La Biotecnología de los Organismos Genéticamente Modificados

Transcripción

1 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

2 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)

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

4 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.

5 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". Industria Alimentaria Medicina y Farmacéutica BIOTECNOLOGÍA Biotecnología Ambiental Biofertilizantes Ingeniería Genética Biocombustibles Agrobiotecnología (CBD, 1992) Aplicaciones Diagnósticas Tratamiento de aguas y biorremediación Mejora de cultivos y selección de nuevas variedades. Aprovechando el conocimiento en Biología Molecular.

6 Provisión de Alimentos Productos y/o materias primas para la industria Ciencias Genómicas e Información Biológica Clasificación Comparación Diagnóstico Certificación Desarrollo de nueva industria soportada en tecnología biológica más limpia Biotecnología Agroecológica en el campo mexicano Respeto y Sustentabilidad del Medio Ambiente y la Biodiversidad Metagenómica, Caracterización, Biocatálisis e Ingeniería Celular Acceso y potenciamiento de la biodiversidad nacional Innovación Tecnológica Nuevos Bioprocesos y otras aplicaciones con potencial tecnológico Adaptación. Academia Mexicana de Ciencias (2010)

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

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

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

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

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

14 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.

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16 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)

17 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.

18 Métodos de Transformación Genética Convencional Transformación mediada por Agrobacterium sp. Schell, Chilton, Van Montagu, Fraley, y Horsch, Transformación por Biobalística Sanford, 1986.

19 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 C C G Resistencia a plagas Mejor absorción de nutrientes Tolerancia a sequía T-DNA Producción de Vitaminas 2. 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.

20 Métodos de Transformación 1) 2) 4) 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. 3) Las plantas transgénicas crecen hasta madurar Enraizado Adaptado de Wang et. al., Iowa State University (2009)

21 Métodos de Transformación A) Pequeñas partículas de oro o tungsteno se recubren del ADN que contiene las características deseadas. B) Estas partículas se disparan a gran velocidad sobre las células a modificar. 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.

22 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)

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24 Resistencia a Plagas OGMs de 1era Generación Incremento de la Productividad debido al mejoramiento de las características agronómicas del cultivo. Tolerancia a herbicidas

25 OGMs de 2nda Generación Tolerancia a condiciones adversas: Sequía Heladas Suelos salinos

26 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 nutrientes. CIAT, 2009

27 OGMs de 4ta Generación

28 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.

29 Proceso Regulatorio* 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 Investigación y Desarrollo Regulación para utilización confinada con fines de enseñanza e investigación (SAGARPA, SEMARNAT). PRUEBAS DE FACTIBILIDAD DE USO DE LA TECNOLOGÍA Evaluación del producto/tecnología desarrollado Regulación sobre permisos de liberación al ambiente. (SAGARPA, SEMARNAT). PRODUCCIÓN, ESCALAMIENTO Y/O COMERCIALIZACIÓN DEL PRODUCTO Implementación y evaluación de su posible uso Comercial Autorización de la comercialización o de la importación de productos GM (SALUD) Acercamiento a la Bioseguridad y a la Biotecnología

30 OTROS TIPOS DE OGMs Peces de crecimiento rápido Modelos de investigación Enviro-pig Ganado para la Producción de leche maternizada Productos lácteos biofortificados Peces de Ornato Vacunas recombinantes Mosquitos modificados para controlar enfermedades de relevancia epidemiológica Acercamiento a la Bioseguridad y a la Biotecnología

31 Muchas CIBIOGEM Mexico Dra. Natalhie B. Campos-Reales Pineda Comisión Intersecretarial de Bioseguridad de los Organismos Genéticamente Modificados, Secretaría Ejecutiva

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33 Qué es un gen? Un gen es una secuencia de ADN que contiene la información necesaria para la producción de moléculas con funciones celulares específicas A C T C G T A A C G T T A A C G C C A G T G G O 2 CO 2 mrna (1) (3)(2) Moléculas Producidas dentro de la célula (1) Colágeno (3) b-amilasa (2) Hemoglobina Intercambio de Gases (Respiración) (3) Metabólica Estructural Degradar Carbohidratos. Función que cumplen

34 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!

35 En organismos eucariotas como los humanos encontramos el DNA contenido dentro del núcleo de las células.

36 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 CAATGTACACATTGCCCGTCCGTGCC CCACCCCCGCGCCGTCCTCCTCCTCC ACCACATCCAGCATCGTGCCAGCCTG GGCTCCGGCCCCCAGGCTCAGGCTCA CAATGTACACATTGCCCGTCCGTGCC CCACCCCCGCGCCGTCCTCCTCCTCC CAATGTACACATTGCCCGTCCGTGCC TCCGGAACGCCCCGTCTTCGCCGCCC ACCACATCCAGCATCGTGCCAGCCTG GGCTCCGGCCCCCAGGCTCAGGCTCA ACCACATCCAGCATCGTGCCAGCCTG CGCCACCGTCGTGGGCATGGACCCCA CCACCCCCGCGCCGTCCTCCTCCTCC TCCGGAACGCCCCGTCTTCGCCGCCC CCACCCCCGCGCCGTCCTCCTCCTCC CAATGTACACATTGCCCGTCCGTGCC CCGTCGAGCGCTTGAAGAGCGGGTTC GGCTCCGGCCCCCAGGCTCAGGCTCA CGCCACCGTCGTGGGCATGGACCCCA GGCTCCGGCCCCCAGGCTCAGGCTCA ACCACATCCAGCATCGTGCCAGCCTG CAGAAGTTCAAGACCGAGGTCTATGA TCCGGAACGCCCCGTCTTCGCCGCCC CCGTCGAGCGCTTGAAGAGCGGGTTC TCCGGAACGCCCCGTCTTCGCCGCCC CCACCCCCGCGCCGTCCTCCTCCTCC CAAGAAGCCGGAGCTGTTCGAGCCTC CGCCACCGTCGTGGGCATGGACCCCA CAGAAGTTCAAGACCGAGGTCTATGA CGCCACCGTCGTGGGCATGGACCCCA GGCTCCGGCCCCCAGGCTCAGGCTCA TCAAGTCCGGCCAGAGCCCCAGGTAC CCGTCGAGCGCTTGAAGAGCGGGTTC CAAGAAGCCGGAGCTGTTCGAGCCTC CCGTCGAGCGCTTGAAGAGCGGGTTC TCCGGAACGCCCCGTCTTCGCCGCCC ATGGTGTTCGCCTGCTCCGACTCCCG CAGAAGTTCAAGACCGAGGTCTATGA TCAAGTCCGGCCAGAGCCCCAGGTAC CAGAAGTTCAAGACCGAGGTCTATGA CGCCACCGTCGTGGGCATGGACCCCA CGTGTGCCCGTCGGTGACACTGGGAC CAAGAAGCCGGAGCTGTTCGAGCCTC ATGGTGTTCGCCTGCTCCGACTCCCG CAAGAAGCCGGAGCTGTTCGAGCCTC CCGTCGAGCGCTTGAAGAGCGGGTTC TGCAGCCCGGCGAGGCATTCACCGTC TCAAGTCCGGCCAGAGCCCCAGGTAC CGTGTGCCCGTCGGTGACACTGGGAC TCAAGTCCGGCCAGAGCCCCAGGTAC CAGAAGTTCAAGACCGAGGTCTATGA CGCAACATCGCTTCCATGGTCCCACC ATGGTGTTCGCCTGCTCCGACTCCCG TGCAGCCCGGCGAGGCATTCACCGTC ATGGTGTTCGCCTGCTCCGACTCCCG CAAGAAGCCGGAGCTGTTCGAGCCTC CTACGACAAGATCAAGTACGCCGGCA CGTGTGCCCGTCGGTGACACTGGGAC CGCAACATCGCTTCCATGGTCCCACC CGTGTGCCCGTCGGTGACACTGGGAC TCAAGTCCGGCCAGAGCCCCAGGTAC CAGGGTCCGCCATCGAGTACGCCGTG TGCAGCCCGGCGAGGCATTCACCGTC CTACGACAAGATCAAGTACGCCGGCA TGCAGCCCGGCGAGGCATTCACCGTC ATGGTGTTCGCCTGCTCCGACTCCCG TGCGCGCTCAAGGTGCAGGTCATCGT CGCAACATCGCTTCCATGGTCCCACC CAGGGTCCGCCATCGAGTACGCCGTG CGCAACATCGCTTCCATGGTCCCACC CGTGTGCCCGTCGGTGACACTGGGAC GGTCATTGGCCACAGCTGCTGCGGTG CTACGACAAGATCAAGTACGCCGGCA TGCGCGCTCAAGGTGCAGGTCATCGT CTACGACAAGATCAAGTACGCCGGCA TGCAGCCCGGCGAGGCATTCACCGTC GCATCAGGGCGC CAGGGTCCGCCATCGAGTACGCCGTG GGTCATTGGCCACAGCTGCTGCGGTG CAGGGTCCGCCATCGAGTACGCCGTG CGCAACATCGCTTCCATGGTCCCACC TGCGCGCTCAAGGTGCAGGTCATCGT GCATCAGGGCGC TGCGCGCTCAAGGTGCAGGTCATCGT CTACGACAAGATCAAGTACGCCGGCA GGTCATTGGCCACAGCTGCTGCGGTG GGTCATTGGCCACAGCTGCTGCGGTG CAGGGTCCGCCATCGAGTACGCCGTG GCATCAGGGCGC GCATCAGGGCGC TGCGCGCTCAAGGTGCAGGTCATCGT GGTCATTGGCCACAGCTGCTGCGGTG GCATCAGGGCGC El genoma humano está escrito en 23 pares de cromosomas!

37 Tamaños de Genoma Virus: Bacteria: Levadura: Humano: Maíz: A T G C HIV E. coli S. cerevisiae H. sapiens Zea mays Número de Cromosomas Tamaño ( pb) 9, , , ,000, ,000,000