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ORT Uruguay, Montevideo, Agosto de 2011
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BIOTECNOLOGÍA Y SOCIEDAD
Dra. María Antonia Malajovich
Coordinadora de Biotecnología
Instituto de Tecnologia ORT de Rio de Janeiro
www.ort.org.br
SALUD: TODO PARECE POSIBLE CON BT
¿QUÉ ES POSIBLE?
Monitorear
Remediar
Prevenir
Pruebas de diagnóstico
de base genética e inmunológica
Vacunas
Medicamentos y
tratamientos nuevos
VACUNAS
Indispensables en la prevención
de las enfermedades conocidas
o emergentes
LAS RESPUESTAS PRIMARIA Y SECUNDARIA
Intensidad de la
respuesta inmune
1
2
Primer contacto con el
patógeno (antígeno)
3
4
5
Segundo contacto con el
patógeno (antígeno)
6
7
8
Semanas
LA MEMORIA INMUNOLÓGICA
Antígeno
Detectado por células que activan diferentes tipos de linfocitos
Linfocitos T citotóxicos
Linfocitos T auxiliadores
Linfocitos B
Síntesis de anticuerpos
Células de memória
Eliminan las células infectadas
Neutralizan o marcan el antígeno,
dando início a su eliminación
VACUNAS
Virus patogénico
V. relacionado
V. atenuado
V. muerto
Subunidades
Linfocitos
ByT
Enfermedad y recuperación
INMUNIDAD NATURAL ADQUIRIDA
INMUNIDAD ARTIFICIAL ADQUIRIDA
Recombinante
VACUNAS RECOMBINANTES
Gen codificador
del antígeno de
superficie HBsAg
Virus HBV
Levadura transformada
Síntesis del antígeno
VACUNA
TERCERA GENERACIÓN DE VACUNAS
DNA
Inyección en el músculo
Células dendríticas
Migración a los órganos linfoides
Síntesis del antígeno
Respuesta inmune
ÁREA VETERINARIA
Virus IHNV (truchas y salmones)
V. del oeste del Nilo (equinos)
PRODUCCIÓN DE VACUNAS
Fase
Objetivo
Duración mínima
Participantes
Pre- clínica
Selección de un
antígeno “candidato”
a vacuna
3 a 6 años
Cultivos de células
Animales de laboratorio
Fase 1
Seguridad
6 a 8 años
10 a 100 personas
adultos
Fase 2
Dosaje
100 a 3.000 personas
Fase 3
Eficiencia
30.000 a 40.000 personas
Fase 4
Vigilancia farmacológica
Aspectos éticos
Código de Nüremberg (1949)
Participación voluntaria
Consentimiento informado
PRODUCCIÓN DE VACUNAS
 Aspectos tecnológicos




BPL, BPF
Reducir el número de dosis
Vacunas orales (veterinarias)
Producción de antígenos en plantas
transgénicas (Lemna, tabaco)
ERRADICAR LA ENFERMEDAD
 Enfermedades conocidas
 Viruela
 Poliomielitis
 Gripe
 Enfermedades emergentes
Fiebres hemorrágicas, enfermedad de Lyme, dengue,
enfermedad de los legionarios, SIDA, E.coli 0 104 etc.
BIOTERRORISMO
PRUEBAS DE DIAGNÓSTICO
 Parámetros fisiológicos
 Enfermedades infecciosas
 Práctica forense
 Diagnóstico genético
PRUEBAS DE DIAGNÓSTICO
Cualidades de una prueba de diagnóstico
CARACTERÍSTICA
DEFINICIÓN
Sensibilidad
Dar un resultado positivo cuando la condición está presente
Especificidad
Dar un resultado negativo cuando la condición no está presente.
Exactitud
Dar el mismo valor que el obtenido con otro método
Reproductibilidad
Dar siempre el mismo valor en la misma muestra
Las técnicas bioquímicas, inmunológicas e genéticas ocupan un lugar preponderante en el sector porque
reúnen varias cualidades. También se aplican en el área ambiental (análisis de suelos, calidad del agua) y
en la industria de alimentos (identificación de contaminantes en alimentos o materias primas)
Imágenes comerciales de algunos dispositivos
miniaturizados, utilizados en pruebas de diagnóstico.
A: Lab-on-a-chip de Agilent (lab-on-a-chip-loc-243049.jpg
en http://www.directindustry.com)
B: Chip de DNA para diagnóstico de Toshiba
(http://www.toshiba.co.jp/rdc/rd/fields/06_t29_e.htm)
C: Gene chip de Affymetrix
(http://www.pgbeautygroomingscience.com)
PRUEBAS MICROBIOLÓGICAS
TÉCNICAS MICROBIOLÓGICAS (Sistemas API de Biomérieux)
•
Identifican casi todas la bacterias (Gram+ y Gram-) y levaduras de interés clínico.
•
Reducen la cantidad de reactivos, el trabajo laboratorial y los costos.
Imagem comercial de um sistema API de Biomérieux (http://www.biomerieux-usa.com)
PRUEBAS INMUNOLÓGICAS
MÉTODO DIRETO
MÉTODO INDIRETO
ELISA
Color proporcional
a la cantidad de antígeno
en la sangre
Microplaca de poliestireno http://88proof.com/synthetic_biology/blog/archives/439
Color proporcional
a la cantidad de anticuerpo
en el suero
PRUEBAS GENÉTICAS (1)
 Sondas acopladas a moléculas fluorescentes
(SKY, FISH, ASO, Southern y Northern Blot, Fingerprint)
 PCR (en tiempo real)
 Biochips (lab-on-a-chip)
 Microarrays
Imágens comerciales de termocicladores
PRUEBAS GENÉTICAS (2)
Tejido
Extracción de mRNA
Preparación de cDNA
(transcriptasa reversa)
Amplificación del cDNA,
que es marcado con una substancia fluorescente
Arrays en el diagnóstico de mutaciones. Puntos verdes y rojos
corresponden a cada una de las muestras, amarillos a ambas y
negros a ninguna.
Paciente
Control
ENFERMEDADES GENÉTICAS
 Diagnóstico
 Observaciones clínicas
 Pruebas de laboratorio (metabolismo, cromosomas, DNA)
 Limitaciones
 Algunas mutaciones son inocuas para la salud del portador.
 Mutaciones en genes diferentes pueden causar la misma enfermedad
 Mutaciones diferentes dentro de un gene pueden causar la misma
enfermedad.
 Mutaciones diferentes dentro de un gene pueden causar
enfermedades parecidas pero con un pronóstico diferente.
 ¿Cuando hacer el diagnóstico?
DIAGNÓSTICO PREVENTIVO Y PREDICTIVO
Caso del gene BRAC1
Preguntas
 ¿Quién controlará la aplicación de las pruebas genéticas?
 ¿Cómo asegurar que la decisión de hacer una prueba sea
exclusivamente personal?
 ¿Quién tendría acceso a la información resultante?
INDUSTRIA DE MEDICAMENTOS
5.000 compuestos
Descubrimiento
Fase pre-clínica
Inicio de la investigaciones. Estudios laboratoriales y ensayos en animales
(actividad biológica, seguridad)
Pedido de patente (3,5 a 4 años)
5 compuestos
Pedido de aprobación para iniciar los ensayos en seres humanos
Fase I: acompaãmiento farmacocinético, seguridad y dosaje en 20-100 voluntarios
sanos (1 año)
Ensayos clínicos
Fase II: eficacia y efectos colaterales en 100-500 pacientes voluntarios (2 años)
Fase III: monitoreamiento de las reacciones al uso prolongado del medicamento
en 1.000 a 5.000 pacientes voluntarios (3 años)
1 compuesto
Proceso de aprobación del nuevo medicamento (2,5 años)
Procedimientos
administrativos
Fase IV: vigilancia farmacológica
Vencimiento de la patente
años
Genéricos
FITOTERÁPICOS Y MEDICINA TRADICIONAL
Ácido salicílico
Ácido acetilsalicílico
 Normas (WHO, 1978, 1998, 2000)
VENTAJAS
Baratos, venta libre, pocas
oportunidades de patentes
DESVENTAJAS
Eficacia, efectos colaterales,
ensayos clínicos confiables,
control de calidad ?
Arte tibetana – Tangkas –
Romio Shrestha (1990s)
¿CÓMO ENCONTRAR PRINCIPIOS ACTIVOS?
 Investigar la biodiversidad
 Microorganismos
 Fauna y flora marina
 Diseñar nuevos productos,
correlacionando estructura y actividad
 Química combinatoria
 Métodos computacionales
 Ensayos robotizados
ANTIBIÓTICOS
ANTIBIÓTICOS E ANTIBACTERIANOS
Sulfonamidas (Sulfas)
β-lactámicos
Cloranfenicol, tetraciclinas
Aminoglicosídios
Macrolídios
Quinolonas, estreptograminas
Oxazolidinonas
Lipopeptídeos
Glicilciclinas
Mutilinas
FECHA
1936
1940
1949
1950
1952
1962
2000
2003
2005
2007
Penicilina
 Nuevas estrategias para encontrar moléculas con actividad inhibitoria
 Sistemas robotizados de alto desempeño
 Genómica comparativa
PROTEÍNAS RECOMBINANTES
Péptido señal
mRNA
Remoción de la señal
y unión entre A y B
Molécula precursora
Remoción de C
Proinsulina
Insulina
PROTEÍNAS RECOMBINANTES
Métodos de
producción
Bacterias
Levaduras
Células
Plantas
Animales
Aplicaciones
Función
Substituyen o complementan
moléculas naturales
Hormonas, interferones, interleucinas,
factores de crecimiento celular o de
coagulación sanguínea, enzimas
Cumplen una función
medicamentosa
Hematología, oncología,
endocrinología, artritis,
enfermedades inmunes
y genéticas (lisosómicas)
tPA, estreptoquinasa, anticuerpos monoclonales
y antígenos bacterianos para vacunas
FARMACOGENÓMICA
FARMACOGENÉTICA
Identifica cuales son los genes que están
asociados a algunas enfermedades
Localiza SNPs dentro de esos genes
Investiga las diferencias genéticas que
permiten prever diferentes respuestas a
un medicamento.
Ejemplos:
DeCode (Rejkjavik) – 1999 Acuerdo con Hoffmann-La Roche
Bancarrota - 2009 -
-
Degradación más o menos rápida de los
medicamentos (Citocromo P450)
-
Hipersensibilidad al abacavir en pacientes
HIV positivos, portadores del alelo
HLA-B*5701
ASPECTOS ECONÓMICOS
Consumo de medicamentos
11%
Investigación y desarrollo de un
medicamento nuevo
US$ 800 millones, 10 a 15 años
12%
Patentes
28%
Blockbusters : ventas por US $ 1 bi
49%
Resto del mundo
América del Norte
Europa
Japón
Orphan Drug Act asegura incentivos
financieros a las empresas que desarrollen
medicamentos para las enfermedades que
afectan a menos de 200.000 personas
TERAPIAS BIOLÓGICAS
Los 10 anticuerpos monoclonales de uso terapéutico, líderes de ventas en 2010.
NOMBRE GENÉRICO (MARCA)
EMPRESAS
INDICACIONES
Infliximab (Remicade®)
Johnson & Johnson
Merck
Mitsubishi Tanabe
Bevacizumab (Avastin®)
Rituximab (Rituxan®)
Roche
Roche
Adalimumab (Humira®)
Abbott
Trastuzumab (Herceptin®)
Cetuximab (Erbitux®
Roche
BMS
Merck Serono
Novartis
Roche
Biogen Idec
Elan
Roche
Novartis
Astra Zeneca
Artritis reumatoide
Colitis ulcerosa
Enfermedad de Crohn
Psoriasis
Artritis psoriática
Espondilosis anquilosante
Cáncer de cólon
Linfoma no Hodgkins
Artritis reumatoide
Artritis reumatoide
Psoriasis
Artritis idiopática juvenil
Artritis psoriática
Espondilosis anquilosante
Enfermedad de Crohn
Cáncer de mama
Cáncer de colon, cabeza y cuello
Ranibizumab Lucentis®
Natalizumab (Tysabri®)
Omalizumab (Xolair®)
Palivizumab (Synagis®)
VENTAS (2010)
US$ BILHÕES
8.0
6.8
6.7
6.5
5.5
3.2
Degeneración macular
3.1
Esclerosis múltiple
1.75
Asma alérgica
1.1
Virus respiratorio sincicial
1.0
CÁNCER
Enfermedad genética (1% del genoma)
Proto-oncogenes
Codifican proteínas que estimulan la división
celular, inhiben la diferenciación y detienen la
apoptosis
Aumenta la síntesis de esas proteínas
Antígenos supresores
de tumores
Estimulan la autodestrucción de las
células que sufrieron una mutación
Alterados o desactivados
TERAPIAS BIOLÓGICAS
Vacunas contra el cáncer
 Varias vacunas preventivas
virus HBS, papilomavirus (Gardasil, Merck; Cevarix, GlaxoSmithKline)
 Una vacuna para estimular la respuesta inmune: BCG
 Una vacuna terapéutica (Sipuleucel-T o Provenge®)
Investimento (US $ 1 billón)
TERAPIAS BIOLÓGICAS
VACUNAS TERAPÉUTICAS (Sipuleucel-T o Provenge® de Dendreon)
A. Extracción de las células dendríticas
Leucoféresis (3 horas)
Células dendríticas
B. Incubación con Provenge
2 a 3 dias
Células dendríticas
+ Provenge® (PAP-GM-CSF)
Células dendríticas que
incorporaron el antígeno
tumoral PAP-GMCSF
C. Reinfusión de las células modificadas en el paciente (3 veces, con 2 semanas de intervalo)
Estímulo de la respuesta de las células-T contra el antígeno tumoral
PAP-GM-CSF y, consecuentemente, contra las células cancerosas.
TERAPIAS GÉNICAS DE CÉLULAS SOMÁTICAS
Cópias de un gen normal ,
clonado en bacterias
Inserción en un vector
Lipossomo
Vírus
Introducción del gen normal en las células de un individuo con una enfermedad genética
Pulmón
Músculo
Hígado
Cultivo de células (médula ósea)
Reimplantación
TERAPIAS GÉNICAS DE CÉLULAS SOMÁTICAS
Altos y bajos de la tecnología





Martin Cline, 1980.
SCID (Ashanti e Cynthia, 1990) / modificación de los linfocitos
Jesse Gelsinger, 1999.
SCID-X1 (Francia, 2000)
SCID (Salsabil, 2002) / modificación de células troncales
El único producto comercial autorizado es la Gendicina ® (Shenzen SiBiono Gene Tech,
China), un adenovírus con el gen supresor de tumores p53, para carcinoma de células
escamosas de cabeza y cuello.
MEDICINA REGENERATIVA
 Trasplantes de órganos
 Ingeniería de tejidos
Cultivo de piel in vitro
Bio-mimética para reparar fracturas
y lesiones.
Ejemplo: reconstrucción de tráquea.
 Terapias celulares
MEDICINA REGENERATIVA
CÉLULAS TRONCALES EMBRIONARIAS
CÉLULAS TRONCALES ADULTAS
Pluripotentes, pueden diferenciarse en Se diferencian en un número limitado de
cualquiera de los más de 200 tipos tipos celulares.
celulares del organismo.
Aproximadamente 30 células fáciles de Difíciles de encontrar en los tejidos.
encontrar en un embrión de 3 a 5 días.
Fáciles de cultivar en el laboratorio.
Más difíciles de cultivar en el laboratorio.
Inducen rechazo
Inducen rechazo si son trasplantadas a otra
persona, pero pueden ser reintroducidas en
la misma persona, del mismo modo que un
injerto autólogo.
MEDICINA REGENERATIVA
Extracción de médula ósea
Selección y multiplicación
de las células troncales
Diferenciación
CONSIDERACIONES FINALES
Herramientas
Alicerces
Indústria Química
Energía
Medio ambiente
Agricultura
Pecuaria
Biodiversidad
Alimentos
Salud
Bienes y servicios
LA (R)EVOLUCIÓN BIOTECNOLÓGICA




Es muy rápida y compleja
Incide en toda la sociedad
Crea nuevos dilemas éticos
Acrecienta problemas de seguridad
POR ESO ES NECESARIO




Definir prioridades
Formar cuadros profesionales
Establecer marcos legales
Discutir las consecuencias éticas
y, fundamentalmente ...
Saber que no basta con acumular conocimientos sobre los
aspectos científicos y tecnológicos de las biotecnologías.
Hay que reflexionar sobre sus posibilidades y limitaciones,
porque
lo que caracteriza a una tecnología es el uso que le damos...
MUCHAS GRACIAS A TODOS,
Y, ESPECIALMENTE, A ORT URUGUAY