CONACYT ROBERTO ALEGRÍA JOSE ROBERTO ALEGRIA COTO M.Sc. Depto. de Desarrollo Científico y Tecnológico Viernes 15 de marzo de 2002.

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1 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA JOSE ROBERTO ALEGRIA COTO M.Sc. Depto. de Desarrollo Científico y Tecnológico ralegria@conacyt.gob.sv Viernes 15 de marzo de 2002. (29) IMPACTO DE LOS ALIMENTOS DERIVADOS DE ORGANISMOS GENÉTICAMENTE MODIFICADOS SOBRE LA ALIMENTACIÓN HUMANA PRIMER JORNADA MULTIDISCIPLINARIA SOBRE ALIMENTACIÓN Y NUTRICIÓN Universidad Evangélica de El Salvador

2 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA OBJETIVOS: Presentar información actualizada con validez científica, en forma clara y accesible. Promover el espíritu crítico hacia el potencial de la investigación biotecnológica para el desarrollo de la humanidad y el país. Contribuir a generar un ambiente propicio para la reflexión sobre el impacto de los alimentos Genéticamente Modificados sobre la Alimentación Humana.

3 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA Introducción Herramientas moleculares Indicadores sobre OMG’s Riesgos potenciales a la salud Organismos modificados genéticamente Plantas (primera generación) Plantas (segunda generación) Animales Enzimas Reflexión final CONTENIDO:

4 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA INTRODUCCIÓN BIOTECNOLOGÍA Y ALIMENTACIÓN MUNDIAL La población humana, se calcula para el 2025 en 8000 millones ¿podrá alimentarsele? El reto no es tanto en la producción de alimentos sino en que estos sean altamente nutritivos, fácilmente disponibles y del menor costo posible -relación entre producción y comercialización contra su impacto al medio ambiente o sus efectos en la salud- (Saucedo P., L.A. Huatulco 2001).

5 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA INTRODUCCIÓN SALUD Y NUTRICIÓN El estado de nutrición de la madre afecta directamente la salud del producto y viceversa. La base de la salud de un adulto se gesta desde los primeros años de vida. Un niño con déficit alimentario se ve afectado en su peso corporal, estatura y en el desarrollo psico motor e intelectual. Niños con deficiencia energético-protéica se benefician en su salud alimentándose con Soya. En el 2000 se cultivaron a nivel mundial 25.8 millones de hectáreas de Soya modificada por Biotecnología. (Posada, B.S.M. Huatulco 2001).

6 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA. Marcadores Ingeniería Genética Tecnología del ADN Fármacos Anti-cáncer Diagnósticos Cultivo de Células Vegetales Transferencia de genes en animales Síntesis de Sondas de ADN Localización de desórdenes genéticos Clonación Solución de crimenes Producción de Proteínas humanas Terapia Génica Bancos de ADN, ARN Proteínas Mapas de Genomas completos Biología Molecular Cultivos Celulares Anticuerpos Monoclonales Síntesis de Nuevas Proteínas Nuevos Antibióticos Nuevas Plantas y Animales Nuevos Alimentos Recursos humanos químicos raros

7 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA BIOLOGÍA MOLECULAR 30,000 GENES

8 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA D. melanogaster 13,000 genes De 289 genes humanos implicados en enfermedades, hay 177 cercanamente similares a los genes de Drosophila. Humanos 30,000 genes GENOMICA Chimpancé 30,000 genes A. thaliana 25,000 genes Ratón 30,000 genes C. elegans 19,000 genes 98% idéntico 70% idéntico 20% idéntico 60% idéntico El genoma humano es 10 veces mas pequeño que el genoma de la salamandra Bolitoglossa subpalmata y 200 veces menor que el de la Ameba Entre una persona y otra el ADN solo difiere en 0.2%

9 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA ESTRUCTURA DE UN GEN Promotores Exones Sitio de inicio de la Transcripción Sitio de terminación de la Transcripción Realzadores < 100 Kb Los promotores pueden ser genéricos o tejido específico La actividad del gen depende de los FACTORES de TRANSCRIPCIÓN (FT) que activan las ARN pol. Los FT son: los Factores de Transcripción General (se unen a secuencias promotoras genéricas) y los Activadores de Transcripción (se unen a secuencias promotoras específicas). Los FT pueden encenderse o apagarse en respuesta al medio ambiente. Intrones

10 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA CONSTRUYENDO UN ORGANISMO NUEVO A. tumefaciens Núcleo Células vegetales Enzima de Restricción corta el segmento de ADN deseado Extracción del ADN El ADN extraño que se incorpora al vector consta de: promotor + gen desaeado + gen marcador.

11 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA INDICADORES: COMPARACIÓN ENTRE HIBRIDIZACIÓN CLÁSICA Y LA TRANSGÉNESIS PUNTOS DE COMPARACIÓN HIBRIDIZACIÓN CLÁSICA TRANSGÉNESIS Número de genes transferidos Una docena de millares de genes para encontrar el gen de interés Uno o varios genes de interés en una construcción genética Elección de la característica a transmitir Se limita a la compatibilidad sexual (confinada al interior de una especie) En principio ilimitada (franquea la barrera de las especies) Tiempo para estabilizar la nueva variedad 10 a 20 años o más 3-4 años (Counseil de la science et de la technologie, 2002).

12 INDICADORES: LIBERACIONES U.S. OMGS (AL 2002) CONACYT ROBERTO ALEGRÍA Organismos regulados con al menos 10 liberaciones Número de liberaciones APROBADAS bajo permiso y notificaciones Número TOTAL de liberaciones APROBADAS bajo permiso y notificaciones Organismos APROBADOS (categoría FENOTIPOS) www.isb.vt.edu Maiz (3412)

13 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA 27.8 millones de ha 1998 $ 2.1-$ 2.3 miles de millones 1999 En el año 2000 se cultivaron en el mundo 44,2 millones de ha de PRIMERA GENERACION de cultivos transgénicos. NATURALEZA DE LA MODIFICACIÓN GENÉTICA (Counseil de la science et de la technologie, 2002). 1699,744,2 TOTAL 762,8 Colza 11125,3 Algodón 1623,310,3 Maiz 3658,425,8 Soya % producc. total plantas % cultivos transgén. Sup. cult. millones ha. Plantas transgénicas 74% 19% 7%

14 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA INDICADORES: CULTIVOS TRANSGÉNICOS EN EL MUNDO EN MILLONES DE HECTAREAS, 1996 A 2000 19961997199819992000 Soya 0,455,0413,5921,7825,8 Maíz 0,302,619,1111,2810,3 Colza 0,111,422,433,462,8 Papa 0,01 0,030,04<0.1 Algodón 0,731,432,463,925,3 Tabaco 1,0 n.d. TOTAL 2,611,5128,6241,4844.2 (Counseil de la science et de la technologie, 2002).

15 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA (Counseil de la science et de la technologie, 2002). PAÍS19992000 % de Cambio Estados Unidos28,730,3+5,6 Argentina6,710,0+49,3 Canada4,03,0-25,0 China0,30,5+66,7 Africa del Sur0,10,2+100 Australia0,10,2+100 Otros<0,1 - TOTAL39,944,2+10,8 INDICADORES: CULTIVOS TRANSGÉNICOS POR PAÍS EN MILLONES DE HECTAREAS, 1996 A 2000

16 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA Una sustancia se considera TÓXICA cuando ataca el funcionamiento del metabolismo: sistema respiratorio, digestivo, nervioso, inmune, reproductivo, etc. Los agentes tóxicos pueden provenir de diferentes fuentes de los alimentos. La evaluación de la toxicidad de un alimento habitualmente sigue cuatro pasos: 1. identificación del peligro, 2. caracterización de la evaluación de la relación dosis-efecto, 3. estimación de exposición, 4. estimación o cuantificación del riesgo. Hay que diferenciar la toxicidad aguda (envenenamiento) de la toxicidad crónica (cancerígena, por ejemplo) RIESGOS POTENCIALES: ¿TOXICIDAD? (Counseil de la science et de la technologie, 2002).

17 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA EL efecto de las sustancias cancerígenas depende de interacción entre DOSIS, SUSCEPTIBILIDAD, AMBIENTE. Aserrín de Madera, Acetona, Aldrín, Almidón, Ampicilina, Anilina, Brea, Bromuro de Etilo, Café (vegija urinaria), Cafeína, Cloranfenicol, Cloro, Dióxido de Azufre, Formaldehido, Fabricación de Papel y Pulpa, Fabricación de Objetos de Piel, Gases de Combustión (gasolina), Gases de Escape de Motor Diesel, Gasolina Natural, Grasas Lubricantes, Isopropanol, Lámparas y Camas Solares (uso), Lana de Vidrio, Lindano, Malatión, Mate, Naftalina, Negro de Humo, OXÍGENO, Oxido Nitroso, Paracetamol (acetaminofen), (Procesos de Imprenta (exposición laboral), Radiación Solar y UV, Rotenona, Sacarosa, Sulfitos, Sulfuro de Etileno, Tricloroetileno, Trietilamina, Vidrio Artístico/Envases de Vidrio/Vajilla (fabricación de), Virus de Hepatitis B y C (infección). RIESGOS POTENCIALES: ¿SUSTANCIAS CANCERÍGENAS? (Real Decreto 363/1995)

18 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA Respuestas anormales del sistema inmunitario a determinados componentes de los alimentos. Hay reacciones de hipersensibilidad inmediata (rhi) y reacciones de efecto retardado (rer), ejemplo, enfermedad Celíaca (enteropatía sensible al gluten). En las rhi intervienen las inmunoglobulinas E (IgE). Individuos predispuestos a sufrir alergias producen IgE específicos que reconocen determinados antígenos o alergenos. El 90% de las alergias mediadas por IgE se atribuyen a un grupo de ocho alimentos: leche de vaca, huevo, pescado, soya, crustáceos, cacahuetes (mani), nueces de árboles y trigo (en más de 170 alimentos). R IESGOS P OTENCIALES : ¿ALERGIAS ALIMENTARIAS? (FAO, 1999).

19 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA El éxito de las pruebas clásicas de evaluación de la toxicidad y alergenicidad de los alimentos depende de la capacidad de identificar las sustancias de riesgo. El riesgo puede prevenir de efectos imprevistos por la transgénesis debidos a Pleiotropismo (se refiere a los multiples efectos de un gen en diferentes tejidos u órganos). Efectos pleiotrópicos pueden ser causados por: inserción aleatoria del gen, la inserción puede provocar modificaciones en los nucleótidos adyacentes al gen insertado; promotor del transgen activando o desactivando otros genes; procesos post-traducción (glicosilando, acetilando, metilando) cambiando propiedades de la proteína. R IESGOS P OTENCIALES : ¿EFECTOS PLEIOTRÓPICOS? (Counseil de la science et de la technologie, 2002).

20 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA La casi totalidad (99%) de las plantas genéticamente modificadas cultivadas en el mundo son de cuatro especies: soya, maiz, algodón y colza (canola); son de Primera Generación, y fueron modificadas por motivos agronómicos, principalmente por su TOLERANCIA A HERBICIDAS y RESISTENCIA A PLAGAS DE INSECTOS. Las cuatro especies se comenzaron a cultivar de forma intensiva a mediados del 90 en algunos países del mundo. MODIFICACIONES GENETICAS EN VEGETALES (Primera Generación) (Counseil de la science et de la technologie, 2002). OMG’s

21 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA 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. MODIFICACIONES GENETICAS EN VEGETALES (Segunda Generación) (Raasch, C. Huatulco 2001). OGM’s

22 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA ARROZ con tres genes de enzimas de maíz: Fosfoenolpiruvato carboxilasa (PEPC), Piruvato ortofosfato dikinasa (PPDK), y NADP enzima malica (ME) que codifican la vía fotosintética C4 se aumentó la producción de arroz. Estudios de campo preliminares en China y en Corea mostraron respectivamente incrementos de granos de 10-30% y de 30-35% de plantas transgénicas con PEPC y PPDK (ISB, 2000 may). APLICACIONES AGRONÓMICAS 2a. GENERACIÓN DE TRANSGÉNICOS OMG’s

23 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA PAPA con la vacuna que previene la insulina dependencia de la diabetes mellitus 100 veces más poderosa que la actual vacuna. PAPA con la sub-unidad B antigénica de la enterotoxina del Vibrio cholerae causante del cólera). FRIJOL de SOYA con anticuerpos que protegen contra el virus 2 de Herpes simplex (HSV). TABACO con anticuerpos que previenen la caries dental producida por Streptococcus mutans. APLICACIONES MÉDICAS 2a. GENERACIÓN DE TRANSGÉNICOS OMG’s

24 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA ARROZ DORADO con beta caroteno de genes de narciso y de Erwinia uredovora, pigmentos que se transfor- man en pro-vitamina A al ser ingeridos. Hay 70 patentes implicadas en la consecución del arroz dorado; acuerdo con la industria reducen a 12 las patentes esenciales y se limita su cultivo gratuito a las explotaciones agrícolas que no superen los 10.000 dólares de beneficios anuales (Gebelli,2001). ARROZ fortificado con un gen de la ferritina del frijol de soya. ARROZ con aa esenciales. ALIMENTOS NUTRACEÚTICOS 2a. GENERACIÓN DE TRANSGÉNICOS 12 febrero 2002

25 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA ANIMALES Cerdo transgénico para el precursor de la hormona de crecimiento proteasa resistente (GHRH). Por técnicas de mutagénesis sitio dirigida y terapia electrogénica, se introdujo en músculo de cerdo Los efectos de una inyección de 10 mg de dósis del plásmido, en cerdos de tres semanas de edad, se mantuvo sobre 60 días con un 42% mayor que los controles a los 62 días (42 kg contra 29 kg). (ISB, 2000 mar). Salmón transgénico para 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). OMG’s

26 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA ENZIMAS Enzimas producidas por Biotecnología mediante el ADN recombinante se usan como aditivos en dietas de aves, para digerir carbohidratos complejos como las beta- glucanasas, alfa-amilasas, maltasas, oligo 1-6 glucosidasas, xilanasas, sacarasas; lipasas; proteasas y fitasas (para la utilización del fósforo). En México, tienen un gran impacto en la producción avícola proporcionando 3/5 de carne de aves para el consumo de proteína animal. Se considera que el mercado mundial de enzimas como aditivos en los alimentos crecerá del valor actual de US $ 60 millones al doble para el 2005. (Avila G., E. Huatulco 2001). OMG’s

27 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA El Informe de BIOSEGURIDAD de la Unión Europea (UE) no encontró “ningún riesgo para la salud humana o el medio ambiente más allá de las habituales incertidumbres de la producción de plantas convencionales”. Resume 81 proyectos de investigación financiados por la UE durante los últimos 15 años a un costo de US $ 64 millones sobre cultivos de Organismos Modificados Genéticamente (OMG’s) y productos fabricados a partir de ellos. No han aparecido efectos ambientales no previstos, pero aún si los hubiera, “ellos serán rápidamente detectados por los sistemas de control existentes”. La UE prevé levantar Moratoria a fines del 2002. INFORME DE LA UE (EUR 19884 - © European Communities, 2001). (Counseil de la S. et de la T., 2002). OMG’s

28 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA El Algodón Bt creciendo en China ha reducido el uso de pesticidas, incrementado la eficiencia de la producción y ha mejorado la salud del agricultor (Science,295, 674 (2002). CHINA ENCABEZA LA REVOLUCIÓN DE OMGs La investigación en cultivos de plantas genéticamente modificadas para alimentación, está detenida en muchas partes del mundo. En China las políticas están promoviendo el aumento de capacidad de la Biotecnología Vegetal. Los investigadores trabajan con más de 50 especies de plantas, que incluyen (arroz, trigo, papas y mani) y con más de 150 genes funcionales.

29 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA REFLEXIÓN FINAL BIOTECNOLOGÍA PARA TODOS Siendo la Biotecnología una herramienta tan poderosa, la sociedad debe participar en la definición de las estrategias que definirán su futuro, es clave generar los mecanismos para que esta disponga de la información necesaria para una participación activa y racional, teniendo en cuenta que "no existe seguridad absoluta para ningún alimento", ya que se sabe poco del efecto a largo plazo de la mayor parte de los alimentos, incluso las variedades genéticas convencionales (López M., A. Huatulco, 2001). Es fundamental adoptar estrategias transparentes para la evaluación de los riesgos que den respuesta a las genuinas preocupaciones dentro de la población y desarrollar estrategias formativas e informativas para evitar el daño que causa el uso subjetivo y poco ético que en muchos casos se da a la información. (López M., A. Huatulco, 2001).

30 CONACYT ROBERTO ALEGRÍA BIENVENIDAS LAS PREGUNTAS BIENVENIDAS LAS PREGUNTAS Atentamente: ROBERTO ALEGRIA ralegria@conacyt.gob.sv www.conacyt.gob.sv