La Biotecnología de los Organismos Genéticamente Modificados Natalhie B. Campos Reales, Ph.D Comisión Intersecretarial de Bioseguridad de los Organismos Genéticamente Modificados, Secretaría Ejecutiva

Segunda Jornada de Día de Puertas Abiertas de la Secretaría Ejecutiva de la CIBIOGEM, Cuarta Edición Ciudad de México, DF • 25 de septiembre de 2013

Protocolo de Cartagena, Artículo 23 CONCIENCIACIÓN Y PARTICIPACIÓN DEL PÚBLICO Las Partes: a) Fomentarán y facilitarán la concienciación, educación y participación del público relativas a la seguridad de la transferencia, manipulación y utilización de los organismos vivos modificados en relación con la conservación y la utilización sostenible de la diversidad biológica, teniendo también en cuenta los riesgos para la salud humana. Para ello, las Partes cooperarán, según proceda, con otros Estados y órganos internacionales; b) Procurarán asegurar que la concienciación y educación del público incluya el acceso a la información sobre organismos vivos modificados identificados de conformidad con el presente Protocolo que puedan ser importados. […]

Cada Parte velará por que su población conozca el modo de acceder al Centro de Intercambio de Información sobre Seguridad de la Biotecnología. (PCB, 2000)

Portal del Centro de Intercambio de Información sobre Seguridad de la Biotecnología

http://bch.cbd.int/protocol/cpb_art23.shtml

AGENDA 

Biotecnología: Conceptos Generales, Tendencias y Aplicaciones



Definiciones:  Biotecnología Moderna  Organismos Genéticamente Modificados



Métodos de Transformación Genética



Desarrollos Agro-biotecnológicos  Evolución de las innovaciones en biotecnología aplicadas a la agricultura



Aplicaciones Biotecnológicas con Animales.

BIOTECNOLOGÍA Según el Convenio sobre Diversidad Biológica: Biotecnología puede definirse como "toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos". Biotecnología Ambiental Industria Alimentaria

Agrobiotecnología

Medicina y Farmacéutica Biofertilizantes

Ingeniería Genética Biocombustibles

Tratamiento de aguas y biorremediación

Mejora de cultivos y selección de nuevas variedades.

Aplicaciones Diagnósticas (CBD, 1992)

Aprovechando el conocimiento en Biología Molecular.

Ciencias Genómicas e Información Biológica

Clasificación Comparación Diagnóstico Certificación

Provisión de Alimentos Productos y/o materias primas para la industria

Desarrollo de nueva industria soportada en tecnología biológica más limpia

Biotecnología Agroecológica en el campo mexicano

Metagenómica, Caracterización, Biocatálisis e Ingeniería Celular

Acceso y potenciamiento de la biodiversidad nacional

Respeto y Sustentabilidad del Medio Ambiente y la Biodiversidad

Innovación Tecnológica

Adaptación. Academia Mexicana de Ciencias (2010) http://www.amc.unam.mx/biotecnologia/comite/tendencias.htm

Nuevos Bioprocesos y otras aplicaciones con potencial tecnológico

Caracterización de agentes patógenos, susceptibilidad, rutas metabólicas y genómica funcional

     

Elección de Planta Madre – Explantes Excisión de Tejido Vegetal Adaptación Aséptica al sustrato Multiplicación in vitro Enraizamiento in vitro Adaptación al suelo y siembra

Muchas de las variedades agrícolas comestibles más comunes se generaron inicialmente a través de procesos de selección humana favoreciendo las características deseables:

Variedades Agrícolas Algunos resultados de años del trabajo de la humanidad...

Desarrollar una variedad mejorada a través de este tipo de estrategia es un proceso que puede llevar de entre 7 a 9 años.

Caracteres Asociados

Selección Empírica

El Análisis de Marcadores Genéticos permite identificar rápidamente la presencia de aquellas características que son deseables a seleccionar, facilitando su búsqueda y acelerando el proceso.

BIOTECNOLOGÍA MODERNA El Protocolo de Cartagena sobre Seguridad de la Biotecnología del Convenio sobre la Diversidad Biológica (2000) define a la biotecnología moderna como la aplicación de: a) Técnicas in vitro de ácido nucléico, incluidos el ácido desoxirribonucleico (ADN)recombinante y la inyección directa de ácido nucléico en células u orgánulos, o b) La fusión de células más allá de la familia taxonómica,

que superan las barreras fisiológicas naturales de la reproducción o de la recombinación y que no son técnicas utilizadas en la reproducción y selección tradicional. (PCB, 2000)

Protocolo de Cartagena, Artículo 3 definiciones OVM: organismo vivo modificado (=OGM) Cualquier organismo vivo que posea una combinación nueva de material genético que se haya obtenido mediante la aplicación de la biotecnología moderna* Por “biotecnología moderna” se entiende la aplicación de: a.Técnicas in vitro de ácido nucléico, incluidos el ácido desoxirribonucleico (ADN) recombinante y la inyección directa de ácido nucléico en células u orgánulos, o

b.La fusión de células más allá de la familia taxonómica,

que superan las barreras fisiológicas naturales de reproducción o de la recombinación y que no son técnicas utilizadas en la reproducción y la selección tradicional.

Métodos de Transformación Genética Convencional

Transformación mediada por Agrobacterium sp. Schell, Chilton, Van Montagu, Fraley, y Horsch, 1983.

Transformación por Biobalística Sanford, 1986.

1. Se identifican genes que confieran las características deseadas y se integran al DNA en la bacteria, eventualmente éstas características podrán ser transferidas a la planta… A

T

T

A

G

T

A

Resistencia a plagas

C

C

G

Mejor absorción de nutrientes

Tolerancia a sequía

T-DNA

2.

Producción de Vitaminas

Utilizando esta estrategia, el (los) gen(es) deseado(s) se inserta(n) en el Genoma de las células de la planta que han sido infectada con la bacteria modificada.

Métodos de Transformación 1)

2)

Las semillas maduras se usan como material inicial, y se ponen en contacto con el Agrobacterium

Las plantitas que germinen se hacen crecer en medios artificiales para regenerar sus tejidos vegetales en el laboratorio y éstos se seleccionan para obtener las características deseadas.

4)

3)

Las plantas transgénicas crecen hasta madurar

Enraizado

Adaptado de Wang et. al., Iowa State University (2009)

Métodos de Transformación

A) Pequeñas partículas de oro o tungsteno se recubren del ADN que contiene las características deseadas.

C) El DNA externo penetra el genoma de las células, y D) Las células modificadas se propagan, se seleccionan, y se hacen crecer hasta formar una nueva plántula.

De esta forma el ADN se incorpora al genoma de la planta que ahora es transgénica pues contiene la secuencia externa de DNA que codifica para las nuevas características.

B) Estas partículas se “disparan” a gran velocidad sobre las células a modificar.

Adopción de Cultivos GM a nivel mundial

En el continente americano se localizan cuatro de los cinco Países con mayor producción de cultivos biotecnológicos: Estados Unidos, Brasil, Argentina y Canadá. En 2011, México cultivó un total de 200,000 has entre algodón, soya, trigo y maíz GM. Global status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2012 (ISAAA, 2012)

Resistencia a Plagas

OGMs de 1era Generación

Incremento de la Productividad debido al mejoramiento de las características agronómicas del cultivo.

Tolerancia a herbicidas

OGMs de 2nda Generación

Tolerancia a condiciones adversas: • Sequía • Heladas • Suelos salinos

OGMs de 3era Generación

IRRM, 2009

Oleaginosas con contenidos grasos de mejor calidad (Omega-3)

Vegetales (biofortificados) con mayor contenido de aminoácidos esenciales, minerales, vitaminas o modificados para la mejor absorción de CIAT, 2009 nutrientes.

OGMs de 4ta Generación

Desarrollar una nueva variedad por transformación genética puede tomar de 2 a 4 años. Las variedades GM están sujetas a estrictos procesos de regulación que tienen por objeto garantizar la seguridad de su uso. En México los OGMs se regulan a través de la Ley de Bioseguridad de los Organismos Genéticamente Modificados (LBOGM, 2005), en concordancia con las disposiciones del Protocolo de Cartagena sobre seguridad de la biotecnología.

En México el proceso regulatorio acompaña cada etapa del desarrollo de acuerdo a consideraciones “caso por caso” y “paso por paso” en función del tipo de OGM, tipo de aplicación y grado de madurez de la tecnología. PRUEBAS DE CONCEPTO EN LABORATORIO

Regulación para utilización confinada con fines de enseñanza e investigación

Investigación y Desarrollo

PRUEBAS DE FACTIBILIDAD DE USO DE LA TECNOLOGÍA

PRODUCCIÓN, ESCALAMIENTO Y/O COMERCIALIZACIÓN DEL PRODUCTO

Evaluación del producto/tecnología desarrollado

Implementación y evaluación de su posible uso Comercial

Acercamiento a la Bioseguridad y a la Biotecnología

Proceso Regulatorio*

(SAGARPA, SEMARNAT).

Regulación sobre permisos de liberación al ambiente. (SAGARPA, SEMARNAT).

Autorización de la comercialización o de la importación de productos GM (SALUD)

OTROS TIPOS DE OGMs… Peces de crecimiento rápido

Enviro-pig

Modelos de investigación

Ganado para la Producción de leche maternizada

Peces de Ornato Productos lácteos biofortificados

Vacunas recombinantes

Mosquitos modificados para controlar enfermedades de relevancia epidemiológica

Acercamiento a la Bioseguridad y a la Biotecnología

Muchas Gracias! @CIBIOGEM

CIBIOGEM Mexico

Dra. Natalhie B. Campos-Reales Pineda Email: [email protected]

Comisión Intersecretarial de Bioseguridad de los Organismos Genéticamente Modificados, Secretaría Ejecutiva

Un gen es una secuencia de ADN que contiene la información necesaria para la producción de moléculas con funciones celulares específicas.

Qué es un gen? 1 2 3

A C

T C

G T A

A C

G T

T A

A C

G C

C A

O2

G

T

G

G

CO2

(1) Colágeno

mRNA (3)(2) mRNA (1) Moléculas Producidas dentro de la célula

(3) b-Amilasa (2) Hemoglobina

Intercambio de Gases (Respiración) (3) Metabólica Estructural Degradar Carbohidratos. Función que cumplen

La información codificada en la molécula de ADN se encuentra organizada; en los organismos superiores los genes se agrupan dentro de los cromosomas. Par de cromosomas homólogos

Los Seres Humanos poseen 23 pares de cromosomas para los cuales se estiman cerca de 21,000 genes!

En organismos eucariotas como los humanos

encontramos el DNA contenido dentro del núcleo de las células.

Genomas… Al contenido genético total de un organismo se denomina genoma. En éste se encuentra toda la información necesaria para construirlo, como si fuera el libro de instrucciones que indica cómo funciona y cómo está estructurado. CAATGTACACATTGCCCGTCCGTGCC ACCACATCCAGCATCGTGCCAGCCTG CCACCCCCGCGCCGTCCTCCTCCTCC CAATGTACACATTGCCCGTCCGTGCC GGCTCCGGCCCCCAGGCTCAGGCTCA CAATGTACACATTGCCCGTCCGTGCC ACCACATCCAGCATCGTGCCAGCCTG TCCGGAACGCCCCGTCTTCGCCGCCC CAATGTACACATTGCCCGTCCGTGCC ACCACATCCAGCATCGTGCCAGCCTG CCACCCCCGCGCCGTCCTCCTCCTCC CGCCACCGTCGTGGGCATGGACCCCA ACCACATCCAGCATCGTGCCAGCCTG CCACCCCCGCGCCGTCCTCCTCCTCC GGCTCCGGCCCCCAGGCTCAGGCTCA CAATGTACACATTGCCCGTCCGTGCC CCGTCGAGCGCTTGAAGAGCGGGTTC CCACCCCCGCGCCGTCCTCCTCCTCC GGCTCCGGCCCCCAGGCTCAGGCTCA TCCGGAACGCCCCGTCTTCGCCGCCC ACCACATCCAGCATCGTGCCAGCCTG CAGAAGTTCAAGACCGAGGTCTATGA GGCTCCGGCCCCCAGGCTCAGGCTCA TCCGGAACGCCCCGTCTTCGCCGCCC CGCCACCGTCGTGGGCATGGACCCCA CCACCCCCGCGCCGTCCTCCTCCTCC CAAGAAGCCGGAGCTGTTCGAGCCTC TCCGGAACGCCCCGTCTTCGCCGCCC CGCCACCGTCGTGGGCATGGACCCCA CCGTCGAGCGCTTGAAGAGCGGGTTC GGCTCCGGCCCCCAGGCTCAGGCTCA TCAAGTCCGGCCAGAGCCCCAGGTAC CGCCACCGTCGTGGGCATGGACCCCA CCGTCGAGCGCTTGAAGAGCGGGTTC CAGAAGTTCAAGACCGAGGTCTATGA TCCGGAACGCCCCGTCTTCGCCGCCC ATGGTGTTCGCCTGCTCCGACTCCCG CCGTCGAGCGCTTGAAGAGCGGGTTC CAGAAGTTCAAGACCGAGGTCTATGA CAAGAAGCCGGAGCTGTTCGAGCCTC CGCCACCGTCGTGGGCATGGACCCCA CGTGTGCCCGTCGGTGACACTGGGAC CAGAAGTTCAAGACCGAGGTCTATGA CAAGAAGCCGGAGCTGTTCGAGCCTC TCAAGTCCGGCCAGAGCCCCAGGTAC CCGTCGAGCGCTTGAAGAGCGGGTTC TGCAGCCCGGCGAGGCATTCACCGTC CAAGAAGCCGGAGCTGTTCGAGCCTC TCAAGTCCGGCCAGAGCCCCAGGTAC ATGGTGTTCGCCTGCTCCGACTCCCG CAGAAGTTCAAGACCGAGGTCTATGA CGCAACATCGCTTCCATGGTCCCACC TCAAGTCCGGCCAGAGCCCCAGGTAC ATGGTGTTCGCCTGCTCCGACTCCCG CGTGTGCCCGTCGGTGACACTGGGAC CAAGAAGCCGGAGCTGTTCGAGCCTC CTACGACAAGATCAAGTACGCCGGCA ATGGTGTTCGCCTGCTCCGACTCCCG CGTGTGCCCGTCGGTGACACTGGGAC TGCAGCCCGGCGAGGCATTCACCGTC TCAAGTCCGGCCAGAGCCCCAGGTAC CAGGGTCCGCCATCGAGTACGCCGTG CGTGTGCCCGTCGGTGACACTGGGAC TGCAGCCCGGCGAGGCATTCACCGTC CGCAACATCGCTTCCATGGTCCCACC ATGGTGTTCGCCTGCTCCGACTCCCG TGCGCGCTCAAGGTGCAGGTCATCGT TGCAGCCCGGCGAGGCATTCACCGTC CGCAACATCGCTTCCATGGTCCCACC CTACGACAAGATCAAGTACGCCGGCA CGTGTGCCCGTCGGTGACACTGGGAC GGTCATTGGCCACAGCTGCTGCGGTG CGCAACATCGCTTCCATGGTCCCACC CTACGACAAGATCAAGTACGCCGGCA CAGGGTCCGCCATCGAGTACGCCGTG TGCAGCCCGGCGAGGCATTCACCGTC GCATCAGGGCGC CTACGACAAGATCAAGTACGCCGGCA CAGGGTCCGCCATCGAGTACGCCGTG TGCGCGCTCAAGGTGCAGGTCATCGT CGCAACATCGCTTCCATGGTCCCACC CAGGGTCCGCCATCGAGTACGCCGTG TGCGCGCTCAAGGTGCAGGTCATCGT GGTCATTGGCCACAGCTGCTGCGGTG CTACGACAAGATCAAGTACGCCGGCA TGCGCGCTCAAGGTGCAGGTCATCGT GGTCATTGGCCACAGCTGCTGCGGTG GCATCAGGGCGC CAGGGTCCGCCATCGAGTACGCCGTG GGTCATTGGCCACAGCTGCTGCGGTG GCATCAGGGCGC TGCGCGCTCAAGGTGCAGGTCATCGT GCATCAGGGCGC GGTCATTGGCCACAGCTGCTGCGGTG GCATCAGGGCGC

El genoma humano está escrito en 23 pares de cromosomas!

Tamaños de Genoma Virus:

Bacteria:

Levadura:

Humano:

Maíz:

HIV

E. coli

S. cerevisiae

H. sapiens

Zea mays

1

16

5’000,000

12’495,682

A T

G C

Número de Cromosomas

Tamaño ( pb)

9,749

24

10

3’300,000,000 7’500,000,000