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Mónica Puyana Programa de Biología Marina

III-2014

BIOPROSPECCIÓN

Antecedentes y Brevísima Historia…

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30.000 años Surgen Homínidos 11.000 años Revolución Agricultura Neolítico

http://huberb.people.cofc.edu/ANTH 101 Huber's Introduction

LA EVOLUCIÓN Y DISPERSIÓN DEL HOMBRE HAN ESTADO ESTRECHAMENTE LIGADAS A LAS PLANTAS

Asentamientos Neanderthal (IRAK) 60.000 años

Hallazgos de polen de al menos 8 plantas diferentes que NO crecen juntas Disentería, asmas, inflamación, dolor dental

LAS PLANTAS APARECEN EN LA TRADICIÓN ORAL DE PRÁCTICAMENTE TODAS LAS CULTURAS DEL MUNDO, SIENDO CONSIDERADAS MEDIADORAS ENTRE EL HOMBRE Y EL CREADOR

Jardín del Edén Biblia, Corán Árbol del conocimiento”

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REGISTROS DE PLANTAS MEDICINALES Sumeria 5.000 años Egipto 3.000 AC Babilonia 2.000 AC India y China

Ashurbanipal (Assenapar, Sardanapalus) 685-627 AC Registros médicos de por lo menos 600 tabletas cuneiformes

AYURVEDA Sánscrito: Vida y conocimiento 2.000 A.C. Arios provenientes del Mar Negro India Rig Veda (1.200 AC) Curación en contexto espiritual Primeros textos sánscritos tratamiento médico 200 AC-200 AD Caraka samhita Uso de 500 plantas Sushrata samhita Uso de 760 plantas

La medicina ayurvédica se centra en la persona, no simplemente en los síntomas, asociada a los 5 elementos que conforman el universo:

Tierra, Fuego, Agua, Aire, Espacio Uso de las Plantas: Decocción, Infusión, Remojo, Fermentación, Emplastos Tratamientos: Tés medicinales, bebidas frías, extractos, píldoras/polvo de hierbas secas Las invasiones en India trataron de eliminar este antiquísimo sistema de conocimiento: Mogoles S XI-XII e Ingleses S XVII

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MEDICINA TRADICIONAL CHINA Ginseng (Panax ginseng) Tónico Energético, Estimulante sistema inmune

Los fundamentos de la Medicina Tradicional China se atribuyen a tres emperadores S XXIX-XXVII AC

Fu-Hsi Doctrina Yin-Yang Shen-Nung Herbalista Huang-Ti Primer tratado escrito sobre medicina

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Artemisia vulgaris

Quemada sobre el dedo meñique del pie, es usada en China para reacomodar los fetos en una posición segura

CUERPO Qi/Chi Energía Humedad Protege y alimenta tejido Sangre Baña músculos y órganos Tratamiento depende de la persona Acupuntura, tés, masajes, dieta, emplastos

Además de numerosas plantas, la medicina tradicional china también hace un uso muy variado de:

Partes animales Fósiles

Insectos Conchas Gemas y minerales

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Madera

Metal Agua

Tierra

Fuego

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La primera farmacopea china aparece en el Imperio Han 200 AC-205 AD, alrededor de los primeros textos sánscritos

Los chinos han hecho uso de plantas no nativas

Se cree que la relación de ambas medicinas está relacionada con la difusión del Budismo en China

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Huangdi Neijing 黃帝內經 Fechas aproximadas: 475-221 AC a 206-220 AD Texto que es la fuente doctrinal de la Medicina Tradicional China por más de dos milenios

Se compone de dos textos

Suwen Fundamentos teóricos y métodos diagnósticos

Lingshu Acupuntura y terapias

PAPIRO EBERS (Egipto ca. 1550 AC) Prescripciones para 700 remedios Asma: Humo medicinal

TEOFRASTO c. 371– c. 287 AC Eresos, Lesbos, Grecia Padre de la BOTÁNICA Sus obras más importantes son TRATADOS BOTÁNICOS que fueron muy usados hasta la Edad Media Sistema de clasificación de plantas por USO, tipo de crecimiento, tamaño Germinación Reporta plantas tan importantes como el incienso, mirra, algodón, banyan, pimienta y canela provenientes de las campañas de Alejandro Magno

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PEDANIUS DIOSCORIDES (c. 40-90 AD) Grecia Médico y Botánico al servicio del Emperador romano Nerón (viajes) De Materia Medica (5 volúmenes) Medicina basada en hierbas y otras sustancias La obra es la principal fuente histórica de las medicinas usadas por griegos, romanos y otras culturas antiguas

AELIUS GALENUS O CLAUDIO GALENO 129-199/217 AD

Griego

Médico más reconocido de la antiguedad

Avances en anatomía, fisiología, patología, neurología y farmacología

AVICENNA Abū ʿAlī al-Ḥusayn ibn ʿAbd Allāh ibn Sīnā

980-1037 AD Actual Usbezkistan Escribió 450 Tratados entre los cuales se destacan aquellos en Medicina Filosofía, astronomía, alquimia, geología, sicología, teología islámica, lógica, matemáticas, física y poesía….

Canon de Medicina Se basa en los principios de Galeno e Hipócrates Enfermedades contagiosas y ETS Higiene Tuberculosis Diabetes Parálisis facial Beneficios del ejercicio

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LOS VIAJES DE ZHENG HE S XV Poderío Naval Chino 1401 Flota Naviera del Príncipe Zhi Di contaba con aprox. 1600 naves Zheng He comandaba la flota y su misión era recolectar información, establecer relaciones diplomáticas y acumular regalos para el emperador

Los “Barcos tesoro” eran del tamaño 4X las naves de Colón (9 mástiles) Contaban con jardín medicinal, doctores y herbalistas para recolectar en los lugares que visitaron

Incienso

Sangre de Dragón (Resinas de Croton, Dracaena, Daemonorops, Calamus rotang y Pterocarpus)

Aloes

Mirra

Resina Benzoina (Styrax)

Resina storax (Liquidambar)

Cáñamo Seda

Porcelana

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Eventualmente, embajadores de las naciones visitadas fueron a China pero a los chinos se les prohibía vender monedas, armas, metales, herramientas o HIERBAS MEDICINALES 1423 Zhi Di es derrocado A finales del S XV, los chinos deciden cortar contacto con el resto del mundo y todos los registros de Zheng He fueron destruidos 1500 Sentencia de Muerte a quien construyera un barco de más de dos mástiles 1551 Crimen navegar un barco de más de un mástil

Bencao Gangmu Materia Medica China Li Shizhen completó el primer borrador en 1578 después de 30 años y la lectura de al menos 800 textos de referencia 1.800 drogas 1.100 ilustraciones 11.000 prescripciones Uso y aplicaciones de 1.094 plantas para el tratamiento de enfermedades

EL HOMBRE HA SIDO FUNDAMENTAL EN LA EVOLUCIÓN Y DOMESTICACIÓN DE LAS PLANTAS

<<< GLUCOSINOLATOS

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EL CASO DEL MAIZ Zea mays ssp. mays, domesticado del teosinte hace aprox. 6300 años en México Zea mays ssp. parviglumis ancestro del maíz (DNA) El maíz fue diversificando a medida que quienes lo cultivaban lo llevaron de México al resto de América La influencia humana fue responsable de la selección de mazorcas cada vez más grandes y con más granos

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La domesticación generalmente causa reducción de la diversidad genética en la planta cultivada en comparación con su ancestro silvestre Genes regulan ramificación plantas, número granos y tamaño Interés en origen de las plantas domesticadas radica en los genes que éstas aún alberguen puedan brindar resistencia a enfermedades, plagas o permitan obtener otros atributos interesantes (colores, formas, sabores)

LA DIETA DEL PUEBLO MASAI

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Acacia goetzei

Albizia anthelmintica

Complementos:

Miel, hierbas, raíces y tubérculos (agua y calorias)

Tés de cortezas de Acacias

Leche hervida con frutos de Maesa lanceolata parásitos

Maesa lanceolata

Cazadores-recolectores en Australia y Nueva Guinea hace 50.000 años

Hacia 1600-1200 AC complejo Lapita Nueva Caledonia Nueva Guinea (Melanesia) Fiji, Samoa y Tonga

La cultura polinesia se desarrolló en la porción más oriental de la región (i.e. Samoa y Tonga)

Hacia 300 A.D. navegantes de Samoa y Tonga Is. Cook, Tahiti-nui, Tuamotus e Hiva (Is. Marquesas)

De estas islas a Is. De Pascua y en 400 A.D. se asentaron en Hawai‘i

Asentamientos en Aotearoa (Nueva Zelanda) 1000 A.D.

LAS PLANTAS Y LA CULTURA POLINESIA

www.lapita-voyage.org

http://maaori.com/images/migrate.gif

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Existe fuerte evidencia ETNOBOTANICA de esta progresión de los asentamientos, 72 plantas fueron transportadas por los polinesios

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Caña de azúcar, Bambú, Bananos, Coco, Totumos

Cerdos, gallinas, perros y ratas

'awa, kava Piper methysticum Piperaceae

kukui, candlenut Aleurites moluccana Euphorbiaceae

Taro Colocassia spp. Araceae

Breadfruit-Fruto e’ pan Artocarpus altilis

Moraceae

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BATATA Ipomoea batatas, Convolvulaceae

Originaria entre la península de Yucatán y la desembocadura del Orinoco, y de ahí fue distribuida por el hombre al resto de Suramérica

Domesticada hace 5000 años

Se cree fue llevada a Polinesia en 700 A.D. por navegantes polinesios o suramericanos y de ahí llevada a Hawaii y Nueva Zelanda

SIGLO XV Portugueses bordeaban las costas de Africa buscando esclavos pero también especias Nuez moscada alcanzaba 60000 veces su valor en Europa No había interés en otras plantas ni usos tradicionales, solo en las especias cuyo monopolio lo tenían los venecianos

LA RUTA DE LA SEDA S II AC-S XV*

Pietro Longhi. La Botica. 1752

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VIAJES DE COLON S XV-XVI Maravillado con la hermosura de las tierras, frustrado con la falta de especias Inicialmente no hubo interés por parte de los botánicos, los cuales vinieron 50 años después de la Conquista Tabaco, coca, zarzaparilla, sasafras, ají

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Inicialmente muchos afirmaron que las plantas americanas eran inferiores a las de Europa GONZALO FERNANDEZ DE OVIEDO Sumario de la Natural Historia de las Indias (1526) NICOLÁS MONARDES ( Sevilla 1565-1574 Tres libros destacan las propiedades medicinales de las plantas del Nuevo Mundo

Zarzaparilla (Smilax regelii) SMILACACEAE

Tratamiento de la sífilis hasta 20’s

Tratamiento de afecciones de la piel y lepra, entre otros

Fuente de antioxidantes

Sasafras (Sassafras spp.) LAURACEAE Corteza raíz rica en aceites esenciales aromatizante, saborizante

Hepatotóxica

Jojoba (Simmondsia chinensis) SIMMONDSIACEAE Desiertos de EEUU y México Semillas ricas en ceras y ésteres de ácidos grasos de cadenas rectas muy largas (C36-C46) Aceite de Jojoba: Lubricantes, industria cosmética

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Echinacea angustifolia ASTERACEAE “ELK root”

Praderas Norteamérica

Amplia utilización por las etnias que habitaban allí mordeduras de serpiente, antrax, síntomas del resfriado y como analgésico

Se le atribuyen propiedades inmunoestimulantes

QUINA

Corteza de los árboles Cinchona spp. Tratamiento de la Malaria Plasmodium Tratamiento de arritmias cardíacas

S XVII Ecuador y Perú "Dase un árbol que llaman 'de calenturas' en tierras de Loxa, con cuyas cortezas, de color de canela, echan polvos dados en bebida el peso de dos reales, quitan las calenturas i tercianas” (Fray Antonio de la Calancha en “Crónicas Agustinianas del Perú”, 1633) 'En los términos de la ciudad de Loja, diócesis de Quito, nace cierta casta de árboles grandes, que tienen la corteza como de canela, un poco más gruesa, y muy amarga; la cual, molida en polvos, se da a los que tienen calenturas y con sólo este remedio se quitan. Hanse de tomar estos polvos en cantidad del peso de dos reales en vino o cualquiera otro licor poco anos de que dé el frío. Son ya tan conocidos y estimados estos polvos, no sólo en todas las Indias, sino en Europa, que con instancia los envían a pedir de Roma" (Padre Bernabé Cobo, 1653).

Padre Bartolomé Tafur 1645 lleva la Quina a Roma “Polvo de Jesuitas” generó mucha desconfianza en los protestantes ingleses y mas de uno se murió de malaria 1670 Robert Talbor “remedio secreto” para la malaria que le valió fama y fortuna, entre otras, por salvar al hijo de Luis XIV ¿Ingrediente secreto? Quina…

Solo se conocía la corteza pero no la planta de la cual provenía Joseph de Jussieu 1735 Suramérica y encuentra el árbol (Rubiaceae)

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Linnaeus 1739 Género Cinchona Virrey Conde de Chinchón “No hacía aun un año que el Conde Cinchón y su noble esposa Doña Francisca Henríquez de Rivera se encontraba en Lima, cuando ésta fue atacada por una fiebre intermitente contra la cual la ciencia no conocía hasta entonces medicamento alguno”

REAL EXPEDICIÓN BOTÁNICA (1783)

José Celestino Mutis

1820 Pelletier y Caventou Aislan quinina de la corteza del árbol, síntesis no viable

N

N

HO

H

CH2

H3CO

H

1880 Colombia exporta 6 millones de libras a Europa

Monopolio de la Quina (Bolivia, Ecuador y Colombia) Prohibición de exportación de semillas o plantas vivas

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1883 Justus Hasskarl (Director Jardín Botánico Java) Entra con identidad falsa a Colombia Se lleva semillas de quina ilegalmente, sobornando un oficial del gobierno La variedad robada resultó teniendo un bajo contenido de quinina

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1861 Charles Ledger recolectó semillas de quina en Bolivia Reconoció la diversidad del género (40 especies) y su alta variabilidad química Salvó a -Manuel Incra- de ahogarse por lo cual éste se convirtió en su sirviente y le dió semillas de árboles con alto contenido de quinina Manuel Incra fue torturado a muerte por el gobierno boliviano Ledger le vendió al gobierno holandés las semillas por US$20 (actuales)

La variedad que le costó la vida a Incra, resultó tener un contenido de quinina muy superior a las variedades silvestres de Suramérica (Cinchona ledgeriana) Para 1930 las plantaciones holandesas en la isla de Java produjeron 22 millones de libras de corteza de quina (97% quinina mundial) Monopolio

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Segunda Guerra Mundial (1939-1945):

1940 Alemanes se apropian del total de reservas de quina en Europa

1942 Japoneses invaden Indonesia, cortando suministros de quina a los EEUU y aliados

El último avión que partió de las Filipinas antes de rendirse a los japoneses, llevaba además de personal, 4 millones de semillas de Cinchona

Sin embargo, los árboles no alcanzarían madurar tan rápido para cubrir las necesidades de quina durante la guerra

Se calcula que al menos 600.000 tropas contrajeron malaria

Durante la guerra, el gobierno de EEUU comisionó a varios botánicos la realización de estudios de Bioprospección en Suramérica para asegurar suministro de varias especies vegetales a los EEUU y establecer cultivos a nivel local

Raymond Fosberg Quina Merck

Richard Evans Schultes Caucho

Fosberg trabajó con guías locales e indígenas en la caracterización de las variedades de quina, recolección y procesado de la corteza

R. Fosberg

R.E. Schultes

1943-1944 Fosberg y colaboradores aseguraron 12,5 millones de libras de quina para los EEUU y aliados pero nunca encontraron la especie rica en quinina, Cinchona ledgeriana

Primeras drogas antimaláricas sintéticas no eran tan efectivas y tenían muchos efectos secundarios

Eventualmente las nuevas drogas sintéticas disminuyeron la demanda por la quina

BIOPROSPECCIÓN

Introducción y Definiciones

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¿QUÉ ES BIOPROSPECCIÓN?

Búsqueda y aplicación de nuevos recursos biológicos y genéticos

CONOCER – CONSERVAR- UTILIZAR

Especies, variedades, genes

Recursos químicos y genéticos de valor comercial

Materia viva con propiedades medicinales, industriales, farmacológicas, biotecnológicas

Información contenida en el material genético para su uso en procesos productivos

Búsqueda “metabolitos secundarios “novedosos

Usos actuales o potenciales Conocimiento tradicional* Implicaciones sociales, culturales, económicas, jurídicas y políticas

¿PARA QUÉ SIRVE LA BIOPROSPECCIÓN? Descubrir, conocer, cultivar, manejar y aprovechar plantas, animales y microorganismos Productos o Servicios Lo que no se conoce, no puede usarse Descubrir nuevos usos de recursos ya conocidos Conocer , utilizar y NO Agotar Alternativas de Producción

Conocimiento tradicional Innovación Prácticas tradicionales Uso recursos biológicos

DIVERSIDAD CULTURAL FARMACOGNOSIA: Estudio de las propiedades físicas, químicas, biológicas de drogas de origen natural o sustancias que puedan usarse como tal Búsqueda de nuevas drogas provenientes de fuentes naturales Drogas entendidas como agentes terapéuticos, no alucinógenos

OTROS TÉRMINOS IMPORTANTES

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ETNOBOTÁNICA: Padre de la Etnobotánica Moderna Richard Evans Schultes (1915-2001) • Enumeración • Evaluación • Uso de las plantas en sociedades “primitivas” La Etnobotánica se ha considerado una disciplina “poco científica” La Etnobotánica es netamente interdisciplinaria: Botánica Antropología Química Base de trabajos con valor académico y práctico

1976 1995 1978

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FITOQUÍMICA: Estudio de los compuestos químicos derivados de plantas FARMACOLOGÍA: Estudio de las interacciones de los seres vivos con compuestos químicos que alteran su función bioquímica normal FARMACIA: Uso seguro y efectivo de las medicinas

BIOTECNOLOGÍA: Cualquier aplicación TECNOLÓGICA que usa sistemas biológicos, organismos vivos, partes o derivados de éstos para hacer o modificar productos o procesos con usos específicos

Definición del CDB de la UN

ETAPAS DE LA BIOPROSPECCIÓN

Investigación (varias etapas)

Transformación del Producto

Comercialización

INTERACCIÓN SECTORES

Académico

Empresarial

Comunitario

Gubernamental

Melgarejo LM, Sánchez J, Chaparro A, Newmark F, Santos-Acevedo M, Burbano MC y Reyes C. 2002. Aproximación al estado actual de la Bioprospección en Colombia. Cargraphics. Bogotá. 334 p. (Serie Documentos Generales INVEMAR No. 10) Melgarejo LM, Sánchez J, Reyes C, Newmark F y Santos-Acevedo M. 2002. Plan Nacional en Bioprospección Continental y Marina (propuesta técnica). Cargraphics. Bogotá. 122 p. (Serie Documentos Generales INVEMAR No. 11) MAVDT – INVEMAR – UNAL - BID

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PROSPECCIÓN GENÉTICA Información genética seres vivos PROSPECCIÓN QUÍMICA Compuestos producidos por los seres vivos

LA PROSPECCIÓN QUÍMICA ES FUNDAMENTAL PARA LA INDUSTRIA FARMACÉUTICA

FASES:

Búsqueda

Identificación organismos

Aislamiento, caracterización y evaluación sustancias

Pruebas clínicas (hasta 20 años)

Procesos tecnológicos para la producción u obtención de sustancias

Inversión > US$ 100-500 millones

http://www.novasep.com/synthetic-molecules/API/Paclitaxel.asp

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PLANTAS MEDICINALES 25-50% de los fármacos comerciales actuales provienen de las plantas No ha habido desarrollos recientes de fármacos provenientes del Amazonas Provenientes de Medicina Tradicional: 1 Medicina Ayurvédica 2 Medicina Tradicional China 1 Madagascar (10.000 plantas descritas 70-80% endemismo) PERO…. 2/3 DE LA POBLACION MUNDIAL NO TIENE ACCESO A FARMACOS DEL MUNDO OCCIDENTAL

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Fármaco Uso Planta Familia

Aspirina Analgésico, inflamación

Salix spp. Salicaceae

Atropina Dilatación pupila Atropa belladona Solanaceae

Cafeina Estimulante Camellia sinensis Theaceae

Codeina Analgésico, antitusivo

Papaver somniferum Papaveraceae

Demecolcina Leucemia, linfomas Colchicum autumnale Liliaceae

Digitoxina, Digoxina Fibrilación atrial Digitalis purpurea Scrophulariaceae

Eugenol Analgésico dental Syzygium aromaticum Myrtaceae

Efedrina, Pseudoefedrina Broncodilatador

Rinitis

Ephedra sinica Ephedraceae

Ipecacuana Emetico Hyoscyamus niger Solanaceae

Morfina Analgésico Papaver somniferum Papaveraceae

Quinina

Quinidina

Malaria

Arritmia cardiaca

Cinchona spp. Rubiaceae

Escopolamina Mareo Datura stramonium Solanaceae

Vinblastina, Vincristina Enf. Hodgkin

Cáncer pediátrico

Catharanthus roseus Apocynaceae

ALGUNOS FÁRMACOS DE ORIGEN VEGETAL

Vinca (= Cantharanthus roseus) Madagascar

N

N

HHO

COOCH3

COOCH3R

CH2CH3H

H3CO

N

N

COOCH3H

OH

CH2CH3

R= CH3 Vinblastina R= CHO Vincristina

Uso tradicional Diabetes 250 kg hojas 500 mg

Desde el comienzo de la farmacología moderna <0,5% de las especies de angiospermas han sido evaluadas en detalle para determinar su composición química y potencial farmacológico

Enfoques:

• Etnobotánica

• Biología molecular y Bioquímica “Targets”

• Diseño computarizado

Las plantas y organismos vivos siguen siendo de interés para estudios de prospección química PORQUE Tienen sustancias bioactivas afectan células vivientes Actividad biológica única (p.ej. estimulación sistema inmune)

Su diversidad estructural es superior a la de la química combinatoria

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ETAPAS DE DESARROLLO DE UN FÁRMACO COMERCIAL A PARTIR DE LA BIOPROSPECCIÓN

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ETNOBOTÁNICA ETNOBOTÁNICA:

Estudio de las relaciones recíprocas entre el hombre y la vegetación

Estudio del uso de las plantas en las sociedades tradicionales (OMS, UICN, WWF)

Estudio del aprovechamiento de los recursos naturales por parte de las poblaciones locales, tanto nativas (indígenas) como aquellas que han sido residentes en una determinada región por largo tiempo

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USOS DE LAS PLANTAS CATEGORÍAS DE ESTUDIOS ETNOBOTÁNICOS

ALIMENTO: Especies cultivadas y del bosque

ARTESANAL: Fibras para cestería, pulpa para elaboración artesanal de papel, maderas para talla, semillas y recipientes

ASERRÍO: Especies maderables empleadas en procesos de transformación industrial

COLORANTES: Plantas usadas para obtener tintes naturales

COMBUSTIBLES: Plantas utilizadas para leña o carbón

CONSTRUCCIÓN: Especies usadas en la edificación de viviendas (vigas, cercas, techos, amarres).

CULTURAL: Usos en actividades sociales o rituales

FORRAJE: Plantas para alimento animal

MEDICINAL: Plantas para tratar o prevenir enfermedades

ORNAMENTAL: Uso actual o potencial en el ornato y decoración de espacios

PSICOTRÓPICAS: Especies que producen efectos sobre el sistema nervioso

TÓXICOS: Venenos para cacería, pesca o nocivas para el hombre o animales

OTROS: Incluye especies con usos específicos y que no pueden ser catalogadas en las otras categorías de uso

SE EVALÚA TAMBIÉN QUE PARTES SON USADAS EN CADA ESPECIE ÚTIL: Planta entera o partes de la misma (hojas, flores, raíces, tallo, fruto) Aceites Látex Madera Resina Semilla Corteza Exudado Fibra

Marin-Corba C, Cárdenas-López D, Suárez-Suárez S. 2005. Utilidad del valor de uso en etnobotánica. Estudio en el Departamento de Putumayo (Colombia). Caldasia [online], 27(1): 89-101.

Las Metodologías de trabajo en EB son muy diversas y difíciles de sistematizar por el enfoque interdisciplinario (ciencias sociales y biológicas) CIENCIAS SOCIALES Concepto sociocultural, referente a la enfermedad y la forma de uso de las plantas medicinales CIENCIAS BIOLÓGICAS Taxonomía y condiciones naturales de distribución de los recursos

Lo ideal es que los dos campos se complementen

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METAS DE LA INVESTIGACIÓN EN ETNOBOTÁNICA Evaluar importancia uso de los recursos (especies, familias o tipos de bosque) para diferentes grupos humanos Facilitar entendimiento patrones de uso de plantas/bosques y la identificación de especies y áreas sometidas a mayor presión por explotación

www.restorationoak.com

ENFOQUE PLURIÉTNICO El enfoque clásico de la etnobotánica (UICN, OMS, WWF) ha incluido SOLO grupos humanos nativos El enfoque pluriétnico incluye todo tipo de grupos, independientemente de su origen (p.ej. Colonos) Esta visión ampliar el universo real del conocimiento tradicional y popular El enfoque pluriétnico puede dar información útil cuando se pretende implementar proyectos de aprovechamiento de recursos naturales nativos o exóticos

ETNOBOTÁNICA RECIENTE Conservación y desarrollo de la biodiversidad tropical Etnobiología Etnobotánica Etnozoología Etnofarmacología Etnobotánica enfoque amplio sobre los recursos vegetales tradicionales (fibras, barbascos, colorantes, alimentos y otros) se ha utilizado como un sinónimo de etnofarmacología pero no son lo mismo

Identificar y catalogar el uso tradicional de la diversidad

ETNOFARMACOLOGÍA Identificación del uso de los recursos naturales y plantas medicinales empleados en la medicina tradicional y popular

Los estudios etnofarmacológicos deben contemplar:

Usos tradicionales Para qué se usa

Manejo tradicional Cómo se usa

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CRITERIOS PARA REALIZACIÓN DE ESTUDIOS ETNOBOTÁNICOS

¿Cual es el grupo étnico?

Permisos de Investigación

Información sobre la región y el grupo humano

Equipos interdisciplinarios (biólogos, agrónomos, sociólogos, antropólogos, técnicos en salud, etc.), para el trabajo de campo

Participación guías e informantes locales

Visitas de campo para verificar metodologías a seguir

Toma de muestras botánicas para su identificación taxonómica

Depósito muestras en una colección científica

¿Qué parte(s) de la(s) planta(s) se usan y cómo?

¿De donde vienen o se recolectaron ? Bosque, área abierta, cultivo

¿Cuál es la abundancia relativa de la planta y distribución en la región?

¿Hay procesos orientados a la protección y domesticación de la planta?

¿Cuándo, cómo y quién recolecta el material vegetal?

¿Existe comercialización?

Etnofarmacología: Información sobre los síntomas de las afecciones, forma de preparación, uso de los tratamientos y personas que los preparan

CONSENSO DE INFORMANTES Análisis de la importancia relativa de cada uso de acuerdo con el grado de consenso en las respuestas de los informantes respecto a la utilidad de una especie

Permite análisis y comparación estadística

Se considera relativamente objetiva

Requiere mucho tiempo para la toma de información y repetición de la toma de datos con el mismo entrevistado por lo que sólo puede emplearse con éxito en estudios etnobotánicos a largo plazo

METODOLOGIAS CUANTITATIVAS PARA INVESTIGACIÓN EN ETNOBOTÁNICA

UBICACIÓN SUBJETIVA Importancia relativa de las plantas o usos se determina de manera con base en el significado cultural o uso (Subjetivo) SUMATORIA DE USOS (ó Usos Totalizados) Número de usos es sumado dentro de cada categoría, para evaluar el valor de una especie, familia o tipo de vegetación.

• Forma rápida de cuantificar datos etnobotánicos, más usada

• Número de usos registrados puede ser más un efecto del esfuerzo de investigación que de la importancia relativa de cada uso

• Los resultados no pueden analizarse de manera estadística y es menos objetiva que la metodología de consenso de informantes

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Uso tradicional → hepatitis Potencial para tratamiento del HIV ya que elimina reservorios virales en células infectadas latentes

Homalanthus nutans EUPHORBIACEAE SAMOA Mamala prostatina

A nonpromoting phorbol from the Samoan medicinal plant Homalanthus nutans inhibits cell killing by HIV-1 Gustafson KR, Cardellina JH II, McMahon JB, Gulakowski RJ, Ishitoya J, Szallasi Z, Lewin NE, Blumberg PM, Weislow OS, Beutler JA, Buckheit RW, Cragg GM, Cox PA, Bader JP, Boyd MR. J. Med. Chem. 35: 1978-1986, 1992. Abstract Extracts of Homalanthus nutans, a plant used in Samoan herbal medicine, exhibited potent activity in an in vitro, tetrazolium-based assay which detects the inhibition of the cytopathic effects of human immunodeficiency virus (HIV-1). The active constituent was identified as prostratin, a relatively polar 12-deoxyphorbol ester. Noncytotoxic concentrations of prostratin from 0.1 to >25 µM protected T-lymphoblastoid CEM-SS and C-8166 cells from the killing effects of HIV-1. Cytoprotective concentrations of prostratin ~1 µM essentially stopped virus reproduction in these cell lines, as well as in the human monocytic cell line U937 and in freshly isolated human monocyte/macrophage cultures. Prostratin bound to and activated protein kinase C in vitro in CEM-SS cells and elicited other biochemical effects typical of phorbol esters in C3H10T½ cells; however, the compound does not appear to be a tumor promoter. In skin of CD-1 mice, high doses of prostratin induced ornithine decarboxylase only to 25-30% of the levels induced by typical phorbol esters at doses 1/30 or less than that used for prostratin, produced kinetics of edema formation characteristic of the nonpromoting 12-deoxyphorbol 13-phenylacetate, and failed to induce the acute or chronic hyperplasias typically caused by tumor-promoting phorbols at doses of 1/100 or less than that used for prostratin.

MEMORANDUM OF UNDERSTANDING BETWEEN THE GOVERNMENT OF SAMOA AND THE REGENTS OF THE UNIVERSITY

OF CALIFORNIA, BERKELEY FOR DISPOSITION OF FUTURE REVENUE FROM LICENSING OF PROSTRATIN GENE SEQUENCES,

AN ANTI-VIRAL MOLECULE (13 August 2004)

Samoa is an island nation whose people for thousands of years have faithfully accumulated and transmitted from generation to generation knowledge about the healing properties of their island plants. With permission of the Samoan government, the Chiefs and Orators of Falealupo village (such permission later formalized as the Falealupo Covenant), and healers Epenesa Mauigoa and Pela Lilo, in 1984 Paul Alan Cox, Ph.D. began research on Samoan medicinal plants, which culminated in the discovery of the anti-viral properties of prostratin, isolated from the Samoan mamala tree, Homalanthus nutans. Both the indigenous intellectual property and the genetic material of the mamala tree are part of the national sovereignity of Samoa, as recognized by Samoan custom, Samoan law, and the Convention on Biodiversity

Pioneering agreements to protect indigenous intellectual property rights of the Samoan people were established between the Samoan government and the AIDS Research Alliance, with 20% of ARA's profits to be returned to the Samoan people, and between the Samoan Government and the UC Berkley where a team led by Jay Keasling is trying to isolate the gene sequence responsible for prostratin biosynthesis. Samoa and UC Berkeley agreed to share equally in any commercial proceeds from the gene product.

In 2008, a team at Stanford University led by chemist Paul Wender has published an elegant four-step chemical synthesis of prostratin from phorbol. This practical synthesis produces gram quantities of prostratin, and is a major step forward in pharmaceutical development of prostratin. Phase I human clinical trials of prostratin will be carried out by the AIDS ReSearch Alliance in Los Angeles, California

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PRODUCTOS FORESTALES NO MADEREROS (PFNM-NWFPs) Todo producto diferente a la madera, leña y carbón vegetal derivados de plantas y bosques o cualquier superficie de tierra bajo uso similar así como de plantas leñosas Los productos y servicios forestales no madereros, que difieren en cuanto a su origen, naturaleza y características Diferentes usos OTROS SERVICIOS FORESTALES: Servicios ambientales: Conservación del ecosistema y biodiversidad, protección de cuencas Servicios socioculturales: Ecoturismo, caza, paisajismo

ALIMENTOS DE ORIGEN VEGETAL Flores, cortezas, bulbos, raíces, nueces, hojas, verduras, forrajes, brotes, frutas, semillas, especias y saborizantes, hongos

ALIMENTOS DE ORIGEN ANIMAL Carne de animales del bosque, miel, huevos, insectos, nidos, peces, caracoles, otros MEDICINALES Y OTROS BIOACTIVOS Productos medicinales, Insecticidas, Toxinas, Estimulantes

EXTRACTIVOS Gomas, resinas, látex, grasas, aceites fijos y esenciales, colorantes, taninos, lacas, ceras OTROS ANIMALES Y DERIVADOS Animales vivos

Derivados plumas, pieles, cuernos, dientes, cueros, seda, trofeos, estiércol, otros

111

OTRAS PLANTAS Y DERIVADOS VEGETALES

Plantas ornamentales, artesanías, utensilios, cuerdas, material para envolver Tallos para masticar Hojarasca, tierra vegetal y paja SERVICIOS AMBIENTALES Biodiversidad Protección de suelos Calidad y cantidad de agua Efectos climáticos SERVICIOS SOCIALES Y CULTURALES Recreación, Consumo (pesca y caza) Importancia histórica, importancia ritual, valor cultural y valor patrimonial

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Los PFNM son usados en:

Alimentos y aditivos alimentarios

Alimento para animales

Fibras y sedas

Fertilizantes (biomasa)

Productos fitoquímicos y químicos aromáticos

Aceites, látex, resinas y otros exudados

Materiales orgánicos para construcción

Artículos decorativos

Productos animales

113

http://oceanexplorer.noaa.gov/explorations/07twilightzone/background/biodiversity/biodiversity.html

¿Y LO MARINO QUÉ?

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Pseudopterogorgia elisabethae OCTOCORALLIA: GORGONIIDAE

Pseudopterosinas

Oferta actual: Islas Bahamas

(cerca de 5.5 ton/año)

Demanda: 30 a 45 ton/año (Hasta 100 ton)

Libra material animal seco (1999): $25-50

Síntesis química muy costosa

Industria cosmética: Extracto purificado del animal (1%)

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OR1

O OR2O

OR3OR4

CH3

H

H3C

pseudopterosina A R1 R2 R3 R4 = Hpseudopterosina B R1 R3 R4 = H R2 = Acpseudopterosina C R1 R2 R4 = H R3 = Acpseudopterosina D R1 R2 R3 = H R4 = Ac

H3C

CH3

CH3

Pseudopterosinas (A-K) Look et al., 1986 J. Org. Chem., 51: 5140-5145.

Look et al., 1986 Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 83: 6238-6240. Roussis et al., 1990 J. Org. Chem., 55: 4916-4922.

Pseudopterosinas E-K: Variación en los tipos y ubicación de los azúcares

y centros quirales de la aglicona c

CH3

OR1

O

CH3

H

H3C

O

OR3

OR4

OR2

H3C

CH3

seco-pseudopterosin A R1 R2 R3 R4 = Hseco-pseudopterosin B R1 R3 R4 = H R2 = Acseco-pseudopterosin C R1 R2 R4 = H R3 = Acseco-pseudopterosin D R1 R2 R3 = H R4 = Ac

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CH3

H3C

H3C

CH3

CH3

OR1

O OHO

OHOH

CH3

H

H3C

pseudopterosin A

H3C

CH3

CH3

CH3

H

N

O

H3C

CH3

H3C CH3

pseudopterazole

O

O

CH3

H3C

H3C

CH3

CH3

HO

elisabatin A

OH

O

CH3

H3C

H3C

CH3

CH3

OR1

OR2

CH3

H3C

H3C

CH3

CH3

R1=H R2=AcR1=Ac R2=H

R

R=H elisabatin BR=OH elisabatin 1

CH3

OH

CH3HH3C H

O

O

elisabethin A

H3C

OO

H

CH3

O

H

HH3C

H3CO

CH3

elisabanolide

H3C

CH3

O

CH3

H3CH

HO

H3C

H

CH3H

CH3

O

sandresolide A

O

OO

H

CH3

H3C

H

H

H3C

H3C

OH

OH

H3C

elisapterosin A

CH3

OH

CH3HH3C H

O

O

H

CH3

H

colombiasin A

H

CH3

H3C

H

H2C

R

CH3

OH

OHH3C

H

O

O

cumbiasin A R = Hcumbiasin B R = OH

ACTIVIDAD ANTIINFLAMATORIA DE LAS PSEUDOPTEROSINAS

5,5 % peso seco animal Muy activas en detener procesos de inflamación (degranulación) Edema Oreja ratón ED50

Ps A 8 g/oreja Ps E 38 g/oreja Indomethacin (Merck) 80 g/oreja Toxicidad (-) Mutagenicidad (-)

pseudopterosina A

O

O

CH3

H

H3C

H3C

CH3

CH3OH

OH

OH

OR1

O OHO

OH

OH

CH3

H

H3C

H3C

CH3

CH3

pseudopterosina E

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Pseudopterosinas: Breve Historia

1982-83 Recolección y pruebas preliminares.

Actividad antiinflamatoria

1986 Patente Universidad de California

1991 Gobierno Bahamas es notificado de un nuevo producto

1992-93 Pruebas Toxicología / Programas Piloto recolección

1993 Lipo Chemicals. Licencia Mercadeo.

Estée Lauder, Línea “Resilience”

1995 Ventas comienzan (Grandes recolecciones)

1997-2001 Lasker & Coffroth SUNY, Buffalo.

Ecologia, crecimiento , regeneración

2000 US$ 5-10 Millones

2001-2003 Biosíntesis pseudopterosinas (simbiontes)

Estudios en Colombia

2003-2008 Producción in vitro pseudopterosinas

Aprovechamiento de Pseudopterogorgia elisabethae

Problemas (Islas Bahamas)

Ultraconservacionismo (Renovabilidad Recurso)

Determinación del Impacto

Recolección de otras especies similares

Demanda (100x oferta)

Falta de Inversión

Políticas del Gobierno

Moratoria buceo autónomo (SCUBA) y de escafandra (hookah)

Decisiones sobre regalías

Comercialización de Pseudopterogorgia elisabethae en las islas Bahamas (2000)

Lipo Chemicals

Marsh Harbor Universidad California

Gobierno Bahamas

Pescadores Locales

US$ 25-30/lb

Impuesto Exportación US$ 5/lb

Regalías US $10/lb Material Crudo

??

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Regeneración 12-18 meses 126

PERO…

127

Ubicar poblaciones de P. elisabethae químicamente interesantes = Alto contenido pseudopterosinas

Determinar si la producción de pseudopterosinas puede ser inducida transplantando a diferentes profundidades

Determinar cuales localidades y variables ambientales tienen influencia en la producción de pseudopterosinas

Purificar e identificar otros compuestos con igual o mayor actividad antiinflamatoria?

Evaluación química y aprovechamiento del gorgonáceo Pseudopterogorgia elisabethae del Archipiélago de San Andrés y Providencia

2002-2003

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RECOLECCIÓN:

10 - 15 muestras por sitio

Porciones distales de aprox. 30 cm

130 Lucie Pautet UW Photography

132

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Providencia

San Andres

PsA

133 Dynamax RP-18 (250x5 mm d.i, 5m), Gradient: H2O/MeCN 30100% MeCN, 1 mL/min

Comparison of chromatographic profiles of P. elisabethae samples collected at the islands of Providencia and San Andres

Chemotype 1 Providencia

Chemotype 2 San Andres

PSEUDOPTEROSINAS COLOMBIANAS

H

CH3

O

CH3

H3C

H3C

O

R1O

OR2

OR3 CH3

H

CH3

OH

O

H

CH3

CH3

H3C

H3C

O

R1O

OR2

OR3

H

CH3

OH

Pseudopterosina P R1R2R3 = H Pseudopterosina T R1R2R3 = H

Pseudopterosina Q R1R2 = H R3 = Ac

Pseudopterosina R R1R3 = H R2 = Ac

Pseudopterosina S R2R3 = H R1 = Ac

Pseudopterosina U R1R2 = H R3 = Ac

Pseudopterosina V R1R3 = H R2 = Ac

Duque et al. 2006. Tetrahedron, 62: 4205-4213. Duque et al. 2004. Tetrahedron, 60(47): 10627-10635.

Puyana et al. 2004. . Journal of Chemical Ecology, 30(6): 1183-1201.

Densidad poblacional de P. elisabethae Providencia 0,35±0,03 col m-2 N=111 transectos Cantil Sur (Sitio 4) Z1 0,85±0,00 col m-2 N=3

Z2 0,70 col m-2 N=1

Cerca al Faro (Sitio 10) Z1 0,08±0,04 col m-2 N=3 Z2 0,05±0,00 col m-2 N=2

San Andrés 0,15±0,01 col m-2 N=73 transectos Reggae Nest (Sitio 16) Z1 0,48±0,14 col m-2 N=5

Z2 0,20±0,09 col m-2 N=3

Wild Life (Sitio 20) Z1 0,05 col m-2 N=1

Z2 0,08±0,03 col m-2 N=4

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PRODUCTOS ANTIFOULING DE ORIGEN NATURAL

OTRAS POSIBILIDADES EN BIOPROSPECCIÓN

137

COSMÉTICOS Y CUIDADO CORPORAL

NUTRACÉUTICOS BOTÁNICA MEDICINAL

ALIMENTOS NOVEDOSOS Y FUNCIONALES

MICROORGANISMOS GENES, ENZIMAS

NUEVOS MATERIALES Y FIBRAS

COLORANTES Y SABORIZANTES BIOTECNOLOGÍA

BIOREMEDIACIÓN

AGROQUÍMICA PROTECCIÓN DE CULTIVOS

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ESPECIES ANIMALES

ESPECIES VEGETALES USO, ORNAMENTALES

SEMILLAS

MARCO LEGAL PARA REALIZAR BIOPROSPECCIÓN EN COLOMBIA

Convenio Diversidad Biológica 1992 Decisión 391 de 1996 Junta del Acuerdo de Cartagena Permisos de Investigación y Acceso a Recurso Genético Min Ambiente-ANLA, Parques Naturales