LA CARA Y LA CRUZ DE LOS NUEVOS FÁRMACOS PRODUCIDOS POR INGENIERÍA GENÉTICA

1. LA CARA Y LA CRUZ DE LOS NUEVOS FÁRMACOS PRODUCIDOS POR INGENIERÍA GENÉTICA

2. INTRODUCCIÓN La biotecnología esuna cienciadeun enfoque multidisciplinario que involucra a varias disciplinas y ciencias (biología, bioquímica, genética, virología, agronomía, ingeniería, química, medicina y veterinaria entre otras). Hay muchas definiciones para describir la biotecnología, en términos generales biotecnología es el uso de organismos vivos o de compuestos obtenidos de organismos vivos para obtener productos de valor para el hombre, La biotecnología ha sido utilizada por el hombre desde los comienzos de la historia en actividades como la preparación del pan y de bebidas alcohólicas o el mejoramiento de cultivos y de animales doméstico.

3. OBJETIVOS Objetivos Generales: • Conocer la cara y la cruz de la biotecnología, de los nuevos fármacos producidos por la ingeniería genética. Objetivos Específicos. • Determinar las ventajas de los fármacos producidos por la ingeniería genética. • Determinar las desventajas de los fármacos producidos por la ingeniería genética.

4. MARCO TEÓRICO • Se ha observado que la biotecnología no representa nada nuevo, ya que tanto la utilización de microrganismos en los procesos de fermentación tradicionales, así como las técnicas empíricas de selección genética y de hibridación, se han usado a lo largo de toda la historia de la humanidad. • Esto ha llevado a distinguir entre la biotecnología tradicional y la nueva biotecnología. Equivocadamente se tiende a asociar los procesos de fermentación con la primera y la ingeniería genética con la segunda.

5. Ingeniería Genética La ingeniería genética es una parte de la biotecnología que se basa en la manipulación genética de organismos con un propósito predeterminado, aprovechable por el hombre: se trata de aislar el gen que produce la sustancia e introducirlo en otro ser vivo que sea más sencillo de manipular. Lo que se consigue es modificar las características hereditarias de un organismo de una forma dirigida por el hombre, alterando su material genético.

6. El proceso puede utilizarse ya en bacterias y en células eucariotas, vegetales o animales. Una vez adicionada o modificada la carga cromosómica, el organismo en cuestión sintetiza la proteína deseada y el aumento del rendimiento de la producción puede obtenerse mediante el aumento en la población portadora.

7. Las bases de la ingeniería genética han consistido en resolver el problema de la localización e inserción de genes y la multiplicación redituable de las factorías logradas.

8. Biotecnología en la Medicina Biotecnología en la Medicina, permitirán identificar los genes que intervienen en las enfermedades con más prevalencia y desarrollar fármacos que compensen la actividad de los genes alterados en cada patología. Son cuatro áreas de investigación sobre salud humana en las que la biotecnología tiene un mayor impacto son las relativas a diagnóstico molecular y pronóstico de enfermedades; desarrollo de fármacos; terapia celular e ingeniería de tejidos y, por último, terapia génica y vacunas génicas.

9. Biotecnología en fármacos Los fármacos son aquellas sustancias de interés clínico, es decir aquellas usadas para la prevención, diagnóstico, tratamiento, mitigación y cura de enfermedades. Los fármacos pueden ser sustancias creadas por el hombre o producidas por otros organismos y utilizadas por el hombre. De esta forma, hormonas, anticuerpos, interleucinas y vacunas son considerados fármacos al ser administrados en forma farmacéutica. Es una sustancia biológicamente activa se clasifica como fármaco, debe administrarse al cuerpo de manera exógena y con fines médicos.

10. Productos naturales Alrededor del 60% de las moléculas de pequeño tamaño aprobadas para su uso terapéutico en los últimos veinte años son productos naturales, o derivados de los mismos. A pesar de esto, el interés de muchas grandes compañías farmacéuticas por el descubrimiento de fármacos a partir de productos naturales comenzó a decaer en la década de los ‘90 por razones prácticas. En estos procesos, los extractos crudos se sometían a los ensayos y, en caso de evidencia de actividad, el extracto se fraccionaba y el compuesto causante de esa actividad se aislaba y caracterizaba mediante un proceso lento, ineficiente y muy laborioso.

11. Química combinatoria La química o síntesis combinatoria es la producción simultánea de una colección de moléculas. El objetivo primario era la preparación simultánea de todos los posibles compuestos (principalmente péptidos) de un determinado tamaño. Actualmente, se tiende a preparar colecciones menos numerosas, pero de mayor calidad y relevancia, por ejemplo, de unos 150 compuestos, con una pureza superior al 95% y con todos sus miembros caracterizados estructuralmente.

12. TERAPIAS GÉNICAS Terapia génica, inserción de un gen o genes en las células para proporcionar un nuevo grupo de instrucciones a dichas células. La inserción de genes se utiliza para corregir un defecto genético hereditario que origina una enfermedad, para contrarrestar o corregir los efectos de una mutación genética, o incluso para programar una función o propiedad totalmente nueva de una célula. Los genes están compuestos de moléculas de ácido desoxirribonucleico o ADN (véase Ácidos nucleicos), y se localizan en los núcleos celulares.

13. Análisis de alto rendimiento El Análisis de alto rendimiento o High Throughput Screening (HTS), es un proceso en el que un elevado número de compuestos se analiza mediante un ensayo (denominado ensayo primario) que pone de manifiesto su capacidad de interaccionar con una diana farmacológica dada. Aquellos compuestos que resulten activos en el ensayo primario serán sometidos a posteriores estudios encaminados hacia su potencial farmacológico para el tratamiento de la enfermedad de interés. Con este tipo de técnica se pueden analizar entre 100 mil y 2 millones de compuestos, de los que sólo unos pocos podrán considerarse candidatos a fármacos y avanzarán en las fases posteriores del desarrollo farmacéutico.

14. Plantas Y Animales Que Producen Fármacos: Con el advenimiento de las técnicas de ingeniería genética que permitieron obtener plantas y animales transgénicos surgió también la posibilidad de utilizar a estos organismos para la producción de proteínas recombinantes de interés farmacológico. Así, los animales pueden producir estas proteínas recombinantes en vez de hacerlo en birreactores o fermentadores industriales utilizando bacterias. Así, en este caso, el nuevo birreactor es un animal transgénico. La estrategia de utilizar animales de granja (ovejas, vacas, cerdos, cabras, gallinas, conejos, etc.) como fábricas de productos farmacológicos recombinantes se denominó “Granja farmacológica”.

15. Lo Que Se Viene: La Farmacogenómica La farmacogenómica es el estudio de cómo la herencia genética de una persona afecta a la respuesta de su organismo a un fármaco. Esta disciplina tiene en cuenta las características de las secuencias genómicas, mediante una visión integradora que incluiría interacciones entre dichos genes y tiene como objetivo crear fármacos a medida para cada paciente y adaptados a sus condiciones genéticas. El medio ambiente, la dieta, estilo de vida y estado de salud, todo ello puede influir sobre la respuesta de una persona a un fármaco. Entender el funcionamiento genético se cree será la "llave" para crear drogas personalizadas con mayor eficacia y seguridad.

16. BIOTECNOLOGÍA Y LA INDUSTRIAFARMACEÚTICA. La industria farmacéutica incorporó la utilización de microorganismos en los década de 1940. En los últimos años está utilizando la tecnología del ADN recombinante e ingeniería genética, lo que ha supuesto una revolución en las perspectivas de la medicina. Los microorganismos se utilizan para la obtención de un gran número de sustancias, como por ejemplo: • Producción de antibióticos • Producción de vacunas (antígenos bacterianos y víricos), sueros y anticuerpos monoclonales • Producción de hormonas (insulina, del crecimiento, esteroides) • Producción de vitaminas, aminoácidos, enzimas, factores de coagulación

17. PRODUCCIÓN DE ANTIBIÓTICOS. El primer antibiótico aislado fue la penicilina. En 1929. Fleming, descubrió casualmente al comprobar que un cultivo de Staphylococcus aureus (bacteria) se contaminó por esporas de Penicillum notatum (hongo) y que las colonias de bacterias rodeadas por el hongo morían. Pensó que el hongo producía alguna sustancia responsable de ese efecto sobre la bacteria. La llamó penicilina. Fue aislada once años más tarde. Su producción industrial comenzó en los años 40, al final de la SGM. La penicilina así obtenida se llamó penicilina G, pero se dejó de usar porque era tóxica para el hombre. Fue sustituida por penicilinas semisintéticas, menos tóxicas que la G. Para ello se añaden cadenas laterales a las penicilinas naturales. Casi se aumenta el espectro de acción, y su potencia frente a bacterias.

18. Los antibióticos son metabolitos secundarios producidos y excretados por hongos (Penicillium, Cephalosporium) y bacterias (Bacillus, Streptomyces) y actinomicetos, que inhiben el crecimiento de otros microorganismos o los matan. Se utilizan para combatir infecciones bacterianas y fúngicas. Su uso es profiláctico (preventivo) o curativo. Los antibióticos impiden la formación de la PC o bloquean la síntesis de proteínas, como muestra la tabla siguiente

19. PRODUCCIÓN DE VITAMINAS: La mayor parte de las vitaminas que se añaden a los alimentos o de los preparados multivitamínicos son sintetizadas en laboratorio. Sólo dos se fabrican utilizando microorganismo: la vitamina B12 por bacterias (Pseudomonas, Propionibacterium) y la riboflavina por bacterias y hongos (Ashya).

20. PRODUCCIÓN DE AMINOÁCIDOS: Algunos aminoácidos se utilizan en la industria alimentaria como potenciadores del sabor, antioxidante u otros tipo de aditivos, como por ejemplo: • Ácido glutámico, potenciador del sabor • Lisina, como complemento en alimentos de origen vegetal, ya que es un aminoácido esencial. Algunos piensos para animales contienen estos aminoácidos.

21. PRODUCCIÓN DE ENZIMAS MICROBIANAS: Las enzimas son ampliamente utilizadas por la industria química (fabricación de detergentes), alimentaria (panadería, pastelería), industria textil y medicina. Al principio se obtenían de vegetales y animales pero ahora se obtienen a partir de microorganismos (hongos como Penicillium, Aspergillus, y Mucor, y algunas bacterias) seleccionando cepas super productivas. Ejemplos: lipasas, amilasas, proteasas, renina, pectinasas, que son expulsadas al exterior por los microbios para degradar materia orgánica y aprovechar los productos de la digestión. Algunos usos de estas enzimas son: • Comida para bebés. Se añade tripsina para pre digerir el alimento. • Las proteasas se utilizan para hacer el cuero más flexible. Las amilasas se usan para degradar el almidón de la madera y obtener un producto más liso y suave. • La renina microbiana ha sustituido desde 1965 a la de rumiantes para hacer queso. Además es más barata

22. PRODUCCIÓN DEL ÁCIDO CÍTRICO El ácido cítrico se utiliza como conservante en bebidas y enlatados. Los fabrica Aspergillus niger como citrato de hierro. Se utiliza como fuente de carbono, melaza de remolacha azucarera, jarabe de caña de azúcar o almidón de patata.

23. PRODUCCIÓN DE HORMONAS PROTEICAS Y OTRAS PROTEÍNAS DE MAMÍFEROS DE INTERÉS TERAPEÚTICO. • Industria farmacéutica: la insulina . Se crean organismos genéticamente modificados (OGM) que sean capaces de formar moléculas o sustancias que no le son propias. De esta forma se obtienen antibióticos, hormonas, vacunas, y proteínas que no producen rechazo en el paciente.

24. PRODUCCIÓN DE HORMONAS ESTEROIDES Se aplica el procedimiento denominado bioconversión o biotransformación, en el que se añade al fermentador una sustancia que el microbio transforma en la sustancia buscada, como por ejemplo cortisona, hidrocortisona, andrógenos y estrógenos. En principio se utilizaba levadura para fabricarla, pero su precio era muy elevado porque la producción era muy escasa. En 1952 se sustituyó por el moho del pan Rhizopus nigrans y Rhizopus arrhizus, capaz de transformar la progesterona en cortisona, antiinflamatorio. También se obtiene hormonas anticonceptivas.

25. PRODUCCIÓN DE INTERFERÓN. El interferón fue descubierto en 1957 en Londres por Isaac y Linderman, al descubrir que los pacientes que padecían alguna infección vírica, raramente eran infectados por más virus. Ello se debía a que producían que la denominaron INTERFERÓN. Es una proteína fabricada por células somáticas como respuesta a una infección vírica (defensa antiviral). También tiene otros efectos, como inhibidor del crecimiento antitumoral, regulación del sistema inmune e inhibición del crecimiento celular.

26. MÁS FÁRMACOS A PARTIR DE ANIMALES TRANSGÉNICOS • La empresa holandesa de biotecnología Pharming está desarrollando varios productos a partir de organismos transformados genéticamente. Uno de ellos es la lactoferrina humana, proteína que se encuentra naturalmente en la leche, que estimula el sistema inmune y se cree que juega un papel fundamental en la protección contra el cáncer, el asma y las enfermedades alérgicas. • La compañía está desarrollando la producción de lactoferrina humana recombinante en la leche de vacas transgénicas. La utilización de esta proteína sería para su adición en alimentos funcionales y saludables.

27. Cerdo transgénico para el precursor de la hormona de crecimiento proteasa resistente (GHRH). Por técnicas de muta génesis sitio dirigida y terapia electro génica, se introdujo en músculo de cerdo. Los efectos de una inyección de 10 mg de dosis del plásmido, en cerdos de tres semanas de edad, se mantuvo sobre 60 días con un 42% mayor que los controles a los 62 días (42 kg contra 29 kg). • PAPA con la vacuna que previene la insulina dependencia de la diabetes mellitus 100 veces más poderosa que la actual vacuna. PAPA con la sub-unidad B antigénica de la entero toxina del Vibriocholerae causante del cólera). • FRIJOL de SOYA con anticuerpos que protegen contra el virus 2 de Herpessimplex (HSV).

28. Ventajas y Desventajas de la Ingeniería Genética al desarrollo de nuevos fármacos. Ventajas : • La farmacogenómica se perfila como el principal avance que aportará la biotecnología al campo de la medicina en los próximos años. No sólo permitirá ajustar la dosis terapéutica de muchos fármacos a las características genéticas del paciente, sino que ayudará a recuperar moléculas desechadas por inducir efectos adversos en determinados grupos de población. Entre todos las áreas que abarca una disciplina de aplicaciones tan amplias como la biotecnología, ha sido en salud humana donde se han producido los avances más importantes.

29. Desventajas: • La modificación genética del ganado lleva a animales enfermos y sufrientes y a un alimento de ínfima calidad. Ya se están criando animales con enfermedades para experimentos y una vida de sufrimiento. Estos animales frecuentemente son enfermizos y tienen una vida mas corta. • La contaminación biológica puede ser el mayor peligro resultante de la ingeniería genética. Nuevos organismos vivos, bacterias y virus serán soltados para reproducir, migrar y mutar. Pasarán sus nuevas características a otros organismos y nunca se podrán recuperar.

30. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA INGENIERÍA GENÉTICA Ventajas • El principal avance de la Ingeniería Genética consiste en la capacidad para crear especies nuevas a partir de la combinación de genes de varias existentes, combinada también por lo tanto sus características. Cultivos con genes de insectos para que desarrollen toxinas insecticidas o tomates con genes de pez para retrasar la marchitación, han dejado hace tiempo de ser ciencia-ficción para constituir una realidad en nuestros días • Permitir el cultivo de hortalizas en áreas desérticas hasta ahora estériles o aumentar el tamaño de los frutos cultivados son algunos de los adelantos que la utilización de este tipo de técnicas puede aportar a la Humanidad, con los logros que supone hacia la erradicación del hambre en el Mundo. Lo que no se ha definido todavía es cómo compatibilizar estos objetivos con los intereses económicos de las empresas de biotecnología que los desarrolla

31. Desventajas: • Los expertos advierten que detrás de estas mejoras y nuevas aplicaciones se esconden también riesgos y peligros de notable importancia. • Como sucede siempre, las desventajas provienen o pueden proceder del mal uso de las técnicas mencionadas, lo cual es motivo de preocupación por los riesgos e implicaciones que pueden derivarse. A ello ha dado respuesta el Comité Internacional de Bioética de la Unesco fijando unos objetivos que pueden concretarse en dos: • evitar aspectos del progreso que atenten contra la dignidad humana • que las posibilidades científicas no generen peligrosidad por falta d definiciones éticas

32. Conclusiones • Concluimos conociendo la cara y la cruz de la biotecnología, de los productos transgénicos. • Determinamos las ventajas y las desventajas de los productos transgénicos. • También los productos transgénicos contaminan el medio ambiente.