INTRODUCCIÓN A LA BIOTECNOLOGÍA FARMACÉUTICA Facultad de Farmacia Universidad de Valparaíso M....

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INTRODUCCIÓN A LA INTRODUCCIÓN A LA BIOTECNOLOGÍA FARMACÉUTICA BIOTECNOLOGÍA FARMACÉUTICA Facultad de Farmacia Facultad de Farmacia Universidad de Valparaíso Universidad de Valparaíso M. Alejandro Dinamarca T M. Alejandro Dinamarca T

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INTRODUCCIÓN A LA INTRODUCCIÓN A LA BIOTECNOLOGÍA FARMACÉUTICABIOTECNOLOGÍA FARMACÉUTICA

Facultad de FarmaciaFacultad de FarmaciaUniversidad de ValparaísoUniversidad de Valparaíso

M. Alejandro Dinamarca T.M. Alejandro Dinamarca T.

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BIOTECNOLOGÍA;BIOTECNOLOGÍA;CONCEPTO E HISTORIACONCEPTO E HISTORIA

•Aplicación de los sistemas biológicos Aplicación de los sistemas biológicos en la solución de problemas en la solución de problemas relacionados con la mejora de la relacionados con la mejora de la calidad de vida del hombre.calidad de vida del hombre.

•En éste contexto podemos apreciar En éste contexto podemos apreciar que el hombre ha desarrollado que el hombre ha desarrollado Biotecnología desde hace miles de Biotecnología desde hace miles de años.años.

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En la actualidad la biotecnología se En la actualidad la biotecnología se ha visto revolucionada por la ha visto revolucionada por la introducción de la introducción de la Ingeniería GenéticaIngeniería Genética o o también llamada tecnología del también llamada tecnología del ADN ADN recombinante.recombinante.

Para situar a la biotecnología Para situar a la biotecnología tradicional en su nueva era, se ha tradicional en su nueva era, se ha incorporado el concepto de incorporado el concepto de Biotecnología MolecularBiotecnología Molecular..

BIOTECNOLOGÍA MOLECULARBIOTECNOLOGÍA MOLECULARLa nueva era.La nueva era.

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TECNOLOGÍA del DNA TECNOLOGÍA del DNA RECOMBINANTERECOMBINANTE

Enzima de restricción

LIGAR

TRANSFORMACIÓN DE ORGANISMO

AMPLIFICACIÓN POR PCRAMPLIFICACIÓN POR PCR

Diagnóstico molecularGenómica funcional

VISUALIZACIÓNVISUALIZACIÓN

GGTTCCCAA

SECUENCIACIÓNSECUENCIACIÓN

SINTESIS QUÍMICASINTESIS QUÍMICA

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50s 60s 70s 80s 90s 2000s

Primer genoma secuenciado

Primera proteína terapeutica producida por

ingeniería genética

El codigo genéticoEs controlado.

Era de la genómica funcionalChips de DNADiagnóstico molecularFarmacología molecularBiomedicina

Clonación del primeranimal

Inicio de la ingeniería genética

Sintesis enzimática del ADN por PCR

Taq

Creación de bases de datos

de ADN y péptidos

Producción deSOMATOSTATINA

en bacterias

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PASOS PARA DESARROLLAR PASOS PARA DESARROLLAR BIOTECNOLOGÍA MOLECULARBIOTECNOLOGÍA MOLECULAR

BUSCAR/DETERMINARLA FUNCIÓN BIOLÓGICA

IDENTIFICAR EL NIVELA TRABAJAR

AISLAR EL NIVEL

CONTROLAR LA FUNCIÓN

MANIPULAR LA FUNCIÓN BIOLÓGICA

TECNIFICAR SU OBTENCIÓN, CONTROL Y MANIPULACIÓN

MASIFICAR SU PRODUCCIÓN

Determinanel ámbito de desarrollo

Biotecnología ambientalBiotecnología ambiental

Biotecnología de diagnóstico Biotecnología de diagnóstico

Biotecnología de alimentosBiotecnología de alimentos

Biotecnología farmacéuticaBiotecnología farmacéutica

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BIOTECNOLOGÍA;BIOTECNOLOGÍA;Ambitos de desarrolloAmbitos de desarrollo

AlimentosAlimentos

AntibióticosAntibióticosNuevos fármacosNuevos fármacosVacunasVacunasHormonasHormonasTerapias génicasTerapias génicas

Mejora de procesosMejora de procesosObtención de nuevos alimentosObtención de nuevos alimentosDesarrollo de nutraceúticosDesarrollo de nutraceúticosDesarrollo de aditivosDesarrollo de aditivos

Tratamiento de residuosTratamiento de residuosBiorremediaciónBiorremediaciónEnergías limpiasEnergías limpias

FarmaciaFarmacia

Medio ambienteMedio ambiente

DiagnósticoDiagnóstico

Salud humanaSalud humanaAgricultura y ganaderíaAgricultura y ganaderíaCalidad de alimentosCalidad de alimentosCalidad ambientalCalidad ambiental

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BIOTECNOLOGÍA FARMACÉUTICABIOTECNOLOGÍA FARMACÉUTICA, , Fesarrollo de fármacos, FarmacogenéticaFesarrollo de fármacos, Farmacogenética

Within the last decade, developments in Within the last decade, developments in biochemistry, molecular and structural biochemistry, molecular and structural biology and microbiology have biology and microbiology have fundamentally altered pharmaceutical and fundamentally altered pharmaceutical and biomedical research, and have led directly to biomedical research, and have led directly to societal benefits through improved medical societal benefits through improved medical diagnosis and therapeutics. Biotechnology diagnosis and therapeutics. Biotechnology has become by far one of the most rapidly has become by far one of the most rapidly developing areas in pharmaeutical research. developing areas in pharmaeutical research. Increasing proportions of multinational Increasing proportions of multinational pharmaceutical firm's research and pharmaceutical firm's research and development budgets are devoted to development budgets are devoted to biotechnology, and several of the biotechnology, and several of the biotechnology-based firms that were started biotechnology-based firms that were started only a few years ago are now evolving into only a few years ago are now evolving into fully integrated pharmaceutical companies, fully integrated pharmaceutical companies, with developing areas in pharmaceutical with developing areas in pharmaceutical research, and the demand for individuals research, and the demand for individuals with advanced training in this are is with advanced training in this are is subsantial and growing. subsantial and growing.

Durante la década pasada, los avances en Durante la década pasada, los avances en bioquímica,bioquímica,

biología molecular, microbiología y bioinformática biología molecular, microbiología y bioinformática han revolucionado la investigación farmacéutica y han revolucionado la investigación farmacéutica y

biomédica, transfiriendo directamente las ventajas en biomédica, transfiriendo directamente las ventajas en diagnóstico y terapia médica a la sociedad. diagnóstico y terapia médica a la sociedad.

El área de mayor desarrollo en biotecnología ha sido El área de mayor desarrollo en biotecnología ha sido la investigación farmacéutica, lo que se refleja en el la investigación farmacéutica, lo que se refleja en el

considerableconsiderableaumento de los presupuestos en investigación, y en aumento de los presupuestos en investigación, y en

el nacimiento deel nacimiento deempresas farmacéuticas multinacionales que se empresas farmacéuticas multinacionales que se dedican a la biotecnología farmacéutica. Estas, dedican a la biotecnología farmacéutica. Estas,

finalmente se han convertido en entidades de finalmente se han convertido en entidades de investigación farmacéutica, con la consecuente investigación farmacéutica, con la consecuente

demanda dedemanda deindividuos con entrenamiento adecuado y avanzado individuos con entrenamiento adecuado y avanzado

que permitan asegurar el exito de cada empresa.que permitan asegurar el exito de cada empresa.

Center for Pharmaceutical Biotechnology, College of PharmacyUniversity of Illinois, CHICAGO

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DESARROLLODESARROLLOPRODUCCIÓNPRODUCCIÓN

•Nuevas moléculas bioactivas•Modificación de las existentes

•Mejora de la tecnologías de producción•Búsqueda de nuevas formas de producción•Obtención de productos de mayor valor agregado

DIAGNÓSTICO DIAGNÓSTICO MOLECULARMOLECULAR

Fármaco genéticaProductos recombinantes

Alimentos transgénicos

ProteínasVacunas RecombinantesAntibióticosHormonas

Ingeniería de operonesIngeniería MetabólicaAnimales transgénicosVegetales transgénicos

Genómica funcionalChips genómicos y funcionalesProteómica-InmunologíaPCR de tiempo real

BIOTECNOLOGÍA FARMACÉUTICABIOTECNOLOGÍA FARMACÉUTICA, , desarrollo de fármacos, Farmacogenéticadesarrollo de fármacos, Farmacogenética

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DESARROLLODESARROLLOPRODUCCIÓNPRODUCCIÓN

•Nuevas moléculas bioactivos•Modificación de las existentes

•Mejora de la tecnologías de producción•Búsqueda de nuevas formas de producción•Obtención de productos de mayor valor agregado

DIAGNÓSTICO DIAGNÓSTICO MOLECULARMOLECULAR

Fármaco genéticaProductos recombinantes

Alimentos transgénicos

Vacunas RecombinantesAntibióticosAntitumorales Ingeniería de operones

Ingeniería MetabólicaAnimales transgénicosVegetales transgénicos

Genómica funcionalChips genómicos y funcionalesProteómica-InmunologíaPCR de tiempo real

BIOTECNOLOGÍA FARMACÉUTICABIOTECNOLOGÍA FARMACÉUTICA, , desarrollo de fármacos, Farmacogenéticadesarrollo de fármacos, Farmacogenética

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MicroorganismosBacterias levaduras

Vegetales transgénicos

AnimalesTransgénicos

ProducciónProducción

Células animales

Proteínas terapéuticasAnticuerposMoléculas complejas

Proteínas terapéuticasAnticuerposMoléculas complejas

Cultivos celulares en bioreactores

No hay necesidad de reactores

Cultivos de células mamarias

Ratones de investigaciónVacunos, ovinos

AntibióticosPéptidos simplesVacunasMoléculas simples

Cultivos en bioreactores

Bacterias levaduras hongos

Resistencias naturales a virus y químicos

No hay necesidad de reactores

Genética simpleGenética complejaGenética complejaGenética simple

InsulinaHormona hGHVacuna Hepatitis B

Activador tisularde plasminógeno tPAFactor VIII

Hormona hGH Vitamina ABeta Caroteno

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PRODUCCIÓN DE FÁRMACOS EN MICROORGANISMOSPRODUCCIÓN DE FÁRMACOS EN MICROORGANISMOS

Tecnología de bioreactores es la de mayor uso.•Tiempos generacionales cortos•Velocidad de crecimiento•Metabolismo •Manejo genético y molecular

Como carencias:Problemas de regulación génica

Problemas en los requerimientos metabólicos

Tecnología de operonesIngeniería metabólica

Actualmente Actualmente en pleno en pleno desarrollodesarrollo

Búsqueda de nuevoscompuestos bioactivos:AntibióticosAntitumorales

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Limitado a moléculas procariontes y eucariontes de muy pequeño tamaño y sin procesamiento en su estructura de DNA.

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PRODUCCIÓN DE FÁRMACOS EN ANIMALESPRODUCCIÓN DE FÁRMACOS EN ANIMALES

Evolución de moléculasMoleculas humanizadasExito de la estabilidad genéticaExito en ratones y ratasEn desarrollo en otros sistemas

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PRODUCCIÓN DE FÁRMACOS EN PLANTASPRODUCCIÓN DE FÁRMACOS EN PLANTAS

•De amplio desarrollo en EEUU.•Ventajas relacionadas a la cantidad de compuesto producido por hectárea•Plantas transgénicas resistentes a pestes y herbicidas•Fácil manipulación genética y propagación de clones.•Producción de arroz con carotenos y vitamina A

•Limitado por normativas europeas•Estabilidad de los compuestos en el metabolismo vegetal•Problemas de diversidad generados del poco control en su propagación

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Utiliza al Utiliza al microorganismo microorganismo AgrobacteriumAgrobacterium para clonar e para clonar e introducir genes introducir genes foráneos en las foráneos en las plantasplantas

Se utiliza la técnica de Se utiliza la técnica de mipropopagación para mipropopagación para multiplicar a los clones multiplicar a los clones que poseen el gen que poseen el gen introducido.introducido.

No hay necesidad de No hay necesidad de bioreactoresbioreactores

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Sustancia Empresa Enfermedad

factor antihemofílico Miles, Baxter, GeneticsInstitute Hemofilia A

DNasa I Genentech Fibrosis quística

Eritropoyetina (EPO) Amgen, Ortho Biotech Anemia, enf. renal

Glucocerebrosidasa Genzyme Enfermedad de Gaucher

Hormona del crecimiento Genentech Enanismo hipofisario

Insulina Eli Lilly Diabetes

Interferón alfa-2a Hoffmann-LaRoche ciertas leucemias, sarcoma deKaposi

Interferón alfa-2b Schering-Plough ciertas leucemias, Sarcoma deKaposi, hepatitis B y C

Interferón alfa-n3 Interferon Sciences Herpes genital

Interferón gamma-1b Genentech enf. granulomatosa crónica

Interleucina-2 Chiron Carcinoma células renales

Somatotropina Eli Lilly Deficiencia hormonacrecimiento

Activador tisular delplasminógeno (tPA) Genentech Infarto agudo de miocardio,

embolismo pulmonar masivo

Fármacos recombinantes producidos por IG

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DESARROLLODESARROLLOPRODUCCIÓNPRODUCCIÓN

•Nuevas moléculas bioactivos•Modificación de las existentes

•Mejora de la tecnologías de producción•Búsqueda de nuevas formas de producción•Obtención de productos de mayor valor agregado

DIAGNÓSTICO DIAGNÓSTICO MOLECULARMOLECULAR

Fármaco genéticaProductos recombinantes

Alimentos transgénicos

Vacunas RecombinantesAntibióticosAntitumorales Ingeniería de operones

Ingeniería MetabólicaAnimales transgénicosVegetales transgénicos

Genómica funcionalChips genómicos y funcionalesProteómica-InmunologíaPCR de tiempo real

BIOTECNOLOGÍA FARMACÉUTICABIOTECNOLOGÍA FARMACÉUTICA, , desarrollo de fármacos, Farmacogenéticadesarrollo de fármacos, Farmacogenética

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DESARROLLODESARROLLO

BÚSQUEDA BÚSQUEDA MOLECULARMOLECULAR

DESARROLLO DE MÉTODOS AUTOMATIZADOS DE PRUEBAS

DETECCIÓN DE LAS MOLÉCULAS ACTIVAS

OBTENCIÓN Y SECUENCIACIÓN

CLONACIÓN

PRODUCCIÓN

BIOINFORMÁTICA

METODO METODO EXPERIMENTALEXPERIMENTAL

Bases de datosDNA, proteínas, químicos

BÚSQUEDA BÚSQUEDA SISTEMAS VIVOSSISTEMAS VIVOS

METODOMETODOTEORICOTEORICO

Variabilidad deMoleculas conocidas

Imágenes 3DMolecular Docking

INGENIERÍA GENÉTICA

Ensamble de rutas sintéticasDNA shufflingPhage Display

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Búsqueda biológicaBúsqueda biológicaObjetivo: encontrar sistemas biológicos con aplicaciones farmacéuticas.

Escoger el sistema a trabajar

Realizar pruebas de actividad biológica

Purificar y aislar

MOLÉCULAORGANISMO

Amplificar gen Purificar

Secuenciar

MALDI-TOFESI-Q-TOF

EDMANN-terminal

Clonar

Secuenciar

Búsqueda en bases de datos

IDENTIFICAR

DNA péptido

IdentificaciónMolecular

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Tipo de enzimas Ź Actividad económica Millones $ / año

Sacarasas e isomerasas Procesamiento del almidón, endulzantes yjarabes ricos en fructosa

Fabricación de textiles

150

Proteinasas Detergentes

Carnes, quesos

Procesamiento de pescado

Procesamiento de tejidos

400

Renninas (quimosinas) Coagulación de la leche para producciónde quesos

60

Lipasas Detergentes

Procesamiento de pieles

Saborizantes

Procesamiento de carne y queso

20

Celulasas Producción de zumos de frutas

Producción de olivas

Modificación de granos y fibras

“Envejecimiento” de prendas vaqueras

20

Enzimas y proteínas recombinantes obtenidas desde microorganismos

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Búsqueda molecularBúsqueda molecularObjetivo: encontrar o mejorar moléculas bioactivas

• Manejo de material genético por IGManejo de material genético por IGEnsamblaje de rutas metabólicasDNA shuflingNuevas dianas molecularesIngeniería de promotores

• Bioinformática y biología computacionalBioinformática y biología computacionalBases de datos de secuencias molecularesInformación físico-química de las moléculas bioactivasVisualización de estructuras en tres dimenciones (3-D)Visualización y estudio de las interacciones entre dos moléculas (Molecular Docking)Ensayos de búsqueda de nuevos fármacos.

Ampliar o mejorar la efectividad

Mejorar y controlar la expresión

Mejorar la búsqueda y producción

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DNA ShufflingResistencia a antibióticos

Takato Yano and Hiroyuki Kagamiyama, Proc Natl Acad Sci U S A. 30:903-907. 2001.

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BASE DE DATOS GENÓMICA

BASE DE DATOS PROTEÓMICA

BASE DE DATOS QUÍMICOS

Biología ComputacionalBioinformática

DISEÑO VIRTUAL

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VISUALIZACIÓN DE ASOCIACIONES ENTRE MOLÉCULAS

Imágenes generadas en 3D para ver la interacción de dos moléculas

Molécula de DNA interactuando con un activador transcripcional de un oncogen.

Permite diseñar o buscar en la base de datos de compuestos químicos que actúen contra determinadas dianas moleculares

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Para ver esta película, debe disponer de QuickTime™ y de un descompresor YUV420 codec.

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Para ver esta película, debedisponer de QuickTime™ y de

un descompresor YUV420 codec.

MOLECULAR DOCKINGMOLECULAR DOCKING

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DESARROLLODESARROLLOPRODUCCIÓNPRODUCCIÓN

•Nuevas moléculas bioactivos•Modificación de las existentes

•Mejora de la tecnologías de producción•Búsqueda de nuevas formas de producción•Obtención de productos de mayor valor agregado

DIAGNÓSTICO DIAGNÓSTICO MOLECULARMOLECULAR

Fármaco genéticaProductos recombinantes

Alimentos transgénicos

Vacunas RecombinantesAntibióticosAntitumorales Ingeniería de operones

Ingeniería MetabólicaAnimales transgénicosVegetales transgénicos

Genómica funcionalChips genómicos y funcionalesProteómica-InmunologíaPCR de tiempo real

BIOTECNOLOGÍA FARMACÉUTICABIOTECNOLOGÍA FARMACÉUTICA, , desarrollo de fármacos, Farmacogenéticadesarrollo de fármacos, Farmacogenética

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DIAGNÓSTICO DIAGNÓSTICO MOLECULARMOLECULAR

FARMACO-GENÉTICAFARMACO-GENÉTICA

ALIMENTOSALIMENTOS

TRANSGÉNICOS

PATÓGENOS E INDICADORES

SEGURIDADALIMENTARIA

CALIDAD YSEGURIDAD

DNA Microarrays Real-Time PCR

CLÍNICOCLÍNICO

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Homocigoto Heterocigoto

Respuesta interindividual de la población heterocigota del genHMG-CoA reductasa al tratamiento con estatinas.

Genomicos

Funcionales

Presencia/ausencia de un gen MutacionesPresencia de variaciones en un gen SNPsHeterocigosis/homocigosis.Se parte de una muestra de ADN

Niveles de transcripcion de genes.Se parte de una muestra de ARN.

Fármaco-genetica

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Diagnóstico ClínicoDiagnóstico Clínico

Muestra de sangreMuestra de sangre

Extracción de ARN (viral)Extracción de ARN (viral)

ARNARN

ADNcADNc

Amplificación por RT-PCR-Real TimeAmplificación por RT-PCR-Real TimeCebadores (primers) específicos delCebadores (primers) específicos del

Virus Hepatitis CVirus Hepatitis C

En un solo tuboEn un solo tubo

LECTURA EN TIEMPO REALLECTURA EN TIEMPO REALDURANTE LA REACCIÓN DEDURANTE LA REACCIÓN DE

AMPLIFICACIÓNAMPLIFICACIÓN

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BIOTECNOLOGÍAFARMACÉUTICA

Sistemas de Salud

Sociedad

Instituciones

I + D 3

EmpresaIndustria

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Facultad de FarmaciaFacultad de FarmaciaUniversidad de ValparaísoUniversidad de Valparaíso

INTRODUCCIÓN A LA INTRODUCCIÓN A LA BIOTECNOLOGÍA FARMACÉUTICABIOTECNOLOGÍA FARMACÉUTICA

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La biotecnología aumentará el número de fármacos disponibles en los próximos años [4-ago-04] - La farmacogenómica se perfila como el principal avance que aportará la biotecnología al campo de la medicina en los próximos años. No sólo permitirá ajustar la dosis terapéutica de muchos fármacos a las características genéticas del paciente, sino que ayudará a recuperar moléculas desechadas por inducir efectos adversos en determinados grupos de población. Entre todos las áreas que abarca una disciplina de aplicaciones tan amplias como la biotecnología, ha sido en salud humana donde se han producido los avances más importantes. Según ha explicado José Luis García, vicepresidente de la Sociedad Española de Biotecnología (Sebiot), que celebra estos días en Oviedo su congreso bianual, las compañías farmacéuticas han jugado un papel fundamental en este progreso, pues eran las que estaban mejor preparadas para utilizar las nuevas tecnologías de biología molecular. “El mayor avance que se ha producido en los últimos años en la medicina ha sido el proyecto genoma humano. Nos ha abierto una puerta a todo un universo del que, aunque existen ya numerosas aplicaciones para el conocimiento generado, todavía sólo somos capaces de ver las estrellas más cercanas”.

I. Algunos datos históricos En sentido estricto, la Biotecnología tal como fue definida más arriba comenzó con la Revolución Neolítica, es decir, cuando la humanidad comenzó a hacer uso de la Agricultura y de la Ganadería para sus necesidades; un poco más tarde (pero no mucho más; recuérdese que la Biblia atribuye a Noé la invención del vino), el hombre comenzó a utilizar las fermentaciones para la producción de vino, cerveza, pan, queso, yogur, etc. Estas prácticas fueron mejorando sensiblemente a lo largo de la historia; pero comienzan a ser estudiadas científicamente con la Revolución Industrial. El estudio de la fermentación alcohólica (producción de vino y cerveza) nos llevó a la comprensión detallada del proceso bioquímico de transformación de azúcares en alcohol. Con ello, y con los estudios microbiológicos correspondientes, las fermentaciones pudieron comenzar a hacerse a escala industrial (y no artesanal como hasta entonces). Por otra parte, el estudio de la fermentación alcohólica permitió la caracterización y purificación detallada de las enzimas que llevan a cabo el proceso, dando origen así a la Bioquímica moderna. En los años veinte se descubren los antibióticos, sustancias producidas por determinados microorganismos para combatir a otros microorganismos (en concreto, la penilina es una sustancia producida por el hongo Penicillium notatum para destruir a las bacterias que puedan competir con él en la búsqueda de alimentos). Con la Segunda Guerra Mundial, se plantea el problema de la producción industrial de antibióticos. Esto se logra mediante procedimientos de fermentación análogos a la producción de cerveza. Hacia los años cincuenta y sesenta del siglo XX, pues, las fermentaciones son un proceso muy conocido, estudiado y aplicado, y que por las razones que veremos más adelante, pueden ya considerarse como biotecnología propiamente dicha. Al mismo tiempo, se empiezan a reconocer las múltiples aplicaciones que pueden darse a las enzimas aisladas en procesos industriales. Hacia mediados de los sesenta, ya se emplean de forma generalizada enzimas obtenidos de seres vivos como aditivos de los detergentes de lavado doméstico. Hoy día, como veremos, las enzimas se emplean en muchísimos más procesos industriales. Volvamos un poco atrás para analizar otra línea de investigación que ha llevado a la moderna biotecnología. A partir de finales del XIX se empezaron a estudiar los mecanismos de la herencia biológica. Los trabajos de Mendel llevaron a la conclusión de que las características hereditarias se transmiten a través de elementos discretos, llamados genes, que pasan de una generación a otra. Nació así la ciencia de la Genética, uno de cuyos problemas fundamentales consistía en determinar la naturaleza físicoquímica de los genes. En 1944 se demostró que los genes están formados por ácido desoxirribonucleico (DNA, ADN), una macromolécula lineal. En 1953 Watson y Crick postularon un modelo de estructura que explicaba de forma totalmente satisfactoria cómo esta molécula puede ser efectivamente la portadora de los caracteres hereditarios en los seres vivos. En la década de los sesenta se demostró la naturaleza de la información que porta dicha molécula al ser descifrado el Código Genético. En la década de los setenta, se idearon métodos para manipular el DNA y transferirlo de unos organismos a otros a voluntad, es decir, la transferencia genética no sólo entre individuos de la misma especie, sino de especies completamente distintas. El conjunto de esas técnicas es lo que ha venido en llamarse Ingeniería Genética, que forma hoy día una parte esencial de la Biotecnología. Mediante sus técnicas podemos introducir a voluntad (dentro de ciertos límites) genes determinados en organismos receptores, con lo cual las posibilidades de manipulación artificial de los seres vivos se multiplican. Es así como se puede introducir el gen de la hormona de crecimiento (STH) en una bacteria, la cual se reproduce exponencialmente al tiempo que produce dicha hormona, por ejemplo; o cómo podemos llegar a reemplazar un gen defectuoso en un individuo por un gen sano; o cómo podemos dotar a un organismo de unas capacidades bioquímicas que previamente no tenía (por ejemplo, la introducción en vegetales de los genes de fijación de nitrógeno bacterianos, de manera que no vuelven a requerir abonos nitrogenados en absoluto). La biotecnología moderna se asienta así sobre dos pilares básicos: la tecnología enzimática y la ingeniería genética. A esto podemos añadir otras técnicas, que aunque relacionadas con estas dos, forman hoy día cuerpos aparte. Por ejemplo, las técnicas de reproducción asistida (manejo de células germinales y de embriones) y clonación animal; las técnicas inmunológicas, etc.

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Biofármacos Relación de fármacos producidos por biotecnología aprobados por la FDA ( Food and Drug Administration ) de Estados Unidos. Texto tomado de AE-Biotech Acctimmune (gamma interferon) Genentech, Inc. Approved for use in the management of chronic granulomatous disease (December, 1990). Activase (recombinant alteplase) Genentech, Inc. Approved for use in the treatment of myocardial infarction (November, 1987) and acute pulmonary embolism (June, 1990). Adagen (adenosine deaminase) Enzon, Inc. Approved for use in the treatment of infants and children with severe immunodeficiency (March, 1990). Alferon N Interferon Sciences, Inc. Approved for use in treating genital warts (October, 1989). Betaseron (recombinant interferon beta 1-B) Berlex Laboratories/Chiron Corp. Approved for use in the management of relapsing, remitting multiple sclerosis (August, 1993). Ceredase (alglucerase) Genzyme Corp. Approved for use in treating Type 1 Gaucher's disease (April, 1991). Cerezyme (imiglucerase) Genzyme Corp. Approved for use in treating Type 1 Gaucher's disease (June, 1994). Engerix-B SmithKline Beecham Approved for use as a hepatitis B vaccine (September, 1989). EPOGEN (epoetin alfa) Amgen Ltd. Approved for use in treating anemia associated with chronic renal failure and anemia in Retrovir-treated, HIV-infected patients (June, 1989). Humatrope (somatropin) Eli Lilly & Co. Approved for treating human growth hormone deficiency in children (March, 1987). Humulin (recombinant human insulin) Eli Lilly & Co. Approved for the treatment of diabetes (October, 1982). Intron A (alpha-interferon) Schering-Plough Corp. Approved for the treatment of hairy cell leukemia (June, 1986), genital warts (June, 1988), AIDS-related Kaposi's sarcoma (November, 1988), non-A, non-B hepatitis (February, 1991), and hepatitis B (July, 1992). KoGENate (antihemophiliac factor) Miles, Inc. Approved for use in the treatment of hemophilia A (February, 1993). Leukine (yeast-derived GM-CSF) Immunex Corp. Approved for use in autologous bone marrow transplantation (March, 1991). Neupogen Amgen Ltd. Approved for use in treating cheomtherapy-induced neutropenia (February, 1991) and bone marrow transplant-associated neutropenia (June, 1994). Oncaspar (pegaspargase) Enzone/Rhone-Poulenc Rorer Approved for use in treating acute lymphoblastic leukemia (February, 1994). Orthoclone OKT 3 Ortho Biotech Approved for use in reversal of acute kidney transplant rejection (June, 1986). Procrit (epoetin alfa) Ortho Biotech Approved for use in the treatment of anemia associated with chronic renal failure (December, 1990) and anemia in Retrovir-treated, HIV-infected patients and chemotherapy-associated anemia (April, 1993). Proleukin, IL-2 Chiron Corp. Approved for the treatment of kidney (renal) carcinoma (May, 1992). Protropin (somatrem) Genentech, Inc. Approved for treating human growth hormone deficiency in children (May, 1985). Pulmozyme (DNase) Genentech, Inc. Approved for use in the management of cystic fibrosis (December, 1993). Recombinate rAHF (recombinant antihemophiliac factor) Baxter Healthcare Recombinate rAHF is the recombinant version of blood clotting factor VIII, and it has been approved for the treatment of hemophilia A (December, 1992). Recombivax HB Merck & Co. Approved as a hepatitis B prevention vaccine (July, 1986). Roferon-A (recombinant alfa-interferon) Hoffman-La Roche Approved for the treatment of hairy cell leukemia (June, 1986) and AIDS-related Kaposi's sarcoma (November, 1988).

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Hybridization

Cleavage

Emission FRET

• FRET-Fluorescence Resonance Energy Transfer

Graphics from the Second Joint Symposium on Food Safety and Nutrition kindly provided by Dr.Guy Van den Eede

Page 41: INTRODUCCIÓN A LA BIOTECNOLOGÍA FARMACÉUTICA Facultad de Farmacia Universidad de Valparaíso M. Alejandro Dinamarca T.

TECNOLOGÍA del DNA TECNOLOGÍA del DNA RECOMBINANTERECOMBINANTE

Enzima de restricción

LIGAR

TRANSFORMACIÓN DE ORGANISMO

AMPLIFICACIÓN POR PCRAMPLIFICACIÓN POR PCR

Nº de ciclos de amplificación

Obtención de molécula específica en multiples copias

Gen con función específica

Seceuncia marcadora

Diagnóstico molecularGenómica funcional

VISUALIZACIÓNVISUALIZACIÓN

GGTTCCCAA

SECUENCIACIÓNSECUENCIACIÓN

SINTEIS QUÍMICASINTEIS QUÍMICA

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PASOS PARA DESARROLLAR PASOS PARA DESARROLLAR BIOTECNOLOGÍA MOLECULARBIOTECNOLOGÍA MOLECULAR

BUSCAR DETERMINAR

LA FUNCIÓN BIOLÓGICA DE INTERÉS

Actividad antitumoral

Antagonismo contra otros organismos

Metabolitos de alto valor agregado

Enzimas de uso industrial

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PASOS PARA DESARROLLAR PASOS PARA DESARROLLAR BIOTECNOLOGÍA MOLECULARBIOTECNOLOGÍA MOLECULAR

IDFENTIFICAR EL NIVELA TRABAJAR

OrganismoProteínaEnzima

Gen

BacteriaHongo

Tóxinas Secuencia del gende inetrés.

Producción deAntibióticos

LipasasProteasas

Producción de AnticuerposAntídotos

Aislar Purificar Identificar y clonar

Expresión heterólogaDiagnóstico clínico

Diagnóstico alimentario

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PASOS PARA DESARROLLAR PASOS PARA DESARROLLAR BIOTECNOLOGÍA MOLECULARBIOTECNOLOGÍA MOLECULAR

BUSCAR/DETERMINARLA FUNCIÓN BIOLÓGICA

IDFENTIFICAR EL NIVELA TRABAJAR

AISLAR EL NIVEL

CONTROLAR LA FUNCIÓN

MANIPULAR LA FUNCIÓN BIOLÓGICA

TECNIFICAR SU OBTENCIÓN, CONTROL Y MANIPULACIÓN

MASIFICAR SU PRODUCCIÓN

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PASOS PARA DESARROLLAR PASOS PARA DESARROLLAR BIOTECNOLOGÍA MOLECULARBIOTECNOLOGÍA MOLECULAR

BUSCAR/DETERMINARLA FUNCIÓN BIOLÓGICA

IDFENTIFICAR EL NIVELA TRABAJAR

AISLAR EL NIVEL

CONTROLAR LA FUNCIÓN

MANIPULAR LA FUNCIÓN BIOLÓGICA

TECNIFICAR SU OBTENCIÓN, CONTROL Y MANIPULACIÓN

MASIFICAR SU PRODUCCIÓN

Determinanel ámbito de desarrollo

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Facultad de FarmaciaFacultad de FarmaciaUniversidad de ValparaisoUniversidad de Valparaiso

M. Alejandro Dinamarca T.M. Alejandro Dinamarca T.

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ADN ARN PEPTIDO

SECUENCIA PEPTÍDICA

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SEGÚN USDA

Desarrollo de plantas transgénicas en EEUUDesarrollo de plantas transgénicas en EEUU