Www.conacyt.gob.sv 130- EL PARADIGMA DE LA BIOTECNOLOGÍA Y SUS APLICACIONES PARA DESARROLLAR LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA JOSE ROBERTO ALEGRIA COTO.

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1 130- EL PARADIGMA DE LA BIOTECNOLOGÍA Y SUS APLICACIONES PARA DESARROLLAR LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA JOSE ROBERTO ALEGRIA COTO Jefe Depto. de Desarrollo Científico y Tecnológico Escuela de Economía Facultad de Ciencias Económicas 24 de noviembre de 2010 4:30 p.m.

2 OBJETIVOS a) Presentar una panorámica de la biotecnología como una de las áreas de la revolución tecnológica actual y la diversidad de sus aplicaciones para innovar los procesos productivos y productos agroindustriales en países en vías de desarrollo. Desmitificar el uso de la biotecnología y las implicaciones que impactan negativamente a la humanidad. c) Esbozar la necesidad de formación de capital humano y las capacidades tecnológicas de infraestructura que hay que construir para aprovechar el potencial de la biotecnología y las políticas públicas que se requieren para ello (y cómo debe y puede participar la UES en ese proceso).

3 INTRODUCCIÓN La BIOTECNOLOGÍA es el uso de organismos vivos, o parte de ellos, para la producción de bienes, servicios o la mejora de procesos ( La Biotecnología existe desde que el hombre comenzó a seleccionar y mejorar artificialmente las plantas y los animales que consumía y aprendió a utilizar los microorganismos para obtener nuevos alimentos mediante procesos de fermentación. A esto se le denomina “Biotecnología Tradicional”. En la Biotecnología Moderna, se llevan a cabo procesos de gran potencial agroindustrial sobre todo en la elaboración y transformación de alimentos, debido al desarrollo de las TÉCNICAS DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR.

4 INTRODUCCIÓN La Biotecnología, al igual que las TICs y la Nanotecnología convergen en sus aplicaciones y se relacionan e impactan de manera transversal la economía y otras áreas de desarrollo de la sociedad. El uso y aplicación de estas tecnologías en la industria alimentaria es una de las maneras más efectivas de introducir cambios en los sistemas de producción, los cuales permiten una rápida optimización de los procesos, para conseguir un mayor rendimiento y lograr las características precisas que se desean en un producto determinado.

5 BIOTECNOLOGÍA BIOLOGÍA MOLECULAR MARCADORES INGENIERÍA GENÉTICA
. MARCADORES INGENIERÍA GENÉTICA TECNOLOGÍA MOLECULAR Diagnósticos Cultivo de Células Vegetales Transferencia de genes en animales Síntesis de Sondas de ADN Clonación BIOTECNOLOGÍA Producción de Proteínas Microarreglos de ADN BIOINFORMÁTICA Genómica Proteómica Metabolómica Transcriptómica BIOLOGÍA MOLECULAR CULTIVOS CELULARES NANO BIOTECNOLOGÍA Síntesis de Nuevas Proteínas Nuevas Plantas y Animales incrementar producción y bajar costos Agentes de biocontrol en agricultura Disminuir pérdidas de producción Nuevos Alimentos mejorar el valor nutricional disminuir características alergénicas Anticuerpos Monoclonales Biosensores Biorremediación de suelos Bancos de ADN, ARN Proteínas Ingredientes químicos de alto valor alimenticio Mejora de producción de Biocombustibles

6 1. OBTENCIÓN DE SUSTANCIAS DE INTERÉS ALIMENTARIO
PRODUCCION DE ENZIMAS OGMs (QUIMOSINA) ADN Copia de gen de Quimosina Muestra de células de vaca Vaca Células de levadura modificada con Quimosina Gen de Quimosina insertado en plásmido Plásmido puesto en células de levadura

7 Introducción de gen que codifica la β-glucanasa (producción de
2. MEJORA DE LOS PROCESOS Introducción de gen que codifica la β-glucanasa (producción de cerveza Libre de β-glucanos). Introducción de un gen que codifica la α-glucoamilasa (disminución del contenido calórico de la cerveza). Introducción de un gen que codifica una descarboxilasa (disminución del sabor dulce de la cerveza). Inactivación del gen MET para incrementar la producción de sulfitos (aumento y estabilidad de los sabores y aromas de la cerveza durante el almacenamiento).

8 SEGURIDAD ALIMENTARIA
3. CONTROL DE LA CALIDAD Y SEGURIDAD ALIMENTARIA Biosensor de detección de Salmonellas basado en hetero nanovarillas de Oro y Sílice, donde se inmovilizan las moléculas de reconocimiento (anticuerpos conjugados con el oro) y las miles de moléculas fluorescentes de señalización en las varillas de sílice, que pueden detectar a una sola bacteria. En principio el protócolo usado puede detectar bacterias patógenas que afectan alimentos, como E. coli, Staphylococcus , Campylobacter y si se usa el anticuerpo apropiado, tóxinas de alimentos como: Ricina, Abrin o C. botulinum. Tiene ventajas sobre técnicas tradicionales, Método ISO 6579, anticuerpos fluorescen-tes (FA), Ensayo Inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA) o Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR), que consumen tiempo, son dificultosos y poco sensibles.

9 4. MEJORA DE VARIEDADES O RAZAS PRODUCTIVAS
EL PARADIGMA* DE LA BIOTECNOLOGÍA MODERNA se da, cuando se rechazan las tecnologías del ADN RECOMBINANTE para la producción de Organismos Genéticamente Modificados (OGMs) “TRANSGÉNICOS”, mediante el traspaso de material hereditario (genes) entre seres de diferentes especies, géneros, familias, ordenes, clases, reinos o entidades que porten (ADN o ARN), para producir plantas o animales para consumo humano o animal. * Según Khun "en la ciencia un paradigma es un conjunto de realizaciones científicas universalmente reconocidas que, durante cierto tiempo proporcionan modelos de problemas y soluciones a una comunidad científica".

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12 FUNCIONAMIENTO DEL GEN
Los genes funcionan en cualquier organismo, dependiendo de las secuencias regulatorias que se les ponga, las cuales le indican: como y cuando expresarse (activarse), donde, y cuantas veces. Ejemplo: los genes pueden tener promotores para que se expresen con luz del sol, oscuridad, en época lluviosa, salinidad, etc., en toda la planta o en parte de esta; y en la cantidad deseable. El gen inserto podría provenir de un humano para que la planta sea una fábrica (biofactoría), que produzca proteínas humanas deseables, o como en el caso de las plantas Bt, que llevan genes que expresan en todos sus tejidos la proteína de alguna de las diferentes toxinas de la bacteria Bacillus thuringiensis, que las hace resistentes a un determinado tipo de insectos.

13 ¿RIESGOS POTENCIALES POR SU USO?
Los transgénicos no son seguros El marco regulatorio es defectuoso se basa en un enfoque anti-cautelar tendiente a agilizar la aprobación del producto a expensas de las consideraciones de seguridad. El principio de Equivalencia sustancial, en que se basa la evaluación del riesgo, es intencionadamente vago y mal definido, da licencias completas a las empresas para los productos transgénicos "sustancialmente equivalentes" a los no-transgénicos y por lo tanto "seguros". Productos peligrosos de genes se incorporan a los cultivos Las proteínas Bt, incorporadas al 25% de todos los cultivos transgénicos del mundo, se han encontrado que son perjudiciales para una amplia gama de insectos no objetivos. Algunos de ellos son también potentes inmunógenos y alergenos. Un equipo de científicos han advertido contra la liberación de cultivos Bt para uso humano. Los cultivos alimentarios son cada vez más utilizada para producir productos farmacéuticos y medicamentos, incluyendo citocinas conocidas para suprimir el sistema inmunológico, provocar la enfermedad y la toxicidad del sistema nervioso central; el interferón alfa, que causa demencia, neurotoxicidad y afecta el estado de ánimo y los efectos secundarios cognitivos; vacunas y secuencias virales tales como el gen de la proteína "spike" del coronavirus del cerdo, de la misma familia que el virus del SARS. El gen de la glicoproteína gp120 del virus del sida VIH-1, incorporado al maíz transgénico como una "vacuna barata, comestibles oral", sirve como otra bomba de tiempo biológico, ya que puede interferir con el sistema inmunológico y recombinarse con virus y bacterias y generar nuevos e impredecibles patógenos.

14 ¿RIESGOS POTENCIALES POR SU USO?
El ADN transgénico está relacionado con el cáncer. El ADN transgénico es conocido por sobrevivir a la digestión en el intestino y saltar al genoma de células de mamíferos, aumentando la posibilidad de aparición de cáncer. No se puede excluir que la alimentación con productos transgénicos como el maíz a los animales también conlleva riesgos, no sólo para los animales sino también para los seres humanos que consumen los productos de origen animal. Promotor CaMV 35S aumenta la transferencia horizontal de genes. Las construcciones transgénicas con el promotor CaMV 35S podrían ser particularmente inestables y propensas a la transferencia horizontal de genes y recombinación, con todos los riesgos que conlleva: mutaciones genéticas debidas a la inserción aleatoria, cáncer, reactivación de virus dormidos y generación de nuevos virus. Este promotor está presente en la mayoría de los cultivos transgénicos que se cultivan comercialmente en la actualidad.

15 ¿RIESGOS POTENCIALES POR SU USO?
Hay un historial de tergiversación y ocultación de pruebas científicas. Ha habido un historial de tergiversación y ocultación de pruebas científicas, especialmente en la transferencia horizontal de genes, que experimentos clave no se llevaron a cabo, o fueron mal realizados y luego tergiversados. Muchos experimentos no fueron objeto de seguimiento, incluidas las investigaciones sobre si el promotor CaMV 35S es responsable de los efectos de crecimiento-como el factor de "observados en ratas jóvenes alimentadas con papas transgénicas.

16 ¿RIESGOS POTENCIALES POR SU USO?
Amplio espectro de herbicidas altamente tóxicos para los seres humanos y otras especies.  El glufosinato de amonio y el glifosato son utilizados en cultivos transgénicos tolerantes a los herbicidas que actualmente representan el 75% de todos los cultivos transgénicos del mundo. Ambos son venenos metabólicos sistémicos que se espera tengan una amplia gama de efectos nocivos confirmados.  El glufosinato de amonio está relacionado con toxicidad neurológica, respiratoria, gastrointestinal y hematológica, y defectos de nacimiento en seres humanos y mamíferos. Es tóxico para las mariposas y numerosos insectos benéficos, también a las larvas de almejas y ostras, Daphnia y ciertos peces de agua dulce, especialmente la trucha arco iris. Inhibe las bacterias beneficiosas del suelo y los hongos, especialmente los que fijan el nitrógeno. El glifosato es la causa más frecuente de reclamaciones y envenenamiento en el Reino Unido. Alteraciones de muchas funciones del cuerpo se han reportado después de la exposición a niveles de uso normales. 

17 (Pearson, H. Nature, 26 april 2002).
Ingeniería Genética: NUEVOS ALIMENTOS ARROZ con enzima lactoferrina de leche humana, que puede ser utilizada para mejorar las fórmulas de leche infantil. Los niños la necesitan para usar eficientemente el hierro y pelear contra las infecciones (Pearson, H. Nature, 26 april 2002). ARROZ DORADO con beta caroteno de genes de narciso y de Erwinia uredovora, pigmentos que se transforman en pro- vitamina A al ser ingeridos. ARROZ fortificado con un gen de la ferritina. ARROZ con aa esenciales (ISB, 2001, oct; Netlink, 2000).

18 Ingeniería Genética: NUEVOS ALIMENTOS
LoSat (Pioneer, 1997) aceite de cocina premium (más sano) con la mitad del nivel de grasas saturadas del aceite típico de Soya. Bajo en ácido Linolénico (Pioneer, 1997) aceite de cocina premium y para la industria de la mayonesa (mas resistente a la oxidación y tiempo de degradación). Mas ácido Oleico 85% (DuPont, 1997) aceite de cocina resistente a la temperatura, alto valor como aceite pulverizado, mayor vida de estante para nueces fritas en el, grasa mas resistente al calor, mayor valor de la proteína de la Soya (estabilidad de emulsión mayor). Bajo en estachiosa -alto en sucrosa- (DuPont, 1998) alimentos de Soya mas dulces al paladar, contaminación reducida (menos sólidos) y harina de soya con mas energía como alimento animal. (Raasch, C. Huatulco 2001).

19 Ingeniería Genética: NUEVOS ALIMENTOS
Salmón transgénico por hormona de crecimiento. Producido por AF Protein Inc. Cuenta con el promotor de la proteína de anticongelamiento de otra especie de pez. Crece de 4 a 6 veces más rápido que un salmón no transgénico. Tiene un 20% en mejoramiento de la eficiencia de conversión del alimento. (ISB, 2001, oct; Netlink, 2000). (Hoag, H. Nature, 27/ ). Aqua Bounty (AB) planea usar muchos sistemas redundantes, incluidos los aspectos biológicos, físicos y ambientales, para evitar la liberación de los salmones GM en el medio ambiente. La trucha, carpa,y el salmón son llevados a triploides, se aumenta el tamaño del cuerpo y hay una mayor calidad de la carne porque los animales no son sometidos a la tensión de la reproducción. El tratamiento de Presión de AB es exitoso en crear 98.9% o mas triploides, con 1.1% o menos huevos permaneciendo diploides. ISB NEWS REPORT • OCTOBER 2010

20 Ingeniería Genética: NUEVAS PLANTAS
ARROZ con altos niveles de tolerancia a condiciones ambientales de estrés. Genes fusionados de trehalosa de E. coli y un promotor tejido específico dependiente del estrés. Los genes de trehalosa permiten la producción de arroz aún si está estresado por frio, sequía o altos niveles de salinidad e incrementa la producción en 20%. La composición química de los granos no cambia. El azúcar trehalosa ayuda a estabilizar moléculas biológicas: lípidos, enzimas y otras proteínas, en organismos en condiciones de estrés (PNAS Online, 27 nov. 2002).

21 Ingeniería Genética: ALIMENTOS CON FÁRMACOS INCORPORADOS
Semillas del guisante diseñadas genéticamente para proteger contra los parásitos La coccidiosis es una enfermedad diarreica de los pollos causada por parásitos protozoarios del género Eimeria. Provoca pérdidas anuales de $ 2,4 mil millones en la industria de las aves de corral en todo el mundo. El control convencional de la enfermedad depende de la vacunación y el uso profiláctico de las drogas anticoccidiales. Sin embargo, las resistencias contra la compuestos anticoccidiales se han extendido, y coccidiostáticos en piensos se ha prohibido para el 2012 en Europa. ISB NEWS REPORT • FEBRUARY 2010

22 Protocolo de Cartagena
88 países, incluido El Salvador, son signatarios del Protocolo de Cartagena.    El protocolo de Cartagena establece un proceso antes de cultivar transgénicos La empresa interesada debe primero presentar todos los estudios ambientales para que se aprueben y superar la revisión pública. Luego que se ha probado la semilla en suelo salvadoreño, se solicitan permisos de importación y la empresa se encarga de distribuirlo. Monsanto y Pioneer están probando dos tipos de semillas: Uno que crea autodefensas contra gusanos y otra que se protege de herbicidas. Los lugares donde están las parcelas demostrativas son San Andrés, Santa Cruz Porrillo e Izalco, Siembra de diciembre a enero 2009. Precio 25% más cara es la semilla transgénica frente a la híbrida.

23 (Spodoptera, Helicoverpa y Diatraea)
EVALUACIÓN  DE LA EFICACIA DE HIBRIDOS DE MAIZ GENETICAMENTE MODIFICADOS EN EL SALVADOR (Spodoptera, Helicoverpa y Diatraea) RESULTADOS (Gusano cogollero) 30F83 HW H-59 Tecnología con base en Bacillus thuringiensis Cry1A(b)

24 (Spodoptera, Helicoverpa y Diatraea)
EVALUACIÓN  DE LA EFICACIA DE HIBRIDOS DE MAIZ GENETICAMENTE MODIFICADOS EN EL SALVADOR (Spodoptera, Helicoverpa y Diatraea) MAIZ H-59 MAIZ H-59 MAIZ GM MAIZ GM ESCALA 3 ESCALA 2 MAIZ GM

25 Recuento de liberaciones (permisos y notificaciones)
Recuento de liberaciones (permisos y notificaciones)

26 Liberaciones de los diez más ampliamente modificado cultivos reglamentados (Permisos y Notificaciones) Número de Liberaciones aprobadas por Categoría Fenotípica (Permisos y Notificaciones)

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28 Para el desarrollo de la BIOTECNOLOGÍA
El desarrollo de la Biotecnología en las Universidades del país, es incipiente, dado que hay pocos profesionales especializados en el campo de la Biotecnología. La UES necesita concientizarse de la necesidad de: i) actualizar sus planes de estudio en ingeniería y en ciencias para armonizarlos con el avance científico y tecnológico mundial; ii) contar con profesionales especializados e interdisciplinarios que puedan establecer la infraestructura básica de investigación; iii) valorar la actividad investigativa de sus docentes; iv) producir conocimientos; v) efectuar la transferencia de tecnología, que incida en el establecimiento de nuevos rubros económicos en el país y en la productividad de los tradicionales.

29 Para el desarrollo de la BIOTECNOLOGÍA
A nivel de país, se necesita el establecimiento de políticas de estado que promuevan un entorno favorable a la investigación y la innovación; capacitación de personal calificado; cultivar en el sistema educativo nacional a la Biotecnología, Nanociencia y TIC´s; establecimiento de nuevos programas de estudio en ciencias e ingenierías (de acuerdo al desarrollo mundial), apoyo a la dotación de infraestructura a los centros de investigación. Creación de nuevos centros de investigación y de Centros de Desarrollo Tecnológicos; establecimiento de un parque tecnológico que incentive la convergencia de la Biotecnología, Nanotecnología, TIC´s, y otras. Identificación y liderazgo de nichos de conocimiento tecnológicos, en los que El Salvador pueda ser el referente en la producción mundial de esos bienes y servicios.

30 José Roberto Alegría Coto
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