la biotecnologia en la industria

La biotecnología y su aplicabilidad industrial

La Biotecnología es, según la OECD, "la aplicación de los principios científicos y de ingeniería al procesado de materiales por agentes biológicos con el fin de obtener conocimiento, productos y servicios". Esto implica una fuerte interacción entre actividades innovadoras, producción y comercialización. El ámbito de actuación de la Biotecnología implica, por tanto, todos esos aspectos y se ve reflejado en la siguiente figura: Figura 1: Ámbito de actuación de la Biotecnología Características distintivas de esta industria son la fuerte relación entre innovación y competitividad, la necesidad de colaborar en la investigación y la importancia de las pequeñas compañías. De forma paralela, la existencia de tejido empresarial afín que pueda diversificarse hacia las nuevas tecnologías es de importancia estratégica para la transición industrial de las aplicaciones de la Biotecnología. En el mercado biotecnológico mundial los EE.UU. siguen manteniendo una posición de hegemonía. En Europa, son Alemania y Reino Unido los países que mantienen el liderazgo. En estos dos países se han creado biopolos, donde se concentran una gran mayoría de las firmas de Biotecnología y de organizaciones públicas y privadas de investigación. También se ha realizado lo propio y son de destacar los que operan en Francia y en el eje Copenhague-Lund (Medicon Valley). Estos biopolos son de interés estratégico, puesto que funcionan como tractores de la Biotecnología en la UE. La industria de la biotecnología es, por sí misma, una poderosa fuente de crecimiento y progreso social. La industria de biotecnología de EE.UU. ha generado en las últimas dos décadas un gran número de nuevos empleos y, por lo menos, una docena de grandes compañías a nivel mundial (Amgen, Chiron, Genzyme, etc.), junto con algunas otras en nuevas tecnologías (ej. Incyte, Human Genome Sciences, Millenium, Celera etc.). También ha producido grandes ingresos, frecuentemente en forma de royalties de licencias o contratos de I+D y colaboraciones. La evolución del sector biotecnológico en España ha permitido avanzar posiciones en el entorno europeo. Cada año se crean en España unas 20 compañías de biotecnología, sin embargo, esta cifra es muy inferior a las 50 nuevas empresas que surgen en Alemania o Francia. En Euskadi se han creado 17 nuevas empresas en los últimos 5 años. La dinámica del sector se ha caracterizado por un creciente interés de inversores y del capital riesgo, junto al aumento de las fusiones y los procesos de adquisición. En el Estado Español, son las regiones de Madrid y Barcelona las que se encuentran más desarrolladas en el campo de las Biociencias contando con un fuerte compromiso de las instituciones autonómicas y estatales. Actualmente, la aplicación más conocida y desarrollada de la Biotecnología es en el campo de la salud, debido a la elevada rentabilidad económica y social de los productos destinados a este mercado. La biotecnología no sólo permite la obtención de nuevos productos basados en estas herramientas de producción, sino también su aplicación para optimizar tiempos y costes en la búsqueda de nuevos principios activos para su aplicación farmacológica, diseño y desarrollo de sus líneas productivas, así como nuevos productos de diagnóstico rápido. La aplicación de la Biotecnología en el sector sanitario es ampliamente reconocida como tecnología tractora para avances en el tratamiento terapéutico de la anemia, hepatitis, esclerosis múltiple, obtención de vacunas, deficiencias en la hormona del crecimiento y cáncer, entre otros. Sin embargo, el sector sanitario, no es el único campo de aplicación de la Biotecnología. Su potencial de aplicación abarca virtualmente todas las áreas de la industria, incluyendo la transformación de alimentos, la agricultura, el sector químico y cosmético y el medio ambiental. En la siguiente tabla, se ven reflejadas algunas de las aplicaciones en distintos sectores: Sector de mercado Aplicaciones Farmacéutico Hormonas, factores de crecimiento, péptidos, enzimas; ensayos de farmacocinética y toxicología de principios activos, vacunas Material Médico Prótesis biocompatibles Diagnóstico Enfermedades infecciosas, diagnóstico genético Cosmético Nuevos ingredientes, validación de propiedades funcionales, evaluación de riesgos toxicológicos de principios activos, evaluación de la eficacia de cosméticos Minería Microorganismos para la extracción de minerales o mejora de rendimientos Agroalimentario Seguridad alimentaria. Mejora y validación de propiedades nutricionales, optimización de procesos (microorganismos, enzimas), autentificación de materias primas, producción de ingredientes, reutilización de subproductos Agricultura Variedades vegetales resistentes a enfermedades y/o de mayor rendimiento. Producción de biopesticidas Explotaciones Animales Mejora de la calidad de la carne, producción eficiente (probióticos en pienso) Químico Sustitución total o parcial de procesos químicos por biológicos, utilización de biocatalizadores (enzimas y/o microorganismos). Diseño y producción de nuevos productos bioquímicos: desatascadores, tratamiento de fosas sépticas, limpieza de fachadas, detergentes... Medio Ambiente Tratamiento de aguas y vertidos tóxicos, bioremediación de suelos contaminados Tabla I.- Aplicaciones Sectoriales de la Biotecnología La Biotecnología se tiene que entender como una interacción entre todos los participantes en ese ámbito o como una red. Tanto las actividades innovadoras como la producción y comercialización implican directa o indirectamente a una gran variedad de actores: diferentes tipos de empresas, centros de investigación (universidades y centros no industriales) autoridades legislativas, gobiernos, sistemas de salud, consumidores, etc. En esta línea, el Área de Biotecnología del Centro Tecnológico GAIKER, miembro de la Red Vasca de Ciencia, Tecnología e Innovación (SARETEK), tiene como objetivo el articularse como bisagra entre los nuevos avances de la Biotecnología y su traducción a escala real en los procesos productivos. Para ello, cuenta con 5 ejes tecnológicos, vertebrados en: Biología Molecular Cultivos Celulares Genómica Funcional Microbiología Industrial Aplicaciones Enzimáticas Cuyo fin último es su aplicación en los siguientes campos: Biofarmacología y biomedicina - Desarrollo de modelos celulares para el estudio "in vitro" de procesos biológicos, sin recurrir al empleo de animales de experimentación - Estudio del metabolismo y efecto tóxico de fármacos mediante sistemas celulares - Evaluación de la expresión de genes determinados implicados en el metabolismo, bajo la acción específica de un fármaco Seguridad Alimentaria - Búsqueda de marcadores celulares para el diagnóstico rápido de toxiinfecciones alimentarias provocadas por microorganismos patógenos (Salmonella, Listeria, Campylobacter, etc.) - Diseño de sistemas genéticos para la autentificación y control de calidad de productos alimentarios y aditivos, identificando el origen y la calidad de las materias primas empleadas - Aplicación de modelos "in vitro" para el estudio de la absorción intestinal de componentes de la dieta alimenticia Bioprocesos - Desarrollo de nuevos procesos de producción basados en tecnologías enzimáticas en el sector químico, curtidos, etc. - Sustitución de procesos químicos de producción por tecnologías limpias de origen biológico que generan menos residuos - Optimización de procesos fermentativos en el sector alimentario o químico - Desarrollo y formulación de nuevos productos

La aplicación de la biotecnología a la medicina

La aplicación de la biotecnología a la medicina

permitirá en un plazo de cinco años detectar y prevenir enfermedades antes de que se manifiesten.

El desarrollo de la Genómica y la Proteómica, así como la aplicación de la Biotecnología a la Medicina, permitirán identificar los genes que intervienen en las enfermedades con más prevalencia y desarrollar fármacos que compensen la actividad de los genes alterados en cada patología. Asimismo, los avances en la investigación biotecnológica harán posible, antes de 2010, que pueda conocerse, por ejemplo, qué propensión tiene cada individuo a cada tipo de cáncer y detectar tumores antes de que existan, gracias a la posibilidad de examinar los 30.000 genes que tiene cada ser humano.

Las cuatro áreas de investigación sobre salud humana en las que la Biotecnología tiene un mayor impacto son las relativas a diagnóstico molecular y pronóstico de enfermedades; desarrollo de fármacos; terapia celular e ingeniería de tejidos y, por último, terapia génica y vacunas génicas.

La diferencia aportada por la biotecnología moderna es que actualmente el hombre no sólo sabe cómo usar las células u organismos que le ofrece la naturaleza, sino que ha aprendido a modificarlos y manipularlos en función de sus necesidades. La biotecnología tal como la conocemos actualmente empezó en los años 50 con el descubrimiento por James Watson y Francis Crick de la estructura de la molécula de ADN* (ácido desoxirribonucleico) que es donde se almacena la información genética (la herencia) en todos los seres vivos.

Prevención de enfermedades hereditarias

En los últimos años se ha avanzado mucho en el conocimiento del material genético humano. Este conocimiento permite una prevención primaria antes de la concepción y una prevención secundaria, con la detección precoz durante el embarazo.

Las posibilidades que ofrece la biotecnología

Hoy día, el avance de la biotecnología ha permitido un desarrollo mucho más eficiente de las especies ya cultivadas y ha abierto unas perspectivas enormes. Así, se han introducido mejoras en actividades clásicas como la fabricación de pan, cerveza o yogur; se han desarrollado industrias en las que intervienen los seres vivos: producción de medicamentos, depuración de aguas residuales, obtención de biocombustibles. Todas estas posibilidades están directamente relacionadas con la salud humana y con la mejora de la calidad de vida.

Producción de sustancias terapeuticas  

Muchas sustancias terapéuticas se obtienen a partir de microorganismos; por ejemplo, la penicilina. Un gran número de estas sustancias se producen hoy gracias a la biotecnología, como la insulina. Las personas que sufren diabetes deben inyectarse insulina varias veces al día. Hasta el año 1983, la insulina que utilizaban las personas diabéticas era insulina de cerdo purificada. En el año 1982 se autorizó la comercialización de insulina obtenida mediante ingeniería genética, siendo la primera molécula biológica fabricada por esta técnica y comercializada.

Otras sustancias se obtienen a partir de plantas y animales transgénicos, como el factor VIII, que interviene en la coagulación de la sangre.

La ingeniería genética permite producir hormonas humanas en cantidad suficiente para tratar muchas enfermedades carenciales. Por ejemplo, el enanismo producido por déficit de la hormona del crecimiento. Al principio se trataba a las personas enfermas con hormona extraída de la hipófisis de cadáveres. Actualmente, la hormona del crecimiento es fabricada por bacterias. Un recipiente con 500 litros de bacterias puede producir tanta cantidad de hormona como 35.000 hipófisis humanas.

Vacunas

Algunas vacunas se obtienen cultivando virus en células vivas en laboratorio. Los virus cultivados se recogen y se matan o debilitan para preparar la vacuna. Se trata de técnicas tradicionales.

La ingeniería genética ha aportado nuevas posibilidades para obtener vacunas: por ejemplo, la vacuna contra la hepatitis B se está desarrollando ya mediante estas técnicas nuevas. También se espera conseguir la elaboración de nuevas vacunas para combatir enfermedades tan graves como el sida y el paludismo.