ADN

Origen de todo esto: estructura de ADN en 1953

Watson dijo en 2005: “pensamos en el 53,

con Crick, que estábamos contribuyendo a una

mejor comprensión de la realidad”.

“No sabíamos que estábamos

contribuyendo a su transformación”.

Esto comenzó 20 años después cuando H.

Boyer y S. Cohen inventaron la técnica que

permite manejar la estructura del ADN a través

de la ingeniería genética o ADN recombinante.

Bioeconomía• La biotecnología es una tecnología propicia para el

desarrollo industrial durable (sostenible).• Desafío siglo XXI: utilizar bioprocedimientos eco-

eficientes y recursos biológicos renovables.• Usar los conocimientos sobre la biodiversidad, ecología,

biología y biotecnología para permitir aumentar la productividad de la biomasa en la agricultura y en forestación y usar la biomasa y desechos orgánicos de manera sustentable.

• Sin este progreso adecuado de la C y T la transición hacia una bioeconomía podría provocar graves efectos en el medio ambiente.

Bioeconomía• El concepto de “bioeconomía” lleva a pensar sobre los desafíos

globales futuros y de que manera las ciencias biológicas pueden contribuir a resolver los problemas que se presenten.

• La aplicación de la biotecnología a la producción primaria, a la salud y a la industria llevaría a una “bioeconomía” donde la biotecnología contribuye de manera significativa a sus resultados.

• Para 2030 la bioeconomía va a involucrar tres elementos: a) avanzado conocimientos sobre los genes y sobre procesos celulares complejos (conocimiento en biotecnología); b) la biomasa renovable; c) integración de las aplicaciones de la biotecnología a través todos los sectores productivos.

• Beneficio socio – ambiental? Personas / Medio Ambiente / Países y localidades.

Bioeconomía• La bioeconomía involucra: a)conocimiento en

biotecnología; b) biomasa renovable; c) integración de aplicaciones en todos los sectores productivos.

• El primero es para desarrollar nuevos procesos y requiere intensificar I y D e innovación.

• El segundo utilizará bioprocesos eficientes para lograr producción sustentable a partir de algas, árboles, desechos industriales, etc. Sería posible usar algas y otros organismos modificados genéticamente.

• El tercero es la integración entre conocimientos y aplicaciones para obtener mayor valor agregado: producción primaria, salud e industrias

Cuadro: Número de empresas de Biotecnología (2006)

Inversión total en I+D en Biotecnología, en millones, usando tipo de cambio PPA Paridad

poder adquisitivo, 2006

Cuadro. Inversión en I+D vs futuros mercados de la biotecnología (OCDE 2009)

Aplicación Distribución por sectores de la inversión en I+D de

las empresas de biotecnología de la OCDE en 2003

Distribución por sectores del valor agregado bruto de

la biotecnología en el área OECD (1) en 2030

Salud 87% 25%

Agricultura 4% 36%

Industria 2% 39%

Otros 7% -

100% 100%

(1) La mayoría de los países miembros más 25 países de la Unión Europea que no son miembros de la OECD

Fuente: Para la distribución de la inversión en biotecnología, OECD (2006), Estadísticas sobre Biotecnología, OECD, París.

Bioeconomía 2030Biotecnologías alta posibilidad de mercado

Agricultura Salud IndustriaUso generalizado de Selección Asistida por Marcadores (SAM) en plantas, ganado y crustáceos de cría

Muchos nuevos productos farmacéuticos y vacunas, basados en parte en conocimientos biotecnológicos, que reciben aprobación de comercialización cada año.

Enzimas mejoradas para una gama cada vez mayor de aplicaciones en el sector químico.

Variedades genéticamente modificadas (GM) de los principales cultivos y árboles con almidón, aceite y contenido de l igninga mejorados para mejorar la transformación industrial y la conversión de rendimientos

Mayor uso de la farmacogenética en ensayos clínicos y en prácticas prescriptivas con una caída en el porcentaje de pacientes elegibles para el tratamiento con una terapia dada.

Microorganismos mejorados que pueden producir un cada vez mayor numero de productos químicos en un solo paso, algunos de los cuales se basan en genes identificados a través de bioprospección.

Plantas y animales genéticamente modificados para producir compuestos farmacéuticos y otros compuestos valiosos

Mejora de la seguridad y la eficacia de los tratamientos terapéuticos debido a la vinculacion de datos farmacogenéticos, datos prescriptivos y los resultados en salud de largo plazo.

Biosensores para monitoreo en tiempo real de contaminantes ambientales y datos biométricos para identifacación de personas.

Variedades mejoradas de los principales alimentos y cultivos forrajeros con mayor rendimiento, resistencia a las pestes y tolerancia al estrés ambiental desarrollados a traves de GM, MAS, intragénicas o cisgenesis.

Revisión exaustiva de los multiples factores de riesgo genético para las enfermedades comunes como la artritis donde la genética es una de sus causas.

Biocombustibles de alta densidad de energía producidos de la caña de azúcar y fuentes celulósicas de biomasa.

Mayor capacidad de diagnóstico de los razgos genéticos y enfermedades del ganado y de pescados y mariscos.

Mejora del sistema de administracion de fármacos por la convergencia de la biotecnología con la nanotecnología.

Una mayor porción del mercado para biomateriales como bioplásticos, especialmente en áreas donde proveen algunas ventajas.

Clonación de cría de ganado de alto valor

Nuevos nutracéuticos, algunos de los cuales serán producidos por microorganismos genéticamente modificados y otros por plantas o exctractos marinos.

Principales cultivos de los paises en desarrollo mejorados con vitaminas o oligoelementos, uti l izando tecnología de MG.

Pruebas genéticas de bajo costo de los factores de riesgo de enfermedades crónicas como la artritis, diabetes tipo II, enfermedades del corazón y algunos tipos de cáncer. Medicina regenerativa que proporcione un mejor manejo de la diabetes y el reemplazo o regeneración de ciertos tipos de daños en tejidos.

Biotecnología en Salud Humana

• No es un producto de consumo como los de otras industrias.

• Regulación.

• Salud. Vida. Muerte.

• Comercialización : médico; “clientes”.

• Financiación: Estado; seguros; pre-pagas.

Medicamento:

Biotecnología en Salud Humana

Características Industria Farmacéutica

• Internacional: estable y dinámica.

• Fuertemente concentrada.

• Altos gastos en I y D: 10 primeras empresas gastan

el 80% del total de inversión.

• Regulación (FDA, EMEA): GMP, GLP, GCP.

• Influencias políticas

Proceso de descubrimiento de drogas biotecnológicas

Fuente: PhRMA, Profile 2005

Evolución de los primeros veinte laboratorios farmacéuticosIndustria Farmacéutica-Mercado Internacional

R a n go1 999

R an go1989

R a n go1 982 G ru p os

V en ta s1999

(M M D )

I y D1999

(M M D )

I y D(% )

M ercad oM u n d ial

(% )1 2/8 1 8/N C /1

1 /N CG lax oSm ith K lin e

2 5,3 3 3,7 1 4,6 7 ,52

2 15 6 Pfizer 2 2 ,8 6 3,8 1 6,6 6 ,793 1 2 M erck 1 7,4 0 2,1 1 1,8 5 ,164 N C N C A straZ eneca 1 4,8 3 2,1 1 4,2 4 ,405 3 1 0/19 B risto l-M yers

Sq uibb1 4,3 0 1,7 1 1,9 4 ,24

6 5/20 4 /2 0 A v entis 1 3 ,5 0 2,3 1 7,0 4 ,017 9/7 5 /9 N o vartis 1 1 ,3 7 1,6 1 4,1 3 ,378 17 1 7 Jo hso n& Jo hns

on1 0,7 0 1,6 1 5,0 3 ,17

9 N C /19/N C

N C /17 /16

Ph arm aciaC orp .

1 0 ,6 6 2,1 1 9,8 3 ,16

10 12 7 E li lilly 1 0 ,0 0 1,7 1 7,0 2 ,97T otal 10 1 50,9 22,7 1 5,0 4 4,811 16 8 R oche 9 ,89 1,9 1 9,2 2 ,9412 10 3 A m erican

H o m eProd ucts

9 ,50 1,5 1 5,8 2 ,82

13 18 N C Sch erin g-P lo ugh

7 ,70 1,1 1 4,3 2 ,29

14 11 1 3 T ak eda 5 ,83 0,7 1 2,4 1 ,7315 4 1 B ayer 5 ,35 1,3 2 4,3 1 ,5916 N C N C B A S F 5 ,30 1,2 2 2,6 1 ,5717 N C N C San ofi-

S yn th élabo5 ,15 0,9 1 7,0 1 ,53

18 N C N C San k yo 5 ,08 0,6 1 1,6 1 ,5119 N C N C B oeh rin g er

In gelheim4 ,93 N d N d 1 ,46

20 N C N C Sh iono gi 3 ,50 N d N d 1 ,04T otal 20 21 3,1 7 3 3,1 (e) 1 5 ,5 6 6 3,2 8Fuente: Hamdouch y Depret, Pharmaceutical Executive (2000)

Programa de Biotecnología

Programa de Biotecnología

Programa de Biotecnología

Lab on a Chip

• Biotecnología, electrónica, informática.

Economía de la Biotecnología

Producto(genérico)/Compañía 2001 2002 2003

Crecimiento(disminución) 2002/03

(%)Procrit ( epoetín alfa ) /

Johnson&Johnson 3.430 4.269 3.986 (6.6)Epogen ( epoetín alfa )/

Amgen 2.108 2.261 2.435 7.7Neupogen ( filgrastim)/

Amgen 1.346 1.380 1.268 (8.1)Neulasta (Peg-fil grastim)/

Amgen 0 464 1.255 170.5Novolín ( insulin systemic )/Novo Nordisk 2.244 2.255 2.235 (0.9)

Avonex ( interferon beta-1 ª)/Biogen IDEC 971 1.034 1.170 13.2Peg-Intron Afranchise interferon alpha )/Schering Plough

1.447 2.736 1.851 (32.3)

Enbrel (etanercept)/Amgen 856 521 1.300 149.5

Aranesp ( darbepoetin alfa )/Amgen 42 416 1.544 271.2

NeoRecormon ( epoetin-beta)/Roche 479 766 1.318 72.1

Ventas Totales 12.923 16.102 18.362 14.0Otros 8.547 10.833 13.703 26.5

Mercado Total 21.470 26.935 32.065 19.0

Fuente: PhRMA, Profile 2005.

Las 10 primeras proteínas terapéuticas recombinantes: ventas globales- millones de dólares-

Table 1. FDA Full Biopharmaceutical Approvals in 2011**

Product Company Date Indication

VEGF Trap, rDNA (Eylea) Regeneron Pharmaceuticals Inc.

11/18/2011

age-related macular degeneration

Asparaginase/Erwinia (Erwinaze)* EUSA Pharma Inc. 11/18/2011 acute lymphoblastic leukemia

Cord blood stem cells (Hemacord) New York Blood Center, Inc.

11/10/2011

hematopoietic stem cell transplantation

CD30 mAb, rDNA--monomethyl auristatin E (Adcetris)* Seattle Genetics, Inc 8/19/20

11 Hodgkin's lymphoma

Scorpion antitoxin/immunoglobulin, equine (Anascorp)*

Rare Disease Therapeutics Inc.

8/3/2011 scorpion stings

Fibroblasts, autologous (laViv)* Fibrocell Science, Inc.

6/22/2011

nasolabial fold wrinkles (smile lines)

CTLA4-Ig, rDNA (Nulojix)* Bristol-Myers Squibb 6/15/2011 kidney transplant rejection

Albumin, human (Kedbumin)* Kedrion, S.p.A. 6/3/2011

multiple albumin supplementation indications

CTLA-4 Mab, rDNA/Medarex(Yervoy)* Bristol-Myers Squibb 3/25/20

11 melanoma

Adenovirus Type 4, 7 Vaccine Live, oral (Ardovax) Teva Pharmaceuticals 3/16/20

11vaccination of U.S. military personnel only

B-cell-activating factor Mab, rDNA (Benlysta)

Human Genome Sciences Inc.

3/9/2011 systemic lupus erythematosus

Factor XIII, human (Corifact)* CSL Behring 2/17/2011 Factor XIII deficiency

Ibritumomab Tiuxetan*

Zevalin IDEC Pharmaceuticals Corporation

2002

Adamilumab Humira Cambridge Antibody Technology and Abbott Lab.

Humano 2002

Omalizumab

Xolair Genentech Humanizado 2003

Efalizumab

Raptiva Genentech Humanizado 2003

Palivizumab

Synagis MedImmune, Inc. Humanizado 2004

Cetuximab Erbitux ImClone Systems Inc. And Bristol-Myers Squibb

Quimérico 2004

Natalizumab Tysabri Biogen Idec Inc.-Elan Pharmaceuticals, Inc.

Humanizado 2004

Bevacizumab

Avastin Genentech Humanizado 2004

Tositumomab and Iodine I 131 Tositumomab**

Bexxar Corixa Corp. Murino 2004

Nombre genérico Nombre comercial Compañía Tipo Año de

aprobación

* Anticuerpo monoclonal (AcMc) con isótopo radiactivo.** AcMc antineoplásico+ AcMc con Iodo 131.

Economía de la BiotecnologíaAnticuerpos Monoclonales terapéuticos

Aplicaciones de Anticuerpos Monoclonales:

• Tratamientos contra el cáncer

• Tratamientos contra enfermedades autoinmunes

• Tratamiento para prevenir el rechazo de transplantes

• Tratamiento de infecciones virales

• Tratamiento de alergias severas

Nombre Genérico Target Nombre

Comercial

Año Aprobación

FDACompañía Indicación

Venta en U$ millones

2009 2010

Infliximab TNFα Remicade 2003 Johnson & JohnsonCD, UC, ASRA, Ps, PsA 6.910 8.000

Bevacizumab VEGF Avastin 2004 RocheCáncer de ColonCáncer de Pulmón 5.920 6.800

Rituximab CD20 Rituxan 1997 RocheNH Linfoma, Artritis Reumatoidea 5.800 6.700

Adalimumab TNFα Humira 2002 Abbott RA, JIA, PsA, Ps, AS, CD 5.490 6.500

Trastuzumab HER2 Herceptin 1998 Roche Cáncer de Mama 5.020 5.500

Cetuximab EGFR Erbitux 2004 Bristol Myers Squibb, Merck

Cáncer de ColonCáncer de Cabeza y Cuello

2.570 3.200

Ranibizumab VEGF Lucentis 2006Novartis,

RocheDegeneración Macular 2.430 3.000

Natalizumab α-4 Intregrin Tysabri 2004

Biogen IDECELAN

Esclerosis Multiple 1.060 1.750

Omalizumab IgE Xolair 2003Roche,

NovartisAsma Alérgico 910 1.100

Top 9 Anticuerpos Terapéuticos

Biotecnología en saludBeneficios

Producción de proteínas humanas para uso terapéutico.

Producción de dichas proteínas en escala industrial.

Productos mas seguros y controlables

Producción de proteínas para diagnósticos similar a las anteriores.

Procesos productivos más económicos

Bioterapéuticos: altos precios

• Glybera, which fights a blood-clogging condition calledlipoprotein lipase deficiency (LPLD), costs about €780,000 a patient.

• Made by UniQure, a small Dutch biotech company .• “If you compare it with the lifetime costs of care that it is

saving, the price is very reasonable, you might even say low.”

• Similar arguments were made by Gilead Sciences of the US to defend the $84,000 price of a 12-week course of itsbreakthrough hepatitis-C medicine, Sovaldi

Early Vaccines1) Pasteur: Anthrax

heat

Rabies spinalcord heat

2) Jenner:

clear skin milk maids

3) Calmette and Guérin:Passed M. bovis [they thought it was M. tuberculosis] ~280

1996 discovered large deletions in c hromosome

4) Bunch of people: Diphtheria toxin inactivateTetanus toxin inactivateB. pertussis inactivate [1955]

280 x tested

cowpoxscarification

VACCINE TYPE INDUCES COMMENT

Measles Live attenuated Ab, CD8

Mumps Live attenuated Ab, CD8

Rubella Live attenuated Ab, CD8

Prevents deadly, highly infectiousdisease [given together]

Diphtheria/tetanus Inactivated toxin Ab Boost for tetanus every 10 years

Pertussis [old] Whole inactivated Ab 1 in 1000 - convulsionsCan't vaccinate adults

Pertussis [new] Subunit/recombinant Ab

Haemophilusinfluenzae [childhood] Capsule - protein Ab Induced T-cell dependent response

- 2 yr olds can't respond to capsule

Pneumococcus/N. meningitidisHaemophilus

Capsule Ab

BCG Attenuated bacteria CD4CD8?

Probably prevents disseminated TB inchildren; probably would not meetpresent standards

V5

Reproducción Humana

• “España: nació un bebé de diseño sin un gen vinculado al cáncer de mama”-Clarín 18/3/11.

• Barcelona: entre Hospital Sant Pau más Fundación Puigvert con el laboratorio Reprogegétics.

• Mutación de BRCA1.• Antes, se usó para evitar FQ y anemia

Falcioni (para tratar hermano).

Proyecto Genoma HumanoLogros

• Desarrollo de tecnología para secuenciar.• Todos los seres humanos igual genoma.• Determinación de las variaciones en el Genoma

Hu: single nucleotide polymorphism.• Genómica funcional.• ELSI• Formar investigadores: genómica• Bioinformática• Oportunidades para la ciencia: evolución

Proyecto Genoma HumanoRepercusiones

• Científicas: evolución; genes y funciones.• Medicamentos, vacunas, diagnósticos.• Económicas y políticas: empresas; países

en desarrollo.• Éticas: diagnósticos; privacidad.• Legales: patentes

The Genomics Age

• How DNA Technology is transforming the way we live and who we are.

Gina Smith 2005

- Genomics are reshaping the pharmaceutical industry –Bloomberg Businessweek – March 2011

RESEARCH ARTICLE Whole Genome Sequencing Reveals a De Novo SHANK3 Mutation in Familial Autism Spectrum Disorder

• Sergio I. Nemirovsky1‡ , Marta Córdoba4‡ , Jonathan J. Zaiat1 , Sabrina P. Completa1 , Patricia A. Vega4 , Dolores González-Morón4 , Nancy M. Medina4 , Mónica Fabbro2 , Soledad Romero2 , Bianca Brun2 , Santiago Revale2 , María Florencia Ogara5 , Adali Pecci5 , Marcelo Marti1,3, Martin Vazquez2 , Adrián Turjanski1,3, Marcelo A. Kauffman4 *

• 1 Plataforma de Bioinformática Argentina, Instituto de Cálculo, Pabellón 2, Ciudad Universitaria, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, UBA, Buenos Aires, Argentina, 2 Instituto de Agrobiotecnología de Rosario (INDEAR), CONICET, Predio CCT, Rosario, Argentina, 3 Departamento de Química Biológica, Pabellón 2, Ciudad Universitaria, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, UBA, INQUIMAE/CONICET, Buenos Aires, Argentina, 4 Consultorio y Laboratorio de Neurogenética. Hospital JM Ramos Mejía. IBCN Eduardo de Robertis UBA-CONICET, Buenos Aires, Argentina, 5 Departamento de Química Biológica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, IFIBYNE-CONICET, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argen na ‡ These authors contributed equally to thiswork.