AVANCES EN BIOTECNOLOGÍA DE ORGANISMOS ACUÁTICOS

1. JORNADA SOBRE BIOTECNOLOGÍA Y DESARROLLO ECI – PERUBIOTEC 04 DE ENERO 2010 AVANCES EN BIOTECNOLOGÍA DE ORGANISMOS ACUÁTICOS Susana Sirvas Cornejo Ph. D. en Biotecnología Marina

2. TEMAS A TRATAR Introducción Objetivos de la Biotecnología Moderna en Pesca y Acuicultura. Avances en biotecnología de OVMs acuáticos Tratamientos y consideraciones para introducir OVMs acuáticos. Conclusiones.

3. INTRODUCCIÓN Cualquier técnica o conjunto de técnicas que utilizan organismos vivos o sus partes, obteniendo o modificando productos, para mejorar plantas o animales, o para desarrollar microorganismos con usos específicos. (U.S. Congress Office of Technology Asessment, OTA, Commercialization of Biotechnology, 1984) DEFINICIONES DE BIOTECNOLOGÍA Es la interacción de ciencias naturales y organismos, células, parte de ellas y moléculas análogas, para la obtención de productos y servicios.(Federación Europea de Biotecnología) Multidisciplina de las cc.nn. que pone a disposición del hombre productos, procesos y servicios mediante el uso racional de los seres vivos, sus partes o derivados. Libro escolar “Ciencia y Ambiente”, 5to de primaria, Lima

4. INTRODUCCIÓN …Estas definiciones se aplican a la biotecnología tradicional y a la biotecnología moderna: BIOTECNOLOGÍA TRADICIONALNo involucra la tecnología del ADN recombinante BIOTECNOLOGÍA BIOTECNOLOGÍA MODERNA ADN RECOMBINANTE

5. INTRODUCCIÓN HACE CUÁNTO TIEMPO SE DESARROLLÓ LA TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTE? PAUL BERG COMBINÓ ADN DE DOS FUENTES DIFERENTES: 1972 HERBERT BOYER INTRODUJO ADN RECOMBINANTE EN UNA BACTERIA: 1973 GENENTECH COMPANY……INSULINA HUMANA TRANSGÉNICA: 1977

6. INTRODUCCIÓN BIOTECNOLOGÍA MODERNA: CLONACION GENETICA Es la formación de nuevas combinaciones de material genético, a través de la inserción de moléculas de ácidos nucleicos (ADN) en un virus, plasmidio o cualquier otro sistema vector, de tal manera que permite su incorporación a un organismo receptor, en el cual no ocurre en forma natural pero donde es capaz de propagarsecontinuamente.

7. INTRODUCCIÓN Pasos básicos de la Clonación Genética • Extracción del gen de interés a partir del organismo donador • Preparación del vector • Unión del gen de interés con el vector (ADN recombinante) • Transformación del organismo receptor • Identificación de clonas que contengan el gen de interés.

8. INTRODUCCIÓN CLONACION GENETICA EN PECES MICROINYECCION DE ADN

9. INTRODUCCIÓN ¿QUÉ Y POR QUÉ CLONAR? Se clonan genes que sirvan para obtener bienes y servicios que contribuyan al desarrollo, cuando otras estrategias no representan la mejor alternativa. La clonación genética ha probado ser una herramienta de utilidad en diversos campos: salud, agricultura, acuicultura, pesquería, medio ambiente, alimentos, minería, etc.

10. INTRODUCCIÓN De dónde se obtienen los genes de interés para mejoramiento genético? De organismos que los contengan. Ejemplo : Gen de la fluorescencia verde Medusa Aeuquorea victoria

11. INTRODUCCIÓN Proteína de la Fluorescencia Verde (GFP) OSAMU SHIMOMURA

12. INTRODUCCIÓN “Green Fluorescent Protein as Marker for Gene Expression” MARTIN CHALFIE, Ph.D. Columbia University, New York Science 263(5148): 802-5, 11 Feb. 1994.

13. araC ori pGLO GFP bla INTRODUCCIÓN CLONACIÓN DEL GEN • Enzima bla beta lactamasa • Resistencia a ampicilina • Gen GFP • Proteína Fluorescencia verde de Medusa Aequorea victoria • Gen araC • Regula transcripción GFP • ori • Permite la replicación del plasmidio

14. INTRODUCCIÓN APLICACIONES DE LA CLONACIÓN DEL GEN DE LA PROTEÍNA DE LA FLUORESCENCIA VERDE PEDAGOGÍA Y ARTE 1992 MEDICINA 1999 MEDIO AMBIENTE 1995 Y MUCHAS MÁS. . . SIGNIFICÓ PARA MARTIN CHALFIE, OSAMU SHIMOMURA Y ROGER TSIEN EL PREMIO NOBEL DE QUIMICA 2008.

15. INTRODUCCIÓN Biomonitores de contaminación de ambientes acuáticos, a través de biolumuniscencia.

16. OBJETIVOS de la Biotecnología Moderna en Pesca y Acuicultura Contribuir a una mejor domesticación de las especies para una acuicultura desarrollada. Disminuir los costos de producción. Reducir al mínimo el impacto de la actividad, sobre los ecosistemas y el medio ambiente. Lo cual se logra: Mejorando la tasa de crecimiento de las especies en cultivo. Elevando el valor nutricional del alimento animal. Incrementando la resistencia a enfermedades. Mejorando la tolerancia a factores ambientales adversos. Tratando los efluentes de la actividad acuícola y pesquera. y otros…

17. VENTAJAS de la Biotecnología Moderna en Pesca y Acuicultura (FAO) • El proceso de mejoramiento genético es más rápido que con las técnicas tradicionales de cruzamiento. • Se puede mejorar la cantidad y calidad de los cultivos acuáticos. • Los productos obtenidos, no son menos seguros que los obtenidos convencionalmente. • Se puede introducir un sólo gen en el organismo, a diferencia de los cruces para obtención de híbridos donde se introducen otros genes además de los deseados, sin saber cuáles son, ni cuáles son sus funciones.

18. VENTAJAS del uso de la Biotecnología Moderna en Pesca y Acuicultura (FAO) • Se puede incorporar al alimento animal características nutricionales adicionales (Ejm: enzimas digestivas, vitaminas, etc., a través de bacterias GMs.) • Se puede controlar el proceso reproductivo de especies en cultivo (Ejm: gonadotropina) • Se puede desarrollar vacunas específicas a la parte virulenta de un patógeno, envés de a todo el patógeno.

19. AVANCES del uso de la Biotecnología Moderna en Pesca y Acuicultura (FAO) Algunos Logros en Acuicultura: • Carpa con crecimiento acelerado y mayor eficiencia alimenticia, a través de la incorporación del gen de la hormona del crecimiento (China, India). • Elevada tasa de crecimiento y supervivencia en postlarvas de camarón, a través de dietas suplementadas con bacterias GM productoras de enzimas digestivas (Reino Unido). • Ostras y abalones con crecimiento acelerado (USA).

20. AVANCES del uso de la Biotecnología Moderna en Pesca y Acuicultura (FAO) • Control de la reproducción en tilapia a través de la • regulación de los genes de gonadotropina. • Tilapia productora de insulina (Canadá). • Carpa con resistencia a bajos niveles de oxígeno (China, USA). • Salmón con crecimiento acelerado, a través de la incorporación del gen de hormona del crecimiento (Canadá, USA).

21. AVANCES del uso de la Biotecnología Moderna en Pesca y Acuicultura (FAO) Algunos Logros en Pesquería: • Control del biofouling a través del uso de bacterias GM de Vibrio alginolíticus, productoras de compuestos anti-biofouling, en el revestimiento de embarcaciones, instrumentos y aparejos, sin ser tóxico para los organismos objetivo. • La biotecnología ha llevado a la construcción de bacterias cuyo interior posee gránulos de polímeros, que pueden producir plásticos biodegradables. • Hallazgo de organismos acuáticos que puedan ser donadores de genes de interés industrial, ejm: GFP de medusa.

22. AVANCES del uso de la Biotecnología Moderna en Pesca y Acuicultura Cortesía: Willy Roca

23. GENETICALLY MODIFIED ORGANISMS AND AQUACULTURE John A. Beadmore and Joanne S. Porter United Kingdom for FAO, 2003

24. Table 4. Actual and potential benefits of GMOs to aquaculture.

35. CONSIDERACIONES PARA LA INTRODUCCIÓN DE OVMs • Bioseguridad • Pruebas experimentales previas al cultivo comercial. • Capacitación de tomadores de decisiones. • Seguimiento de actividades. • Consulta a países con experiencia en el tema.

36. CONCLUSIONES • FAO: "El Estado Mundial de la Agricultura y la • Alimentación 2003-2004” • Hasta ahora, en los países donde se ha producido cultivos trangénicos, no ha habido ningún informe verificable de que causen algún peligro importante para la salud o el medio ambiente. • La FAO apoya un sistema de evaluación con base científica que determine objetivamente los beneficios y riesgos de cada OMG.

37. CONCLUSIONES FAO: "El Estado Mundial de la Agricultura y la Alimentación 2003-2004” • Se debe adoptar un procedimiento caso por caso. • El proceso de evaluación también debería tener en cuenta la experiencia y capacitación ya adquirida por las autoridades nacionales en el conocimiento de tales productos. .

38. CONCLUSIONES • El Nuffield Council (Fundación de Bioética) recomienda: No adoptamos la opinión de que haya pruebas suficientes de peligro actual o potencial que justifiquen en este momento una moratoria de la investigación, de los ensayos de campo, o de la liberación controlada de cultivos modificados genéticamente en el medio ambiente.

39. FAO Aquaculture in the Third Millennium... Dunham, R.A., Majumdar, K., Hallerman, E., Bartley, D., Mair, G., Hulata, G., Liu, Z., Pongthana, N., Bakos, J., Penman, D., Gupta, M., Rothlisberg, P. & Hoerstgen-Schwark, G. 2001. Review of the status of aquaculture genetics. In R.P. Subasinghe, P. Bueno, M.J. Phillips, C. Hough, S.E. McGladdery & J.R. Arthur, eds. Aquaculture in the Third Millennium. Technical Proceedings of the Conference on Aquaculture in the Third Millennium, Bangkok, Thailand, 20-25 February 2000. pp. 137-166. NACA, Bangkok and FAO, Rome. El reto para acuicultores, científicos de la pesca y tomadores de decisiones, es lograr un balance apropiado entre darse cuenta del potencial para el desarrollo económico propuesto por la biotecnología para acuicultura, y minimizar cualquier riesgo al ambiente y a la salud humana. El uso beneficioso de la biotecnología en programas de desarrollo acuícola, requerirá de esfuerzos sostenidos dirigidos a desarrollar aplicaciones sustentables bien escogidas.

40. G R A C I A S RIO NEGRO, MANOS, BRASIL