Mahabir P. Gupta, Ph.D.

Transcripción

1 BIODIVERSIDAD Y SALUD: EXPERIENCIA COLABORATIVA IBEROAMERICANA 1 Mahabir P. Gupta, Ph.D. Centro de Investigaciones Farmacognósticas de la Flora Panameña, Facultad de Farmacia, Universidad de Panamá, Panamá, República de Panamá cytedqff@ancon.up.ac.pa 1 Presentado en el IV Simposio de Plantas Medicinais, Cuiabá,MattoGrosso,1de septiembre de 2009

2 WORLD MARKET MEDICINAL PLANTS BASED PRODUCTS PHYTOPHARMACEUTICALS Natural products a well spring of drugs and drug leads Number of drug molecules obtained/developed industrially from plants and used in modern medicines 121 in (1995); 130 in (1997); 143 (2000); 166 (2006) Plant steroids and terpenoids account for US # 22 billion global market p.a Taxol is estimated over a billion US $ p.a; Vinblastine and Vincristine amounts to US $ 100 million p.a Nicotine and Scopolamine patches now have combined sale of more than one billion US$. 61% of the small molecule new chemical entities (NCE) introduced as drugs world wide during can be traced to or were inspired by natural products In both 2001 and 2002, about one quarter of the best selling drugs world wide were natural products or derived from natural products (Butler 2004) Of all available anticancer drugs between , 40% were natural products and 8% natural product mimics

3 NEW DRUG DISCOVERY ( ) 23 New drugs derived from natural sources have been launched on the market during after having been approved for the treatment of Cancer Cardiovascular Inflammatory diseases genetic disorders neurological metabolic infections immunological

4 RECENT FOUR NEW PLANT DERIVED DRUGS IN GLOBAL MARKET Arteether ARTIMOTIL from sesquiterpene lactone artemisinin isolated from Artemisia annua L. Asteraceae (TCM) Galanthamine REMINYL Galanthus woronowii Losinsk, Amaryllidaceae (Ethnobotanical lead from Russia in 1950) for the treatment of Alzeimer s disease Nitisinone A modification of mesotrione, an herbicide based on the natural product leptospermone, a constituent of Callistemon citrinus stapf. (Myrtaceae) prevents tyrosine catabolism and the accumulation of toxic bioproducts in human liver and kidney. Tiotropium SPIRIVA, a derivate of atropine from Atropa belladonna L. (Solanaceae) and other members of the family has increased efficacy and longer duration of action in chronic obstructive Pulmonary Disease (COPD) is an inhaled anticholinergic bronchodilator.

5 APPROVED DRUGS THROUGH CURRENT DRUG DISOCOVERY FROM MEDICINAL PLANTS Apomorphine Hcl, deriv. of morphine for chronic neurodegenerative APOKYN, Bertek, 2004 Papaver somniferum Parkinson s disease shortacting D 1 &D 2 receptor agonist is a potent dopamine receptor agonist Tiotropium bromide deriv. of Atropine for bronchospasm associated with SPIRIVA-HANDIHALER Atropa belladonna chronic obstructive pulmonary Boehringer Ingelheim, 2004 disease (COPD) with longer lasting effect than Ipratropium Nitisinone, ORFADIN deriv. of Leptospermone for heredityary tyrosinaemia type 1 Swedish Orphan, 2002 Callistemone citrinus (HT-1), a severe inherited disease (bottle brush plant) of fumaryl acetoacetate hydrolase (FAH) Galanthamine HBr Amaryllidaceae Selective acetylcholinestrase REMINYL, Janssen, 2001 alkaloid from inhibitor for Alzheimer s disease Galanthus nivalis Arteether, ARTECEF Artemisinin deriv. Artecef BV, 2000 Artemisia annua An antimalarial drug

6 MEDICINAL PLANT DERIVED COMPOUNDS CURRENTLY IN CLINIAL TRIALS Deriv. Of known anticancer drugs Camptothecin, Paciltaxel, epipodophyllotoxin and Vinblastin; Combretastatin A4, (from South African tree Combretum caffrum derivatized to Combretastatin A4 phosphate and AVE (These analogues bind to tubulin leading to disrupt tumor vasculature, are in phase II trials) Homoharringtonin, a cephalotaxus alkaloid from Cephalotaxus harringtonia, China (inhibitor of protein synthesis, effective against hematologic malignancies) Ingenol 3-0-angelate from Euphorbia peplus (causes activation of protein kinase C, potential topical chemotherapeutic for skin cancer)

7 MEDICINAL PLANT DERIVED COMPOUNDS CURRENTLY IN CLINIAL TRIALS Phenoxodiol, a synthetic analogue of daidzein, isoflvaone from soyabean Glycine max (for cervical, ovarian, prostrate, renal and vaginal cancers) Protopanaxadiol, deriv. Of triterpene aglycone of saponins of ginseng P. ginseng (cytotoxic against multidrug resitant tumors) Triptolide, a diterpene triepoxide from Tripterygium wilfordii, its semisynthetic analogue (14-succinyl triptolide (for tumor regression of colon & lung xenografts)

8 HERBAL DRUGS Global scenario The World Bank estimated global trade in MAPs and their products at US$ 5 trillion by 2050 AD. Global herbal market is around $ 70.5 billion with an average annual growth of 10 12% p.a. European Union 45% $ 32 billion Rest of Europe 4% $ 2.8 billion Asia 19% $ 12.2 billion North America 10% $ 7.8 billion Others 7% $ 4.6 billion

9 HERBAL MEDICINES GLOBAL MARKET PERSPECTIVES Herbal medicine the oldest form of healthcare known to mankind and has played dominant role in the development of modern medicine WHO estimates 4 billion people of the world population currently use herbal medicine for their primary healthcare Herbal drug industry is one of the fastest growing industries. Europe leads the world market followed by Asia, North America and Japan

10 HERBAL MEDICINES GLOBAL MARKET PERSPECTIVES Within Europe, Germany leads the market followed by France, Italy, the UK, Spain, Scandinavia and the Netherlands Germany comprises about half of the European market of herbal medicine and its annual per capita consumption of US$ 42.9 is about 10 times of any other European country North American market for herbal drugs is considered in its developmental phase as compared to European market and most of the herbal products are sold as dietary supplements The USA is the largest market for herbal products in North America

11 GLOBAL MARKET - HERBAL DRUGS THERAPEUTIC CATEGORY PERCENTAGE HERBAL PRODUCTS FOR C.V. DISEASES 27.2 HERBALS FOR RESPIRATORY DISORDERS 15.3 HERBALS AS DIGESTIVES 14.4 HERBAL TONICS 14.4 HERBALS FOR MISCELLANEOUS DISORDERS 12.0 HERBALS AS HYPNOTICS / SEDATIVES 9.3 HERBALS FOR TOPICAL APPLICATIONS 7.4

12 NUTRACEUTICALS Promising Sector with enormous growth Health foods are known under different names throughout the world Nutraceuticals are food products supplemented with herbal ingredients, vitamins, minerals and nutrients or ingredients isolated/purified from conventional foods. These are the latest products in a succession of health food evolution constituting dietary supplement, fortified foods, foods and beverages with added bioactive ingredients. The strongest market driver for Nutraceuticals is the baby boomer generation which will be the largest buying consumer group in the years ahead. The USA leads the Nutraceutical market followed by the countries of Western Europe and Japan, will remain largest global producers and consumers. Asia and Pacific, Latin America, Africa and middle East are set to provide the fastest growth for the nutraceutical industry. China will see the most impressive jump in nutraceutical production & consumption USA ($ billion); EUC ($ 15 20billion);JAPAN ($ billion)

13 NUTRACEUTICALS POTENTIAL & GROWTH OF BUSINESS IN DIFFERENT COUNTRIES Herbal Drugs-Perspective in the New Millennium 2006, Ranbaxy Science Foundation, India

14 SOME TOP SELLING HERBAL EXTRACTS (STANDARDIZED) IN WORLD MARKET Aloe vera Allium sativum Andrographis paniculata Boswellia serrata Capsicum indicum Centella asiatia Cassia angustifolia Curcuma longa Coleus forskohlii Crataegus oxycantha Commiphora mukul Emblica officinalis Echinacea angustifolia Ephedra sinica Eleutherococcus senticosus Garcinia cambogia Glycyrrhiza glabra Gymnema sylvestra Gingko biloba Hydrastis canadenis Humulus lupulus Mentha piperita Matricaria chamomilla Ocimum santum Panax ginseng Phyllanthus amarus Silybum marianum Serenoa repens Salacia reticulata Salix alba Tinospora cordifolia Tribulus terrestris Tanacetum parthenium Valerian officinalis Vitex negundo Withania somnifera Zingiber officinale

15 Registros Antiguos de Plantas Medicinales Mesopotamia ~ 2,600 A.C. Egipto ~ 1,800 A.C. China desde 1,100 A.C. y continúa India ~ 1,000 A.C. Grecia ~ 500 A.C. Pericia Greco Romana preservada y coordinada con otras tradiciones por los árabes durante las eras ocultas 400 1,100 DC.

16 Drogas derivadas de Plantas Analgésicos Aspirina: Salix spp. / Europa Morfina, Codeina: Papaver somniferum / Mesopotamia (Irán, Iráq) Asma Efedrina: Efedra sinica / China Cardiotónicos Digitalina: Digitalis purpurea / Reino Unido, Europa Malaria Quinina: Cinchona spp. / Amazonía Artemisina: Artemisia annua / China Relajante Muscular Tubocuranina: Chondrodendron spp. / Amazonía

17 Medicina Tradicional y Descubrimiento de Drogas 80% de la población mundial vive en países en vías de desarrollo 80% de la población en países en vías de desarrollo utilizan plantas medicinales para el cuidado de la salud Población global ca. 6.3 mil millones Ca. 4 mil millones utilizan plantas para el cuidado primario de salud Farnsworth NR, et al Medicinal Plants in Therapy. Bull. W.H.O 63:

18 No todas las plantas son seguras, algunas pueden ser tóxicas

19 Taxus baccata (Taxaceae) Taxol

20 Taxus baccata L. (Taxaceae) European yew Hojas Usado en el tratamiento de cánceres de ovario y mamas

21 Camptotheca acuminata (Nyssaceae) H 3 C OH N O N O O camptothecina N H 3 C OH O O N O N O CH 3 O N irinotecan (Campto ) N H 3 C OH Cáncer Colorectal O HO N O H N CH 3 CH 3 O topotecan (Hycamtin ) Cáncer de ovario y carcinoma bronquial

22 Catharanthus roseus (Apocynaceae) R = CH 3 vinblastina R = CHO vincristina Planta fresca kg vincristina 0.5-1g

23 Podophyllum peltatum (Berberidaceae) Teniposido (Vumon ) Linfoma, tumor de cerebro Etoposido (Vepesid ) Linfoma Leucemia

24 Galantamina Nueva droga usada para el tratamiento del Alzheimer Aislado en la década de 1950 a partir de Galanthus spp. (Amaryllidaceae) Inhibe la acetilcolinesterasa Mejora la transmisión colinérgica Galanthus nivalis

25 Huperzia serrata G.K. Linney Huperzia serrata G.K. Linney (Lycopodiaceae) Qiang Cen Ta (China) Parte Aérea: H N O NH 2 Huperzina A Enfermedad de Alzheimer

26 Búsqueda de huperzina A en otras Lycopodiaceae MW 242 Lycopodium selago L. Lycopodium alpinum L.

27 Ginkgo biloba (Ginkgoaceae) Ginkgólidos Flavonoides

28 Árbol de Ginkgo biloba Resistencia a Contaminación del aire Baja temperatura (< 20 C) Ataque de hongos Ataque viral Insectos fuego Radiación (sobrevivió el lanzamiento de la bomba atómica de Hiroshima)

29 Tratamiento de la depresión 4% de la población mundial sufre de depresión Fluoxetina ( Prozac, Fluctine ) F 3 C Ventas mundiales en 1996: US $ 2.9 mil millones Inhibe la recaptura de serotonina en neuronas presinápticas Efectos adversos: controvertidos O H N

30 Hypericum perforatum (Hypericaceae) Hyperforina Hypericina

31 Artemisia annua (Asteraceae) Artemisinina Antimalárico R = CH 3 R = CH 2 CH 3 artemeter arteeter

32 Enfermedad de Alzheimer Más frecuente forma de demencia (60-87%) Incidencia: 1% a 60 años, progresa hasta 32% a 85 años Más importante debido a la población envejeciendo (34 millones de casos se esperan en los próximos 25 años) Costo de la enfermedad en USA: US $ 100 mil millones de dólares

33 Biodiversidad Vegetal y Endemismo en Países Iberoamericanos Número de Especies Argentina Bolivia Brasil Chile Colombia Costa Rica Cuba Dominican R Ecuador El Salvador España Países Guatemala Honduras México Nicaragua Panamá Paraguay Perú Portugal Uruguay Venezuela Fuente:Especies totales y endémicas: World Conservation Monitoring Center (WCMC) Species Database, datos no publicados (WCMC, Cambridge, U.K, December 1999). Especies amenzadas de plantas del mundo: WCMC species Database, datos no publicados (WCMC, Cambridge, U.K., Diciembre 1999). Figuras generadas de un juego de datos en K.S. Walter y H. J. Gillett (eds.), 1997 IUCN Red List of Threatened Plants (IUCN, Gland, Switzerland an Cambridge, U.K., 1998) compiled by WCMC. Número de especies por 10,000 kilómetros cuadrados: calculado por the World Resources Institute usando áreas de Food and Agriculture Organization de las Naciones Unidas (FAO), FAOSTAT On-Line Statical Service (FAO, Rome, 1999), disponible en: (a) Plantas superiores incluyen plantas con flores, coníferas y cícadas y aliados de helechos. (b) Valores son estandarizados usando una curva de especies-área. WORLD RESORCES Groombridge, B. (ed.) Global Biodiversity. Chapman and Hall, * Ricardo García, jardín Botánico, Dominican Republic, comunicación personal. (*) Russell A.Mittermeier, Patricio Robles Gil y Cristina Goettsch. MEGADIVERSIDAD.CEMEX, México, 1998.

34 LOS 25 PAÍSES MÁS RICOS EN PLANTAS

35 Mercados relacionados a la Biodiversidad US $ (miles de millones) Mercado de Drogas, Mercado de Medicinal plants, 2003 (WHO) 60.0 Fitomedicinas, Pesticidas Mundial 47.0 Semilas (estimado para 2000) 7.0 Productos Horticulturales 1.0 Enzimas 1.0 Cosméticos 2.8 Turismo 3,400.0 EcoTurismo 12.0

36 Mercado Mundial de Medicamentos Ventas Farmacéuticas (Miles de Millones) Global* US! Fuente: The Economist, Base de datos del IMS Health *Prescripción y OTC, precios de ex-manufacturadores!prescripción, venta total

37 El Mercado Europeo de Fitoterapia Fuente: IMS International

38 Plantas Americanas

39 Psychotria ipecacuanha Ipecacuana

40 Cinchona spp. Cinchona pubescens, flores Cinchona pubescens, hábito

41 Erythroxylum coca

42 Uncaria tomentosa Uña de Gato (Cat s Claw)

43 Maytenus ilicifolia Espineira Santa

44 Phyllanthus niruri (Chancapiedra)

45 Croton lechleri (Sangre de Grado) Fuente de medicamento antidiarréico

46 Smilax regelli (Sarsaparrilla, cuculmecas)

47 Producción Mundial estimada de algunos Aceites esenciales y Contribución de Latinoamérica

48 Producción Mundial de algunos Aceites Esenciales y la Contribución de Latinoamérica

49 SUBPROGRAMA X. QUÍMICA FINA FARMACÉUTICA Ceferino Sánchez Mahabir P. Gupta OBJETIVO Búsqueda y Desarrollo de Drogas a partir de la Biodiversidad Iberoamericana

50 PARTICIPATION DE CIENTÍFICOS EN PROYECTOS PRECOMPETITIVOS DE INVESTIGACIÓN Y REDES TEMÁTICAS DEL SUBPROGRAMA X Total:1269 científicos CYTED-SUBPROGRAMA X QUÍMICA FINA FARMACÉUTICA

51 REDES TEMÁTICAS Red X.A. Red Iberoamericana de Productos Naturales de Uso Medicinal (RIPRONAMED), Dr. Arturo San Feliciano Red X.B. Red Iberoamericana de Validación de Plantas Medicinales (RIVAPLAMED), Dra. Thereza C. de Lima Nogueira Red X.C. Red Iberoamericana de Productos Fitoterapéuticos (RIPROFITO), Dr. Armando Cáceres, Nicolas Sharapin Red X.D. Red Iberoamericana de Búsqueda y Desarrollo de Nuevos Sustancias Bioactivas de Origen Marino (RIBUSDEMAR), Dr. Agustín Pérez Aranda Red X.E. Red Iberoamericana para la Investigación, Diseño y Desarrollo de Drogas (RIIDDMED), Dr. Antonio Monge Red X.F. Red Iberoamericana Determinación Estructural de Moléculas Bioactivas (RIDEST), Dr. Angel Ravelo Red X.G Red Iberoamericana de Biodiversidad de Interés Farmacéutico (RIBIOFAR), Director: Dr. Cechinel ValderFilho CYTED-SUBPROGRAMA X QUÍMICA FINA FARMACÉUTICA

52 PROYECTOS PRECOMPETITIVOS DE INVESTIGACIÓN X.1 Búsqueda de Principios Bioactivos en Plantas de la Región. Director: Dr. Roberto Pinzón, Universidad Nacional de Colombia, (concluído). X.2 Síntesis de Análogos de Productos Bioactivos Naturales de Origen Iberoamericano. Director: Dr. Antonio Monge Universidad de Pamplona, (concluído). X.3 Evaluación de la Biodiversidad Tropical de países Iberoamericanos como fuente de Inmunomoduladores y Agentes Quimioterapéuticos. Director: Dr. Roberto Pinzón, Universidad Nacional de Colombia. X.4 Obtención de Drogas con actividad Antihipertensivas y Vasodilatoras de Plantas Medicinales Iberoamericanas. Director: Dr. Antonio Lapa, Escuela Paulista de Medicina. X.5 Búsqueda, Obtención y Evaluación de Nuevas Drogas Antiparasíticas. Director: Dr. Alberto Giménez, Universidad Mayor de San Andrés, Bolivia. CYTED-SUBPROGRAMA X QUÍMICA FINA FARMACÉUTICA

53 PROYECTOS PRECOMPETITIVOS DE INVESTIGACIÓN X.6 Búsqueda y Evaluación de Nuevos Productos con propiedades antiinflamatoria y anti artrítica. Director: Dr. María José Alcaráz, Universidad de Valencia. X.7 Búsqueda y Desarrollo de Productos Naturales con propiedades antifúngicas y sus análogos. Director: Dr. Susana Zacchino, Universidad de Rosario. X.8 Validación de Plantas Medicinales con propiedades ansiolíticas y antidepresivas. Director: Dr. Sergio Mora. Universidad de Chile. X.9 Monografías de Calidad, Seguridad & Eficacia de Plantas Medicinales Iberoamericanas (PROMFI), Dr. Salvador Cañigeral X.10 Proyecto Iberoamerican de Búsqueda & Evaluación de Nuevos Agentes Activos en Patologías Gastrointestinales (PIGASTRÍN), Dra. María J. Martin Calero X.11 Project Iberoamerican de Búsqueda & Evaluación de Agentes Naturales Antituberculosos (PIBATUB), Dra. Esther Del Olmo Fernandez CYTED-SUBPROGRAMA X QUÍMICA FINA FARMACÉUTICA

54 Monografías CYTED (Prioritarias) NOMBRE TÉCNICO NOMBRE COMÚN REGIÓN Achyrocline satureioides Marcela SA Croton lechleri Sangre de drago SA/CA Maytenus illicifolia Espina santa SA Mimosa tenuiflora Tepescohuite NA/CA Phlebodium aureum Calahuala CA Psidium guajava Guayaba NA/CA Smilax domingensis Cocolmeca CA Smilax regelii Zarzaparrilla CA Uncaria tomentosa Uña de Gato SA CYTED-SUBPROGRAMA X QUÍMICA FINA FARMACÉUTICA

55 Cursos, Talleres, Congresos y Simposios por el Subprograma X ( ) Participación de más de 1200 científicos TÓPICO NÚMERO 1. Técnicas de Herbario 1 2. Tecnologías de Cribado y Bioensayos 13 (BST, Antimicrobiano, Antiviral, Anticáncer, Anti HIV, Antiparasíticos, Inmunomodulatorios) 3. Estrategias para el aislamiento y separación de productos naturales 6 4. Cribado Químico con Técnicas Hyphenated 4 5. Uso y Cuidadod de Animales de Laboratorio 2 6. Validación Farmacológica de Plantas Medicinales 7 7. Cultivo, Agrotecnología y domesticación de Plantas Medicinales Iberoamericanas 4 8. Producción y Control de Calidad de Fitomedicinas 8 9. Talleres y Foros de N.M.R Fitoterapía 8 65 TOTAL CYTED-SUBPROGRAMA X QUÍMICA FINA FARMACÉUTICA

56 Publicaciones Técnicas de Laboratorio para la Selección de Sustancias Anti- Maláricas Fundamentos de Agrotecnología de Cultivos de Plantas Medicinales Iberoamericanas Legislación en Iberoamerica sobre Fitofármacos & Productos Naturales en Iberoamerica Fundamentos de Tecnología de Productos Fitoterapéuticos 270 Plantas Medicinales Iberoamericanas Primera edición: vendida Propiedades Químicas, Biológicas y Farmacológicas de Plantas Medicinales de las Américas CYTED-SUBPROGRAMA X QUÍMICA FINA FARMACÉUTICA Estandarización, Control de Calidad y Registro de Productos Herbarios Medicinales

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58 TRAMIL MISIÓN Validación Científica de Plantas Medicinales de Uso Tradicional y su integración en la Ataención Primaria de Programas de Salud tramilca@codetel.net.do

59 COMPONENTES DEL PROGRAMA INVESTIGACIÓN Etnobotánica Fitoquímica Farmacología Toxicología Pre-Clínica Redes Construir capacidades & diseminación Conservación Universidades Comunidades Trabajadores de Salud Programas de Salud Nacionales Regionales Jardínes Caseros Jardínes Botánicos Domesticación y cultivo Conservación In-situ

60 Consevación de la Biodiversidad e Integración del Conocimiento Tradicional en Plantas Medicinales en las políticas Nacionales de Atención Primarias de Salud en Centro América y el Caribe OBJETIVO Apoyar la Conservación y uso sostenible de ecosistemas boscosas en la región mediante la identificación y manejo de necesidades de plantas medicinales dentro de sistemas boscossos claves, e integrándolos a un manejo más amplio.

61 TRAMIL-GEF Proyecto en Centro América & Caribe Project Nr: GF/ Áreas de Conservación del Corredor Central Americano Ecorregiones del Proyecto HONDURAS NICARAGUA PANAMÁ REPÚBLICA DOMINICANA

62 Estatus de Conservación de Plantas Medicinales TRAMIL Farmacopea Caribeña especies 2. 60% nativas; 40% Introducidas 3. 50% cultivadas; 37% silvestres 4. 84% no amenazadas; 13 % vulnerables; 3% sin datos

63 Nuevas fuentes de productos naturales Plantas provenientes de regiones no usuales (Plantas de elevadas alturas, termófilas, otras.) Plantas Acuáticas Nutraceúticos Uso de estímulos y condiciones de estrés (e.g. producción de fitoalexinas) Ingeniería Genética

64 Nuevas fuentes de productos naturales Hongos Hepáticas Algas (incluyendo de agua dulce) Organismos Marinos Micro organismos Marinos (incluyendo producción biotecnológica) Insectos (> especies sólo en Costa Rica)

65 Centro de Investigaciones Farmacognósticas de la Flora Panameña CIFLORPAN Facultad de Farmacia, Universidad de Panamá

66 ESTUDIOS ETNOFARMACOLÓGICOS CIFLORPAN persigue estudiar la Biodiversidad Panameña, específicamente las Plantas Medicinales de Panamá. Las entrevistas etnobotánicas desarrolladas entre los grupos Kuna, Ngöbe Buglé, Teribe, Emberá, Mestizo y Afro Caribeños (Costa Norte), revela la distribución amplia del uso de Plantas Medicinales.

67 Sumario de Compuestos Aislados Plantas estudiadas No. especies 86 No. géneros 64 No. familias 38 Compuestos Aislados Total # 390 No. de compuestos nuevos 111 No. De nuevos compuestos activos 113 No. de nuevos compuestos conocidos por primera vez aislados de Plantas Panameñas 259 No. Total de compuestos conocidos 279 No. de clases de compuestos 32 Publicaciones Total # 185

68 Agradecimientos Organizaciones Nacionales UP Fundación Natura Organizaciones Internacionales CEE OEA SECAB CYTED OMS IFS NSF NIH USAID RAF, España