INTRODUCCIÓN A LAS APLICACIONES INDUSTRIALES DE LA
BIOTECNOLOGÍA
CURSO BIOTECNOLOGIA INDUSTRIALTercera clase
FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS DE BUENOS AIRES
DOCENTE: Lic. ALBERTO DIAZ.
INTRODUCCIÓN A LAS APLICACIONES INDUSTRIALES DE LA
BIOTECNOLOGÍA
CURSO BIOTECNOLOGIA INDUSTRIALclase – Abril 2015
FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS - UNIVERSIDAD NACIONAL DE BUENOS AIRES – INTI
DOCENTE: Lic. ALBERTO DIAZ.
Programa de BiotecnologíaPrograma de Biotecnología
Biotecnología en salud
Industria farmacéutica mundial2001 – 2005: 149 nuevas moléculas.1996 – 2000: 211 nuevas moléculas.1991 – 1995: 211.1991 – 1995: 211.1986 – 1990: 238.
Biotecnología en salud
Industria farmacéutica mundial2005: 149 nuevas moléculas.2000: 211 nuevas moléculas.
Principales compras (“buyout
Compañía (localización)
Adquirida por y mes
Chiron (California) Novartis Suiza)
Abril 2006
MedImmune Maryland
Astra Zeneca Junio 2007
Millenium Massachussets
Takeda JapónMayo 2008
Genentech Roche
ImClone BMS (propuesta)
outs”) de empresas “biotech” **
Adquirida por y Monto (USD Bn)
Novartis Suiza)
Abril 2006
5,1
Astra Zeneca Junio 2007
15,6
Takeda JapónMayo 2008
8,8
43,7
BMS (propuesta) 4,5
Bioproducciones
Crecimiento del mercado mundial de biofarmacéuticos (10 anual).Casi una docena son “blockbusters”.“Biosimilares” (“biogenérico”).Producción lotes clínicos proteínas “r”.Producción lotes clínicos proteínas “r”.Dificultades: reglamentarias; técngeneración de productos.Mercado de biofármacos en 2011mercado farma total)
Bioproducciones
Crecimiento del mercado mundial de biofarmacéuticos (10 – 14 %
Casi una docena son “blockbusters”.
Producción lotes clínicos proteínas “r”.Producción lotes clínicos proteínas “r”.écnicas; económicas y segunda
011 sería de 114 BnUSD (14% del
Bioproducciones
Nuevas unidades de bioproducciUE. Algo en Asia.Nuevos CMO: Contract Manufacpara estudios clínicos.Extienden a la bioproducción las actividades de I y D.Extienden a la bioproducción las actividades de I y D.Plan estratégico nacional para formar recursos humanos y empleo en producciones.Task force reuniendo ministerios
Bioproducciones
cción lotes comerciales en USA y
acturing Organizations. Proteínas
Extienden a la bioproducción las actividades de I y D.Extienden a la bioproducción las actividades de I y D.Plan estratégico nacional para formar recursos humanos y
ios e industriales del medicamento
Genes y medicamentosGenes y medicamentos
Analytical Biosciences Group of the Royal Society of Chemistry& UCL Bioprocess Briefing
The Advanced Centre for Biochemical Engineering
Thursday 26th
Capillary Electrophoresis a Powerful Tool in Analytical Science in Pharmaceutics and Biopharmaceutics
Dr Stuart Hassard Chief Scientific Officer, deltaDOT Ltd, London.Chief Scientific Officer, deltaDOT Ltd, London.
Analytical Biosciences Group of the Royal Society of Chemistry
Are We There Yet? Stem Cells for Use Today as In Vitro Models and Tomorrow as Regenerative Therapies
Professor John A. Hunt U.K. Centre for Tissue Engineering, University of Liverpool
AGENDA16:00 -- 17:45 Seminar; Room 508, Roberts Building, UCL, Torrington Place, London.
17:45 – 18:30 Reception; RIDS, Biochemical Engineering Postgraduate Society.
Analytical Biosciences Group of the Royal Society of Chemistry AGM Invited Lecture & UCL Bioprocess Briefing
The Advanced Centre for Biochemical Engineering
January 2012
Capillary Electrophoresis a Powerful Tool in Analytical Science in Pharmaceutics and Biopharmaceutics
Dr Stuart Hassard Chief Scientific Officer, deltaDOT Ltd, London.Chief Scientific Officer, deltaDOT Ltd, London.
Analytical Biosciences Group of the Royal Society of Chemistry AGM Invited Lecture
Are We There Yet? Stem Cells for Use Today as In Vitro Models and Tomorrow as Regenerative Therapies
Professor John A. Hunt U.K. Centre for Tissue Engineering, University of Liverpool
AGENDA17:45 Seminar; Room 508, Roberts Building, UCL, Torrington Place, London.
18:30 Reception; RIDS, Biochemical Engineering Postgraduate Society.
Pharmas y Universidades:innovar
Big Pharma (Merck)-Universidad (Harvard): no la vieja relación Uinvestigadores se involucran a lo largo todo el proceso desarrollo medicamento.“Creando una empresa mayor de investigación” (Businessweek, 19/5/2008).Pfizer: invierte 14 MUSD con cuatro universidades sobre diabetes y obesidad.Pfizer: “incubadora” de empresas.
Nueva cultura para profesores: experimentos estudios para FDA.
Harvard tomó 40 científicos que trabajaban en pharmas
es: nuevas estrategias parainnovar
Universidad (Harvard): no la vieja relación U-E; ahora los investigadores se involucran a lo largo todo el proceso desarrollo medicamento.“Creando una empresa mayor de investigación” (Businessweek, 19/5/2008).Pfizer: invierte 14 MUSD con cuatro universidades sobre diabetes y obesidad.
os para papers son nada respecto de rigurosos
Harvard tomó 40 científicos que trabajaban en pharmas
Brasil: biotecnología en saludProductos y servicios en D
Vacunas: Estado- programa Nacional de inmunizaciones.
a) Butantan – secretaría salud estado S.Pablo. Del 2003vacunas con tecnología propia. Vacuna Influenza. AsHB. Rabia. Sueros.
B)Biomanguinhos (F.O. Cruz-Rio): fiebre amarilla; BCG; HiB; meningitis, diagnósticos.
ENTRE LOS DOS PROVEEN COBERTURA PARA CASI EL 100 % POBLACIÓN.Exportan por OMS y UNICEF.
I y D: B.pertussis sin LPS para vacuna triple ( 15 cUSD, en lugar de 8 USD). Vacuna Rotavirus con NIH y financia Fundación Gates.
Brasil: biotecnología en saludProductos y servicios en D
programa Nacional de inmunizaciones.
secretaría salud estado S.Pablo. Del 2003-06: 600 M de dosis de diferentes vacunas con tecnología propia. Vacuna Influenza. AsHB. Rabia. Sueros.
Rio): fiebre amarilla; BCG; HiB; meningitis, diagnósticos.
ENTRE LOS DOS PROVEEN COBERTURA PARA CASI EL 100 % POBLACIÓN.
B.pertussis sin LPS para vacuna triple ( 15 cUSD, en lugar de 8 USD). Vacuna Rotavirus con NIH y financia Fundación Gates.
Cuba: biotecnología en salud
1961: “Cuba será un país de hombres de ciencia”Siglo XXI: exportan medicamaprox. 150 MUSD.Desde década 1980 cubren necesidades internas.Desde década 1980 cubren necesidades internas.Plantas modernas de bioproducciones (vacunas)Patentes licenciadas a grandes farmas.
Cuba: biotecnología en salud
1961: “Cuba será un país de hombres de ciencia”amentos y diagnósticos. Valor:
Desde década 1980 cubren necesidades internas.Desde década 1980 cubren necesidades internas.Plantas modernas de bioproducciones (vacunas)Patentes licenciadas a grandes farmas.
Bioeconomía
Biotecnología Industrial
Bioeconomía
Biotecnología Industrial
Cuadro. Inversión en I+D vs futuros mercados de la biotecnología (OCDE 2009)
Aplicación
Distribución por sectores de la inversión en I+D de
las empresas de biotecnología de la OCDE
en 2003
Salud 87%
Agricultura 4%
Industria 2%
Otros 7%
100%
(1) La mayoría de los países miembros más 25 países de la Unión Europea que no son miembros de la OECD
Fuente: Para la distribución de la inversión en biotecnología, OECD (2006), Estadísticas sobre Biotecnología, OECD, París.
Cuadro. Inversión en I+D vs futuros mercados de la biotecnología (OCDE 2009)
Distribución por sectores del
valor agregado bruto de
la biotecnología en el
área OECD (1) en 2030
25%
36%
39%
-
100%
(1) La mayoría de los países miembros más 25 países de la Unión Europea que no son miembros de la OECD
Fuente: Para la distribución de la inversión en biotecnología, OECD (2006), Estadísticas sobre Biotecnología, OECD, París.
Biotecnología industrial, energía y medio ambiente
Textil.(uso de enzimas)
Celulosa y papel
Procesos químicos (química fina)Procesos químicos (química fina)
Materiales
Materiales biodegradables
Bioetanol / biodiesel
Biotecnología industrial, energía y medio ambiente
BIOTECNOLOGÍA E INDUSTRIA
Aplicaciones de la Biotecnología Industrial
•Reemplazo de combustibles fósiles por materiales renovables y/o de descartes, por ejemplo:
Biotecnología industrial
•Cargill Dow polymers – polylactides
•Eastman and Genencor
•Acido Ascorbico
•DuPont and Genencor - 1,3-propanediol
•BioCombustibles - bioethanol, biodiesel
BIOTECNOLOGÍA E INDUSTRIA
Aplicaciones de la Biotecnología Industrial
Reemplazo de combustibles fósiles por materiales renovables y/o de descartes, por
Biotecnología industrial
polylactides
propanediol
bioethanol, biodiesel
Biotecnología Industrial
“BIOREFINERIAS”Ayudar a satisfacer demandas de energía.Controlar el uso de las limitadas energías fósilesUso productivo de residuos agríUso productivo de residuos agríciudades.Disminuyen contaminación ambiental; bajan costos de producción, menor consumo agua en procesos industriales y crecer las economías rurales.
Biotecnología Industrial
Ayudar a satisfacer demandas de energía.Controlar el uso de las limitadas energías fósiles
grícolas y forestales; industrias; grícolas y forestales; industrias;
Disminuyen contaminación ambiental; bajan costos de producción, menor consumo agua en procesos industriales y
Biorefinerías
Definiciones:“..una facility que integra procesos de conversión de
iomasa y equipamiento adecuado para producirde valor agregado“. NREL, 2007.
“.. integración de industrias de base bi“.. integración de industrias de base bitecnologías para producir productos qpara alimentos y piensos, biomaterialebiomasa de materias primas“.
EU Biorefinery Euroview, 2007
Plan Nacional 2011 – 2014 MINCYT – Mesa de implementación sobre biorefinerías.
Biorefinerías
que integra procesos de conversión decir combustibles, energía y productos químicos
biológica que utilizan una variedad de biológica que utilizan una variedad de químicos, biocombustibles, ingredienteales (incluyendo fibras) y energía de la
Mesa de implementación sobre
Biorefinerías
Sugars
Biorefinerías
Bioproductos
Son productos para la industria y consumidores fabricados,
todos o en parte, a partir de la biomasa renovable (
resources.
Rango muy diverso: desde solveRango muy diverso: desde solve
jabones, cosméticos y materiales para la construcción.
Bioproductos
Son productos para la industria y consumidores fabricados,
todos o en parte, a partir de la biomasa renovable (plant-based
lventes y pinturas a farmacéuticolventes y pinturas a farmacéutico
jabones, cosméticos y materiales para la construcción.
BioProductos
• Programa USDA
BioProductos
BIOTECNOLOGÍA INDUSTRIALQUÍMICA VERDE
De materias primas agrícolas para obtener químicos, plásticos y combustibles
“Biorefinerías” : nuevos mercados para el 2020 de $USD 300 (W.Ec. Forum(W.Ec. Forum
Codexis, start up, con Shell
Amyris , start up, obtiene $ USD 130 m de Total (Francia).
WalMart expande su uso de
Procter and Gamble comenzó a usar productos bioquímicos de
BIOTECNOLOGÍA INDUSTRIALQUÍMICA VERDE
De materias primas agrícolas para obtener químicos, plásticos y combustibles
” : nuevos mercados para el 2020 de $USD 300 bn. Forum).Forum).
, start up, con Shell
up, obtiene $ USD 130 m de Total (Francia).
expande su uso de bioplásticos.
Procter and Gamble comenzó a usar productos bioquímicos de Amyris.
BiorefineríasEtanol
GraalBio: empresa de biotecnología del Grupo Graal Construirá planta para producir etanol a partir de celulosa.Inversión de 145 M de USD.Además, instalará una estación agrícola para variantes caña azúcar con mayor contenido fibra; planta piloto para nuevos azúcar con mayor contenido fibra; planta piloto para nuevos caminos bioquímicos; centro de I y D para organismos genéticamente modificados para usar en la producción
BiorefineríasEtanol
GraalBio: empresa de biotecnología del Grupo Graal – Brasil.Construirá planta para producir etanol a partir de celulosa.
Además, instalará una estación agrícola para variantes caña azúcar con mayor contenido fibra; planta piloto para nuevos azúcar con mayor contenido fibra; planta piloto para nuevos caminos bioquímicos; centro de I y D para organismos genéticamente modificados para usar en la producción
daniel pardo argentina 2008daniel pardo argentina 2008daniel pardo argentina 2008daniel pardo argentina 2008daniel pardo argentina 2008daniel pardo argentina 2008 25
Biotecnología industrial
Pelota de golf biodegradable en los bordes de zonas acuáticas.Albus Golf, empresa de Barcelona: Ecobioball.La capa externa se degrada La capa externa se degrada alimentos para peces.
Biotecnología industrial
Pelota de golf biodegradable en los bordes de zonas
Albus Golf, empresa de Barcelona: Ecobioball.a en 48 h en el agua y libera a en 48 h en el agua y libera
DESARROLLOS DE LA DESARROLLOS DE LA BIOTECNOLOGIA EN LAS INDUSTRIAS DE LA ALIMENTACIÓN
Investigadores del CEUR
DESARROLLOS DE LA DESARROLLOS DE LA BIOTECNOLOGIA EN LAS INDUSTRIAS DE LA ALIMENTACIÓN
Graciela E. GUTMANPablo LAVARELLO
Investigadores del CEUR-CONICET
Proyecciones de los mercados de MB en las industrias de la alimentación
� Mercados de nutraceúticos dinámicos y en expansión ( US$ 9.600 millones en 2002, en EEUU); aumentos previstos entre 5 y 10% al año).EEUU); aumentos previstos entre 5 y 10% al año).
� Consolidación de alimentos funcionales en PD. (en 2002, US$ 20.200 millones en EEUU, 4% del valor total de las IAA; la taa de 13%).
� Desarrollo de nuevos procesos e ingredientes alimenticios apoyando el surgimiento de nichos de mercado en los llamados
Proyecciones de los mercados de MB en las industrias de la alimentación
Mercados de nutraceúticos dinámicos y en expansión ( US$ 9.600 millones en 2002, en EEUU); aumentos previstos entre 5 y 10% al EEUU); aumentos previstos entre 5 y 10% al
Consolidación de alimentos funcionales en PD. (en 2002, US$ 20.200 millones en EEUU, 4% del valor total de las IAA; la taa de 13%).Desarrollo de nuevos procesos e ingredientes alimenticios apoyando el surgimiento de nichos de mercado en los llamados alimentos de diseño.
Trayectorias biotecnológicas y principales EMN en los SAA. Año 2006
Industria
Empresa
(y Competencia tecnológica de base)
Syngenta (Farmacéutica) Agroquímicos/
semillas Monsanto (Química), Novozymes Novozymes (Farmacéutica) Chr_Hansen (Alimentario) Danisco (Alimentario) DSM (Químico),
Ingredientes Alimentarios
Ajinomoto (Alimentario) Nestle, Unilever, Danone, Cadbury_Schweppes, General_Mills,
Industrias Alimentarias (usuarias)
Kellogg, Nota: (*): Indicador proxy de la importancia de los activos fijos complementarios para los desarrollos en I+D biotecnológicos
Fuente: Elaboración propia a partir de DTI Scoreboard
Trayectorias biotecnológicas y principales EMN en los SAA. Año 2006
VENTAS (Millones USS)
Inversión I+D % Ventas (1)
Inversión Activo Fijo % ventas (2)
Indicador de Activos
Completen tarios (*) (2/1)
8.582 10,1 2,2 0,2 6.665 9,3 4,5 0,5
1.053 12,6 5,7 0,5
735 10,1 8,1 0,8 3.502 4,5 5,2 1,2
10.238 3,5 4,7 1,3 9.627 2,7 4,9 1,8
73.185 1,6 3,8 2,4 49.560 2,4 2,4 1,0 16.544 0,9 4,6 5,1 13.013 0,8 4,1 5,1 12.327 1,5 3,1 2,1 10.778 1,8 3,7 2,1
de la importancia de los activos fijos complementarios para los desarrollos en I+D
a partir de DTI Scoreboard
Asociación de Agricultores Argentinos
Cena fin de año: menúTomates (gen antisense), salmón con HC.Pechugas de pollo R a Salmonella
Con papas a la crema (virus R)Con papas a la crema (virus R)Quesos: con quimosina RPostres: con chocolate de soja RVino con alto contenido de polifenolesREGALO: Orquidea con colores de
Asociación de Agricultores Argentinos
Tomates (gen antisense), salmón con HC.Pechugas de pollo R a Salmonella
Vino con alto contenido de polifenolesREGALO: Orquidea con colores de ´Banfield y virus R
Biotecnología Agro
ALIMENTOSAgriculturaGanaderíaPisciculturaPisciculturaAviculturaIndustria de Alimentos
Biotecnología Agro-Alimentos
Aplicaciones en Industria de Alimentos
Mejora calidad materias primas vegetal o animalProcesado y conservación de alimentos: lactobacilos; saccharomices; probióticos.Ingredientes: enzimas (renina); AA; almidones, etc.Ingredientes: enzimas (renina); AA; almidones, etc.Conservantes: ácido láctico; bactericinas.Control seguridad alimentos: traztóxicos o patógenos; fraudes: identificar especies.
Aplicaciones en Industria de Alimentos
Mejora calidad materias primas vegetal o animal.Procesado y conservación de alimentos: lactobacilos;
Ingredientes: enzimas (renina); AA; almidones, etc.Ingredientes: enzimas (renina); AA; almidones, etc.Conservantes: ácido láctico; bactericinas.
razabilidad; determinar agentes tóxicos o patógenos; fraudes: identificar especies.
Aplicaciones en Industria de Alimentos
Jarabe de Alto Contenido de Fructosa(HFCS).Conversión de glucosa a fruglucosaisomerasa.glucosaisomerasa.Enzima inmovilizada en soportes neutros (acrilatos, algas, etc).
EUPERGIT (carrier) desarrollado por Katchalski (año 2000).
Aplicaciones en Industria de Alimentos
Jarabe de Alto Contenido de Fructosa
fructosa por el uso de la enzim
Enzima inmovilizada en soportes neutros (acrilatos,
EUPERGIT (carrier) desarrollado por Katchalski – Katzir
Biotecnología: salud animalBiotecnología: salud animal
Biotecnología AgroAlimentos
Aftosa (Foot and Mouth Disease)Enfermedad viral70 años de existencia en ArgentinaExistía ciencia, tecnología, empresas fabricantes de Existía ciencia, tecnología, empresas fabricantes de vacunaRegulacionesSomos país libre de Aftosa con vacunación: cómo se llegó?
Biotecnología AgroAlimentos
Aftosa (Foot and Mouth Disease)
70 años de existencia en ArgentinaExistía ciencia, tecnología, empresas fabricantes de Existía ciencia, tecnología, empresas fabricantes de
Somos país libre de Aftosa con vacunación: cómo se
MaízMaíz
X
cruzamiento tradicional
planta parental 1
biotecnología moderna
organismo de origen
gen de interés
organismo de origen (cualquier especie)
gen de interés
Direccionalidad - Menos tiempo ¿Cuáles son los genes que habría que transferir?
cruzamiento tradicional
planta parental 2
nueva variedad
a moderna
variedad de planta variedad de planta comercial
nueva variedad
Menos tiempo - Saltar la barrera de especie¿Cuáles son los genes que habría que transferir?
Cultivo in vitro de plantasCultivo in vitro de plantas
Objetivos de la biotecnología vegetal
Mejora de características agronómicas:Resistencia a enfermedades y plagas, tolerancia a herbicidas, tolerancia a heladas, sequía, salinidad, modificación de rasgos morfológicos, mayor rendimiento, etc.rendimiento, etc.
Objetivos de la biotecnología vegetal
Mejora de características agronómicas:Resistencia a enfermedades y plagas, tolerancia a herbicidas, tolerancia a heladas, sequía, salinidad, modificación de rasgos morfológicos, mayor
Argentina: Evolución de la superficie cultivada con OGM(como % del total de cada cultivo)
60%
80%
100%
0%
20%
40%
96/97 97/98 98/99 99/00 00/01 01/02 02/03 03/04
MaízFuente: ArgenBio - Minagri
Argentina: Evolución de la superficie cultivada con OGM(como % del total de cada cultivo)
92%
100%
100%
03/04 04/05 05/06 06/07 07/08 08/09 09/10 10/11 11/12
Algodón Soja
Resistencia a insectos: toxina Bt de Bacillus thuringiensis
Beneficios: Disminución de costos, menor uso de insecticidas, mayor rendimiento en presencia de la plaga, niveles menores de micotoxinas.
Beneficios: Disminución de costos, menor uso de insecticidas, mayor rendimiento en presencia de la plaga, niveles menores de micotoxinas.
Crisantemo Bt
Desarrollos: cultivos Bt
Soja Bt
Papa Bt
Brócoli Bt
Arroz Bt
Retardo de la senescencia de las flores
Ambas flores tienen ocho días de post-cosecha
Control del número de órganos florales en petunias
Modificación de la arquitectura floral
Retardo de la senescencia de las flores
Modificación del color
Rosas azules
Programa de BiotecnologíaBIOTECNOLOGÍA Y ALIMENTOS: OGM
•Golden Rice gets a boost from maize
Michael A Grusak. A more nutritious version
•ALIMENTOS MÁS SALUDABLES
Michael A Grusak. A more nutritious version
of Golden Rice may offer a practical solution
to vitamin A deficiency.
Nature Biotechnology 23, 429-430 (01 Apr 2005) News and Views
Programa de BiotecnologíaBIOTECNOLOGÍA Y ALIMENTOS: OGM – SEGUNDA GENERACIÓN
Transformación de arroz con genes
de la síntesis de b-caroteno
Arroz no transgénico Arroz transgénico
Golden Rice gets a boost from maize
Michael A Grusak. A more nutritious version Michael A Grusak. A more nutritious version
of Golden Rice may offer a practical solution
430 (01 Apr 2005) News
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