de los consumi-dores, el incremento de los flujos comerciales, unamayor competencia en los mercados y, a su vez, lageneración de nuevas oportunidades de negocio.

II. Las políticas macroeconómicas. La economía estáexperimentando un crecimiento estable en los países

2 http://www.europa.eu.int/comm/food/food/biotechnology/gmfood/gmo_authorisations_en.pdf 3 Reglamento 1830/2003 del Parlamento Europeo y del Consejo.4 http://europa.eu.int/eur-lex/pri/es/oj/dat/2003/l_268/l_26820031018es00240028.pdf 5 Tecnologías Moleculares de Trazabilidad Alimentaria. Genoma España. http://www.gen-es.org

internacional para reducir costes, entre otras causas,obligan a los agricultores a escalar el volumen de susoperaciones, a homogeneizar y a estandarizar las prác-ticas de producción y comercialización. En definitiva, ytal como se ha expresado con anterioridad, esta con-fluencia de situaciones trae consigo la profesionaliza-ción de la agricultura.

VI. La Organización Mundial del Comercio. El desmante-lamiento de los aranceles pactado en el seno de laOrganización Mundial del Comercio (OMC) acarrea elincremento de las transacciones comerciales, en espe-cial de materias primas agrícolas. No obstante, la OMCpermite y alienta la imposición de medidas no arance-larias para el comercio entre los países, y hasta la fechano tiene en consideración aspectos sociales y medio-ambientales en sus compromisos. Esta situación equi-vale a postular que las desigualdades comerciales y lasdistorsiones de los mercados seguirán previsiblementeproduciéndose.

VII. Políticas de innovación. La exportación de materiasprimas agrícolas apenas mejora la posición competitivade un país, sino que son los productos con valor aña-dido (manufacturados, envasados, etc.), los que incre-mentan sustancialmente el valor económico total de lasexportaciones de un país. Bajo esta premisa, muchospaíses fomentan la inversión en I+D e innovación, conel objetivo de dotar de valor a sus materias primas oproductos.

13

desarrollados (ej. Norteamérica y Europa), atenuándo-se los ciclos económicos, y por lo tanto generando unconsumo de alimentos igualmente estable. Por otrolado, la mejora de la prosperidad económica, a nivelmundial, que se hace patente en aspectos como lamejora del empleo y los salarios, modifica los hábitos deconsumo hacia una demanda de productos de mayorcalidad y nutritivos.

III. El incremento de los ingresos familiares y de la urbani-zación han provocado un cambio paulatino en los hábi-tos alimentarios. En los países desarrollados aumenta elconsumo humano de proteína animal en detrimento deproteína vegetal y alimentos de primera necesidad. Sinembargo, el consumo de cereales sufre una transicióndesde un consumo humano a uno animal. Hay una ten-dencia hacia alimentos más ricos en proteínas, más ela-borados, envasados y de fácil consumo. El descenso demiembros en el hogar familiar, además, individualiza elconsumo (embalaje de los alimentos, etc.).

IV. El valor de la cadena de producción y suministro dealimentos experimenta un cambio. Cae el valor de lamateria prima agrícola, y por tanto, de los ingresos paralos agricultores, en favor de las operaciones de proce-sado y de los canales de distribución.

V. La competencia de mercado. Las oportunidades y ries-gos derivados de las nuevas tecnologías de la informa-ción y la comunicación, la demanda de los consumido-res por la calidad de los productos, la presión

14

Tendencias tecnológicas

Si tenemos en cuenta que en las últimas décadas del siglopasado, la economía estaba impregnada por las tecnologíasde la información y comunicación, en el siglo XXI todas lasprevisiones apuntan a que la Biotecnología será el sectorclave para mejorar la competitividad de las economíasavanzadas. Se espera que el 25% de la transformaciónindustrial futura esté causado por el impacto de la Biotec-nología en general y de la genómica en particular, lo queestá provocando que la investigación en este sector se con-sidere como prioritaria y estratégica por los gobiernos delas principales potencias desarrolladas.

A lo largo de la última década, conscientes la gran mayoríade los países avanzados del impacto de la Biotecnología enel futuro de sus economías, abordaron, a través de un con-sorcio internacional, uno de los proyectos más ambiciosos,tanto en objetivos como en recursos económicos, de lahumanidad: la secuenciación del genoma humano. Dichoproyecto, que culminó con éxito a principios del año 2003,ha permitido conocer el número y la disposición de nues-tros genes, y nos ha embarcado en el viaje de la denomina-da genómica o conocimiento de las funciones de los genesen el organismo. El importante esfuerzo realizado en el Pro-yecto Genoma Humano ha permitido desarrollar importantes

conocimientos científicos y tecnológicos, así como cosecharel interés y la voluntad de la sociedad hacia la Biotecnología,que actualmente se está enfocando hacia otros sectorescomo la agricultura, la ganadería y la acuicultura. No cabeduda, que la genómica de plantas o de animales se benefi-ciará enormemente de todo el trabajo previo realizado engenómica humana.

Los principales objetivos de la aplicación de la Biotecnolo-gía en general, y de la genómica en particular, en los secto-res Agrícola, Ganadero y Forestal, se pueden resumir en lossiguientes:

I. Incremento de la calidad de los productos y las pro-ducciones, incluida la orientación de dicha producción(alimentos) hacia la prevención y tratamiento de enfer-medades.

II. Incremento de la productividad y resistencia de lasespecies, variedades y razas, tanto vegetales comoanimales, dotando de una mayor capacidad competi-tiva a las explotaciones agrícolas, ganaderas y fores-tales.

III. Implantación de criterios de sostenibilidad en la ges-tión de las explotaciones, limitando el consumo deinsumos y el impacto sobre el medio ambiente e incre-mentando la sanidad de las explotaciones.

15

IV. Control sobre la reproducción, dirigiendo la produc-ción de la descendencia por criterios económicos,industriales y comerciales.

V. Mejora sobre el control sanitario, con el objetivo dedar respuestas rápidas y eficaces a las crisis alimentariasy la prevención de epizootías.

VI. Utilización de microorganismos, plantas y animalescomo biofactorías, es decir, convertir bacterias, culti-vos o animales de granja en pequeñas fábricas para laproducción controlada y a bajo coste de materias pri-mas y fármacos entre otros.

VII. Generación de nuevas vías de eliminación y reutiliza-ción de residuos, de manera natural y controlada.

VIII. Desarrollo de nuevas especies comestibles, para incre-mentar el elenco actual de alimentos, satisfaciendo asíuna demanda constante del consumidor por consumirnuevos productos.

IX. Potenciación del uso no alimentario de las tierras agra-rias y explotaciones ganaderas, fabricando productospara la industria.

Las principales herramientas biotecnológicas de que dis-ponemos para alcanzar estos objetivos, de gran importan-cia para mejorar las producciones y la competitividad de lossectores económicos a los que se dirige este estudio, sonlas siguientes:

Tendencia tecnológica ILa Genómica y su aplicación a la explotación de la variabilidad natural

A lo largo de los últimos años se han completado lassecuencias genéticas de organismos modelo, como la plan-ta Arabidopsis thaliana y el nematodo C. elegans, así comode otras plantas de interés agrícola o animales de interésganadero. Así, por ejemplo, ya disponemos de los genomascompletos o parciales de avena, soja, cebada, tomate, arroz,trigo y maíz. Por otro lado, también se están secuenciandolos genomas de las especies bovina, caprina, porcina, ovinay distintas especies avícolas, así como de especies acuícolascomo el salmón.

El conocimiento de la secuencia genética completa o geno-ma representa el primer paso para introducirnos en la lla-mada revolución genómica, o conocimiento de las funcio-nes y mecanismos de actuación de los genes. Hasta haceunos años, la investigación en genómica consistía en estu-diar de forma aislada un gen específico y su función, paraposteriormente integrarlo en un sistema de genes. Esta mane-ra de abordar el genoma obvia las interacciones entregenes, que en último término pueden ser las responsablesde la característica deseada.

Sin embargo actualmente, y bajo el nuevo paradigma, seestudian simultáneamente cientos o incluso miles de genesy sus funciones. Esta investigación integrada es posible gra-cias a la introducción de la automatización o alto rendi-miento (high-throughput) y el análisis de datos masivos, enlos experimentos de la biología molecular convencional.

Bajo el nombre genérico de tecnologías genómicas o deaplicación al estudio del genoma, incluimos también todasaquellas que estudian los distintos productos resultantes de

la expresión de los genes, y que pueden ayudar a definir elestatus bioquímico de la célula, tejido o ser vivo bajo estu-dio. Estos productos incluyen todos los pasos subsiguientesen la expresión génica como RNAs, proteínas y metaboli-tos. Así, al grupo de herramientas que estudian el conjuntode dichos productos se les denomina Transcriptómica, Pro-teómica y Metabolómica, respectivamente.

La genómica surgió como un desafío al querer descifrar porvez primera la secuencia íntegra de DNA de diferentesespecies de seres vivos. Desde entonces, los resultadosde los diferentes proyectos sobre genómica han inundado deinformación los laboratorios científicos de todo el mundo yde noticias los medios de comunicación. No obstante, conla secuencia cruda de nucleótidos que componen los cro-mosomas de una especie se obtiene información muy esca-sa y de poca utilidad, esto ha obligado a considerar nuevasaproximaciones. Entre ellas destacan la genómica funcional,que intenta averiguar el momento (desarrollo embrionario,infancia, madurez o senescencia) y el lugar (tejido, órgano)de expresión de un determinado gen y más tarde la funcióndel mismo, estudiando las consecuencias de la alteración deese gen (anulándolo o exaltando su función) en un orga-nismo mutado. Con ese nivel de comprensión de la funcio-nalidad de un gen podemos no sólo entender la biologíadel gen en el contexto de la vida del organismo, sino queademás podemos prever cómo responderá el individuo auna alteración en la función del gen.

Si bien ya se han realizado importantes avances en el estu-dio por separado de los genes y los productos resultantesde su expresión, hasta la fecha no se ha conseguido integrarcon éxito toda esta información, de tal manera que poda-mos predecir por ejemplo el efecto fisiológico de la expre-sión de un gen o viceversa. En los próximos años, la bioin-formática tiene ante sí el importante reto de integrar todala información generada por las tecnologías genómicas,

16

incluidas las referencias y anotaciones de genes y sus expre-siones entre distintos organismos.

La estrategia de aplicación de las herramientas genómicasen Biotecnología agrícola, ganadera y forestal, se aproximacada día más a aquella utilizada en los procedimientos dedescubrimiento y desarrollo de nuevos fármacos de la indus-tria farmacéutica. Dichos procedimientos consisten en:

• Identificar el gen o genes precursores de una proteína ode un metabolito de interés o responsables de la virulen-cia de un patógeno.

• Validar el gen o genes en modelos biológicos y citológicos.• Caracterizar las proteínas resultantes de la expresión del gen

o genes, incluida la estructura y las interacciones de la misma.

• Conocer los mecanismos de la producción y acúmulo delos metabolitos de interés.

• En último término, desarrollar estrategias para la obten-ción de nuevos productos, nuevas variedades o especiescomestibles.

Por último es importante señalar que la genómica permiti-rá explotar la variabilidad natural presente en todos losgenomas, tanto vegetales como animales. Dicha variabilidades la responsable última del fenotipo de un individuo o deuna especie que le hacen ser único y exclusivo. La explota-ción de esta variabilidad incluye el desarrollo de herramien-tas que permitan tanto gestionar los recursos almacenadosen los bancos de germoplasma, como la búsqueda de genesde interés.

17

LAS TECNOLOGÍAS PERTENECIENTES A ESTA TENDENCIA SON:

• Tecnologías de alto rendimiento para la secuenciación de genomas vegetales, animales y de microorganismos.• Establecimiento de genotecas y colecciones completas de ESTs6 de los genomas vegetales y animales de interés agronómico.• Análisis de la expresión génica mediante microarrays de DNA y PCR cualitativa (Transcriptómica).• Interferencia masiva de RNA (siRNA).• Bioinformática para la integración de sistemas biológicos.• Automatización de la identificación y separación de proteínas mediante cromatografía y espectrometría de masas en línea.• Tecnologías de análisis masivo del proteoma y de las interacciones proteína-proteína mediante biochips de proteínas y la automatización de la técnica de

“two-hybrid”.• Establecimiento de la estructura terciaria de proteínas por métodos de alto rendimiento en cristalización y difracción (sincrotrón).• Automatización de la caracterización de metabolitos (metabolómica).• Modelos virtuales de predicción de estructura terciaria de proteínas a partir de la secuencia, y de rutas metabólicas y/o sistemas biológicos.

6 EST: Expressed Sequence Tags.

Tendencia tecnológica IIMejora genética de las producciones y selección asistida por marcadores

En el año 1989, la técnica de amplificación de DNA conocidacomo PCR (proceso sencillo por el cual se multiplica el nú-mero de copias de DNA para tener un volumen de mues-tra suficiente para realizar el análisis correspondiente) fuereconocida como el mayor desarrollo tecnológico de finalesdel siglo XX, y a la enzima responsable de dicha amplifica-ción (taq polimerasa) como la molécula del año en 1993. Eldesarrollo de esta técnica y la posterior puesta en marchade la misma, han permitido progresos importantes para lacaracterización genética de especies vegetales y animales.

La PCR se ha convertido en la herramienta esencial de labiología molecular y juega un papel de liderazgo en prácti-camente todas las técnicas que se aplican al análisis y carac-terización de genomas en la actualidad. Una de las princi-pales aplicaciones de la PCR es la amplificación y posteriordetección de secuencias de DNA que caracterizan unaespecie o variedad. Dichas secuencias de DNA se denomi-nan marcadores moleculares y son altamente específicas,permitiendo incluso la diferenciación entre individuos deuna misma especie en base a su línea germinal.

Las secuencias de DNA o marcadores moleculares son dediferente naturaleza y tipo, pero están todas basadas en elmismo principio: en el genoma existen regiones de mayorvariabilidad, es decir, zonas donde se encuentran un mayor nú-mero de variaciones entre especies o incluso entre individuosde una misma especie. Estas secuencias o regiones variablesdentro de un cromosoma se denominan polimorfismos.

La secuenciación de los genomas vegetales y animales nosha abierto el camino para construir auténticos mapas de losgenomas, estos mapas se construyen a partir de coleccio-nes de secuencias y de marcadores moleculares, que amodo de puntos geodésicos sobre un mapa físico, nos per-miten identificar los genes funcionales, los genes mayoresde resistencia y los genes responsables de rasgos cuantita-tivos o QTLs (Quantitative Trait Loci) como si de valles,ríos y montañas se trataran.

Una de las grandes ventajas de los mapas genéticos es quefacilitan el estudio de la heredabilidad de un carácter, esdecir, podemos predecir si la característica deseada en unreproductor o en una línea vegetal permanecerá en su des-cendencia. Así, los denominados mapas de ligamiento gené-tico permiten estimar, mediante la distancia física entre unmarcador conocido y la característica deseada, si dichacaracterística pasará a la descendencia o se perderá en el

18

proceso de recombinación genética que de manera naturalda lugar al embrión.

En el futuro, parece razonable que podamos realizar aná-lisis de alta resolución de la diversidad genética dentro deuna misma especie (mediante la re-secuenciación de losgenes a partir de colecciones de genotipos). Este esfuer-zo producirá información genética suficiente para permitirel estudio de asociaciones entre el fenotipo y el genotipo,es decir, entre las características agronómicas visibles y suscausas moleculares. No obstante, y dada la plasticidad delos genomas, es decir, que su expresión está condiciona-da en gran medida al medio en el que se encuentran,podría ser complicado disponer de fenotipos veraces yprecisos.

19

Tendencia tecnológica IIICultivo in vitro y micropropagación

Al contrario de lo que ocurre con las especies animales oel ser humano, las especies vegetales tienen la capacidad dereproducirse, es decir, de generar un embrión viable, utili-zando material vegetal, tejido o células adultas o somáticas.Así, en el laboratorio y bajo condiciones in vitro se consiguela multiplicación de especies vegetales, sin necesidad de cul-tivarlas (propagación de clones, semillas artificiales, proto-plasmas regenerativos…).

Al conjunto de técnicas que permiten esta multiplicaciónvegetativa en laboratorio se les denomina técnicas demicropropagación, e incluye otras técnicas ampliamenteconocidas como el cultivo de tejidos y la embriogénesissomática o generación de un embrión a partir de una célu-la vegetal adulta. La aplicación potencial de estas técnicas enespecies vegetales y forestales es la producción en masa deplanta y/o árbol, siendo las principales ventajas que per-miten:

• La obtención y multiplicación de nuevos genotipos.• La propagación de especies genéticamente modificadas.• Una mayor capacidad de producción.• Una disminuición en los tiempos necesarios para poner el

producto en el mercado.• La obtención de material libre de virus.• La producción de nuevas especies vegetales (ej. híbridos

interespecíficos).• La propagación vegetativa de especies que sólo se pro-

pagan por semilla.


• Mapas genéticos de las principales especies vegetales cultivadas y animales de interés ganadero.

• Selección Asistida por Marcadores (AFLP7,microsatelites, SNP8) para lamejora genética de cultivos y animales.

• Análisis de alta resolución de la diversidad intra-específica mediante lare-secuenciación de los genes a partir de colecciones de genotipos.

7 AFLP: Amplified Fragment Length Polimorphism.8 SNPs: Single Nucleotide Polimorphism.

El desarrollo de tecnologías para la mecanización y auto-matización del proceso de micropropagación ayudaránotablemente a eliminar tiempo y costes, la mecanizaciónse aplica sobre procesos de cultivo y transferencia dematerial, mientras que la automatización hace referenciaal cultivo líquido de tejidos y células en bioreactores.Aunque ya se han realizado experiencias en este campo,sobre todo en especies forestales, aún queda mucho tra-bajo por realizar para transformar las laboriosas técnicasde micropropagación en tecnologías que automaticen losprocesos.

En cuanto al reino animal, es importante señalar que tam-bién es posible clonar, mediante técnicas de transferencianuclear, individuos altamente productivos, como, por ejemplo,

vacas lecheras productoras de la hormona del crecimientoo cerdas hiperreproductoras. Las técnicas de transferencianuclear, que permiten la inserción del material genético deuna célula del animal a clonar en un ovocito o embrión, noestán optimizadas y resultan muy difíciles de implantar. Noobstante, se están haciendo importantes inversiones paraponer a punto las técnicas de clonación de animales degranja o de interés ganadero, y, sin duda, tendrán un altoimpacto en el futuro.

Otra importante área de desarrollo de la Biotecnología apli-cada a la producción ganadera serán las tecnologías desexado de esperma, que aseguren la descendencia de géne-ro deseada (ej. hembras en granjas porcinas) en las campa-ñas de inseminación artificial.

20


• Automatización del cultivo de tejidos y la micropropagación de las principales especies vegetales no recalcitrantes (biorreactores).• Uso masivo de la embriogénesis somática para la propagación de las especies vegetales y forestales.• Automatización en la producción de semillas artificiales, que contienen embriones somáticos, para especies vegetales que no se propagan por semilla.• Puesta a punto de técnicas de clonación de animales con buena relación coste-beneficio.• Uso extensivo de las tecnologías de sexado de esperma y embriones para inseminación artificial de animales de granja y ganadería (ej. nuevos desarrollos de

la citometría de flujo).• Automatización y mejora de las tecnologías de rescate de embriones en la generación de nuevas especies y variedades.• Automatización del cultivo de meristemos para el saneamiento de especies de interés agronómico.• Optimización de la transferencia embrionaria en ganadería.

Tendencia tecnológica IVDesarrollo de nuevas variedades

A lo largo de la historia evolutiva, las especies vegetales hanido incorporando nuevos juegos de cromosomas, es decir,una mayor dotación genética, que les han permitido adquirirherramientas moleculares para adaptarse a un mayor núme-ro de hábitats y sobrevivir a condiciones climáticas másadversas. Esta condición de incorporar nuevos juegos de cro-mosomas se denomina poliploidía y a las especies que tienental condición se les denomina poliploides. La posibilidad deincorporar nuevos juegos de cromosomas está siendo explo-tada para la generación de nuevas especies y variedadescomo por ejemplo la producción de truchas tetraploides.

Actualmente una de las principales preocupaciones de laindustria semillera es el desarrollo de nuevas variedades en

menores tiempos y con una dotación genética estable, quelimite la aparición de variaciones o heterogeneidad en elgenoma de los cultivos o animales objeto de producción.Para conseguir estos objetivos existen amplios programaspara producir líneas puras a partir de polen o de ovocitos,es decir, a partir de gametos haploides construir cigotosdiploides. Posteriormente estos cigotos o líneas puras sepueden utilizar para su cultivo directo o para la obtenciónde híbridos.

Las variedades vegetales nuevas se registran para prote-ger su uso y comercialización, pero dicho registro se haceen base a características fenotípicas o visuales, situaciónque hace difícil controlar posibles fraudes. En un futurocercano parece razonable pensar que se podrán registrarvariedades atendiendo a sus diferencias moleculares,pudiendo así precisar con exactitud de qué variedad setrata.

21


• Optimización de la obtención de líneas puras para la producción de nuevas variedades e híbridos (androgénesis, ginogénesis y partenogénesis inducida).• Uso masivo de las técnicas de poliploidía (triploides, tetraploides…) para la obtención de nuevas variedades.• Desarrollo de modelos bioinformáticas que integren los datos genéticos y de rendimiento con variables ecofisiológicas y ambientales, para la caracterización

de la adaptabilidad de nuevas variedades.• Desarrollo de nuevos métodos biotecnológicos de control de la polinización para la obtención de nuevas variedades híbridas (androesterilidad).• Optimización y homologación de métodos biotecnológicos para control y registro de las nuevas variedades y especies.

Tendencia tecnológica VTransformación genética

La transformación genética de cultivos y animales es, sinduda, una importante herramienta para mejorar la produc-tividad y la calidad, así como para adaptar las produccionesa intereses industriales o del consumidor. Hasta la fecha, laUnión Europea ha autorizado 18 productos transgénicos,de los cuales 14 son cultivos de tabaco, colza, soja, achico-ria, maíz y claveles. La moratoria de facto existente en la UEdesde 1998 para la aprobación de nuevos OrganismosModificados Genéticamente (OMGs) se ha desbloqueadoel 19 de mayo del 2004, aprobando la comercialización de unavariedad de maíz transgénico. Por su parte, España ha auto-rizado en el año 2003 cinco nuevas variedades transgénicasde maíz resistentes al taladro y nueve más en el 2004.

En relación con el impacto medio ambiental de los OMGs,la conclusión de la mayoría de estudios científicos9 y agro-nómicos indica que los cultivos, sean convencionales otransgénicos, tienen un impacto sobre el medio. Aspectoéste que, por otro lado, ya conocíamos y que además apa-rece recogido en la revisión de la Política Agrícola Común.Dicha revisión prevé la obligatoriedad de realizar buenasprácticas agrícolas, que minimicen el impacto de la agricul-tura y la ganadería sobre el medio ambiente, para percibirlas ayudas. Dentro de este campo, es importante señalarque se están realizando grandes avances en transformacio-nes que limiten la diseminación al medio ambiente del geninsertado.

La coexistencia de los distintos cultivos, ya sean convencio-nales, ecológicos o modificados genéticamente, es un asun-to de suma importancia, al fin y al cabo debemos asegurar-nos de que ningún tipo de agricultura queda excluida denuestros campos. Mientras que los aspectos medioambien-tales y sanitarios de la coexistencia están regulados pordirectivas y reglamentos comunitarios, los aspectos comer-ciales y económicos son actualmente objeto de un proyec-to de Orden, que incluirá las medidas a aplicar por los agri-cultores para asegurar la coexistencia. Así las medidaspropuestas recogen:

• Distancias de aislamiento y zonas tampón.• Diferencias en el periodo de floración.• Limpieza de maquinaria de siembra y recolección, antes y

después de su utilización para evitar el traslado de semi-llas de operaciones anteriores.

• Separación física de partidas con granos de cultivos modi-ficados genéticamente y de cultivos no modificados gené-ticamente, tanto en el transporte como en el almacena-miento.

• Cooperación entre agricultores, informando sobre losplanes de siembra, agrupando voluntariamente parcelasde diferentes explotaciones para el cultivo de variedades decultivos semejantes, celebrando acuerdos voluntarios paraseparar los tipos de producción modificada genéticamentede los de producción no modificada genéticamente.

El primer método de transformación genética de plantas fuela infección por Agrobacterium tumefaciens, bacteria que demanera natural infecta a las células de plantas dicotiledóneas,

22

9 El estudio más importante sobre el impacto de OMGs en el medio ambiente ha sido llevado a cabo por la Royal Society por encargo del gobierno británico. Concreta-mente se han comparado, a lo largo de tres años de estudio y casi 300 ensayos de campo, variedades transgénicas de colza, remolacha azucarera y maíz con sus corres-pondientes variedades no transformadas. Los resultados son que en los programas herbicidas establecidos con las variedades convencionales de remolacha y de colzahubo más diversidad biológica (en particular, abejas y mariposas) que en sus contrapartes sobre variedades transgénicas, en tanto que en el maíz ocurría lo contrario, esdecir, una mayor diversidad biológica en el maíz transgénico que en el convencional, debido principalmente a una mayor existencia de flora espontánea (malas hierbas)que atraen a los insectos.

transfiriendo parte de su dotación genética al huésped. Sisustituimos los genes que se transfieren de esta bacteriapor los que queremos insertar, se construye un eficaz vec-tor de transformación de plantas. Para las plantas monoco-tiledóneas se ha venido utilizando otro método, llamadobiolístico, consistente en el bombardeo, con microproyec-tiles cubiertos de DNA, de tejidos, embriones inmaduros océlulas a transformar. Debido a que este método presentalimitaciones importantes como la baja eficiencia de trans-formación, se está avanzando para optimizar métodos detransformación en plantas.

Una de las líneas de trabajo más importantes sobre la trans-formación de plantas y microorganismos de interés agro-nómico o industrial es la modificación dirigida. Es decir, envez de introducir el gen de interés o realizar mutaciones alazar, se trata de controlar el lugar exacto donde insertamosun gen o producimos una mutación.

Las inserciones dirigidas han sido, sin duda, una de las princi-pales panaceas perseguidas por los ingenieros genéticos, quea fecha de hoy no han sido resueltas. A lo largo de los próxi-mos años es posible que asistamos a una verdadera carreracientífica y tecnológica para el desarrollo de técnicas que per-mitan tanto la inserción específica de un gen en un lugar delgenoma, a través de la recombinación homóloga, como laextracción específica de ciertos genes que no interesan.

Las aplicaciones fundamentales de la transformación génicaen el futuro se proyectarán mucho más lejos que las actua-les conocidas sobre resistencia a ciertas plagas o herbicidas.Es previsible que en los próximos años se cultiven plantastransformadas tanto a gusto del consumidor como de laindustria, incluyendo usos alimentarios y no alimentarios.

Así, por ejemplo, actualmente está bajo estudio comparati-vo la producción industrial de ciertos fármacos como anti-cuerpos en distintos sistemas productivos, en concreto serealizan estudios de coste-beneficio entre la producción enfermentadores y la producción en plantas o animales. Losestudios preliminares muestran cifras de un orden de mag-nitud inferior para la producción de estos anticuerpos enplantas. Esta aplicación de la Biotecnología nos introduce delleno en las bio-factorías: microorganismos, plantas y ani-males transformados genéticamente para producir metabo-litos y/o proteínas de interés.

23


• Optimización con métodos biológicos de la transformación de plantasmonocotiledóneas y dicotiledóneas.

• Automatización con métodos físicos y/o biolísticos de latransformación de microorganismos, plantas y animales, mediantevectores, bombardeo con partículas de oro, electroporación y otrosmétodos.

• Optimización de técnicas alternativas a la resistencia a antibióticos parala selección de la transgénesis.

• Uso extensivo de vectores de contención biológica para evitar ladiseminación de la transgénesis y transformación de orgánulos(cloroplastos) no involucrados en la polinización.

• Optimización de los protocolos y vectores de transformación.Promotores específicos de tejido y de estadío de desarrollo, paracontrolar la expresión de los genes que se introducen en tiempo y lugar, y promotores inducibles por distintos tratamientos.

• Tecnologías de estabilización de la expresión transgénica en el tiempo.• Inserción y deleción dirigida y específica para lograr una auténtica

ingeniería genética de microorganismos, plantas y animales(recombinación homóloga).

• Uso extensivo de mutaciones dirigidas para la mejora de cultivos y microorganismos de interés agronómico e industrial.

• Automatización de la genética reversa (ej. tilling) para la caracterizacióngenómica a partir de colecciones de fenotipos.

Tendencia tecnológica VISanidad animal y vegetal

En el capítulo de protección y seguimiento sanitario de lasproducciones tanto vegetales como animales, el impacto dela Biotecnología ha sido y será siendo de gran importancia.Si a lo largo de las últimas décadas se han desarrolladoentre otros métodos de diagnóstico homologados interna-cionalmente para el seguimiento por ejemplo de la salud denuestra cabaña ganadera y vacunas que inmunizan median-te extractos atenuados de los patógenos responsables delas enfermedades, cabe esperar que para los años veniderosla Biotecnología siga aportando aplicaciones importantes.

En el capítulo de diagnóstico del estado sanitario es previ-sible que los métodos actuales se complementen con eldenominado diagnóstico molecular, es decir, mediante laidentificación de secuencias genéticas, bien DNA o RNA,que permiten de manera fiable y rápida determinar la exis-tencia de patógenos o incluso caracterizar el estado sanitariode las producciones. Estas tecnologías se están miniaturi-zando e integrando en dispositivos de fácil uso e inclusoportátiles.

En el apartado de profilaxis, existe toda una nueva genera-ción de vacunas que en vez de utilizar extractos atenuadosde los patógenos, vivos o muertos, para producir una reac-ción inmune, utilizan directamente las proteínas inmunizan-tes producidas por recombinación genética, del mismomodo que se produce la insulina para los diabéticos, o bienutilizan directamente los genes responsables de provocaruna reacción inmune frente a una infección. A las primerasse las denomina vacunas recombinantes y a las segundasvacunas de DNA. Hasta la fecha, estas vacunas han tenidoun impacto menor principalmente por su alto coste, enganadería usualmente es más rentable sacrificar a los ani-males afectados por un brote, que vacunar a toda la caba-ña. No obstante, ya se están desarrollando vacunas paraanimales de compañía y para especies acuícolas, comola última vacuna recombinante desarrollada en Chile contra laPiscirickettsia salmonis, ya licenciada a una gran empresa far-macéutica.

Por último, es previsible que todos los conocimientosdesarrollados en el apartado de genómica puedan apli-carse para el desarrollo de nuevas vacunas y fitosanita-rios, que inciden sobre las causas moleculares de los pro-cesos infecciosos.

24


• Diagnóstico molecular en campo mediante biochips portátiles, que determinen estados patológicos y enfermedades, así como que establezcan la situación de estrés abiótico y biótico de plantas y animales.

• Desarrollo de nuevos biosensores para la agricultura y la ganadería, en especial dirigidos a sustituir la detección fluorescente por la detección electroquímica.• Uso extensivo de vacunas recombinantes en ganadería y acuicultura.• Optimización de vacunas de DNA como nuevo método de protección en ganadería y acuicultura.• Desarrollo y generalización del uso de pro-bióticos en piensos animales.• Desarrollo de nuevos fitosanitarios en base al conocimiento en Genómica y Proteómica.

25

Selección de tecnologías

Las tecnologías descritas en el apartado anterior se consi-deran de relevancia para el desarrollo de la Agro-Biotecno-logía o de la aplicación de la Biotecnología en los sectoresAgrícola, Ganadero y Forestal. No obstante, y con objetode identificar las tecnologías de mayor importancia para larealización de la encuesta, se procedió a realizar una selec-ción de las mismas con el Panel de Expertos (pág. 2).

El resultado de esta selección pone de manifiesto que exis-ten 21 tecnologías de las 40 inicialmente identificadas quecosechan un grado de importancia alto o prioritario. Estastecnologías se consideran pues como importantes o decierta relevancia, procediendo a enviar el cuestionario paraestablecer la situación de dichas tecnologías y determinarlas tecnologías críticas.

TECNOLOGÍAS CONSIDERADAS DE IMPORTANCIA ALTA O PRIORITARIA POR EL PANEL DE EXPERTOS

(ORDENADAS POR ORDEN DE IMPORTANCIA):

Mapas genéticos Mapas genómicos completos de las principales especies vegetales cultivadas y animales de interésganadero.

Protocolos y vectores de transformación Optimización de promotores específicos de tejido y de estadio de desarrollo, para controlar la expresión de los genes que se introducen en tiempo y lugar, y promotores inducibles por distintos tratamientos.

Transcriptómica Análisis de la expresión génica mediante microarrays de DNA y PCR cualitativa.

Vectores y métodos de contención biológica Uso extensivo de vectores de contención biológica para evitar la diseminación de la transgénesis, enespecial dirigidos a la transformación de orgánulos (cloroplastos) no involucrados en la polinización.

Biochips para diagnóstico molecular Diagnóstico molecular en campo mediante biochips portátiles, que determinen estados patológicos yenfermedades, así como que establezcan la situación de estrés abiótico y biótico de plantas y animales.

Inserción y deleción dirigida Modificación específica para lograr una auténtica ingeniería genética de microorganismos, plantas y animales (recombinación homóloga).

Vacunas recombinantes Uso extensivo de vacunas recombinantes en ganadería y acuicultura.

Ultrasecuenciación Tecnologías de alto rendimiento para la secuenciación de genomas vegetales, animales y de microorganismos.

Selección Asistida por Marcadores Selección Asistida por Marcadores (AFLP, microsatelites, SNP) para la mejora genética de vegetalesy animales.

Técnicas alternativas a la resistencia a antibióticos Optimización de técnicas alternativas a la resistencia a antibióticos para la selección de la transgénesis.

26

Genotecas y colecciones de ESTs Establecimiento de genotecas y colecciones completas de ESTs de los genomas vegetales y animalesde interés agronómico.

Nuevos fitosanitarios Desarrollo de nuevos fitosanitarios en base al conocimiento en genómica y proteómica.

Proteómica Tecnologías de análisis masivo del proteoma y de las interacciones proteína-proteína mediantebiochips de proteínas y la automatización de la técnica de “two-hybrid”10.

Registro molecular de variedades de especies vegetales Optimización y homologación de métodos biotecnológicos para control y registro de las nuevas variedades y especies.

Transgénesis estable Tecnologías de estabilización de la expresión transgénica en el tiempo.

Vacunas de DNA Optimización de vacunas de DNA como nuevo método de protección en ganadería y acuicultura.

Bioinformática Bioinformática para la integración de sistemas biológicos.

Identificación y separación de proteínas Automatización de la identificación y separación de proteínas mediante cromatografía y espectrometría de masas en línea.

Metabolómica Automatización de la caracterización de metabolitos

Genética reversa Automatización de la genética reversa (ej. tilling) para la caracterización de la función génica a partirde colecciones de fenotipos.

Obtención de líneas puras Optimización de la obtención de líneas puras para la producción de nuevas variedades híbridas (androgénesis, ginogénesis y partenogénesis inducida).

27

10 “Two hybrid”: ensayo de doble cebo o presa.

28

Resultados de la encuesta

Para la realización de la encuesta se redactó y envió uncuestionario que permitiera valorar las distintas tecnologías,tanto por su grado de importancia, su posición competitivafrente a factores diversos, como por su fecha de materiali-zación. Además se introdujo una pregunta inicial de autoe-valuación sobre el grado de conocimiento en cada tecno-logía, con el fin de estudiar posibles diferencias, de acuerdoal grado de conocimiento tecnológico.

29

Análisis estadísticogeneralEl análisis estadístico del envío del cuestionario queda de lasiguiente manera:

• Número de cuestionarios enviados: 463• Número de cuestionarios respondidos: 144• Tasa de respuesta del cuestionario: 31,10%• Tasa de respuesta sobre las tecnologías: 95,75%

Los cuestionarios recibidos proceden en su totalidad de inves-tigadores y expertos en el campo de la Biotecnología orien-tada a la Agricultura, Ganadería y sector Forestal. Dichosexpertos provienen de universidades, centros de I+D yempresas, ubicados en todas las Comunidades Autónomas.

A la vista de los resultados expuestos es importante seña-lar que ha habido una alta respuesta al cuestionario, dadoque en este tipo de cuestionarios la respuesta media estáen torno al 25%, y en particular una respuesta más quesatisfactoria de Universidades y Centros de I+D.

ENVÍO Y PARTICIPACIÓN POR PROCEDENCIA PROFESIONAL

Total enviados: 463 Total respondidos: 144

Procedencia Número de cuestionarios Número de cuestionarios Tasa de Porcentaje frente al totalprofesional enviados respondidos respuesta respondido

Universidad 227 70 31% 48,61%Centro de I+D 190 61 32% 42,36%Empresa 46 13 28% 9,03%

DISTRIBUCIÓN DE LA PARTICIPACIÓN EN LA ENCUESTA

POR PROCEDENCIA PROFESIONAL

Empresa 9,03%

Centro de I+D42,36%

Universidad48,61%

generales de respuesta, es decir, no desglosados por tec-nologías, quedan de la siguiente manera:

• Nivel de conocimiento alto: 21%• Nivel de conocimiento medio: 38%• Nivel de conocimiento bajo: 41%

Habida cuenta del alto porcentaje de respuesta “nivel deconocimiento bajo” en la autoevaluación del cuestionario,se ha decidido eliminar del análisis estadístico todas aque-llas respuestas donde el encuestado declara tener bajoconocimiento para una tecnología en particular. Esta elimi-nación permitirá mejorar el grado de precisión sobre la rea-lidad y situación de cada tecnología, en dicho análisis.

La eliminación de las respuestas con nivel de conocimientobajo es desigual para las tecnologías, lo que podría tener unimpacto en el análisis estadístico, al utilizar un mayor núme-ro de respuestas en una tecnología que en otra. No obs-tante el número mínimo de respuestas para cada tecnolo-gía es suficientemente significativo como para no producirdistorsiones en la selección de las tecnologías críticas.

Más del 80% de los cuestionarios recibidos provienen deseis Comunidades Autónomas, Andalucía, Madrid, Catalu-ña, Valencia, Castilla-León y Murcia.

Con relación al nivel de conocimiento de los encuestadossobre las tecnologías que se proponen, los porcentajes

30

PORCENTAJE DE PARTICIPACIÓN POR COMUNIDAD AUTÓNOMA

Total enviados: 460 Total respondidos: 144

Comunidades Número de cuestionarios Número de cuestionarios Tasa de Porcentaje frente al total Autónomas enviados respondidos respuesta respondido

Andalucía 106 34 32% 23,61%Madrid 102 21 21% 14,58%Cataluña 74 20 27% 13,88%Valencia 67 19 28% 13,20%Castilla y León 35 13 37% 9,03%Murcia 23 13 57% 9,03%Resto 56 24 43% 16,67%

DISTRIBUCIÓN DE LA PARTICIPACIÓN EN LA ENCUESTA

POR COMUNIDAD AUTÓNOMA

Murcia 9%

Valencia 13%Cataluña 14%

Madrid 15%

Andalucía 23%

Resto 17%

Castilla y León 9%

El análisis cruzado por tecnología permite combinar lostres índices principales: grado de importancia, capacidad ocompetencia y grado de proximidad temporal, identifican-do así la situación particular de cada tecnología de cara alfuturo.

Análisis cruzado de importancia y capacidadespor tecnología

El análisis cruzado de las tecnologías por orden de impor-tancia y capacidad tiene como principal resultado identificarlas tecnologías críticas en las que se debería priorizar lainversión de cara al desarrollo tecnológico, es decir, desa-rrollar plataformas o herramientas tecnológicas de marcadocarácter horizontal y que puedan utilizarse en distintos pro-yectos y con distintos objetivos.

31

Análisis de las respuestasLa explotación estadística de los resultados se realiza enforma de índices, es decir, el número de respuestas recibi-das para cada una de las valoraciones se pondera con unfactor que fluctúa de 1 a 4, para menor o mayor importan-cia, proximidad temporal y competencia, respectivamente.La suma de todas las respuestas ponderadas entre el númerode respuestas totales permite obtener un valor indicativo oíndice de la situación de cada tecnología, que fluctuará de 1 a4, siendo el valor 2,5 el “aprobado”. Así se han constituidotres índices (ver Anexo 3):

• Índice del Grado de Importancia• Índice del Grado de Proximidad Temporal• Índice del Grado de Competencia

01 Ultrasecuenciación 12 Alternativas a la resistencia a antibióticos02 Genotecas y colecciones de ESTs 13 Nuevos fitosanitarios03 Transcriptómica 14 Vectores de contención biológica04 Bioinformática 15 Protocolos y vectores de transformación05 Identificación y separación de proteínas 16 Transgénesis estable06 Proteómica 17 Inserción y deleción dirigida07 Metabolómica 18 Genética reversa08 Mapas genéticos 19 Biochips para diagnóstico09 Selección Asistida por Marcadores 20 Vacunas recombinantes10 Obtención de líneas puras 21 Vacunas de DNA11 Registro molecular de variedades

Cap

acid

ades

Importancia

Grado de Competencia “aprobado”

Media del Grado de Importancia

Media del Grado de Competencia

10

14

18

21

16

12

2011

13

1

1719

15

7

8

9

5

2

4

6

3

Análisis cruzado de importancia y proximidadtemporal por tecnología

El análisis cruzado de las tecnologías por orden de impor-tancia y proximidad temporal, tiene como principal resulta-do identificar las tecnologías críticas en las que se deberíapriorizar la inversión de cara al desarrollo de aplicaciones,

32

TECNOLOGÍAS CRÍTICAS POR CAPACIDAD E IMPORTANCIA

• Selección Asistida por Marcadores• Mapas genéticos• Protocolos y vectores de transformación• Inserción y deleción dirigida TECNOLOGÍAS CRÍTICAS EN LAS QUE SE DEBERÍA PRIORIZAR

LA INVERSIÓN ENFOCADA AL DESARROLLO DE APLICACIONES

Y PRODUCTOS

• Transcriptómica• Bioinformática• Identificación y separación de proteínas• Genotecas y colecciones de ESTs• Selección Asistida por marcadores• Protocolos y vectores de transformación• Metabolómica• Proteómica


Prox

imid

ad T

empo

ral

Importancia

Media del Grado de Importancia

Media del Grado de Proximidad Temporal

10

1418

21

16

20

11

13

121

17

19

157

8

9

5

2

4

6

3

es decir, asumir que ante la inminencia de estas tecnologías,es preferible, adquirir las mismas con el objeto de desarro-llar aplicaciones concretas.

Análisis cruzado de proximidad temporal y capacidades

El análisis cruzado de las tecnologías por proximidad tem-poral y capacidades, tiene como principal resultado identifi-car las tecnologías críticas en las que se debería priorizarla inversión para maximizar los esfuerzos realizados hasta lafecha, es decir, se trata de una priorización de la inversiónpuramente estratégica, y que permitiría, con algunos esfuer-zos adicionales, desarrollar tecnologías o aplicaciones com-petitivas a corto plazo.

33


Cap

acid

ades

Proximidad Temporal

Media del Grado de Proximidad

Media del Grado de Competencia

10

14

18

21

16

12

2011

13

12

1

17

19

15

7

8

9

52 4

6

3

TECNOLOGÍAS CRÍTICAS EN LAS QUE SE DEBERÍA PRIORIZAR

LA INVERSIÓN PARA OBTENER RESULTADOS Y SOLUCIONES

A CORTO PLAZO

• Registro molecular de variedades • Selección Asistida por Marcadores• Alternativas a la resistencia a antibióticos• Protocolos y vectores de transformación

Grado de Competencia “aprobado”

Para comprobar que las tecnologías prioritarias resultadodel análisis cruzado, son efectivamente tecnologías críticas,se procede a eliminar todas aquellas cuyo grado de impor-tancia, proximidad temporal y grado de competencia sesitúan por debajo de la media. Como resultado, quedan eli-minadas las siguientes tecnologías:

01. Ultrasecuenciación

10. Obtención de líneas puras13. Nuevos fitosanitarios14. Vectores de contención biológica16. Transgénesis estable20. Vacunas recombinantes21. Vacunas de DNA

Las tecnologías no eliminadas coinciden con las tecnologíasidentificadas como críticas en el análisis cruzado. Por últimoseñalar que por indicación del Panel de Expertos se ha pro-cedido a integrar en una sola las tecnologías de genéticareversa y de inserción y deleción dirigida. El nombre de latecnología resultante de esta integración es Genética Inversa.

Tecnologías críticasDel análisis expuesto anteriormente se pone de manifiestola existencia de 12 tecnologías críticas para el desarrolloóptimo de la Biotecnología aplicada a la agricultura y secto-res afines.

A continuación se presenta una ficha pormenorizada decada una de las tecnologías críticas, que incluye una brevedescripción y sus posibles aplicaciones. También, y con ayu-da del Panel de Expertos, se ha procedido a identificar posi-bles medidas a tomar para hacer aún más estratégica lainversión y la dedicación de esfuerzos, en cada una de lastecnologías.

34

TECNOLOGÍAS CRÍTICAS

• Selección Asistida por Marcadores• Mapas genéticos• Protocolos y vectores de transformación• Inserción y deleción dirigida/Genética Reversa• Transcriptómica• Bioinformática• Identificación y separación de proteínas• Genotecas y colecciones de ESTs• Metabolómica• Proteómica• Registro molecular de variedades • Alternativas a la resistencia a antibióticos

35

Fichastecnológicas

Tecnología crítica 1 Selección Asistida por Marcadores

Un marcador molecular es una secuencia de DNA de lon-gitud variable, desde un nucleótido hasta un conjunto degenes susceptibles de ser asociados a diversos caracteresfenotípicos y/o genotípicos. Los marcadores molecularespolimórficos ocurren con una cierta frecuencia en los dis-tintos organismos, por lo que son descriptores de variabili-dad genética, tanto entre individuos de una misma especiecomo entre especies. Existe un número muy elevado detipos de marcadores moleculares que permiten el estudiogenético de poblaciones. En el contexto de la mejora gené-tica de especies vegetales y animales por selección, el obje-tivo fundamental de los marcadores es detectar asociacio-nes entre la presencia o ausencia de determinados aleloscon características fenotípicas deseables, y susceptibles deser manipuladas por selección.

La Selección Asistida por Marcadores (MAS), utilizada desdeprincipios de los noventa, supone una alternativa a la seleccióny mejora genética tradicional, ya que puede minimizar eltiempo y optimizar la respuesta a la selección de variedades

y especies. Se basa en la selección de individuos portadoresde ciertos marcadores asociados a un carácter de interés,como alternativa a la selección directa del carácter. El usode MAS es posible conociendo tan sólo la asociación mar-cador-carácter, independiente de su localización cromosó-mica o de la disponibilidad de un mapa de ligamiento com-pleto (mapas que asocian los marcadores a genes deinterés), aunque indudablemente se optimiza a medida quese dispone de un mayor conocimiento genético y fenotípi-co de la especie. En España se está aplicando esta tecnolo-gía a variedades de Prunus (principalmente melocotón),cebada, melón, tomate, pimiento, fresón, plantas ornamen-tales (geranio y rosa), e incluso a especies animales comoel cerdo.

Las aplicaciones de la Selección Asistida por Marcadores son:

• Acelerar y dirigir los procesos de selección genética tra-dicional.

• Competir con la tecnología de la transgénesis o ingenie-ría genética cuando se dispone de caracteres de interésen las especies objeto de mejora.

• Estudiar desórdenes genéticos en animales o estirpes dealto valor como reproductores.

• Selección asistida de genes (GAS) basada en el estudiode los desequilibrios de ligamiento existentes entre poli-morfismos y secuencias de nucleótidos que definen uncarácter QTN (Quantitative Trait Nucleotides).

36

Posición: La proximidad temporal y la importanciade esta tecnología es muy alta, así como todos losfactores competitivos, que en bloque superanclaramente la media, siendo ésta una de lastecnologías donde tenemos mayor capacidadcompetitiva e interés industrial, aunque tan sólo elfactor conocimiento supera el umbral del 2,5(“aprobado”).Ventajas: Buena cualificación y requerimientostecnológicos no demasiado grandes. Las poblacionesgenéticas están en manos de buenos profesionales demejora genética.Limitaciones: Falta de colaboración entremejoradores vegetales y otros grupos de investigaciónmás básicos que pueden hacer uso de variedadesmejoradas. Medidas: Creación de una base de datos depoblaciones genéticas (Banco español de stocksgenéticos de interés agronómico). Proyectos conjuntosde innovación y transferencia entre mejoradores einvestigadores.Indicadores de seguimiento: Publicaciones,proyectos y nuevas variedades obtenidas.Fecha de materialización: 2005-2010.

Tecnología crítica 2 Mapas Genéticos

Los mapas genómicos son la representación física de lassecuencias de DNA que conforman los cromosomas y quecontienen las características hereditarias de cualquier servivo. Así, un mapa genético completo podría permitir loca-lizar y caracterizar cada una de las secuencias del genomade un organismo, entre las que se encuentran tanto losgenes como las secuencias reguladoras que ayudan a la acti-vación o inhibición de los mismos.

Para desarrollar los mapas no es necesario conocer todoel genoma. Se pueden trazar tomando como referencialas secuencias variables que existen entre organismos deuna misma especie. A estas secuencias normalmente seles denomina polimorfismos. Cuando el número de poli-formismos es muy elevado y se dispone de poblacionesgenéticas adecuadas, se puede establecer, mediante elempleo de distintas herramientas bioinformáticas, el or-den lineal de estos marcadores a lo largo de los distintoscromosomas. A este tipo de ordenaciones se les deno-mina Mapas de Ligamiento Genético, y son auténticosmapas que resaltan las diferencias sobre las regiones con-servadas del genoma, como lo hacen los picos y monta-ñas sobre un plano y que pueden servir de base paradetectar asociaciones entre marcadores y caracteres feno-típicos de interés.

37

Cuando el carácter de interés y el marcador se encuentrana una distancia tan pequeña dentro del cromosoma que seheredan conjuntamente (co-segregación), actúan como “unbloque” en el sobrecruzamiento cromosómico que da lugara los gametos y, consecuentemente, se transmiten conjun-tamente a la descendencia.

También se pueden establecer los denominados MapasFísicos, a partir de la localización de “balizas” o pequeñassecuencias de DNA únicas y exclusivas, que tan sólo apa-recen una vez en el cromosoma o incluso en todo el genomadel organismo de interés. Dichas secuencias se denominanSTS (Sequence Tagged Site), y son una poderosa herra-mienta a la hora de reorganizar y ubicar los fragmentos deDNA, a los que se reduce un genoma para su estudio.

Las aplicaciones de los Mapas Genéticos son:

• Localización y ordenamiento de las secuencias de DNAque conforman el genoma, lo que constituye el primerpaso para la secuenciación.

• Desarrollo de estrategias de clonación posicional o parala selección de marcadores en los estudios de Desequili-brios de Ligamiento.

• Genómica comparativa.• Programas de mejora genética por selección asistida por

marcadores.

38

Posición: Los recursos humanos y económicosdedicados a esta tecnología son superiores a la media,así como la mayoría de los factores competitivos.Teniendo en cuenta que la importancia es muy alta y su proximidad temporal baja, sugiere una ciertacapacidad competitiva en este conocimiento.Ventajas: Ninguna en especial.Limitaciones: Falta de infraestructura y plataformasen España por una parte y existencia de una ofertatecnológica más barata en otros países. Escasafinanciación para actividades como el mantenimientode genotecas de BACs o progenies que puedanconsiderarse más permanentes que los proyectos deinvestigación.Medidas: Definir especies de prioridad para Españae invertir para realizar los mapas genéticos de dichasespecies (subcontratar la secuenciación a otros países).Facilitar el establecimiento de un registro oficial depoblaciones genéticas de los principales cultivos quepermita el reconocimiento a los obtentores de lasmismas y un mayor uso entre otros científicosinteresados.Indicadores de seguimiento: La “cantidad” desecuenciación se mide por el número de pares de bases secuenciadas y el número de secuenciasgeneradas. Sería conveniente incorporar las secuenciasgeneradas por centros españoles en bases de datosinternacionales.Fecha de materialización: 2005-2010, máscercano al segundo periodo.

39

Un vector es una molécula de DNA que actúa a modo devehículo y permite que un gen o fragmento génico se intro-duzca en el organismo diana y se integre en el genoma demanera estable. Ello permitirá que dicho material genéticoheterólogo, así como la información genética en él conteni-da, sea heredado por la descendencia como si de un genpropio se tratara.

Si la nueva información genética que se introduce en lascélulas germinales del organismo, o en células que median-te procesos de diferenciación celular, es capaz de generarun nuevo organismo (según protocolos de cultivo y rege-neración in vivo de plantas), el nuevo material genético setransmitirá de generación en generación, estando el DNAforáneo presente en todas y cada una de las células de losnuevos organismos genéticamente modificados.

Es interesante resaltar que, en ocasiones, el carácter expre-sado por el gen introducido en el organismo, es importan-te que se exprese en un determinado órgano o tejido vege-tal o simplemente en todas las células de la planta perosolamente en un momento determinado, etc. Dichospatrones de expresión espacio-temporales van a dependerde la región promotora que dirija la expresión del transgény son a priori seleccionados por el investigador en funcióndel uso que se quiera hacer de dicho transgén y formanparte del vector de expresión y transformación en el quese inserta el gen de interés que se desea expresar.

Posición: Es una tecnología de importancia dondedisponemos de cierta capacidad competitiva sobretodo en conocimiento e infraestructura. No obstante lapresencia industrial está por debajo de la media, loque hará difícil la transferencia de conocimiento que seestá generando.Ventajas: Capacidades tecnológicas y posibleabandono de tierras en cultivos tradicionales quepodrían transformarse en campos de producción detransgénicos con fines industriales o energéticos.Limitaciones: Legales y de percepción pública. Bajonúmero de empresas interesadas. Alto coste deregistro de eventos transgénicos, aproximadamente 35 M€.Medidas: Fomentar proyectos conjuntos entreasociaciones de productores, empresas y grupos deinvestigación para desarrollar nuevas producciones.Indicadores de seguimiento: Nuevas variedadesdesarrolladas y aprobadasFecha de materialización: Cercana al 2005.

Tecnología crítica 3 Protocolos y Vectores de Transformación

Las aplicaciones son:

• Control del proceso de transformación.• Expresión controlada de genes.• Transformación genética de plantas, animales y microor-

ganismos para usos alimentarios y no alimentarios (bio-factorías).

40

Tecnología crítica 4 Genética Inversa (Genética Reversa e Inserción y Deleción Dirigida)

La genética inversa es una aproximación experimental con-sistente en la determinación de la función de un gen a par-tir del estudio de los efectos fenotípicos debido a la mani-pulación de dicho gen. La metodología de la genéticainversa encuentra su aplicación fundamental en el contextode la genómica, donde a partir de la secuenciación de geno-mas, así como el análisis transcriptómico, proteómico ymetabolómico, se obtienen una gran información sobre laposible función de muchos genes, que necesita ser validada.

La manipulación de la actividad génica se puede orientar haciala reducción o incremento de dicha actividad. Cualquiera deestas dos posibilidades se podría conseguir mediante recom-binación homóloga, en la que el gen en cuestión se sustituyepor una versión mutada del mismo que presenta menor omayor actividad. La recombinación homóloga se ha utilizadocon éxito en bacterias, levaduras y animales, pero no se hanconseguido éxitos suficientes con plantas superiores, proba-blemente debido a la alta tasa de recombinación ilegítima quetiene lugar en las células vegetales.

Recientemente se ha desarrollado una nueva técnica quepermite identificar organismos con mutaciones puntuales en

Posición: La importancia, competencia y proximidadtemporal están claramente por debajo de la media.Ventajas: Ninguna en la posición actual.Limitaciones: Percepción pública y escaso interésindustrial.Medidas: Fomentar la colaboración ciencia-industriapues la posibilidad de sustituir y eliminar genespuntuales con carácter permanente debería ofreceratractivo a la industria.Indicadores de seguimiento: Número de proyectosde I+D+i.Fecha de materialización: 2005-2010.

el gen de interés, denominada tilling. Con esta técnica sepueden identificar series alélicas de cada gen que permitenun análisis fenotípico más refinado. Por otra parte, tambiénes posible reducir la actividad génica mediante estratégiasdel RNA de interferencia, que induce un fenómeno desilenciamiento génico basado en la degradación de RNA.


• Identificación de la función y manipulación de la activi-dad de virtualmente cualquier gen (en casos de reduc-ción de actividad, sin necesariamente implicar la obtenciónde plantas transgénicas).

• Obtención de series alelicas.• Identificación de patrones de actividad génica.

41

Tecnología crítica 5 Transcriptómica

La trasnscriptómica es una técnica de genomica funcional quepermite el análisis a gran escala de la expresión génica. Se basaen los denominados chips o microarrays de DNA, que se com-ponen de miles de sondas o secuencias de DNA o RNA adhe-ridas a una superficie que puede ser una membrana, una placade cristal o una superficie de plástico. Los chips alinean cada unade las sondas de manera ordenada, en un espacio muy limitado(del orden de micrómetros), para simultanear el análisis de laexpresión de miles de genes a la vez.

Los chips de DNA pueden ser de dos tipos: de cDNA (secuen-cias de DNA obtenidas a partir del mRNA del organismo encuestión) o de oligonucleótidos sintetizados químicamente. Estosúltimos son de menor tamaño y, por tanto, pueden ser diseña-dos de manera más específica, de forma que cada uno de ellossólo represente a un único gen. Incluso los chips de oligonu-cleótidos pueden tener otras aplicaciones, como por ejemploidentificación y cartografiado de alta resolución ya que permitendistinguir múltiples alelos de miles de genes simultáneamente.

El principio básico de estos ensayos consiste en enfrentar lasmuestras de DNA o RNA a las sondas ordenadas sobre elmicroarray. Como ambas secuencias (sonda y muestra) sonpotencialmente complementarias, la finalidad del ensayo radicaen determinar si existe o no hibridación (complementariedad),así como determinar el nivel de hibridación. Si bien en la actua-lidad la forma más común de determinación de la hibridación esla basada en la utilización moléculas fluorescentes, se espera queen un futuro se desarrollen métodos de detección directos.

La importancia de esta tecnología radica en la cantidad de infor-mación suministrada. En un único ensayo, se puede conocerqué genes se expresan y a qué nivel en un tejido o/y bajo una

condición medioambiental determinada. La utilización reiteradade esta metodología con distintas muestras correspondientes adistintos tejidos o condiciones medioambientales permite esta-blecer mapas finos de transcripción e identificar genes que seexpresan en tejidos o condiciones específicas.


• Provee información sobre el nivel de expresión de cada genen distintos estadios de desarrollo, órganos y circunstanciasmedioambientales.

• Permite definir grupos de genes corregulados y secuenciasreguladoras.

• Permite definir fenotipos a nivel transcriptoma.

Posición: La importancia y proximidad temporal deesta tecnología son muy altas, pero los factorescompetitivos en bloque son más bajos que la media.Esta situación sugiere que la falta de recursos,equipamiento y conocimiento en esta tecnología suponenun lastre importante para la I+D en genómica.Ventajas: Tecnología que empieza a serimplementada en el país. Existen iniciativas españolasen Arabidopsis, cítricos, vid y melón. Asimismo, existeuna investigación de vanguardia en desarrollostecnológicos en microelectrónica y nanotecnología.Limitaciones: Falta de recursos económicos y faltade plataformas.Medidas: Habría que apostar por desarrollostecnológicos. Podría crearse una plataforma de servicios para imprimir oligos en chips.Indicadores de seguimiento: Trabajos ypublicaciones españolas que indiquen la aplicación de la técnica, así como número de plataformasdedicadas y número de chips producidos.Fecha de materialización: Cercana al 2005.

Tecnología crítica 6 Bioinformática

La Bioinformática puede definirse como el tratamientoy análisis de información en biología y biomedicina medianteprocedimientos, métodos y sistemas informáticos. Una ex-tensión de esta definición incluiría a la biología computacio-nal que es la que trataría del desarrollo científico de nuevasideas y su implementación en métodos computacionalespara generalizar, modelar y predecir sistemas biológicos com-plejos. Tras más de 20 años de desarrollo, ambas han cons-truido métodos y resultados más que suficientes para avalarsu consideración como una rama independiente de la Biolo-gía. Es evidente que a esta evolución ha contribuido consi-derablemente el espectacular desarrollo de la robotizacióny automatización, así como el desarrollo de la genómica yproteómica, responsables de la producción de una auténticaavalancha de datos que han exigido desarrollos para almace-namiento, análisis e integración.

La tecnología de base utilizada en bioinformática compren-de el desarrollo, implementación y adaptación de métodoscomputacionales sobre:

42

• Almacenamiento y recuperación de información específi-ca (bases de datos especializadas).

• Extracción y estructuración de información distribuida ensistemas remotos y hetereogéneos.

• Modelización, optimización y simulación.• Computación distribuida tanto entre procesadores como

entre servidores web.

En el contexto nacional, Genoma España ha puesto enmarcha el Instituto Nacional de Bioinformática, que presta-rá servicios de Bioinformática y Biología Computacional alos proyectos públicos y privados de I+D.

Los campos de aplicación específicos de la bioinformáticaincluyen:

• Análisis y comparación de secuencias.• Predicción de genes, estructuras génicas y reguladoras. • Análisis transcriptómicos y agrupamientos de genes core-

gulados. • Análisis y comparación de genomas.• Predicción, análisis, simulación e interpretación de la estruc-

tura y función de proteínas y otras biomoléculas.

43

Posición: La importancia y proximidad temporal de esta tecnología son muy altas, pero los factorescompetitivos no son mejores que la media y enespecial la escasa presencia industrial. La escasacompetencia, y en ocasiones, visión para integrar losdatos experimentales suponen una clara amenazapara la mejora de la calidad de la investigaciónbiotecnológica española y el desarrollo de posiblesaplicaciones.Ventajas: España ha participado en el ProyectoGenoma Humano en el apartado de bioinformática.Recientemente se ha creado en Instituto Nacional de Bioinformática y se espera en un breve periodo de tiempo la instalación del BlueGene enBarcelona. Limitaciones: No existe un estándar informáticoaceptado y existe una falta de integración dedisciplinas y equipos.Medidas: Promover la integración einterdisciplinariedad de los proyectos, promover laincorporación de bioinformáticas a equiposmultidisciplinares y renovar los planes de estudio paraque incluyan formación en este área.Indicadores de seguimiento: Número de proyectosen bioinformática.Fecha de materialización: Cercana al 2005.

• Representación, análisis, simulación y manipulación de sis-temas moleculares, tales como complejos macromolecu-lares, rutas metabólicas, rutas de señalización y sistemascelulares (Biología Computacional de Sistemas).

44

Posición: La importancia de esta tecnología es muyalta y la proximidad temporal inminente, pero losfactores competitivos son más bajos que la media.Esta situación sugiere una completa dependenciatecnológica y la necesidad de diseñar medidasespecíficas para paliar las carencias.Ventajas: Conocimiento científico.Limitaciones: Menor conocimiento tecnológico y disponibilidad de recursos humanos.Medidas: Financiar plataformas en régimen deservicio y programas de incorporación y formación de técnicos. No parece razonable apostar por eldesarrollo tecnológico, y sí por el desarrollo deaplicaciones y servicios.Indicadores de seguimiento: Número deplataformas en marcha y calidad de los serviciosofrecidos.Fecha de materialización: Cercana al 2005.

Tecnología crítica 7 Identificación y Separación de Proteínas

Los genes contienen toda la información necesaria para lacreación y desarrollo de la vida. En la inmensa mayoría decasos, la información contenida en el DNA ha de “transcri-birse” en RNA y de aquí “traducirse” en proteínas que seránla encargada de llevar a cabo la función codificada en dichosgenes. Este flujo de información unidireccional desde el DNAhasta la proteína constituye lo que se viene calificando desdeaños como el “dogma central” de la Biología Molecular.

Por otra parte, la mayoría de las proteínas están sometidasa toda una suerte de modificaciones post-traduccionalesque son fundamentales para la correcta ejecución de la fun-ción biológica que cada una de ellas ha de llevar a cabo enla célula viva. Debido a dichas modificaciones, por tanto, segenera una gran diversidad de “isoformas” que conlleva auna variedad funcional que supera con creces la que que-daría reflejada en el simple conocimiento que se derive desu secuencia génica. Por ello, el estudio de las proteínasresultará más lento y tedioso que el de los genes codifican-tes, pero, a la vez, también facilitará mayor información.

La conjunción de cromatografía multidimensional y espec-trometría de masas resulta la manera más adecuada y eficazpara automatizar la investigación del proteoma. Dicha uniónha dado luz a: LC-MS/MS (Liquid Chromatography TandemMass Spectrometry), en donde la muestra proteica a analizarse digiere con una proteasa, originando fragmentos que seseparan por Cromatografía y se identifican mediante Espec-trometría de Masas (análisis por carga y masa), gracias apatrones de fragmentación derivados de la informaciónalmacenada en distintas bases de datos de proteínas.

Las aplicaciones en investigación básica son:

• Fenotipado molecular.• Modificaciones traduccionales y post-traduccionales.• Estudios de relación estructura-función.

Las aplicaciones en investigación aplicada son:

• Identificación de nuevas variedades.• Caracterización de proteínas recombinantes expresadas

en plantas.

45

Tecnología crítica 8 Genotecas y Colecciones de ESTs

Una genoteca de DNA consiste en un conjunto de fragmen-tos de DNA insertados en vectores como los cromosomasartificiales de bacterias (BACs) o de levaduras (YACs), para sucorrecta conservación y organización. Estos fragmentos deDNA se ordenan según su localización en el genoma, lo quefacilita la secuenciación direccional del genoma. Las librerías deDNA permiten catalogar cada una de las secuencias clonadas yfacilitan su manipulación, ya que trabajar con el genoma “enbloque” resulta inviable. Si consideramos que la longitud mediadel DNA de un cromosoma humano son 5 cm, y si multiplica-mos esta longitud por los 46 cromosomas que existen en cadacélula humana y por el número de células de un ser humano,resulta que la longitud de todo el DNA en cada uno de noso-tros asciende a 2x1013 metros, es decir, el equivalente a la dis-tancia de un viaje de ida y vuelta de la tierra al sol.

Si bien una secuencia génica contiene la información para cons-truir una proteína, la expresión de esta información requiere lasíntesis de una molécula intermedia que denominamos tráns-crito o RNA mensajero (mRNA). A partir de este mensajerose construirá después la proteína correspondiente. Los mRNAspueden ser aislados de muestras de las células y tejidos en losque se expresan y convertirse en moléculas de DNA comple-mentario o cDNA mediante la actividad enzimática de unatranscriptasa inversa. Estos fragmentos de cDNA también se

pueden clonar en vectores apropiados para construir genote-cas que en este caso se denominan genotecas de cDNA. Adiferencia de las genotecas de DNA, las genotecas de cDNAsólo contienen fragmentos de secuencias de genes que seexpresan.

La secuenciación parcial de los clones que forman parte degenotecas de cDNA es una herramienta básica en el des-cubrimiento de secuencias génicas. Los clones de cDNA dela librería pueden ser secuenciados total o parcialmente portécnicas de alto rendimiento para conocer el conjunto totalde tránscritos. Estas secuencias parciales se conocen con elnombre de ESTs (Expressed Sequence Tags).

En la actualidad se están analizando ESTs en múltiples espe-cies animales y vegetales entre las que pueden citarse el cer-do, el pollo, la vaca, la avena, la soja, y un largo etcétera. Enel campo de la genómica comparativa se han obtenidomapas comparativos de ESTs de Arabidopsis thaliana y Bras-sica oleracea, para identificar analogías entre ambas especies.


• Identificación de genes y otras secuencias de interés den-tro de un genoma (exones, marcadores moleculares,polimorfismos).

• Construcción de mapas físicos en el caso de las genote-cas en BACs o YACs y de mapas funcionales en el casodel mapeo de ESTs.

46

Posición: La importancia y proximidad temporal deesta tecnología es alta, sin embargo los factorescompetitivos son algo menores que la media. Estatecnología se acerca más a un conocimiento que a una aplicación directa: apenas existe presenciaindustrial, pero los recursos humanos están mejorformados que en otras tecnologías.Ventajas: Grado de conocimiento muy alto.Limitaciones: Necesidades económicas muy altasque no entran en el Plan Nacional de I+D. Falta deinterés industrial y acceso restringido a cultivos nomodelo de interés agronómico en las bases de datospúblicos.Medidas: Priorización de especies de interés paragenerar una colección española de ESTs.Indicadores de seguimiento: Número de proyectose iniciativas, número de ESTs.Fecha de materialización: 2005-2010.

47

Posición: La importancia y proximidad temporal deesta tecnología es alta, pero los factores competitivosen bloque son mucho más bajos que la media. Estasituación sugiere que la falta de recursos,equipamiento y conocimiento en esta precisatecnología suponen una amenaza a la calidadcientífica española y ulteriores desarrollos enmetabolómica.Ventajas: Gran interés en alimentos funcionales por parte de la industria. España es un nicho devariabilidad vegetal.Limitaciones: Falta de financiación. Es un área muyincipiente.Medidas: Prioridad del Plan Nacional.Indicadores de seguimiento: Proyectos de I+D y publicaciones españolas.Fecha de materialización: 2005-2010.

Tecnología crítica 9Metabolómica

El objetivo final de la genómica funcional es el avance en elconocimiento de la función de cada uno de los genes exis-tentes en un genoma, de cómo dichos genes se expresan yse traducen en proteínas, y de cómo dichas proteínas sonresponsables de la producción de metabolitos (por ejem-plo, hormonas, vitaminas, ácidos grasos, etc). En el caso deorganismos vegetales, la cantidad de metabolitos distintospuede incluso ser superior a varias decenas de miles. Entreellos se encontrarían infinidad de compuestos de diferentenaturaleza estructural y funcional y entre los que se puededestacar a los isoprenoides, los fenilpropanoides, los polife-noles, los alcaloides, etc. Ello explica porqué los organismosvegetales son una fuente inagotable de nuevos compuestosde interés biológico.

La metabolómica estudia el conjunto de pequeñas molé-culas o metabolitos, que junto con las macromoléculas(proteínas y ácidos nucleicos) son las responsables del esta-blecimiento y mantenimiento de la homeostasis celular. Elmetaboloma es, por tanto, el conjunto de metabolitos exis-tentes en un organismo y generalmente su estudio se apro-xima experimentalmente de manera automatizada.

Gracias a los estudios metabolómicos se está profundizandoen el entendimiento de las rutas metabólicas existentes enorganismos vegetales o en alguna ruta específica, que redun-da en alteraciones o cambios en otras rutas aparentementeno conectadas con la primera. En definitiva, se está cada vezmás cerca de poder analizar y entender mejor el metabolis-mo desde una perspectiva global. También se está facilitandoel que se puedan desarrollar aproximaciones de ingeniería

genética para la producción de nuevos compuestos de inte-rés industrial (e.g. plásticos biológicos), así como paraincrementar la cantidad de alguno de los ya existentes (e.g.,almidón), con el fin de favorecer su aprovechamiento/rendi-miento energético (e.g. incrementar la tasa de producción debioetanol a partir de la fermentación del almidón).


• Fenotipado molecular.• Biología de Sistemas: integración de genómica, proteómica

y metabolómica para identificar rutas metabólicas (inge-niería metabólica).

• Desarrollo de biorreactores.• Identificación de nuevos compuestos.

48

Posición: La importancia y proximidad temporal deesta tecnología son muy altas, pero los factorescompetitivos en bloque son mucho más bajos que lamedia. Esta situación sugiere que la falta de recursos,equipamiento y conocimiento en esta tecnologíasuponen una amenaza a la calidad científica españolay ulteriores desarrollos en proteómica.Ventajas: Conocimiento científico.Limitaciones: Casi todos los factores competitivos.Medidas: Necesidad de generar industria e inyectarrecursos para crear plataformas de interacciones deproteínas (Centro Nacional de Proteómica).Indicadores de seguimiento: Número de proyectosde I+D y demostración tecnológica.Fecha de materialización: 2005-2010.

Tecnología crítica 10Proteómica

El proteoma constituye el conjunto de proteínas que setraducen y expresan en un organismo y su estudio es fun-damental por ser las proteínas los elementos funcionalesmayoritarios de la célula. También lo es el estudio de lasinteracciones proteína-proteína y la formación de comple-jos supramoleculares, ya que constituyen uno de los aspec-tos más cruciales para el correcto funcionamiento y viabili-dad celular.

Cada proteína tiene un patrón de expresión característico,y que generalmente está asociado a un órgano o a un tipocelular determinado, que es reflejo de la funcionalidad fisio-lógica inherente a cada tipo celular. Así, a modo de ejem-plo, es anticipable que los genes que codifican las enzimasde la ruta biosintética encargada de la síntesis de “licopeno”en plantas de tomate se expresen, y sus proteínas se acu-mulen, mayoritariamente en frutos de tomate y no en lasraíces de dicha planta donde dicho compuesto no es pre-cisamente abundante. Además cada proteína sufre unaserie de cambios y modificaciones químicas durante eltranscurso de su síntesis, contribuyendo, en mayor o menormedida, a regular la correcta estructura proteica y, por tan-to, la función biológica.

El conocimiento sobre las interacciones entre proteínaspuede además desvelar nuevas rutas de señalización ometabólicas que tienen lugar en los organismos, así comoconocer la existencia de nuevos complejos proteicos. Deigual forma, ciertas interacciones proteína-proteína son

de vital importancia para el estudio de enfermedades y laproteómica puede ayudar a buscar tratamientos. Este últi-mo hecho no ha pasado desapercibido a las compañías far-macéuticas, que cada vez más incluyen en sus productosnuevas tecnologías en proteómica. Entre estas tecnologíascabe destacar, entre otros, la Resonancia de Plasmones deSuperficie, los chips de proteínas y el ensayo de doble híbri-do automatizado.


• Identificación de relaciones funcionales entre proteínas.• Caracterización y validación de nuevas dianas terapéuticas.

Tecnología crítica 11 Registro Molecular de Variedades

La Oficina Española de Variedades Vegetales (OEVV), quedepende del Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimen-tación, es el organismo estatal responsable del sistemade registro y la protección de las obtenciones vegetales deacuerdo al Convenio de la Unión Internacional para la Pro-tección de las Obtenciones Vegetales (UPOV) y a las nor-mas comunitarias. La UPOV es una organización intergu-bernamental con sede en Ginebra (Suiza), que tiene comoobjetivo la protección de las obtenciones vegetales por underecho de propiedad intelectual.

Para que una nueva variedad pueda ser registrada por laOEVV, además de demostrar, en su caso, un valor agronó-mico superior, tiene que reunir tres requisitos:

• Ser distinta: se debe diferenciar claramente de cualquierotra variedad por la expresión de al menos de algúncarácter resultante de un genotipo o de una combinaciónde genotipos.

• Ser homogénea: ser suficientemente uniforme en suscaracteres específicos.

• Ser estable: se debe propagar sin la alteración de suscaracteres específicos.

La mejora vegetal y el desarrollo de nuevas especies com-binan métodos tradicionales con otros biotecnológicos paraimplementar la productividad agrícola. Sin embargo, el regis-tro de nuevas variedades vegetales se sigue basando, hastala fecha, fundamentalmente en la capacidad de distinguirdos variedades a partir de la observación de caracteresfenotípicos (como por ejemplo crecimiento, coloración dela hoja, porte del tallo, tamaño del fruto, época de flora-ción). Gracias a los avances en genómica, el futuro se dirige

hacia el análisis de caracteres diferenciales mediante marca-dores moleculares, de forma que sea posible demostrar queun determinado genotipo puede estar asociado a un feno-tipo, y que esta combinación resulta novedosa como paradescribir una nueva variedad.

En España ya existen algunos servicios que permite el con-trol de calidad de semillas y plantas mediante el empleo demarcadores moleculares, la identificación varietal, el análisisde pedigríes y la realización de pruebas de pureza híbrida.


• Protección de la propiedad intelectual.• Control de calidad de semillas. • Desarrollo de nuevos descriptores moleculares específi-

cos de especie.

49

Posición: Esta tecnología dispone de un grado deimportancia menor que la media, aunque la proximidades alta. En esta tecnología tenemos una gran capacidadcompetitiva con clarísimo interés industrial. Convendríareforzar el conocimiento científico y tecnológico.Ventajas: Alta capacidad competitiva con clarísimointerés industrial.Limitaciones: Legal.Medidas: Favorecer el empleo de los marcadoresmoleculares para el registro de nuevas variedadescomo complemento a los caracteres morfológicosreconocidos actualmente.Indicadores de seguimiento: Nuevas variedadesprotegidas por medio de marcadores moleculares.Fecha de materialización: Cercana al 2005.

50

Posición: Esta tecnología dispone de un grado deimportancia menor que la media, aunque laproximidad es muy alta. Los factores competitivos sonsuperiores a la media, pero probablementeinsuficientes para dar una respuesta a corto plazo.Ventajas: Ninguna en especial. Todos los factorescompetitivos son ligeramente superiores a la media.Limitaciones: Escaso sector industrial español al quetransferir esta tecnología.Medidas: Dado que la proximidad temporal es alta y las autoridades europeas insisten en implantaralternativas, sería conveniente promocionar a losinvestigadores o invenciones en este campo, con vistasa proveer soluciones a la industria multinacional.Indicadores de seguimiento: Proyectos, consorciosy alternativas implantadas comercialmente.Fecha de materialización: 2005.

Tecnología crítica 12Alternativas a la Resistencia de Antibióticos

Un organismo transgénico es aquel en el que se introduceun fragmento de DNA exógeno para que sea expresadodentro de él y cuya expresión se traduzca en algún carác-ter no propio del organismo. El proceso físico que permitela introducción del DNA dentro del organismo, hasta quealcanza el núcleo y se integra en el DNA celular, se deno-mina transformación y se puede llevar a cabo por diversosmétodos como son, por citar algunos, la biolística, la elec-troporación o la infección por Agrobacteium tumefaciens.

Para detectar si un gen “exógeno” ha quedado incorpora-do dentro de un organismo, se han venido utilizando has-ta la fecha genes de resistencia a antibióticos, que acopla-dos al transgén se expresan conjuntamente dentro delorganismo transfectado, y permiten una fácil detección. Noobstante, y en base al principio de precaución, que pre-tende evitar la mínima contribución al desarrollo de resis-tencias a los antibióticos, se han diseñado nuevas alternati-vas que evitan el empleo de marcadores antibióticos paraseleccionar la transgénesis.

Así pues, otros métodos de selección como son:

• Resistencia a herbicidas. Entre los marcadores de resis-tencia destaca el gen bar, aislado de una cepa de Strep-tomyces, que actúa en presencia del herbicida PPT (fos-fonitricina) y es particularmente efectivo en cereales,gramíneas y leguminosas.

• Eliminación del marcador de resistencia haciendo uso deelementos transponibles, que recombinan de manerahomóloga con el gen marcador que se ha insertado y loeliminan.

• Genes de rutas metabólicas, como genes de la manosadeshidrogenasa, fosfomanosa isomerasa, y genes de iso-pentenil transferasa (procedentes del T-DNA de A. tume-faciens) que confieren una ventaja de crecimiento en pre-sencia de sustratos adecuados.


• Control de la expresión de genes transgénicos de interés.• Optimización de protocolos de transformación.• Eliminación del riesgo asociado a la utilización de genes

de resistencia a antibióticos.• Adaptación a la nueva situación regulatoria en la UE, que

restringe muy severamente el empleo de estos marca-dores.

51

Conclusiones A lo largo del año 2003 y del presente año 2004, el equi-po de expertos en prospectiva del Observatorio de Pros-pectiva Tecnológico Industrial (OPTI) y de Genoma España,en colaboración con la comunidad científica y empresarial,y en concreto con los voluntariosos y desinteresadosmiembros del Panel de Expertos, constituido ad hoc, hanrealizado un esfuerzo para predecir el entorno social, eco-nómico y tecnológico de la Biotecnología aplicada a los sec-tores Agrícola, Ganadero, Acuícola y Forestal.

Esta predicción es el resultado del análisis de documenta-ción al respecto (ver Anexo 1), de la valoración de dichainformación por el Panel de Expertos; de una encuestasobre tecnologías relevantes y su situación en España, asícomo del análisis de las respuestas obtenidas en dichaencuesta. Este procedimiento se enmarca dentro de lasmetodologías, contrastadas por muchos años de trabajo, dela Fundación OPTI.

El entorno socioeconómico en el que se encuentra inmer-sa la Biotecnología aplicada al sector Agrícola y sectores afi-nes es, sin duda, complejo:

• El sector productivo asiste atónito a un cambio de para-digma en sus fundamentos, las directrices europeas pre-tenden convertir la agricultura productiva en una “agri-cultura de recreo”.

• El sector transformador rechaza las materias primas derivadasde cultivos transgénicos y no quiere ni nombrar la palabraBiotecnología, temeroso que relacionen su marca (principalactivo) con estas prácticas, aunque buscan “a hurtadillas”valor añadido para sus productos a través de ellas.

• Los productores mundiales de semilla siguen desarrollan-do nuevas variedades transgénicas, que explotan biencomercialmente o bien a través de licencias, mientrasextienden su “plaga” de cultivos transgénicos, resistentesa sus herbicidas, por el mundo.

• El consumidor se posiciona cuando menos estupefactoante la decisión de comprar alimentos etiquetados comoOMGs, aunque su principal atención la sigue captandobien el precio o bien la calidad del alimento, relacionan-do esta última de manera directa con posibles efectosbeneficiosos sobre su salud.

• El legislador reacciona reforzando hasta la extenuación la le-gislación, que ya de por sí es difícil de cumplir y de controlar.

• Los grupos ecologistas, que ya han perdido la batalla polí-tica para evitar nuevas aprobaciones de OMGs en Euro-pa, insisten en movilizar a una escéptica sociedad civil.

• Los grupos industriales multinacionales que operan endistintos sectores, como el farmacéutico, el energético oel químico, conocedores que la Biotecnología es muchomás que la transgénesis, miran con “algo más que curio-sidad” hacia esta disciplina.

• Y mientras ¿qué hacen los investigadores? Siguen avan-zando ajenos a la realidad, salvo la que recorta la finan-ciación de sus proyectos, en el conocimiento de las basesmoleculares que explican la vida.

A pesar de la confusión actual existente, la Biotecnología,con sus ventajas e inconvenientes, inherentes ambos a

todos los nuevos desarrollos tecnológicos, representa unaclara oportunidad para productores, transformadores, con-sumidores y a la sociedad en general.

Dentro del contexto tecnológico analizado, existe una líneadirectriz que nos guía hacia el futuro de la Agro-Biotecnología:la genómica y sus aplicaciones. La genómica, entendida en sustérminos más amplios, estudia la estructura y función de losgenes y otras secuencias de DNA, simultáneamente. Este estu-dio permite conocer las causas y factores, casi siempre múlti-ples, de todo lo que acontece, salvo accidentes, en las produc-ciones vegetales y animales. Así podemos conocer y caracterizarmolecularmente el desarrollo, la adaptación y la resistencia, entreotros, de una variedad vegetal o de un animal.

Siguiendo las lecciones de Confucio, filósofo y gobernadorchino que vivió en el siglo V a.c., quien preconizo que elconocimiento de las causas de las acciones es el principio yfin del mundo, la genómica pretende explicar, a través delas causas moleculares, el resultado de las produccionesagrícolas y ganaderas. Éste más que ambicioso objetivo, seaborda desde distintos puntos de vista, es decir, combinandodistintas disciplinas que a todos los efectos se considerantecnologías críticas:

• La creación de mapas genéticos, que permiten conocerla estructura de los genomas y la posición de los genes.

• La realización de genotecas y colecciones de ESTs quepermiten reducir los genomas a una escala de trabajoabordable.

• El estudio de la expresión de los genes o Transcriptómi-ca, que permite conocer como se regulan, activan o inhi-ben los distintos genes ante distintas circunstancias.

• El estudio de las proteínas a que da lugar dicha expresión,comenzando por la identificación y separación de proteínasy terminando por estudiar las modificaciones o interaccionesque sufren dichas proteínas, en la denominada Proteómica.

52

• Y por último, estudiando los subproductos o metabolitos,a través de la Metabolómica, a que dan lugar las proteí-nas, como vitaminas u hormonas entre otros.

La cantidad de información que se genera en estos experi-mentos es inconmensurable, y requiere de un esfuerzo deentendimiento “sobrehumano”. Al fin y al cabo estamostratando de entender como funciona la vida. En este cam-po se hace pues imprescindible recurrir a herramientas dealmacenamiento, computación, interpretación y correlaciónde datos, que se irán desarrollando a lo largo de los próxi-mos años, y que se engloban dentro de la disciplina de laBioinformática.

El avance en el conocimiento de los genes y sus funcionesserá sin duda progresivo, y aunque la ciencia tenga porobjetivo el entendimiento completo e integrado del funcio-namiento del genoma, tarea ésta que puede llevarnos has-ta el confín de los tiempos, se irán produciendo importan-tes avances que tendrán aplicaciones inmediatas. Así porejemplo, todos los programas de mejora genética iránintroduciendo la Selección Asistida por Marcadores, tec-nología considerada a todos los efectos como la más críti-ca de entre todas las analizadas, tanto por su importanciapara el futuro, su proximidad temporal, como por las capaci-dades o competencias existentes en nuestros centros de inves-tigación, universidades y empresas. No cabe duda, que unimportante valor añadido en la agricultura del futuro residiráen la obtención de “super-reproductores” o “super-líneas”que produzcan descendencia con las características desea-das, ya sean productivas, industriales o de comercialización.

Otras de las tendencias tecnológicas clara para el futuro esla polémica transformación génica, en ocasiones necesariapues no existe variabilidad genética natural para todos loscaracteres deseados. Ya no sólo se han aprobado nuevoscultivos transgénicos en España, sino que la Comisión

Europea ha levantado la moratoria de facto existente. Deentre las tecnologías críticas que se pueden incluir entransformación, se han identificado por un lado el desarro-llo y mejora de Protocolos y Vectores de Transforma-ción, que permitan un mejor control de la expresión de losgenes que se introducen, y por otro lado la Inserción yDeleción Dirigida (recombinanción homóloga) de genes,es decir, conseguir una ingeniería genética de precisión encultivos y animales, introduciendo o eliminando genes delugares determinados.

Además, recientemente la Autoridad Europea de Seguri-dad Alimentaria recriminó el uso de genes de resistenciaa antibióticos de uso clínico, que se introducen en la plan-ta junto con el evento transgénico, para eliminar medianteun antibiótico las células que no han sido transformadas.Esta Agencia llamó la atención sobre la importancia dedesarrollar y usar Alternativas a la Resistencia a Antibió-ticos, como marcadores de transformación genética enplantas.

La última de las 12 tecnologías críticas identificadas en esteinforme hace referencia al desarrollo y homologación de méto-dos biotecnológicos para el Registro Molecular de Variedadesy Especies, registro que se practica hoy en día, pero enbase a características morfológicas, fisiológicas, y en generalfenotípicas, tal y como se viene haciendo desde hace déca-das o incluso siglos.

Como es natural muchas de estas tecnologías se iránimplantando y su uso se irá generalizando a lo largo de lospróximos años, previsiblemente antes del 2010.

La percepción de los expertos encuestados, en relación a lacapacidad competitiva, no es muy halagüeña, pues ningunode los principales factores competitivos alcanza el “aproba-do”. El conocimiento científico y tecnológico es sin lugar a

53

duda el factor más competitivo y sobre el cual habría que nu-clear cualquier acción o programa que tuviera como obje-tivo el desarrollo de la Agro-Biotecnología; el segundo factormás competitivo, es la formación de los recursos humanos,aunque las empresas lo relegan a puestos más bajos; el ter-cer factor más competitivo es el equipamiento y la infraes-tructura científica disponible en red, que pueda utilizarsecon carácter horizontal en distintos proyectos. Los dos últi-mos factores, que cosechan índices de competencia simila-res, son males endémicos de la investigación española: laescasez de industria y de recursos económicos.

Las medidas que habría que tomar para fomentar el valorañadido de nuestros productos y de nuestras produccionesagrícolas y afines, a través de la Biotecnología, son de dis-tinta naturaleza. Algunas de las recomendaciones surgidasde este estudio incluyen:

• Priorizar la investigación en las doce tecnologías aquí des-critas, de marcado carácter horizontal. Si bien cualquieresfuerzo inversión debiera estar bien estructurado, sobretodo cuando se trata de inversiones en tecnologías rela-cionadas con la genómica, pues es necesario disponer deconocimientos y herramientas muy diversas que exigenun esfuerzo de integración de disciplinas y en muchasocasiones de vocación de servicios.

• Priorizar el uso de estas tecnologías en las especies vege-tales y animales de mayor importancia económica oespecies de gran potencial para España pero con proble-mas de producción. Por su parte Genoma España y laAcción Especial en Genómica del Ministerio de Educacióny Ciencia han puesto en marcha grandes proyectos degenómica en cítricos, melón, uva y lenguado, entre otros.

• Realizar programas que fomenten la innovación en Agro-Biotecnología, que incluyan entre otros: la colaboracióndirecta entre los profesionales de la mejora vegetal y animalcon los genetistas y biólogos moleculares; y la orientacióndel excelente conocimiento desarrollado en genética ybiología molecular de especies modelo hacia especies deinterés económico.

El consenso alcanzado en las percepciones de futuro, entrelos investigadores y expertos que trabajan para entidadespúblicas y privadas que se han consultado, pone sencillamen-te de manifiesto que no podremos entender la agricultura, laganadería, la pesca o la silvicultura sin la Biotecnología. Españapresenta importantes fortalezas para su aplicación, ya seancientíficas, culturales, industriales, de clima o medio, que pue-den y deben facilitar el desarrollo de esta nueva fuente deriqueza. Ahora está en nuestras manos dedicar los esfuerzosy recursos necesarios para convertir la Biotecnología en unode los motores de progreso de la sociedad futura española.

54

55

• National Biotechnology Strategy. Biotechnology Ministe-rial Council, Australia. Noviembre 2000.

• Plant Biotechnology: Current and Potential Impact forImproving Pest Management in U.S. Agriculture: An analy-sis of 40 Case Studies. NCFAP. Junio 2002.

• National Plant Genome Initiative: 2003-2008. US-NSTC.Enero 2003.

• Technologies Clés 2005. Rapport Final. Francia. Octubre2000.

• Agriculture in Society: a new perspective. Future initiati-ves for knowledge and innovation. NCAR. Holanda1998.

• Agribusiness: Knowledge and Innovation Priorities Aspira-tions for the 21st Century. National Council for Agricul-tural Research. Holanda 1998.

• Towards Healthy Animal Production: Future Initiatives forKnowledge and Innovation. National Council for Agricul-tural Research Holanda 1998.

Para la síntesis de las tendencias y tecnologías críticas se hananalizado artículos científicos y estudios internacionales,entre estos últimos cabe destacar los siguientes:

• Foresight - Agriculture in the UK-its Role and Challenge.DTI. Septiembre 2001.

• The Forward Look 2003. OST-UK.• Foresight Futures 2020. Revised Scenarios and Guidance.

DTI. Septiembre 2002.• A scenario for success in 2005: Biotechnology in the UK.

OST-UK. Noviembre 2000.• Identifying emerging generic technologies at the National

Level: the UK experience. PREST. University of Manches-ter, UK. Agosto 2002.

• Research Strategy. Forestry Commission for Great Britainand Scotland. Agosto 2001.

• Australian Biotechnology 2000 A National Strategy. CSIRO.

Anexo 1Informes analizadospara realizar la síntesis documental

56

• Fisheries and Aquaculture. Knowledge and AspirationPriorities for the 21st Century. National Council for Agri-cultural Research. Holanda 1998.

• The Foresighted Society: a synthesis report from theSwedish technology foresight project. Swedish Techno-logy Foresight, 2000.

• The Future is in Knowledge and Competence. Techno-logy Strategy – a review of choices. TEKES, The NationalTechnology Agency. Finlandia 2002.

• New Genetics, Food and Agriculture: Scientific Discove-ries – Societal Dilemmas International Council for Scien-ce, Paris, Francia 2003.

• Looking Ahead. An AEBC Horizon Scan. Agriculture andEnvironment Biotechnology Commission, UK. Septiem-bre 2002.

• Animals and Biotechnology. A Report by the AEBC. Agri-culture and Environment Biotechnology Commission, UK.Septiembre 2002.

• New Zealand Biotechnology Strategy. Ministry of Rese-arch, Science and Technology New Zealand. Mayo2003.

• Growing the Biotechnology Sector in New Zealand. AFramework for Action Report from The BiotechnologyTaskforce. MRS&T New Zealand. Mayo 2003.

• The Seventh Technology Foresight: Future Technologiesin Japan towards the year 2030 Ministry of Education,Japan. Julio 2001.

• Technology Foresight Ireland. The Irish Council for Scien-ce, Technology and Innovation (ICTS).

• ICTS Report on Biotechnology. The Irish Council forScience, Technology and Innovation (ICTS).

• Recent National Foresight Studies. A Review. InstituteProspective Technological Studies (IPTS). Diciembre1998.

• World Agriculture: towards 2015/2030. Summary ReportFAO 2002. National Critical Technologies, US.

57

TECNOLOGÍAS

CRÍTICAS

Autoevaluación(Nivel deconocimientosobre la tecnología)

Evaluacióntecnológica(Grado de importancia de la Tecnología)

Posición competitiva de España (de 1 a 4)1 = Posición altamente ventajosa2 = Posición más ventajosa que competidores3 = Posición menos ventajosa que competidores4 = Posición netamente desaventajada

Fecha dematerialización

Tecnologías de alta velocidad para lasecuenciación de genomas

Determinación completa de ESTs y librerías de DNA de los genomasvegetales y animales de interésagronómico

Análisis completos, reproducibles y veraces de la expresión génica(microarrays de DNA/RNA y PCRcualitativa)

Alto

Med

io

Bajo

Prio

rita

rio

Alto

Med

io

Bajo

Con

ocim

ient

oci

entíf

ico

yte

cnol

ógic

o

Infr

aest

ruct

ura

y eq

uipa

mie

nto

en r

ed

Pres

enci

a e

inte

rés

indu

ctri

al

Form

ació

n de

RH

H

Rec

urso

sec

onóm

icos

disp

onib

les

Ant

es 2

005

2005

-201

0

2010

-201

5

Des

pués

de

2015

43 74 18 125 70 48

60 63 11 059 44 39

72 53 8 151 66 26

1) 62) 283) 854) 17

1) 62) 373) 804) 10

1) 72) 363) 804) 11

1127051

2169023

2188033

244189

275569

0106558

5197536

5317917

5277327

044982

0116358

0106657

35 72 12 4

33 71 16 4

44 61 16 4

Anexo 2Cuestionario

58

TECNOLOGÍAS

CRÍTICAS


Evaluacióntecnológica(Grado de importancia de la tecnología)



Bioinformática para la integración desistemas biológicos, incluida lapredicción de bioactividady funcionalidad de proteínas

Automatización de la identificación y separación de proteínas(LC/GC+MS+Bioinformática)

Tecnologías de análisis masivo delproteoma y de las interaccionesproteína-proteína (biochips deproteínas, Plasmon SurfaceResonance y two-hybrid)

Automatización de la caracterizaciónde metabolitos (MRN, taggingmolecular fluorescente, ParallelCE+ESI-MAS/ MALDI-TOF-MS)

Disponibilidad de mapas genómicoscompletos de los principalesespecies vegetales cultivadas y animales de interés ganadero

Selección Asistida por Marcadores:uso generalizado de marcadoresmoleculares, validados y específicos,para la mejora genética de cultivos y animales (AFLP, microsatelites,CAPS, SNP)

Alto

Med

io

Bajo

Prio

rita

rio

Alto

Med

io

Bajo

Con

ocim

ient

oci

entíf

ico

yte

cnol

ógic

o

Infr

aest

ruct

ura

y eq

uipa

mie

nto

en r

ed

Pres

enci

a e

inte

rés

indu

ctri

al

Form

ació

n de

RH

H

Rec

urso

sec

onóm

icos

disp

onib

les

Ant

es 2

005

2005

-201

0

2010

-201

5

Des

pués

de

2015

55 57 11 116 54 71

20 63 59 49 72 11 1

14 53 73 48 62 14 0

10 38 91 39 66 18 2

49 68 27 62 61 14 0

51 61 31 61 59 12 0

1) 72) 283) 764) 19

1) 32) 343) 824) 10

1) 22) 203) 794) 22

1) 42) 193) 734) 23

1) 82) 443) 714) 4

1) 92) 623) 564) 7

2187633

1127936

066255

0105554

1189026

2268817

175567

365961

144770

274961

486953

3247234

1306434

4177829

2126642

3136735

6337717

5417313

186357

175758

035063

044564

286555

2146944

31 62 22 8

31 72 12 3

17 61 27 8

15 62 27 8

20 70 22 11

34 63 21 4

59

TECNOLOGÍAS

CRÍTICAS


Evaluacióntecnológica(Grado de importancia de la tecnología)



Optimización de la obtención delíneas puras (haplodiploidización o diplohaploidización) para laproducción de nuevas variedades y especies, incluido híbridos.Androgénesis, ginogénesis y partenogénesis inducida

Optimización y homologación demétodos biotecnológicos paracontrol y registro de las nuevasvariedades y especies

Optimización de técnicasalternativas a la resistencia aantibióticos para la selección de latransgénesis

Desarrollo de nuevos fitosanitariosen base al conocimiento engenómica y proteómica

Uso extensivo de vectores decontención biológica para evitar ladiseminación de la transgénesis

Optimización de los vectores detransformación: Promotoresespecíficos de tejido y de estadio dedesarrollo, para controlar la expresiónde los genes que se introducen entiempo y lugar, y promotoresinducibles por distintos tratamientos

Alto

Med

io

Bajo

Prio

rita

rio

Alto

Med

io

Bajo

Con

ocim

ient

oci

entíf

ico

yte

cnol

ógic

o

Infr

aest

ruct

ura

y eq

uipa

mie

nto

en r

ed

Pres

enci

a e

inte

rés

indu

ctri

al

Form

ació

n de

RH

H

Rec

urso

sec

onóm

icos

disp

onib

les

Ant

es 2

005

2005

-201

0

2010

-201

5

Des

pués

de

2015

21 52 68 19 66 32 3

38 50 56 44 65 19 2

39 68 36 52 50 28 3

20 50 73 34 72 15 3

17 56 68 41 42 34 6

54 53 35 52 63 16 0

1) 42) 473) 654) 4

1) 62) 423) 754) 5

1) 42) 403) 774) 8

1) 32) 223) 814) 17

1) 12) 233) 844) 12

1) 52) 553) 664) 6

3138715

2188619

1168723

187834

1147331

1238621

5256425

4276530

3145950

4176041

176347

187250

4326516

8267318

2346721

1147629

2266723

4366723

186641

267244

266452

185655

095950

167349

21 59 24 7

37 58 21 4

31 70 17 4

8 54 41 10

9 66 22 16

27 67 21 5

60

TECNOLOGÍAS

CRÍTICAS

Autoevaluación(Nivel deConocimientosobre la tecnología)

EvaluaciónTecnológica(Grado de importancia de la Tecnología)

Posición competitiva de España (De 1 a 4)1 = Posición altamente ventajosa2 = Posición más ventajosa que competidores3 = Posición menos ventajosa que competidores4 = Posición netamente desaventajada

Fecha deMaterialización

Tecnologías de estabilización de laexpresión transgénica

Inserción y deleción dirigida y específica para lograr una auténticaingeniería genética demicroorganismos, plantas y animales(recombinación homóloga)

Automatización de la genéticareversa (tilling)

Diagnóstico molecular en campomediante biochips portátiles, quedeterminen estados patológicos y enfermedades, así como queestablezcan la situación de estrésabiótico y biótico de plantas y animales

Uso extensivo de vacunasrecombinantes en ganadería y acuicultura

Optimización de vacunas de DNAcomo nuevo método de protecciónen ganadería y acuicultura

Alto

Med

io

Bajo

Prio

rita

rio

Alto

Med

io

Bajo

Con

ocim

ient

oC

ient

ífico

yT

ecno

lógi

co

Infr

aest

ruct

ura

y Eq

uipa

mie

nto

en r

ed

Pres

enci

a e

Inte

rés

indu

ctri

al

Form

ació

n de

RH

H

Rec

urso

sEc

onóm

icos

disp

onib

les

Ant

es 2

005

2005

-201

0

2010

-201

5

Des

pués

de

2015

24 57 60 32 59 28 1

45 52 45 48 62 17 1

19 39 81 20 55 34 4

24 63 55 48 53 24 5

15 47 79 37 55 18 4

13 35 93 24 54 30 4

1) 22) 333) 804) 10

1) 62) 333) 724) 14

1) 22) 233) 704) 19

1) 42) 323) 704) 21

1) 22) 453) 554) 12

1) 22) 273) 654) 16

1138724

2197627

176738

147248

2126833

196635

366253

385558

264165

4125654

5234740

3174743

4236729

6325431

1166035

3186836

2245928

2155933

147048

196252

124961

145763

195350

144956

8 66 33 9

20 45 34 14

12 16 7 4

53 43 54 44

28 40 30 41

12 19 15 16

61

Anexo 3Índices estadísticos

Para realizar el análisis estadístico se han utilizado lassiguientes fórmulas:

IGI: Índice del Grado de Importancia

IGI= (4A+3B+2C+D)/N

Siendo:

A= Número de respuestas que consideran que el grado dela importancia de la tecnología es prioritario.

B= Número de respuestas que consideran que el grado dela importancia de la tecnología es alto.

C= Número de respuestas que consideran que el grado dela importancia de la tecnología es medio.

D= Número de respuestas que consideran que el grado dela importancia de la tecnología es bajo.

N= Número total de respuestas.

62

IGP: Índice del Grado de Proximidad

IGP= (4E+3F+2G+H)/N

Siendo:

E= Número de respuestas que estiman que la tecnología sematerializará antes de 2005.

F= Número de respuestas que estiman que la tecnología sematerializará entre 2005 y 2010.

G= Número de respuestas que estiman que la tecnologíase materializará entre 2010 y 2015.

H= Número de respuestas que estiman que la tecnologíase materializará después de 2015.


IGC: Índice del Grado de Competencia

IGC= (4a*+3b*+2c*+d*)/N

Siendo:

a*= Número de respuestas que consideran que la posicióncompetitiva de la tecnología es altamente ventajosa.

b*= Número de respuestas que consideran que la posicióncompetitiva de la tecnología es más ventajosa que compe-tidores.

c*= Número de respuestas que consideran que la posicióncompetitiva de la tecnología es menos ventajosa que com-petidores.

d*= Número de respuestas que consideran que la posicióncompetitiva de la tecnología es netamente desventajosa.


63

Anexo 4Glosario

AFLP (Amplified Fragment Length Polimorphism) Polimorfismos amplificados por PCR, que permiten analizarla variación genética. Son herramientas más útiles que elresto de poimorfismos, ya que permiten un análisis más efi-ciente y resolutivo en un menor tiempo.

Alelos Formas alternativas de un gen o una secuencia de un genen un locus determinado. El número de alelos en un orga-nismo varía en función de la dotación cromosómica delmismo, salvo los gametos, que poseen la mitad. Así porejemplo un individuo diploide tiene dos alelos en cada locusgenómico y uno en cada locus gamético.

AnteraRegión terminal del estambre, constituida por sacos políni-cos, que encierran los granos de polen.

64

AnticuerpoProteína de defensa secretada por el sistema inmune.

BAC (Bacterial Artificial Chromosome) Los Cromosomas Artificiales de Levadura son vectores deorigen bacteriano, y que basados en una molécula bacteriana,denominado Factor F, permiten introducir en otro organis-mos fragmentos de DNA de hasta 1Mb (106 pares debases).

BiomoléculaCompuesto orgánico presente como componente esencialde los organismos vivos.

BlastómeroCélula temprana del desarrollo embrionario que resulta dela división celular que precede a la formación del zigoto.

CAPS (Cleaved Amplified Polymorphic Sequence) Técnica que permite identificar polimorfismos en un locusdeterminado.

Citometría de FlujoEs una técnica que separa células o estructuras celulares asu paso por un haz láser, en función de su conformación,durante un proceso conocido como sorting, que embebecada una de estas estructuras en pequeñas “gotas” parapermitir un análisis unitario.

ClonConjunto de células u organismos descendientes de unasola célula u organismo respectivamente.

ClonarIntroducir un fragmento de DNA de un organismo en otropor medio de vectores (plásmidos, BACs, YACs, cósmicos,etc.).

CósmidoVector que contiene elementos de plásmidos, utilizadopara clonar grandes segmentos de DNA.

CromatografíaTécnica de separación de una mezcla de moléculas quími-cas (denominadas fase móvil), basada en su migración dife-rencial a su paso por una columna (llamada fase estaciona-ria), que puede ser papel, resina, gel, etc. La separación serealiza en función de la capacidad de las moléculas a que-dar más o menos retenidas en la columna, factor varía enfunción de parámetros físico-químicos, como su masa, sucarga, su punto isoeléctrico, etc. Cuando la muestra vuelvea salir de la columna (elución), lo hace de manera ordena-da, es decir, las moléculas similares que quedan agrupadasen el interior de ésta, eluyen juntas.

La Cromatografía multidimensional permite la separaciónde mezclas complejas utilizando múltiples columnas convarias fases estacionarias, de forma que las distintas fraccionesresultantes, tras el paso por una de ellas, pueden ser trans-feridas a otras para continuar el proceso de separación.

65

Desequilibrio de ligamiento (LD)Fenómeno por el cual dos loci genéticos que tienden aheredarse de forma conjunta (en bloque), lo hacen porseparado.

DiploideCélula u organismo que contiene 2 conjuntos de informa-ción génica.

DNA complementario (cDNA)DNA producido por una enzima conocida como transcrip-tasa inversa, que es complementario a un mRNA.

DNA polimerasaEnzima que cataliza la síntesis de DNA a partir de un mol-de (que es una de las hebras de la doble hélice de DNA).

DNA recombinanteDNA de diferentes orígenes genéticos que se une para darlugar a nuevas combinaciones.

Dogma CentralPrincipio de la Biología Molecular que postula que la informa-ción genética fluye desde un DNA a un RNA y a proteínas.

ElectroforesisTécnica que permite separar iones, proteínas o ácidosnucleicos en respuesta a un campo eléctrico.

Ensayo de Doble Híbrido (Two-Hybrid)Se desarrolló para estudiar interacciones proteína-proteínain vivo, y en el que una proteína de interés (cebo), unida aun DBD (dominio de unión a DNA) se enfrenta a unalibrería de proteínas provenientes de cDNA y unidos tam-bién a dominios activadores de la transcripción.

EnzimaBiomolécula o proteína que cataliza una reacción química.

EST (Expressed Sequence Tag)Pequeñas segmentos génicos que provienen de un cDNAy forman por tanto de la parte activa del gen. Se puedenusarmpara identificar genes cuneado están fuera del cro-mosoma.

Espectrometría de Masas (MS)Técnica en la que moléculas proteicas son ionizadas y ace-leradas a través de un tubo de vacío y posteriormente sonidentificadas bajo el efecto de un campo magnético en fun-ción de su masa y su carga, que determina el “tiempo devuelo” de la molécula. Dentro de la espectrometría de masaslas más representativas son la denominada MALDI-TOF(Matriz-Assisted Laser Desorption/Ionization, MALDI), queutiliza la técnica de generación de iones mediante láser, y laEspectrometría de Masas en tándem MS/MS.

Expresión génicaProceso que da lugar a la expresión de un gen, es decir asu transcripción, procesamiento y posterior traducción.

Factor de TranscripciónProteína que se une a un elemento regulador del DNA yes capaz de controlar el inicio de la transcripción, ya queademás permite que la RNA polimerasa se una al promo-tor del gen.

FenotipoConstitución física de un organismo.

FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer)Técnica que permite analizar interacciones proteína-proteína.Consiste en el marcaje de proteínas con moléculas fluo-rescentes, que absorben y emiten luz a distinta longitud deonda, que ayudan al establecimiento de separaciones entreellas.

GametoCélula reproductora femenina o masculina.

GenUnidad de la herencia que se segrega durante la meiosis o for-mación de los gametos y determina una característica física.

GénicaGenética.

GenómicaEstudio del genoma completo, de todo el DNA o materialgenético de un organismo.

Genómica funcionalestudio de las relaciones existentes entre genotipos parti-culares y fenotipos específicos.

Genotipo Constitución genética de un organismo.

GenBank Base de datos de secuencias de DNA y datos del genoma,disponible en internet.

Haploide Organismo que tiene un solo conjunto de informacióngénica.

HaploidizaciónProducción de haploides a partir de diploides por pérdidascromosómicas.

HaplotipoConjunto de marcadores que tienden a heredarse demanera conjunta, y por tanto ligados, pudiendo estar algu-nos en desequilibrio de ligamiento.

HíbridoIndividuo resultante del cruzamiento de dos progenitoresgenéticamente distintos.

HPLC (High Performance Liquid Chromatography) Proceso cromatográfico realizado a presión muy elevada yque permite la obtención perfiles noleculares muy refinadosy altamente reproducibles.

HUGO (Human Genome Organization) Organización para la coordinación internacional del Pro-yecto Genoma.

66

67

HUPO (Human Proteome Organization)Organización para la coordinación internacional de Proyec-to Proteoma.

In vitroFuera de un organismo vivo.

In vivoEn un organismo vivo.

Knock inAnimales modificados genéticamente mediante la introduc-ción de un gen foráneo.

Knock outAnimales modificados genéticamente mediante la elimina-ción o el silenciamiento de alguno(s) de sus genes.

Línea IsogénicaGrupo de individuos genéticamente idénticos, salvo parauno o unos pocos loci.

Locus Lugar concreto en un cromosoma, formado por uno ovarios alelos.

MarcadorCualquier elemento genético (locus, alelo, secuencia, cro-mosoma), que puede ser detectado por su fenotipo y per-mite “seguir la pista” a un segmento cromosómico en unanálisis genético.

MAS (Marker Assisted Selection) Método de selección que utiliza la expresión de un marca-dor y por tanto un fenotipo, como fuente de información.

MeiosisTipo de división celular que se produce en las células ger-minales y origina los gametos.

MeristemosGrupos de células vegetales indiferenciadas que al proliferardeterminan el crecimiento de la planta, en longitud (meris-temos primarios) o en amplitud (meristemos secundarios).

MetabolismoConjunto de las transformaciones catalizadas por enzimasque tienen lugar en un organismo.

MetabolitoIntermediario químico en las reacciones del metabolismo.

MicropropagaciónPropagación vegetativa de plantas mediante cultivo in vitro.

Microsatélite Polimorfismo que consiste en una secuencia de DNA (de 1a 4 nucleótidos) repetida en tándem a lo largo del genoma.

mRNAMolécula transcrita a partir de un DNA, a partir de la cual,y gracias a la acción de los ribosomas, se puede generar unaproteína.

MutaciónModificación repentina que se produce en el material genético.Las mutaciones más importantes son las que se producen enlas células germinales que dan lugar a la descendencia, ya quegeneran un cambio en el patrimonio hereditario, aunque tam-bién pueden afectar a la estructura de un cromosoma o alnúmero de cromosomas de un individuo.

MutanteIndividuo que dentro de una población se distingue por uncarácter que puede transmitir a su descendencia.

NucleótidoSubunidad que al polimerizar genera una cadena de DNA(desoxirribonucleótido) o de RNA (ribonucleótido). Cadanucleótido está compuesto por una base nitrogenada (deso-xirribosa o ribosa), un azúcar y un grupo fosfato.

QTL (Quantitative Trait Locus)Gen que controla la variación fenotípica de caracteresvariables, como el color de piel, ojos, etc.

PCR (Polimerase Chain Reaction)Reacción que permite amplificar in vitro de manera expo-nencial moléculas de DNA, a través de ciclos sucesivos dedesnaturalización-renaturalización.

PlásmidoElemento bacteriano de DNA extracromosómico, que sereplica de forma autónoma y suele portar caracteres deresistencia a antibióticos. Es utilizado frecuentemente comovector de clonación.

PromotorRegión situada al inicio de un gen y que tras la unión de los fac-tores de transcripción “da la orden” de iniciar la transcripción.

PoliploideCélula o individuo que tiene una o más copias de sus cro-mosomas.

ProteómicaAnálisis del proteoma del individuo. Consiste en averiguarlos niveles cuantitativos de proteínas en un momentodeterminado para valorar la expresión génica.

Resonancia Magnético-Nuclear (RMN)Técnica de caracterización basada en la propiedad que tie-nen los átomos de comportarse como imanes cuando sesitúan bajo el efecto de un campo magnético. Para analizaruna muestra por RMN, se mide la reorientación de los áto-mos de hidrógeno que componen la muestra, bajo dichocampo. Este cambio es detectado y proporciona una ima-gen gráfica, única para cada molécula.

RFLP (Restriction Fragment Length Polimorphism)Son secuencias de DNA que se han generado por variacio-nes en las secuencias originales, y que, al contrario de lasmutaciones, se repiten a lo largo del genoma y pueden uti-lizarse como marcadores moleculares.

RNACadena de ribonucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster.

68

RNA de interferenciaCadenas de doble hebra de RNA que forman complejos(endorribonucleasas), que al asociarse a cadenas de RNA(dianas), los degradan, desencadenando un proceso cono-cido como silenciamiento génico post-transcripcional.

RNA polimerasaEnzima que cataliza la formación de una cadena de ribonu-cleótidos a partir de una hebra de DNA utilizada comomolde.

SegregaciónProceso que tiene lugar durante la meiosis o formación delos gametos, y que tiene como resultado convertir unacélula diploide en cuatro células haploides, para que duran-te la formación del cigoto se siga conservando la dotacióncromosómica.

SNP (Single Nucleotide Polimorphism)Variaciones de un solo nucleótido en el DNA, frecuentemen-te asociados a patologías.

SSR (Single Sequence Repeat)Microsatélite.

STS (Sequence Tagged Site)Secuencia corta de DNA (200-500 pb), única en el geno-ma y que sirve de referencia en la construcción de mapasfísicos y en la secuenciación de genomas.

Técnicas de Poliploidía Técnicas dirigidas a crear individuos poliploides.

Tecnologías de sexado de esperma Tecnologías que permiten diferenciar los espermatozoidesque contienen en su genoma un cromosoma X o uno Y, yque por tanto, generan hembras o machos al unirse algameto femenino.

TillingTécnica de genética reversa que gracias a la inducción demutaciones puntuales permite generar colecciones defenotipos.

Traducción Proceso que da lugar a una proteína a partir de una molé-cula de mRNA.

TranscripciónProceso que da lugar a un mRNA o tránscrito a partir deuna molécula de DNA.

TransformaciónIntroducción de DNA en células por métodos físicos o quí-micos.

TransposónSegmento de DNA que puede trasladarse desde una posi-ción del genoma a otra.

69

Vacuna Preparado a base de microorganismos, vivos o atenuados,que en asociación con adyuvantes, desencadena la res-puesta protectiva de un organismo frente a la enfermedad.

Vacuna de DNAVacuna basada en el DNA de los organismos bacterianos ovíricos que producen enfermedad y genera protección.

Vacuna RecombinanteVacuna basada en los determinantes antigénicos (moléculasque desencadenan la respuesta inmune del organismo), paraconferir protección frente a patógenos.

VectorMolécula de DNA que se replica de forma autónoma en elinterior de una célula Herramienta (de modo general diremosque es una molécula de DNA circular que puede ser un plás-mido, un Cósmico, un BAC, un YAC, etc.), y que se utilizacomo herramienta de DNA recombinante, para transportarsecuencias de DNA de un organismo a otro.

VNTR (Variable Tandem Nucleotide Repeats) Secuencias cortas de DNA (de entre 2 y 20 nucleótidos),que se repiten a lo largo de todo el genoma.

YAC (Yeast Artificial Chromosome) Un Cromosoma Artificial de Levadura es un vector similara un BAC, pero que permite transportar en su interiorfragmentos de más de 1 Megabase.

70

MINISTERIODE INDUSTRIA, TURISMOY COMERCIO

Fundación OPTI

Observatorio deProspectiva TecnológicaIndustrial

Patronato de laFundación Observatoriode ProspectivaTecnológica Industrial

MIN. Ministerio de Industria.Turismo y ComercioCDTI. Centro para el DesarrolloTecnológico IndustrialCIEMAT. Centro de InvestigacionesEnergéticas, Medioambientales yTecnológicasCSIC. Consejo Superior deInvestigaciones CientíficasIDAE. Instituto para la Diversificacióny Ahorro de EnergíaOEPM. Oficina Española de Patentesy MarcasFECYT. Fundación Española para laCiencia y la Tecnología

Fundación EOIAINIA. Instituto TecnológicoAgroalimentario

Fundación ASCAMMCITMA. Centro de InnovaciónTecnológica del Medio AmbienteFundación ICT. Institut Catalá deTecnología

Fundación INASMETINESCOP. Instituto Tecnológico delCalzado y Conexas

IQS. Institut Químic de Sarriá

Fundación Genoma España

Fundación OPTl. Juan Bravo, 10 - 4ª Plta. 28006 Madrid. Tel.: 91 781 00 76 / 91 575 18 96. Fax: 91 575 18 96.http://www.opti.org

Impacto de la Biotecnología en los sectores Agrícola, Ganadero y ForestalTendencias tecnológicasa medio y largo plazo

Impacto de la Biotecnología - OPTI · líneas de actuación más recientes, como la...

Documents

Transcript of Impacto de la Biotecnología - OPTI · líneas de actuación más recientes, como la...