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Historia de la biotecnología: origen, línea del tiempo, y mas

Biotecnología, el uso de la biología para resolver problemas y hacer productos útiles. El área más destacada de la biotecnología es la producción de proteínas terapéuticas y otros fármacos a través de la ingeniería genética. Esta es la Historia de la biotecnología.

biotecnología

Descripción

La gente ha estado aprovechando los procesos biológicos para mejorar su calidad de vida durante unos 10.000 años, comenzando con las primeras comunidades agrícolas. Hace aproximadamente 6.000 años, los seres humanos comenzaron a aprovechar los procesos biológicos de los microorganismos para hacer pan, bebidas alcohólicas y queso, y para conservar los productos lácteos. Pero tales procesos no son lo que hoy se entiende por biotecnología, un término ampliamente aplicado por primera vez a las tecnologías moleculares y celulares que comenzaron a surgir en los años sesenta y setenta.

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Una incipiente industria de “biotecnología” comenzó a fusionarse a mediados y finales de la década de 1970, liderada por Genentech, una compañía farmacéutica establecida en 1976 por Robert A. Swanson y Herbert W. Boyer para comercializar la tecnología de ADN recombinante de la que fueron pioneros Boyer y Stanley N. Cohen. Las primeras compañías como Genentech, Amgen, Biogen, Cetus y Genex comenzaron fabricando sustancias genéticamente modificadas principalmente para usos médicos y ambientales.

Durante más de una década, la industria biotecnológica estuvo dominada por la tecnología del ADN recombinante o la ingeniería genética. Esta técnica consiste en empalmar el gen para obtener una proteína útil (a menudo una proteína humana) en células de producción, como la levadura, las bacterias o las células de mamífero en cultivo, que luego comienzan a producir la proteína en volumen.

En el proceso de empalmar un gen en una célula de producción, se crea un nuevo organismo. Al principio, los inversores e investigadores en biotecnología no estaban seguros de si los tribunales les permitirían adquirir patentes sobre organismos; después de todo, no se permitían las patentes sobre organismos nuevos que por casualidad se descubrían e identificaban en la naturaleza. Pero, en 1980, la Corte Suprema de los Estados Unidos, en el caso Diamond v. Chakrabarty, resolvió el asunto declarando que “un microorganismo vivo hecho por el hombre es un tema patentable”. Esta decisión dio lugar a una ola de nuevas empresas de biotecnología y al primer auge de inversiones de la industria naciente.

En 1982, la insulina recombinante se convirtió en el primer producto fabricado mediante ingeniería genética que obtuvo la aprobación de la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (FDA). Desde entonces, se han comercializado docenas de medicamentos proteicos genéticamente modificados en todo el mundo, incluyendo versiones recombinantes de la hormona de crecimiento, factores de coagulación, proteínas para estimular la producción de glóbulos rojos y blancos, interferones y agentes disolventes de coágulos. (Ver artículo: Historia del comic)

En los primeros años, el principal logro de la biotecnología fue la capacidad de producir moléculas terapéuticas naturales en mayores cantidades que las que podían obtenerse de fuentes convencionales como el plasma, los órganos animales y los cadáveres humanos. Las proteínas recombinantes también tienen menos probabilidades de estar contaminadas con patógenos o de provocar reacciones alérgicas. Hoy en día, los investigadores en biotecnología tratan de descubrir las causas moleculares fundamentales de las enfermedades e intervenir precisamente a ese nivel.

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A veces esto significa producir proteínas terapéuticas que aumentan los propios suministros del cuerpo o que compensan las deficiencias genéticas, como en la primera generación de medicamentos biotecnológicos. (La terapia génica -inserción de genes que codifican una proteína necesaria en el cuerpo o las células del paciente- es un enfoque relacionado. Pero la industria biotecnológica también ha ampliado su investigación en el desarrollo de fármacos tradicionales y anticuerpos monoclonales que detienen el progreso de una enfermedad. Estos pasos se descubren a través de un estudio minucioso de los genes (genómica), las proteínas que codifican (proteómica) y las vías biológicas más amplias en las que actúan.

Además de las herramientas mencionadas anteriormente, la biotecnología también implica la fusión de la información biológica con la informática (bioinformática), la exploración del uso de equipos microscópicos que pueden entrar en el cuerpo humano (nanotecnología) y, posiblemente, la aplicación de técnicas de investigación y clonación de células madre para reemplazar células y tejidos muertos o defectuosos (medicina regenerativa). Las empresas y los laboratorios académicos integran estas tecnologías dispares en un esfuerzo por analizar hacia abajo en las moléculas y también para sintetizar hacia arriba desde la biología molecular hacia las vías químicas, los tejidos y los órganos.

Además de utilizarse en la atención sanitaria, la biotecnología ha demostrado ser útil para refinar los procesos industriales mediante el descubrimiento y la producción de enzimas biológicas que provocan reacciones químicas (catalizadores); para la limpieza del medio ambiente, con enzimas que digieren los contaminantes en sustancias químicas inofensivas y mueren después de consumir el “suministro de alimentos” disponible; y en la producción agrícola a través de la ingeniería genética.

Las aplicaciones agrícolas de la biotecnología han demostrado ser las más controvertidas. Algunos activistas y grupos de consumidores han pedido que se prohíban los organismos genéticamente modificados (OGM) o que se promulguen leyes de etiquetado para informar a los consumidores de la creciente presencia de OGM en el suministro de alimentos.

En los Estados Unidos, la introducción de los OGM en la agricultura comenzó en 1993, cuando la FDA aprobó la somatotropina bovina (BST), una hormona de crecimiento que aumenta la producción de leche en las vacas lecheras. Al año siguiente, la FDA aprobó el primer alimento entero modificado genéticamente, un tomate diseñado para una vida útil más larga. Desde entonces, la aprobación regulatoria en los Estados Unidos, Europa y otros lugares ha sido ganada por docenas de OGMs agrícolas, incluyendo cultivos que producen sus propios pesticidas y cultivos que sobreviven a la aplicación de herbicidas específicos usados para matar las malezas.

Estudios de las Naciones Unidas, la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos, la Unión Europea, la Asociación Médica Americana, agencias reguladoras de Estados Unidos y otras organizaciones han encontrado que los alimentos OGM son seguros, pero los escépticos sostienen que aún es demasiado pronto para juzgar los efectos a largo plazo en la salud y en la ecología de tales cultivos. A finales del siglo XX y principios del XXI, el área plantada con cultivos genéticamente modificados aumentó drásticamente, de 1,7 millones de hectáreas en 1996 a 160 millones de hectáreas en 2011, y en general, los ingresos de las industrias biotecnológicas de EE.UU. y Europa se duplicaron en el quinquenio comprendido entre 1996 y 2000. El rápido crecimiento continuó en el siglo XXI, impulsado por la introducción de nuevos productos, especialmente en el sector de la salud. (Ver artículo: Historia de los juguetes)

Historia de la biotecnología

Aunque normalmente no es lo primero que viene a la mente, muchas formas de agricultura de origen humano encajan claramente en la amplia definición de “‘utilización de un sistema biotecnológico para fabricar productos'”. De hecho, el cultivo de plantas puede considerarse la primera empresa biotecnológica.

Se ha teorizado que la agricultura se ha convertido en la forma dominante de producir alimentos desde la Revolución Neolítica. A través de la biotecnología temprana, los primeros agricultores seleccionaron y criaron los cultivos más adecuados, con los rendimientos más altos, para producir alimentos suficientes para mantener una población en crecimiento. A medida que los cultivos y los campos se hicieron cada vez más grandes y difíciles de mantener, se descubrió que organismos específicos y sus subproductos podían fertilizar, restaurar el nitrógeno y controlar las plagas de manera efectiva. A lo largo de la historia de la agricultura, los agricultores han alterado inadvertidamente la genética de sus cultivos introduciéndolos en nuevos entornos y reproduciéndolos con otras plantas, una de las primeras formas de biotecnología.

Estos procesos también se incluyeron en la fermentación temprana de la cerveza Estos procesos se introdujeron en la Mesopotamia temprana, Egipto, China e India, y siguen utilizando los mismos métodos biológicos básicos. En la elaboración de cerveza, los granos malteados (que contienen enzimas) convierten el almidón de los granos en azúcar y luego añaden levaduras específicas para producir cerveza.

En este proceso, los carbohidratos en los granos se descomponen en alcoholes, como el etanol. Posteriormente, otros cultivos produjeron el proceso de fermentación del ácido láctico, que produjo otros alimentos en conserva, como la salsa de soja. La fermentación también se utilizó en este período de tiempo para producir pan con levadura. Aunque el proceso de fermentación no se comprendió completamente hasta el trabajo de Louis Pasteur en 1857, sigue siendo el primer uso de la biotecnología para convertir una fuente de alimentos en otra forma.  (ver articulo:Historia de la física)

Antes de la época del trabajo y la vida de Charles Darwin, los científicos de animales y plantas ya habían utilizado la reproducción selectiva. Darwin agregó a ese cuerpo de trabajo con sus observaciones científicas sobre la capacidad de la ciencia para cambiar las especies. Estos relatos contribuyeron a la teoría de la selección natural de Darwin.

Durante miles de años, los seres humanos han utilizado la cría selectiva para mejorar la producción de cultivos y el ganado para utilizarlos como alimento. En la cría selectiva, los organismos con características deseables se aparean para producir descendientes con las mismas características. Por ejemplo, esta técnica se utilizó con el maíz para producir los cultivos más grandes y dulces.

A principios del siglo XX, los científicos adquirieron una mayor comprensión de la microbiología y exploraron formas de fabricar productos específicos. En 1917, Chaim Weizmann utilizó por primera vez un cultivo microbiológico puro en un proceso industrial, el de la fabricación de almidón de maíz utilizando Clostridium acetobutylicum, para producir acetona, que el Reino Unido necesitaba desesperadamente para fabricar explosivos durante la Primera Guerra Mundial.

La biotecnología también ha conducido al desarrollo de antibióticos. En 1928, Alexander Fleming descubrió el moho Penicillium. Su trabajo llevó a la purificación del compuesto antibiótico formado por el moho de Howard Florey, Ernst Boris Chain y Norman Heatley – para formar lo que hoy conocemos como penicilina. En 1940, la penicilina estuvo disponible para uso medicinal para tratar infecciones bacterianas en humanos.

Se piensa que el campo de la biotecnología moderna nació en 1971, cuando los experimentos de Paul Berg (Stanford) sobre el empalme de genes tuvieron un éxito temprano. Herbert W. Boyer (Univ. Calif. en San Francisco) y Stanley N. Cohen (Stanford) avanzaron significativamente la nueva tecnología en 1972 mediante la transferencia de material genético a una bacteria, de manera que el material importado se reprodujera.

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La viabilidad comercial de una industria biotecnológica se amplió significativamente el 16 de junio de 1980, cuando la Corte Suprema de los Estados Unidos dictaminó que un microorganismo genéticamente modificado podía ser patentado en el caso Diamond v. Chakrabarty Ananda Chakrabarty, nacida en la India y que trabajaba para General Electric, había modificado una bacteria (del género Pseudomonas) capaz de descomponer el petróleo crudo, la cual proponía utilizar en el tratamiento de derrames de petróleo. (El trabajo de Chakrabarty no involucró manipulación genética sino la transferencia de organelos enteros entre cepas de la bacteria Pseudomonas. (ver articulo:La Computadora)

Se espera que los ingresos de la industria crezcan un 12,9% en 2008. Otro factor que influye en el éxito del sector biotecnológico es la mejora de la legislación sobre derechos de propiedad intelectual y su aplicación en todo el mundo, así como el fortalecimiento de la demanda de productos médicos y farmacéuticos para hacer frente al envejecimiento y a la enfermedad de la población de los Estados Unidos.

Se espera que el aumento de la demanda de biocombustibles sea una buena noticia para el sector de la biotecnología, ya que el Departamento de Energía estima que el uso de etanol podría reducir el consumo de combustibles derivados del petróleo en Estados Unidos hasta en un 30% para 2030. El sector de la biotecnología ha permitido a la industria agrícola de Estados Unidos aumentar rápidamente su oferta de maíz y soja, los principales insumos de los biocombustibles, mediante el desarrollo de semillas modificadas genéticamente que resisten las plagas y la sequía. Al aumentar la productividad agrícola, la biotecnología estimula la producción de biocombustibles.

Uso de la Biotecnología

La biotecnología tiene aplicaciones en cuatro grandes áreas industriales, entre las que se incluyen la atención sanitaria (médica), la producción de cultivos y la agricultura, los usos no alimentarios (industriales) de los cultivos y otros productos (por ejemplo, plásticos biodegradables, aceites vegetales, biocombustibles) y los usos medioambientales.

Por ejemplo, una aplicación de la biotecnología es el uso directo de organismos para la fabricación de productos orgánicos (por ejemplo, cerveza y productos lácteos). Otro ejemplo es el uso de bacterias presentes de forma natural en la industria minera en la biolixiviación. La biotecnología también se utiliza para reciclar, tratar residuos, limpiar sitios contaminados por actividades industriales (biorremediación), y también para producir armas biológicas.

Medicina

En medicina, la biotecnología moderna tiene muchas aplicaciones en áreas como los descubrimientos y la producción de medicamentos farmacéuticos, la farmacogenómica y las pruebas genéticas (o el cribado genético). La farmacogenómica (una combinación de farmacología y genómica) es la tecnología que analiza cómo la composición genética afecta la respuesta de un individuo a los medicamentos. Trata de la influencia de la variación genética en las respuestas de los medicamentos en los pacientes, correlacionando la expresión génica o los polimorfismos de un solo nucleótido con la eficacia o toxicidad de un medicamento.

Con ello, la farmacogenómica pretende desarrollar medios racionales para optimizar el tratamiento farmacológico, respecto al genotipo de los pacientes, con el fin de garantizar la máxima eficacia con los mínimos efectos adversos. Tales enfoques prometen el advenimiento de la “medicina personalizada”, en la que los medicamentos y las combinaciones de medicamentos se optimizan para la composición genética única de cada individuo.

La biotecnología ha contribuido al descubrimiento y la fabricación de fármacos tradicionales de pequeñas moléculas, así como de fármacos que son producto de la biotecnología: los biofarmacéuticos. La biotecnología moderna puede utilizarse para fabricar medicamentos existentes de forma relativamente fácil y barata. Los primeros productos genéticamente modificados fueron medicamentos diseñados para tratar enfermedades humanas. Por citar un ejemplo, en 1978 Genentech desarrolló insulina sintética humanizada uniendo su gen con un vector plasmídico insertado en la bacteria Escherichia coli. La insulina, ampliamente utilizada para el tratamiento de la diabetes, se extraía previamente del páncreas de los animales de matadero (ganado vacuno o porcino).

La bacteria genéticamente modificada resultante permitió la producción de grandes cantidades de insulina humana sintética a un costo relativamente bajo. La biotecnología también ha permitido la aparición de nuevas terapias como la terapia génica. La aplicación de la biotecnología a la ciencia básica (por ejemplo, a través del Proyecto Genoma Humano) también ha mejorado drásticamente nuestra comprensión de la biología y, a medida que ha aumentado nuestro conocimiento científico de la biología normal y de las enfermedades, también ha aumentado nuestra capacidad para desarrollar nuevos medicamentos para tratar enfermedades que antes eran intratables. (ver articulo: Historia de la electricidad)

Las pruebas genéticas permiten el diagnóstico genético de las vulnerabilidades a las enfermedades hereditarias, y también pueden utilizarse para determinar el parentesco de un niño (madre y padre genéticos) o, en general, la ascendencia de una persona. Además de estudiar los cromosomas a nivel de genes individuales, las pruebas genéticas en un sentido más amplio incluyen pruebas bioquímicas para detectar la posible presencia de enfermedades genéticas, o formas mutantes de genes asociadas con un mayor riesgo de desarrollar trastornos genéticos. Las pruebas genéticas identifican cambios en cromosomas, genes o proteínas.

La mayoría de las veces, las pruebas se utilizan para encontrar cambios que están asociados con trastornos hereditarios. Los resultados de una prueba genética pueden confirmar o descartar una presunta afección genética o ayudar a determinar la probabilidad de que una persona desarrolle o transmita un trastorno genético. A partir de 2011 se utilizaron varios cientos de pruebas genéticas. Dado que las pruebas genéticas pueden abrir problemas éticos o psicológicos, las pruebas genéticas suelen ir acompañadas de asesoramiento genético.

Agricultura

Los cultivos modificados genéticamente (“cultivos modificados genéticamente” o “cultivos biotecnológicos”) son plantas utilizadas en la agricultura, cuyo ADN ha sido modificado con técnicas de ingeniería genética. En la mayoría de los casos, el objetivo principal es introducir un nuevo rasgo que no aparece de forma natural en la especie.

Los ejemplos en los cultivos alimentarios incluyen la resistencia a ciertas plagas, enfermedades, condiciones ambientales estresantes, resistencia a tratamientos químicos (por ejemplo, resistencia a un herbicida), reducción del deterioro o mejora del perfil nutricional del cultivo. Los ejemplos en cultivos no alimentarios incluyen la producción de agentes farmacéuticos, biocombustibles y otros bienes de utilidad industrial, así como para la biorremediación.

Los agricultores han adoptado ampliamente la tecnología de los OGM. Entre 1996 y 2011, la superficie total de tierra cultivada con cultivos transgénicos se ha multiplicado por 94, pasando de 17.000 kilómetros cuadrados (4.200.000 acres) a 1.600.000 km2 (395 millones de acres). El 10% de las tierras de cultivo del mundo fueron plantadas con cultivos transgénicos en 2010. A partir de 2011, 11 diferentes cultivos transgénicos fueron cultivados comercialmente en 395 millones de acres (160 millones de hectáreas) en 29 países como Estados Unidos, Brasil, Argentina, India, Canadá, China, Paraguay, Pakistán, Sudáfrica, Uruguay, Bolivia, Australia, Filipinas, Myanmar, Burkina Faso, México y España. (Ver artículo: El triangulo de las Bermudas)

Los alimentos modificados genéticamente son alimentos producidos a partir de organismos a los que se han introducido cambios específicos en su ADN con los métodos de la ingeniería genética. Estas técnicas han permitido la introducción de nuevas características de cultivo, así como un control mucho mayor sobre la estructura genética de un alimento que el que antes se permitía con métodos como la reproducción selectiva y la reproducción por mutación. La venta comercial de alimentos genéticamente modificados comenzó en 1994, cuando Calgene comercializó por primera vez su tomate de maduración retardada Flavr Savr.

Hasta la fecha, la mayoría de las modificaciones genéticas de los alimentos se han centrado principalmente en los cultivos comerciales de gran demanda por parte de los agricultores, como la soja, el maíz, la canola y el aceite de semilla de algodón. Estos han sido diseñados para resistir a los patógenos y herbicidas y mejorar los perfiles nutricionales. El ganado transgénico también se ha desarrollado experimentalmente; en noviembre de 2013 no había ninguno disponible en el mercado, pero en 2015 la FDA aprobó el primer salmón transgénico para su producción y consumo comercial.

Existe un consenso científico en el sentido de que los alimentos actualmente disponibles derivados de cultivos modificados genéticamente no representan un riesgo mayor para la salud humana que los alimentos convencionales, pero que cada alimento modificado genéticamente debe probarse caso por caso antes de su introducción. No obstante, es mucho menos probable que los ciudadanos perciban los alimentos modificados genéticamente como seguros que los científicos. La situación legal y reglamentaria de los alimentos transgénicos varía de un país a otro, ya que algunos países los prohíben o restringen, y otros los permiten con grados de reglamentación muy diferentes.

Los cultivos transgénicos también proporcionan una serie de beneficios ecológicos, si no se utilizan en exceso. Sin embargo, los opositores se han opuesto a los cultivos transgénicos per se por varios motivos, entre ellos las preocupaciones ambientales, si los alimentos producidos a partir de cultivos transgénicos son seguros, si los cultivos transgénicos son necesarios para satisfacer las necesidades alimentarias del mundo, y las preocupaciones económicas planteadas por el hecho de que estos organismos están sujetos a la ley de propiedad intelectual.

Industria

La biotecnología industrial (conocida principalmente en Europa como biotecnología blanca) es la aplicación de la biotecnología con fines industriales, incluida la fermentación industrial. Incluye la práctica de utilizar células como los microorganismos, o componentes de células como las enzimas, para generar productos de utilidad industrial en sectores como los productos químicos, los alimentos y los piensos, los detergentes, el papel y la pasta de papel, los textiles y los biocarburantes. Al hacerlo, la biotecnología utiliza materias primas renovables y puede contribuir a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y a alejarse de una economía basada en la petroquímica. (ver artículo: Historia de la biologia)

Regulaciones de la Biotecnología

La regulación de la ingeniería genética se refiere a los enfoques adoptados por los gobiernos para evaluar y gestionar los riesgos

asociados con el uso de la tecnología de la ingeniería genética, y el desarrollo y la liberación de organismos modificados genéticamente (OGM), incluidos los cultivos modificados genéticamente y los peces modificados genéticamente. Existen diferencias en la regulación de los OMG entre países, y algunas de las diferencias más marcadas se dan entre los Estados Unidos y Europa. La regulación varía en un país determinado en función de la utilización prevista de los productos de la ingeniería genética. Por ejemplo, un cultivo no destinado a uso alimentario no suele ser examinado por las autoridades responsables de la inocuidad de los alimentos. (ver artículo: Historia del teatro argentino)

La Unión Europea distingue entre la autorización para el cultivo dentro de la UE y la autorización para la importación y la transformación. Aunque sólo se han aprobado unos pocos OMG para su cultivo en la UE, se han aprobado una serie de OMG para su importación y transformación. El cultivo de OMG ha desencadenado un debate sobre la coexistencia de cultivos modificados genéticamente y no modificados genéticamente. Dependiendo de la normativa de coexistencia, los incentivos para el cultivo de cultivos MG difieren.

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