biotecnología historia pasada

8/3/2019 biotecnología historia pasada

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Rev Col Cienc Pec Vol. 19:3, 2006 317

SELECCIONES

Biotecnologías: historia pasada, situación

presente y perspectivas futuras

Joseph H Hulse

Proesor Visitante en Biotecnologías Industriales, UMIST, Manchester, UK y en CFTRI, Mysore, India y Fundación de

Investigación MS Swaminathon, India.

Traducido por:

Angela López1,4, Catalina Arias1,4, Juan C Duque1,4, Juan D Álvarez1,4, Diana David2,4, Andrés Múnera1,4, Carolina Mesa1,4,

James Betancur2,4, Tatiana Mira2,4, Rodrigo Urrego2,4, Camilo Rodríguez1,4, Carlos A Giraldo3,4 y Jorge Ossa3,4.

1Estudiante de Zootecnia, 2Zootecnista, 3Médico Veterinario, 4Grupo de Estudio “English Happy Hour”, Grupo

Reproducción - Fisiología y Biotecnología, Universidad de Antioquia. [email protected]

Con autorización del autor y de:

Judith Meech, IUFoST Secretary-General.

Trends in Food Science and Technology, ELSEVIER®

http://www.iuost.org

www.elsevier.com/wps/nd/journalaudience.cws_home/601278/description

Artículo previamente publicado en:

Trends in Food Science & Technology 15 (2004) 3–18

Copyright © 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Este artículo presenta una revisión cronológicade biotecnologías, antiguas y modernas; bosqueja

el descubrimiento de medicamentos naturales porbabilonios, egipcios, chinos, griegos y romanos; y laevolución de la extracción, preservación y tecnologíasde transormación. También se describe cómo losproductos armacéuticos progresaron del empirismo,a través de la identicación química y síntesishasta avances modernos en genómica, proteómica,bioinormática y producción por células cultivadasde varios organismos modicados genéticamente.

Mientras las biotecnologías para las drogas primeroprogresaron a través de la química, hasta hace

relativamente poco las tecnologías de alimentosevolucionaron por la mecanización, el reemplazogradual de las manos humanas por máquinas.

La presente y la predicha demanda industrialpara los bioingenieros exceden la oerta. El costoy la complejidad de biotecnologías emergentes,demandan una revisión signicativa de loscurrículos y la reorganización de los departamentos



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académicos, relacionados con ciencias de la vida ycon las biotecnologías. Tanto en las universidadescomo en la industria, se requiere urgentementeuna cooperación interdisciplinaria activa para lainvestigación y el desarrollo; esta cooperación debe

involucrar bioquímicos, bioingenieros, matemáticos,cientícos computacionales, analistas de sistemas yespecialistas en bioinormática. Los biocientícos ylos biotecnólogos deben adquirir mayor sensibilidadsobre las preocupaciones de la sociedad civil y lahabilidad para comunicarse con los ciudadanos, conlos políticos y con los medios.

Las oportunidades presentes y uturas de empleoen la industria de alimentos y de drogas nunca habíansido más grandes, si se tiene en cuenta la inexorable ycreciente demanda por servicios de salud conables ypor un suministro de alimentos seguro y adecuado.

El ísico británico Lord Kelvin conceptuó que: “siuno puede denir y medir con precisión aquello de loque se habla, las opiniones pueden ser consideradascomo creíbles; si no, deben ser consideradas comodudosas”.

Déjenme empezar con una denición relevante aesta discusión: “Las biotecnologías son procesos quebuscan preservar o trasormar materiales biológicos

de origen animal, vegetal, microbial o viral enproductos de utilidad y valor comercial, económico,social y/o higiénico”. Los bioingenieros son hombresy mujeres calicados para diseñar, desarrollar, operar,mantener y controlar procesos biotecnológicos. Unopuede citar instancias en las que 1) la biotecnología esequivalente a modicaciones genéticas y transgénesis,2) “La biotecnología” denota una actividadbiocientíca que no ha progresado más allá dellaboratorio de investigación.

En un diccionario norteamericano “biotecnología”

se dene como sinónimo de “ergonómica”: el estudiodel trabajo humano en relación con el entorno.

La palabra “biotecnología” apareció primero enYorkshire a principios del siglo XX. Una ocinade biotecnología empezó como un laboratoriode consultoría en Leeds, oreciendo servicios deconsejería en química y microbiología a industrias deermentación en el norte de Inglaterra desde 1899.

Las dos universidades de Manchester (prontoserán usionadas) tienen una larga y distinguidalista de desarrollos en ermentación. En 1912, el Dr.Chaim Weizmann aisló una cepa de Clostridium

acetobulylicum que convierte carbohidratos en

butanol, acetona y etanol; un descubrimiento usadoextensivamente para la producción industrial deacetona y butanol.

En 1923, el Dr. Thomas Kennedy Walker diola bienvenida a los primeros estudiantes en suDepartamento de Industrias de Fermentación,posiblemente el primero en su género, en lo quees ahora el Instituto de Ciencia y Tecnologíade la Universidad de Manchester. Después elnombre del Departamento ue cambiado por el deBioquímica Industrial, semánticamente similara “biotecnología”. El pregrado era una amalgamade biociencia y bioingeniería. Desde 1923 hasta elretiro del proesor Walker, 35 años después, susestudiantes se posicionaron en cargos de liderazgoen la industria de alimentos, de drogas y en bio-industrias relacionadas, en muchos países.

La interrelación entre alimentos y drogas.

Esta presentación asume que muchos graduados enbioingeniería progresarán a posiciones de liderazgo en

industrias relacionadas con alimentos, medicamentosy otras. Aunque sus patrones históricos, de crecimientoy desarrollo han dierido, los alimentos y losmedicamentos, y las industrias que los producen, hantenido una asociación muy cercana. Estándares decalidad y seguridad para alimentos y medicamentosson comúnmente admistrados por la misma agenciareguladora; la Administración de Drogas y Alimentosde Estados Unidos es un ejemplo típico. Como sediscutirá luego, los procesos modernos de alimentosy armacéuticos emplean tecnologías, métodos de

producción y procesos de control similares.Dentro de los primeros reportes históricos (ca 2900

a.C.), los chinos descubrieron una asociación cercanaentre alimentos y medicinas, ambos esenciales parala buena salud y ambos derivados de uentes vegetalesy animales. Los chinos creen que muchas dolenciaspueden ser curadas por la dieta. Ellos ueron losprimeros en utilizar esponja quemada, una uenteacuática de yodo para pacientes con bocio.




El emperador Fu-Hsi y sus sucesores deendíanla idea de que la salud depende de dos principios:el Yin y el Yang. La debilidad del Yin proviene deuna mala unción de los órganos internos y se revelapor calenturas, lengua roja y pulso débil; la debilidad

del Yang resulta de la alla de los órganos internospara absorber nutrientes esenciales, y se maniestapor disminución de la temperatura. La medicina chinaclasica los alimentos como “ríos” o “calientes” y“uertes” o “débiles”.

Dentro de una larga lista de alimentos chinosmedicinales, existen algunos de los que no se duda desu eectividad, otros son de dudosa credibilidad. Seairma que el cuerno de ciervo sirve para aliviar laatiga, la impotencia y las deormidades esqueléticas.La raíz de Ginseng (Panax schinseng), con pocaevidencia armacológica coniable, se dice quesirve para aliviar la diabetes y trastornos digestivos,cardiovasculares, hepáticos, y otras enermedades.Análisis de dierentes muestras de remedios a basede Ginseng muestran variaciones signiicativas ensu composición.

Las creencias orientales acerca de alimentosterapéuticos, están atrayendo a los estadounidenses;un tercio de ellos, dicen que compran remediosherbarios como alternativa a medicamentos de

prescripción. Este grupo de población se hacaracterizado por la búsqueda de un Elixir vitae pormás de medio siglo. Durante la década de los 50, lossuplementos vitamínicos estuvieron de moda; durantelos años 60, proteínas y aminoácidos estuvieron en uror;en los 70, se hizo una gran publicidad a los ácidos grasosesenciales y al colesterol, con relación a disuncionescardiovasculares; durante los 80, la bra dietética uede gran interés. En el presente la moda son los “alimentosuncionales” (lo cual motiva la pregunta: ¿Qué sonalimentos uncionales?) y “nutracéuticos”, alimentos

que se cree que poseen propiedades armacológicasbenécas. No es sorprendente que los chinos reclamenla paternidad del concepto de nutracéuticos.

Alimentos y medicamentos: ciencia y tecnología

Una característica común de los alimentos, losmedicamentos y otras industrias básicas, es que lastecnologías descubiertas por empirismo, precedieron

por mucho tiempo al entendimiento cientíco delas propiedades bioquímicas de las materias primasy los productos procesados. Los alimentos que sehan aceptado y las medicinas que curan o alivianenermedades particulares, ueron descubiertas por

casualidad, ensayo y error y experiencia dolorosa.La historia del procesamiento de los alimentos,

en gran parte es la historia de la bioingeniería;el reemplazo gradual de las manos humanas y laenergía, primero por animales, luego por máquinas.Los procesos industriales de raccionamiento ytransormación, utilizados hoy, ueron desarrolladoshace cientos de años. Lo que comenzó como una laborartesanal, con un uso intensivo de energía humana,ue progresivamente mecanizado. Adicional a laproducción de una inmensa diversidad de productos

alimenticios, las industrias alimentarias hanreducido progresivamente el esuerzo y la energíahumana utilizadas en las ábricas, en los restaurantesy en los hogares mismos.

Preservación de alimentos

Los principios básicos de la preservación dealimentos: control de 1) contenido de agua activa,2) ambiente atmosérico, 3) temperatura, 4) pH,5) inactivación térmica de microbios y uentes de

descomposición, ueron descubiertos empíricamentehace cientos de años. Los mediterráneos, los asiáticosy los amerindios usaron el secado al sol parapreservar leche, carne, pescado, rutas y vegetales;los amerindios del norte adicionaban rutos vegetalesa sus preparaciones de carne seca (venisson), lo queles aportaba ácido ascórbico. Rebanadas de patatasueron secadas en río por los primeros amerindios,el hielo gradualmente se sublima en el aire seco y labaja presión atmosérica en los altos andinos.

Los británicos de la Edad de Piedra, secaron granossobre uego abierto para prevenir su germinación.Alrededor de hace 4000 años, los Chinos preservabanpescado por medio de deshidratación osmóticacon sal. Los romanos, redujeron la actividad delagua en la carne y en las rutas adicionando sal omiel. Alrededor de hace 5000 años granjeros delOriente Medio, almacenaron granos en ánoras debarro herméticamente selladas con piel de cabra.




Todos los estadios de metamorosis de insectos eranasí asxiados.

Séneca describió cómo los romanos preservabancamarones en nieve de los Apeninos. La industria

de la comida congelada se desarrolló luego de queClarence Birdseye, un estadounidense, observócomo la carne de ballena, oca y reno era preservadanaturalmente durante el r ío invierno canadiense. Losmétodos modernos como los enlatados, la preservaciónen botellas y en bolsas que pueden hervirse, ueronanticipados en la República de Roma donde lacarne picada y condimentada era salada y cocinadadentro del útero limpio de una cerda o en la cavidadcorporal de un calamar.

La ermentación y el encurtido de rutas yvegetales es una antigua práctica entre los asiáticosy mediterráneos. Los babilonios preservaron la lechemediante ermentación láctica. El etanol ue destiladoen China hace 3000 años. Homero describió el vinocomo “un regalo de los dioses”.

Molienda de granos – el primer proceso

continuo

El raccionamiento de granos de cereales mediantepulverización, zarandeo y soplado, y la extracción

de aceite de oliva mediante prensado, empezaron enEgipto y en países cercanos al Mediterráneo hace7000 años. En Babilonia y en Egipto existían panaderíascomerciales y cervecerías 5000 años antes de queEduard Buchner y Emil Fischer descubrieran laconversión enzimática de los carbohidratos.

La historia de los molinos ilustra cómo procesosartesanales con uso intensivo de mano de obra,ueron mecanizándose progresivamente. El morteroprimitivo dio paso, en Egipto, a la piedra de amasar:

los granos regados sobre una laja de roca eranpulverizados con otra roca que era empujada conlas manos hacia atrás y hacia adelante por un esclavo,de rodillas. Más tarde, los griegos adicionaron unaunción de corte, incrustando huesos de arenque enlas caras de contacto entre dos rocas.

En el molino giratorio de mano, existente en variospaíses antiguos del Mediterráneo, una roca superior

giraba en orma continua sobre una roca ja; al abrirun oricio en el centro de la roca superior, el granopodía ser alimentado al molino en orma continuay el producto pulverizado salía por la perieria poracción centríuga. El molino de grano ue el primero

conocido en los procesos industriales continuos. Losmolinos giratorios ueron, en un principio, movidospor esclavos que caminaban sobre la rueda; más tardese utilizaron camellos o burros.

Después los romanos inventaron la rueda de agua.Por todo el Imperio Romano los molinos de granoueron construidos cerca de los ríos o corrientes deagua. El libro Domesday, el inventario de WilliamI de las riquezas de la nación, publicado en 1085,registró más de 5000 molinos de agua en Inglaterra.Los primeros molinos de viento aparecieron en Persia(Hoy Irán) en el siglo X d.C. En 1784, una primeraversión de la máquina de vapor de James Watt ueinstalada en un molino de harina en Londres. Hacemenos de cien años, en Estados Unidos, existían másmolinos movidos por agua que por máquinas de vapor.El primer molino movido por un motor eléctrico uepuesto en marcha en Wyoming, en 1887.

Sin embargo los molinos modernos diseñados conmayor precisión, con sus ruedas dentadas operan conlos mismos principios de la primitiva piedra de amasar

y del molino giratorio de mano. El venteo a mano tienecomo su equivalente al limpiador de impurezas, unamesa cerrada de vibración por gravedad con pantallasde diverso tamaño de poro. El arecho es separado porventiladores de succión.

Un inteligente programa de sotware inventadopor los nativos acilita que los molinos de harina detrigo en India sean operados desde un computadorportátil. Al mismo tiempo, mujeres campesinaspobres de India muelen granos locales en morteros

primitivos o piedras de amasar, y extraen aceitede cacahuate por medio de molinos giratoriosmanuales.

Mecanización de biotecnologías tradicionales

Los patrones y la dinámica de mecanización hansido distintos entre las dierentes industrias. Aunquela transición de husos domésticos y telares rurales,




a las grandes industrias mecanizadas cambió a lolargo de más de dos siglos. En Inglaterra la industriatextil, estimulada por la existencia de carbón baratotransportado en barcazas y por el motor de vapor, uemecanizado más rápido que el procesamiento de los

alimentos. En la industria británica de la panadería,la mecanización de la mezcla de la masa no ue muycomún hasta después de 1920. La mecanizaciónevolucionó más rápido después de la Segunda GuerraMundial.

Durante la década de 1930 en una panadería típicaen Manchester, seis hombres trabajaban ocho horaspara producir 2400 panes. En 1990, tres hombrestrabajando ocho horas podían producir más de 65.000unidades: 400 vs. 22.000 unidades por hombre. Elprimer cambio signicativo ue en la década de los

60 cuando cientícos ingleses reemplazaron el largoproceso de ermentación tradicional por el uso dealta energía para mezclar la masa que contenía ácidoascórbico.

El malteado continuo en las cervecerías empezócon la banda de Wanderhauen. La ermentacióncontinua, en la que el sustrato pasa sobremicroorganismos inmovilizados o biocatalizadores,es común actualmente en las bioindustriasmodernas.

El descubrimiento, de Humphrey Davy, de uncatalizador consistente en platino namente dividido,condujo a la hidrogenación catalítica de aceitesvegetales para producir grasas duras para margarinasy aceites; por la misma época, la extracción de

solventes de aceites vegetales competía con laextracción mecánica. En contraste con el procesamientode alimentos, la industria armacéutica avanzó másdesde la química que de la misma ingeniería. Estoempezó en el siglo XVIII en la industria Alemanade colorantes después de que Von Homann ue

nombrado proesor de química de la Universidad deBerlín.

Los agentes farmacéuticos en la antigüedad

La supervivencia y la salud, el destino delalma humana y del cuerpo después de la muerte,y la inluencia sobrenatural del sol, la luna y las

estrellas, intrigaron a muchos de nuestros primerosantecesores.

La gente primitiva buscó panaceas y paliativospara curar sus enermedades. Los antiguos palestinos

y los sumerios creían que las enermedades eranun castigo por el pecado y que podrían mitigarlaspor encantos mágicos y drogas con poderessobrenaturales. Shen-Nung (ca 2700 a.C.) esaclamado como el chino undador de la acupunturay la terapia con drogas. Él y sus contemporáneosdescribieron la diabetes, la viruela, el sarampión, elcólera y varias disenterías. Sus 1800 prescripcionesmédicas incluyen eedrina, alcanor, aceite de hígadode bacalao y compuestos de arsénico y mercurioque actuaban como bactericidas. Las enermedadesrespiratorias ueron tratadas envolviendo alpaciente en hierbas urticantes.

El papiro egipcio de Ebers (ca 1550 a.C.),

descubiertos por arqueólogos en el siglo XX, describetratamientos para reumatismo, schistosomiasis,diabetes y parásitos intestinales. El papiro enlista875 drogas provenientes de cerca de 500 sustancias:sales metálicas, y extractos vegetales tales comogenciana, sena, aceite de castor, vermíuga y

jenna. Las tablas cuneiormes sumerias del reinode Hammurabi, describen enermedades hepáticas,

iebres, gonorrea, varios inartos y sarnas. Estastablas incluyen drogas heleboro (que se cree quecura la locura), raíces de mandrágora y opio.

Durante los siglos IV y V a.C. la escuela griega deHipócrates publicó más de 70 tratados sobre teoríasy prácticas médicas; y prescribió más de 300remedios, la mayoría de plantas, para seradministrados oralmente, o por otras vías. Los griegosueron sabedores de los peligros potenciales de laterapia con las drogas. La palabra griega

(pharmakon) signica “droga”“medicina”“veneno” o “poción mágica”. Los griegoscreyeron que la salud (eucrasia) era el resultadode una combinación armónica y lanermedad (dyscrasia) era un imbalance entrecuatrohumores: bilis negra, bilis amarilla,fema y sangre. Un concepto trihumoral deaire, bilis y fema, existió entre los hindúesayurvédicos.




Unos 300 años después de Hipócrates,Dioscórides, un médico griego, considerado el padrede la Materia Médica, ormuló más de 600 remediosprovenientes de plantas y tejidos animales. Lasmedicinas de Dioscórides ueron recetadas durante

más de 1500 años. Galeno de Pergamón, un médicodel siglo II d.C., adicionó más remedios de origenvegetal, conocidos como Galenicales, a la colecciónde Dioscórides.

Hasta la mitad del siglo XIX, la medicina y laarmacia ueron más mágicas y místicas quecientíicas. Los médicos naturistas, trataban lasiebres enterrando a las víctimas hasta la nuca enuna pila de boñiga; la gota, ue tratada con pezuñasde burro; pacientes ricos aligidos de calenturas,escosor o erisipelas eran tratados con amatistas,perlas y zairos inamente molidos.

Es diícil determinar que drogas útilesdescubrieron los alquimistas en su búsqueda del Elixir vitae, la esquiva sustancia que aseguraríala inmortalidad. Los alquimistas escribieron susreportes en códigos crípticos y símbolos oscurospara conundir a sus competidores. Lo poco quese puede comprender tiene más olor a cocina que

a laboratorio. Las sustancias alquímicas incluíanazúcar de plomo, mantequilla de antimonio, aceitede vitrolo, crema tártara y leche de cal.

Paracelso, un alquimista suizo del siglo XV,reconocido algunas veces como el padre de laquímica, discutió las teorías de Galeno y desarrollóla noción de iatroquímica (química médica):examen de sustancias para detectar posiblespotenciales medicinales. Paracelso propuso variasprescripciones médicas.

El primer libro médico editado: “Laxierkalender”un tratado sobre purgantes - salió de la imprenta deGutenberg en 1457. La primera Pharmacopoeia

Augustina del mundo, ue publicada en Augsburg en1564. En 1616, el Colegio Real de Medicina publicóla Pharmacopoeia Londonensis, que enlistó drogas,entonces, permitidas en Inglaterra.

Industrias farmacéuticas

En su libro “El Valiente Nuevo Mundo”, AldousHuxley propuso que la historia económica y eldesarrollo industrial tiene dos momentos: antes

y después de Henry Ford. Yo diría mejor que:antes y después de Faraday, es una distinción másracional. Aunque esto necesitó de la matemática delgenio Maxwell 40 años después para transormarlos principios de inducción electromagnética deFaraday en los motores eléctricos y los generadores.Los años 1850, marcaron el momento a partirdel cual las nuevas tecnologías basadas en losprincipios cientícos, aparecieron paralelamentecon tecnologías desarrolladas empíricamenteque se usaban para procesar alimentos,

textiles, drogas y cerámicas. Después, su mentorHumphrey Davy, descubrió el óxido nitroso comoanestésico, en 1818 Michael Faraday demostró queel éter era un anestésico aún más eectivo. Pero antesde que von Liebig publicara su “Química Orgánicaen su Aplicación para la Fisiología y la Patología”en la mitad del siglo XIX, todos los estudios sobreecacia de las drogas pueden ser mejor consideradoscomo ‘ciegamente’ empíricos.

Por muchos siglos, en Europa, la armacia ue

el negocio de boticarios que extraían y preparabanmedicinas de vegetales naturales y uentesminerales.

En la antigua Grecia, médicos y boticarios

ueron proesionales deinidos (un erauna tienda donde se vendían drogas). En 1617, elrey James I creó la Sociedad de Boticarios, dándolesla responsabilidad de la producción y venta dedrogas y de algunos venenos. Benjamín Franklyndeinió los respectivos roles de los médicos y de los

boticarios de los Estados Unidos, mediante leyesque los autorizaban para vender drogas, venenosy narcóticos. El primer alimento codiicado y lasprimeras leyes sobre drogas ueron promulgados en1860 en el Reino Unido.

En el siglo XIX, los boticarios británicos,trabajaron con una batería de Materia Médica que




contenía 270 muestras de raíces, cortezas, hojas,semillas y químicos. La Sociedad FarmacéuticaBritánica recibió una autorización Real en 1843.Una armacopeia británica consolidada uepublicada en 1864 y revisada en 1898 y 1914. La

edición de 1864 describía solamente cuatro drogassintéticas; mientras que en la edición de 1914aparecieron más de 80, la mayoría importadas deAlemania. Antes de la Primera Guerra Mundial,Inglaterra no tuvo industria armacéutica sintética,sólo se procesaban unas pocas vacunas.

Del empirismo a la ciencia

Desde mediados del siglo XIX, la químicaanalítica, la microscopía y la citología tuvieron

un impresionante progreso. La quimioterapiaue estimulada por la identiicación depatógenos microbianos y de medios parasu control. La conversión que hizo Wohlerde isocianato de amonio a urea mostró quesustancias orgánicas que ocurren naturalmentepueden ser sintetizadas a partir de químicos nobiológicos. La armacología progresó gracias ala investigación empezada en Strasbourgo sobreacciones especíicas de drogas en tejidos corporalesparticulares. La primera Cátedra de Farmacologíadel mundo ue en Estonia. El descubrimiento delas hormonas extraídas de glándulas endocrinas ysin ductos y posteriormente sintetizadas, agregaronuna importante dimensión a la medicina terapéuticay el desarrollo de las industrias armacéuticas.

Hasta el siglo XX el procesamiento de alimentosprogresó mediante la ingeniería, las tecnologíasarmacéuticas y la química. Remedios antiguos yextractos vegetales ueron las primeras materiasprimas en la industria armacéutica. Varias drogas enlas primeras armacopeas ueron declaradas después,

ineectivas o peligrosas.

Las sustancias activas eran disueltas en etanoly/o agua; compuesta con diluyentes y prensadas enpíldoras cubiertas con gelatina o azúcar; o en tabletascon goma de polisacáridos como ligantes y lubricantesque permitían la liberación de las tabletas de lasprensas. Para tratamiento de heridas e inecciones

de la piel, se dispensaban drogas antisépticas comoungüentos en lanolina o emulsiones de agua enaceite.

Medicamentos: naturales y tradicionales

Aunque hoy el 20% aproximadamente detodos los productos armacéuticos son derivadosde microorganismos naturales y genéticamentemodiicados, hay un vivo interés comercial enuentes naturales y tradicionales; la compañía dedrogas Pizer ue una de las primeras en colectar ytamizar especímenes botánicos de la selva tropical.Merck en cooperación con el Instituto Nacionalde Biodiversidad es el encargado de tamizarplantas, insectos y microorganismos de Costa Rica.Expediciones etnobotánicas en la selva tropicalamazónica han entregado mas de 10.000 especiespara evaluación. En Colombia más de 1500 especies,reportadas por las comunidades locales comobiológicamente útiles, están siendo estudiadas.

Los asuntos éticos sobre la biopiratería seestán incrementando en aquellos sitios donde lascompañías extranjeras y sus agentes, involucrados encolecciones botánicas, están extrayendo materialesbiológicos y experiencias médicas tradicionales,sin retribuciones a la comunidad local. Como ha

sido observado por un cientíico asiático: “nosotrostenemos la biodiversidad, ellos (las naciones ricas)la roban para su biotecnología”.

En respuesta al interés público en la medicinatradicional antigua, el Instituto Nacional de Salud delos Estados Unidos estableció, en 1992, una ocinade Medicinas Alternativas. Existen bases de datos de“medicinas naturales” en la Escuela Real Danesa deFarmacia en Copenhagen, Dinamarca y en la Escuelade Medicina de la Universidad de Illinois. Esta última

conocida como NARPALERT es administrada por elproesor Norman Farnsworth.

A lo largo y ancho del planeta, existen vastosrecursos inexplorados de plantas y microorganismos.De más de 100.000 especies identicadas, menos de200 microorganismos producen sustancias usadas enalimentación, armacia u otras industrias.




Las plantas terrestres superiores representan másdel 65% de la biomasa mundial, pero menos del 6%de las especies identicadas se cultivan en ormacomercial. De las 80.000 plantas que se cree que soncomestibles, menos de 20 proveen el 90% de calorías

en la alimentación mundial.

Drogas sintéticas y quimioterapia

Durante el pasado siglo XIX, omentadas por losdesarrollos con colorantes sintéticos, las compañíasalemanas Bayer, Hoechst y Merck, empezaron lasíntesis química de drogas, inicialmente abricandoanálogos y derivados de sustancias activasencontradas en plantas medicinales. La primeradroga patentada, ue la Aspirina (acido acetilsalicílico) que se sintetizó por reacción del anhídridoacético con ácido salicílico de corteza de sauce(Salix spp.). Después ue producida la codeína pormetilación de la morina.

A inales de los años 1900, Paul Ehrlich observócomo ciertos colorantes inyectados en los animales,teñían tejidos especíicos. Ehrlich exploró sicolorantes similares, podrían teñir e inactivarmicroorganismos. El probó sin éxito 500 colorantesen 2000 ratones inoculados con Tripanosomaspatogénicos. Él sintetizó más de 600 componentesarsenicales con estructuras similares a colorantesdiazo. Su compuesto número 606, inactivó lostripanosomas sin eectos adversos en los ratones. Elcomponente eectivo, llamado “Salvarsan” contieneun grupo –As=As- análogo al grupo –N=N- encolorantes diazo y tienen ainidad con proteínasdel patógeno, comparable a la ainidad decomponentes diazo con ibras proteícas en la lana.El salvarsan y su sucesor el neosalvarsan, eectivocontra Spirochaeta pallida, el patógeno que causa

la síilis, sentaron las bases de la quimioterapia.

En 1919, Heidelberger y Jakobs en Alemaniadescubrieron que algunos derivados azo desulanilamida, destruían bacterias. En 1935, uncientíco de la compañía Bayer encontró que elcolorante azo prontosil rojo, era eectivo contraStreptococci causante de las ebres escarlata y

puerperal. En la década de los 30, en Gran Bretaña,cientícos de May y Baker sintetizaron más de 600derivados de sulanilamida. El compuesto número693 que era eectivo contra neumonía bacterianaue llamado M&B693. May y Baker sintetizaron más

de 3.000 compuestos relacionados, algunos eectivoscomo bactericidas.

En 1936, el Consejo Británico de InvestigaciónMédica, denió “quimioterapia” como: Tratamientomédico por compuestos sintéticos químicos quereaccionan especícamente con organismosinecciosos. El proceso de síntesis de las sustanciasquimioterapéuticas y la determinación de lapotencia en animales de laboratorio, es costoso ydemorado. Entre 1936 y 1960 una de las más grandes

compañías armacéuticas británicas, probó cerca de45.000 sustancias sintéticas, de las cuales sólo 16 secomercializaron. Durante la segunda guerra mundial,Inglaterra perdió su acceso a la “corteza peruana”,la uente natural de la quinina antimalárica. Losantimaláricos ueron necesarios con urgencia paraproteger a los hombres en las uerzas armadas y a lasmujeres expuestas en los países húmedos tropicales.Los únicos dos sintéticos disponibles causaron eectossecundarios indeseables.

Entre 1942 y 1946, la compañía armacéutica ICI,probó cerca de 1700 sintéticos antes de descubrir elhidrocloruro de proguanil, comercialmente conocidocomo Paludrine. La Malaria (literalmente: mal aire)es también conocida como paludismo o ebre de lospantanos (del latín “palus” que signica pantano).

Antibióticos

Mientras se ocupaba de sus estudiosmicroscópicos, Pasteur sugirió que losmicroorganismos podrían ser inducidos a atacarse

unos a otros. En 1928, Alexander Fleming en laUniversidad de Londres, observó que un moho dePenicillium notatum inhibió el crecimiento en uncultivo bacterial que se inectó accidentalmente. Elpotencial terapéutico de este descubrimiento uepasado por alto hasta que se reexaminó en 1939por Howard Florey y Ernst Chain en Oxord. De susresultados, se aisló y se caracterizó químicamentela penicilina. Otras investigaciones en Gran Bretaña




y en Estados Unidos identicaron otras especiesútiles y cepas de Penicillium, sintetizaron derivadosde la penicilina, y desarrollaron sistemas a granescala para el cultivo, el aislamiento y la puricación.La penicilina ue la primera de una impresionante

serie de antibióticos extraídos de varias especies deactinomicetos y de otros microorganismos.

Se sabe que mucho antes del descubrimiento deFleming, los habitantes primitivos de la Micronesiahacía raspados de moho de los árboles, que ellos ro-taban en heridas para prevenir úlceras.

Hormonas

Hace más de 100 años atrás, ClaudeBernard, un siólogo rancés, reportó que ciertas

unciones corporales críticas son reguladas por“centros de secreción interna”. Estos ueronidenticados como glándulas endocrinas, sinconductos, que secretan hormonas (del griego“hormon”, “estimular”). La adrenalina, extraídaprimero de la glándula suprarrenal de losanimales, ue químicamente caracterizada en ladécada de 1920 y más tarde sintetizadaindustrialmente.

En 1921, en Toronto, la Insulina ue aislada

de Islotes de Langerhans extraído de páncreasporcino. Durante los 80, cientíicos canadiensesprodujeron un precursor de insulina en una bacteriamodiicada genéticamente. Más recientemente,las células pancreáticas que sintetizan insulinaueron cultivadas, aisladas, microencapsuladas ytransplantadas en cuerpos de pacientes diabéticospara producir insulina in vivo. La tiroxina,generada por la tiroides, ue sintetizada en 1926, lacortisona ue aislada de la corteza de las glándulassuprarrenales en 1935 y comercialmente sintetizadaen 1956. En los años subsiguientes, otras hormonashan sido sintetizadas en Organismos ModicadosGenéticamente OMG incluyendo hormonas decrecimiento aviar y bovino que estimula la gananciade peso en animales domésticos, en peces, yproducción de leche en bovinos.

Las gonadotropinas sintetizadas por bacterias MGinducen la ovoposición en peces en cautiverio. Loshuevos son luego ertilizados por semen congelado.

Los estrógenos y la progesterona sintéticosinhiben la ovulación y/o ertilización en la mujer.Los 50 años de historia de anticonceptivosorales y los asuntos médicos, sociales yreligiosos involucrados, son revisados en

dos libros recientes: “Química sexual: unahistoria de la píldora anticonceptiva” porLara Marks (Yale Press)” y “La píldora deeste hombre: relexiones sobre quintoagésimoaniversario de la píldora” por Carl Djerassi(Oxord University Press). Ensayos clínicos deanticonceptivos químicos para machos se estánrealizando en la Unidad de Ciencias de laReproducción en Edinburgo, y en compañíasarmacéuticas holandesas y alemanas. Se estáinvestigando una hormona sintética, gestogen,que restringe procesos reproductivos en gónadasmasculinas.

Biotecnologías industriales – valor actual

Hemos presentado un panorama de cómoprogresó el procesamiento de alimentos y la industriaarmacéutica durante los últimos 6000 años. Elprocesamiento de alimentos comenzó con tecnologíasartesanales simples, y posteriormente las manoshumanas, gradualmente, ueron reemplazadas porlas máquinas. Sólo a nales del siglo XIX tuvo la

ciencia una uerte infuencia en las industriasalimenticias y de drogas.

La industria armacéutica evolucionó desdemedicinas preparadas por boticarios, principalmentede extractos de plantas locales, hasta aislamientoquímico, identicación y síntesis de sustanciasarmacológicamente activas y sus derivados.

Dada la importancia de las drogas y losalimentos para satisacer las necesidades de los sereshumanos, del ganado de abasto y de las mascotas,

no es sorprendente que la industria se expanda yse diversique constantemente, para satisacer lasdemandas de poblaciones humanas ricas y en procesode envejecimiento que también se expanden cadadía.

El valor total mundial de los alimentosprocesados industrialmente es aproximadamente deUSD$1750 billones. El monto de las ventas de drogascomerciales (sin incluir los medicamentos




veterinarios) es cercano a USD$450 billones, 49%del cual corresponde a Estados Unidos, 24% a laUnión Europea, 16% a Japón y un escaso 11% parael resto del mundo. Los procesos industriales dealimentos, con ventas mayores a USD$500 billones

por año, comprende el más grande sector industrialen Estados Unidos. La industria de alimentos enla Unión Europea emplea más de 2.5 millones depersonas, ellos procesan dos terceras partes detodos los productos agrícolas, con ventas cercanasa USD$400 billones. Los procesadores de alimentosde India emplean más de 2 millones de personas;por lo menos 200 millones de hindúes compran, conrecuencia, alimentos procesados. En 2002 el costo deprocesamiento de alimentos en India ue 1000 vecesmayor que en 1962. Es imposible estimar el valortotal de ventas directas de alimentos de granjerosa mercados locales, o la proporción de alimentosproducidos que se daña o se desperdicia.

Industrias farmacéuticas – patrones

cambiantes

Aunque se han notado varias similitudes entrela industria de alimentos y medicamentos, tambiénhay grandes dierencias. Los medicamentos sonprocesados por relativamente pocas grandescorporaciones, mientras que las industrias de

alimentos incluyen gigantes tales comoNESTLE y Unilever, junto con miles decompañías medianas y pequeñas. Las compañíasarmacéuticas invierten entre 9 y 18%de sus ingresos en investigación y desarrollo. Elpromedio de inversión en investigación y desarrollopara los, más o menos, 3500 procesadorescanadienses registrados es menor al 0.15% de lasventas. La mayoría de las compañías armacéuticascomienzan como divisiones de, o escisiones deindustrias químicas y se expanden a través de

adquisiciones y usiones.

En 1953, Watson y Crick describieron la estructuraen hélice del DNA. En 1973, los primeros genesueron clonados, en 1974 se expresaron genesclonados en bacterias. En 1976, Genentech uela primera compañía en Estados Unidos, creadapara investigar, explorar y explotar el DNA.Entre 1981 y 1999 las compañías especializadas

en biociencias en Estados Unidos crecieron de80 a más de 1270. Ernst y Young reportaron 1180de tales empresas en países de la Unión Europea,muchas nacidas en los departamentos universitariosde biociencias. Algunas ueron altamente

exitosas, otras con insuciente capital y con unaadministración inexperta no sobrevivieron.

Cientícos académicos con ambición de poseer unacompañía especialista en biociencias deberían teneracceso a grandes cantidades de recursos propios. Losriesgos son altos y las innovaciones exitosas no se dantodos los días. En actualidad la industria biomédicaconsiste en dos entidades interrelacionadas: 1)grandes corporaciones armacéuticas, y 2) empresasespecialistas en bioinvestigación, descritas como la‘segunda generación de compañías biotecnológicas.

En 2001 las ganancias totales de 6 grandescompañías de biociencia ue cerca de USD$8000billones y las inversiones en investigación ydesarrollo ueron entre el 20 y 37 % de los ingresos.Ellos inventaron y desarrollaron nuevos procesos yproductos hasta plantas pilotos y estados preclínicos.Las compañías armacéuticas expandieron losprocesos y sometieron los productos a ensayos in

vitro y clínicos para determinar la potencia, laconabilidad y la seguridad. Para que una nueva

droga progrese desde el laboratorio hasta suaprobación nal puede costar entre USD$300billones y USD$800 billones, en un proceso que

puede durar entre 10 y 15 años.

Biotecnologías: perspectivas

Durante los últimos 20 años, las biotecnologíashan evolucionado desde la intelectualmenteintrigante biociencia, hasta una gran diversidad

de industrias que producen agentes biológicos

útiles; desde reacciones biocatalíticas, bacteriasmodiicadas genéticamente, hongos, virus,plantas, y células de insectos y de mamíeros.Algunas técnicas modiican la composición yla expresión génica, otras aceleran y ajustanprocesos metabólicos. Los medios coniablespara escalar del laboratorio a la ábrica, y lastecnologías para el aislamiento, puriicación yesterilización de los productos inales; son de




particular interés para los bioingenieros. Igualmentecríticos son los sistemas de control de calidad delos procesos y de los productos.

Procesos antiguos de extracción,

clasicación y modicación química desustancias naturales, han conducido a laidenticación de los mecanismos patogénicosde enermedades especícas, y cómo actúan lasdrogas para prevenirlas o curarlas. Reactivosdiagnósticos, productos prolácticos y terapéuticosmás eectivos han sido diseñados y sintetizadosmediante modelos moleculares y combinacionesbioquímicas.

En el pasado un químico orgánico podríasintetizar 50 componentes en un año, la bioquímicamoderna computarizada puede generar muchosmiles. Los computadores, diseñan moléculas paraser comparadas sistemáticamente con estructurasmoleculares almacenadas en la memoriaelectrónica. Una compañía tamiza un millón decompuestos rente a una proteína diana cada seismeses.

Los rápidos tamizajes biológicos hacen usode membranas de células de origen humano oanimal cultivadas in vitro. La inmunoreactividad

de anticuerpos especícos puede ser mejorada pormodelos computarizados. Los procesos diagnósticosson mejorados y acelerados por modelamientomolecular, por microchips de DNA y por recientesavances genómicos (la palabra genómica uepropuesta en 1980).

Drogas sintetizadas por organismos MGincluyen vacunas, inmuno reguladores, sustanciaspara controlar desordenes cardiovasculares yvarias hormonas. Las vacunas modernas incluyen:

1) toxoides obtenidos a partir de toxinas de agentespatógenos inactivados (para tétano y diteria), 2)agentes patógenos atenuados (para pertusis – toserina), 3) antígenos bioquímicamente modicadoscon muchas nuevas aplicaciones. Vacunas de virusMG incluyendo viriones completos (poliomielitis),vacunas de subpartículas (infuenza); antígenosaislados (hepatitis B).

Recientes adiciones al léxico de las biocienciasincluye “genómica” -estudio de los genomas ysecuencias nucleotídicas de DNA-, “proteómica”–estudio de las proteínas-, “metabolómica”;–estudia la in luencia de la expresión génica sobre

los metabolititos-, “transcriptómica” -estudia losperi les de expresión génica usando micro ensayosde ADN/ARN-.

Procesos bioingienieriles

La inmensa diversidad de productos activos debiotecnologías incluye microorganismos viables oatenuados, metabolitos intracelulares o excretados almedio de cultivo.

Los procesos industriales progresan a través devarios pasos:

1. Identicación y aislamiento de células a sercultivadas.

2. Determinación de condiciones óptimas de cultivoy recolección.

3. Escalamiento a grandes lotes o a biorreactorescontinuos.

4. Procesos terminales para el raccionamiento,extracción, puricación y esterilización.

5. Métodos para el control de la calidad del proceso

y del producto.6. Protocolos para asegurar la inocuidad y evitar

ugas al ambiente a través del desarrollo y laproducción.

El objetivo mayor es obtener la máxima gananciaeconómica de productos estables y eectivos, unbioingeniero con muchos años de experiencia dice“Aún en el caso de que las modicaciones genéticasy los ensayos de laboratorio y los ensayos piloto, seancompletamente exitosos, hacer el escalamiento hasta

a un proceso industrial económicamente eciente, esinevitablemente rustrante, pues siempre resulta máscostoso y más lento con relación a lo previsto”.

Además de la síntesis por microorganismos,avanzan desarrollos con células de plantassuperiores, animales, insectos y virus MG. Bacteriasy virus, son cultivados para la síntesis metabólica




y para ser usados como vectores para transerirgenes entre organismos. Las células pueden sercultivadas en grandes biorreactores o en sistemacontinuo donde los nutrientes son trasormadospor células inmovilizadas. En orma similar se

pueden sintetizar metabolitos con enzimas aisladase inmovilizadas.

Los cultivos celulares de plantas

comienzan por la propagación de un callo, unamasa de células indierenciadas. Para derivar unaplanta nueva con tallo y raíz, se deben cultivaren dierentes medios las células del callo. Losmetabolitos deseables pueden ser extraídos de uncallo sin dierenciación a un retoño o a una raíz.

Los cultivos celulares de plantas parecen ajustarsemejor a la síntesis de metabolitos útiles en alimentos,biopesticidas, y cosméticos, que en ármacos.

Los cultivos celulares de insectos y mamíeros

orecen oportunidades más interesantespara las aplicaciones biomédicas. Las uentes decélulas mamíeras incluyen riñones de embrionesabortados y células ováricas de hámster chino que sereplican relativamente rápido. Los cultivos celulares

de insectos, en combinación con vectores virales MG,producen proteínas recombinantes e insecticidasvirales. El báculo virus, que inecta células de insectos,produce proteínas modicadas genéticamente encultivos celulares de insecto en alta densidad.

Las células mamíeras generan metabolitosde mayor pureza, potencia y complejidad, quela mayoría de cultivos microbiales, pero, siendoaltamente sensibles, requieren cultivos cuidadosos enbiorreactores relativamente pequeños. Los medios

para expandir el cultivo celular mamíero en loteso en sistemas continuos, presentan un reto interesantepara los bioingenieros. Entre los productosprovenientes de cultivos celulares mamíerosse encuentran los anticuerpos monoclonales,activadores de plasminógenos, hormonas paraestimular la eritropoyesis y actor VIII paracontrolar la coagulación de la sangre entre otros.En asociación con virus especícos las células

mamíeras producen vacunas virales y proteínasrecombinantes usadas en terapia génica.

En 1997, se aislaron células tallo de embrión

humano a partir de embriones supernumerarios. Se

postula que las células tallo pluripotentes puedenser cultivadas para que se dierencien en dierentestipos, con la capacidad de reemplazar o reparartejidos celulares en varios órganos humanos. Quelas células tallo embrionarias lleguen a cumplircon este potencial hipotético, parece que dependetanto de la legislación inluenciada por creenciasreligiosas como de la biociencia.

Procesamiento corriente abajo

“Corriente abajo”, se reere a todo lo que sigue a

la síntesis por biorreactor: aislamiento, puricacióny esterilización de los productos nales. Se estimaque los procesos corriente abajo absorben cercadel 80% de los costos de producción, lo que indicauna urgente necesidad de encontrar tecnologíascorriente abajo que sean más económicas ybioingenieros más competentes para diseñarlas yoperarlas.

Aislamiento

Las sustancias sintetizadas son aisladas de variasracciones del biorreactor: la insulina obtenidade células cultivadas, algunas vacunas de luidosobrenadante. Los metabolitos intracelularesson liberados por ruptura mecánica, química oenzimática de las paredes celulares; antibióticospor extracción líquido: líquido; sustancias volátilespor destilación raccional; enzimas sensibles alcalor por raccionamiento acuoso ase líquida. Lasextracciones supercríticas gaseoso/líquido (SGE)son útiles para sustancias sensibles a solventesorgánicos o susceptibles a la oxidación. A presiones

entre 10.000 y 40.000 kPa, el dióxido de carbonoes un solvente benigno para aceites esenciales,oleorresinas, terpenoides naturales, caeína, y otrosbioquímicos sensibles. A dierencia de muchossolventes orgánicos, SGE libera residuos no tóxicos.

El procesamiento de membrana, la osmosisreversa, la ultrailtración, la microiltración, lananoiltración y la electrodiálisis son tecnologías




de raccionamiento industrial. Los sistemascromatográicos incluyen iltración en gel,separaciones por medio de intercambio iónico yainidad, que usan interacciones de enlace entreproteínas y el gel, con varios ligandos acoplados

entre matrices de soporte hidroílico.

Preservación y esterilización

Los alimentos son para una nutrición sana,y las drogas para diagnosticar, prevenir, ocurar enermedades. Es necesario que todos losalimentos y los medicamentos estén libresde organismos que puedan causar daño alconsumidor. En general, los materia les biológicostales como los alimentos y los armacéuticos

pueden ser preservados por cualquier procesoque 1) inhiba, destruya o remueva y prevengala reentrada de agentes patógenos y demicroorganismos que causen deterioro; 2) restrinjacambios bioquímicos y bioísicos adversos.

La degradación de los alimentos y otros materialesbiológicos puede ser evitada mediante empacadoen una atmósera estéril, reduciendo la actividaddel agua, y mediante esterilización térmica. Lalioilización disminuye eectivamente la actividad

del agua en biológicos sensibles. El congeladorápido en nitrógeno líquido antes de la lioilización,evita la ruptura de la célula por cristales de hielo decrecimiento lento.

Procesos térmicos y alternativas

El proceso térmico en contenedores herméticos(latas, botellas, plásticos laminados) toma muchotiempo para que el calor sea conducido a través delmaterial. El calentamiento excesivo de los alimentos

y otros biológicos puede causar cambios adversosen las características críticas uncionales, calidadnutricional, sabor, estructura ísica y textura. A mayortemperatura, a mayor tiempo, mayor el grado de cambiobioquímico y bioísico.

Los procesos existentes que reducen el daño porcalor incluyen el rociado-secado, intercambiadoresde calor de supercie tubular, e inyección de vapor

seguida por un empacado aséptico. Varios mediosalternativos de preservación están en varias etapasde investigación y desarrollo.

Irradiación

Las radiaciones iónicas pueden inactivarmicroorganismos y matar insectos. Las uentesde la radiación para los alimentos y los productosarmacéuticos incluyen a los rayos gamma de losradioisótopos Co60 o Ces137, Rayos-X o electronesgenerados por máquinas. La radiación absorbidase mide en Grays o KiloGrays (kGy), 1 Gray es elequivalente a 1 Joule por kilogramo.

En los E.E.U.U., la irradiación está permitida

para el control microbiano en enzimas deshidratadas(10 kGy), en los aliños (30 kGyJ), carne de pollo (3 kGy),varios productos armacéuticos y otros materialesbiológicos. Los datos en paréntesis son la dosismáxima permitida. Mientras más alta es la dosis,mayor es la inactivación de microorganismos. Lasaltas dosis pueden inducir daño molecular y generarradicales libres altamente reactivos los cualescausan modicaciones bioquímicas impredecibles.En general, dosis altas son permitidas en productosbiológicos que consumen en pequeñas cantidades(por ejemplo los aliños) o en productosarmacéuticos de prescripción. Un reporte de la OMS,de 1997, establece que a dosis legalmente permitidas,la irradiación de alimentos no causa problemastoxicológicos o pérdida signicativa de nutriente.

Aparte de las suspicacias de los consumidores,aún evidentes, el principal problema en lairradiación de los alimentos es económico. Loscostos de capital son altos, las emisiones de losisótopos radiactivos no se pueden “apagar”, así quepara alcanzar el máximo beneicio debe existir una

uente constante, 24 h al d ía, y 365 días al año, delmaterial de alto valor a procesar. Los procesos deirradiación requieren de bioingenierios y ísicoscapacitados que garanticen la seguridad de todos lostrabajadores que deban estar cerca de los equipos.En la mayoría de los casos, la irradiación es pocorentable para la desinestación de granos inclusoen las bajas dosis relativas requeridas.




Calentamiento óhmico

Cuando una corriente eléctrica atraviesa unasustancia con una conductividad apropiada, segenera calor uniormemente. El calentamiento

óhmico es eicaz para líquidos y para partículassuspendidas en medios luidos. El líquido se bombeaa través de una columna entre dos electrodospor los cuales pasa la corriente eléctrica. Elproducto esterilizado es rápidamente enriado yse pasa asépticamente a empaques estériles. Elcalentamiento es uniorme y de duración corta.Los modelos comerciales varían desde la escalapiloto (10 kilovatios) que procesa 100 kg/h, hastamáquinas de 300 kilovatios para procesar 3 ton/h. Loscostos de capital están en un rango entre 375.000 y2.000.000 de libras esterlinas. Los gastos de operacióndependen de la energía consumida y lascaracterísticas de los productos procesados.

Calentamiento por microondas (MW) o por

recuencias de radio (RF).

MW y RF dependen de energía electromagnéticagenerada de un magnetrón para producir un campoeléctrico que alterna a recuencias de radio omicroondas. El calor es generado en materiales

biológicos mediante la reversión rápida de lapolarización molecular. MW y RF proveen uncalentamiento uniorme, de corta duración contemperaturas internas altas. Lo que se conocemás ampliamente es la utilización de los hornosdomésticos de microondas, y los procesos industrialescon microondas y recuencias de radio son utilizadosen procesos de deshidratación, inactivación demicrobios y en la cocción.

Las regulaciones internacionales de la

compatibilidad electromágnetica limitan losprocesos industriales a las bandas de recuenciaespecícas que no intereren con los sistemas decomunicación. Los cristales del cuarzo acilitan lassalidas controladas que se extienden desde los 500 Whasta los 50 kW, con rendimiento energético entre 80y 90%. Los programas modelados por computadoradeterminan las condiciones óptimas para diversospropósitos.

Las principales dicultades incluyen los costosde capital relativamente altos y la necesidad deingenieros altamente especializados para el controloperacional.

Presión hidrostática ultra-alta (UHP)

Los eectos letales sobre los microorganismospor presiones isostáticas entre 500 y 10 k bares(50 kPa-1 MPa) ueron descubiertos hace más deun siglo. La transormación de los alimentos porUHP se ha aplicado principalmente a los jugosy a las conservas de rutas. El equipo industrialmantiene presiones a partir de 400 a 800 MPa. Losbiomateriales en paquetes lexibles o semirr ígidos,sellados al vacío, se sumergen en un líquido en un

recipiente de alta presión. La UHP se transmitea través del líquido al biomaterial. En productosácidos, las células vegetativas se hacen inactivasa 400 MPa, las esporas bacterianas después de 30minutos en 600 MPa. La UHP reduce al mínimola pérdida de las características nutricionales yuncionales. Las limitaciones incluyen el altocosto de capital, la exactitud ingenieril y el controloperacional experto.

Energía Pulsada

Tres ormas de energía pulsada para lainactivación microbiana están bajo estudio:1) campos eléctricos pulsados (PEF); 2) luz pulsada(PL); 3) campos magnéticos pulsados (PMF).Con PEF, el potencial eléctrico inducido causapolarización irreversible y letal de las membranas.El potencial cr ítico varía en cada especie, morologíade la célula y condiciones ambientales. Las célulasvegetativas son inactivadas en campos de energíaentre 15 y 30 kV/cm; pulsos de polaridad alternanteson más eicaces que la polaridad constante. La

energía pulsada no es todavía eicaz contra lasesporas o las enzimas degradativas.

La luz pulsada activa una lámpara de gas inertepara generar haces de luz de banda ancha, 20 000veces la intensidad de la luz del sol en la superciede la tierra. El PL es ecaz contra los organismosvegetativos superciales.




Los sistemas de energía pulsados acarrean altoscostos de capital y necesitan control operacionalexacto.

Ultrasonido (US)

El ultrasonido utiliza ondas acústicas enrecuencias más altas que las detectadas por eloído humano (20 kHz). Microbios suspendidos enlíquido se inactivan por alternación de las presionesy la cavitación. Con calor suave, el US inactiva lascélulas vegetales y puede remover suciedades noaccesibles de la manera convencional. El US esusado industrialmente para acelerar o controlar lacristalización, la ltración y la hidrogenación delípidos, y el envejecimiento de bebidas alcohólicas.

Control de calidad de procesos y productos(QC)

Dicho de una manera simple, los objetivos delQC son los de asegurar que: 1) las propiedadesde las materias primas y de los productos nalescumplan con las especicaciones denidas y 2) hayaconsistencia de las propiedades del producto entre losdistintos lotes. Las especicaciones son establecidaspor 1) protocolos internacionales, 2) agenciasgubernamentales reguladoras, 3) consumidores,procesadores secundarios y vendedores al pormenor; 4) los gerentes de compañías procesadoras.Las especicaciones, los análisis y evaluación dealimentos y drogas son diseñados para aumentar laseguridad de los consumidores y la eectividad dentrode las condiciones prescritas para su uso.

Más de 8000 alimentos procesados y 7000drogas aprobadas, se producen comercialmenteen Estados Unidos y Europa junto a cuantías noconocidas de alimentos y drogas tradicionales enotros continentes.

Un compendio de todos los procedimientospropuestos para el QC podría llenar muchos CD-Roms. Este artículo orece sólo una mirada a lastendencias y prácticas del presente. La bioingenieríadebe de asegurar que materiales de construcciónsean compatibles con materiales biológicos paraser procesados. Los equipos para el procesamiento

deben ser de ácil limpieza y esterilización, si uereel caso.

Sistemas en línea

El análisis de muestras tomadas al azar deproductos inales en un laboratorio de control decalidad son gradualmente remplazadas por sistemasde control que utilizan sensores en línea, sondas ymonitores que continuamente evalúan propiedadescríticas. Cuando se detecta algo anormal, una señalde servomecanismo corrige el proceso. Todaslas determinaciones en línea se registran en uncomputador.

Más de 100 arteactos determinan tasas de fujo,viscosidad aparente y varias propiedades reológicas.Otros registran temperatura, presión y gradientesRH. Varías propiedades críticas son evaluadas porcambios en la conductividad eléctrica o por laconstante dieléctrica. Sensores químicos respondena cambios de pH, iones especícos, radicalesorgánicos e impurezas. Los biosensores empleanbacterias inmovilizadas, enzimas, reaccionesantígeno-anticuerpo y sondas de ADN. Por análisismultivariado de respuesta de mezclas aromáticas, unanariz electrónica puede detectar olores deseables oindeseables.

Los métodos de espectroscopia en línea sondemasiados y diversos para ser catalogados. Elultrasonido detecta la distribución del tamaño delas partículas, daño de la emulsión y varios otrosadulterantes. Rayos cercanos al inrarrojo puedenser calibrados para determinar humedad, proteínas,lípidos y varios otros componentes. La Resonancia

Magnética es un avanzado método espectroscópico,basado sobre las dierencias en las propiedadesmagnéticas del núcleo atómico cuando son puestos

en un campo magnético.

El campo induce dierentes niveles de energíaentre protones alineados con el campo, y protonesalineados en contra del mismo. La RM, másampliamente usada para diagnosticar deectos enel cuerpo humano, ahora es aplicada para detectarinecciones en comidas y drogas empacadas




asépticamente. Este procedimiento no es destructivoy orece una inspección del 100% de materialbiológico crítico.

Por métodos inmunológicos se pueden pegar

marcas enzimáticas a los anticuerpos para reaccionarespecícamente con patógenos, de ahí el nombre de“ensayo de inmunoenzimático” (ELISA). Sistemasautomatizados de ELISA están basados en una técnicade tirillas desarrollado originalmente para detectarembarazo.

Un censor ideal debe ser exacto, de respuestasegura, robusto y tolerante a las condiciones deprocesamiento, ácil para instalar y mantener, nocostoso en relación con el valor del producto. La RM

y otros sistemas costosos son económicos para laarmacéutica pero son generalmente muy costosospara la mayor parte de la industria procesadora dealimentos.

Los sistemas de control en línea son laresponsabilidad de los bioingenieros de produccióny de los microbiólogos y los bioquímicos de controlde calidad. Muchos sensores y sondas en líneadeterminan una reacción o respuesta indirectamenterelacionada a la propiedad crítica para la seguridady eciencia del producto. Por ende, la bioingenieríadebe de comprender la relación entre la respuestaregistrada y la propiedad crítica del producto a serdeterminado. Los sensores y sus respuestas deben sersistemáticamente chequeados y correlacionados conmétodos de determinación directa.

Control de calidad (QC) y organismos modifcados

genéticamente (MG) El uso de organismos para la síntesis de agentes

armacéuticos y la complejidad de las tecnologías

de procesamiento requiere cambiar los patronesde los procesos y del control de los productos.Adicionalmente, para asegurar la seguridad yeectividad del producto, los sistemas de controldeben caracterizar y monitorear los organismosusados, las condiciones del cultivo celular, la reaccióny los procesos de recuperación y puricación. ElQC de productos biológicos producidos por virus,microbios, plantas y células de insectos y de

mamíeros es más complicado que en el casode sustancias armacéuticas aisladas de plantasmedicinales o sintetizadas químicamente.

El análisis exacto de proteínas sintetizadas

por ADN recombinante en organismos MG esuna prioridad importante. El progreso es evidenteen la automatización de electrooresis, análisisde aminoácidos y secuenciación de genes. Lacromatograía líquida de alta presión, acoplado aespectrometría de masas e inmunoquímica estáampliando las ronteras del análisis de proteínas.La robótica aunque relativamente lenta, es útil paraactividades tediosas como marcajes radioactivos.Se necesitan con urgencia métodos conables paradeterminar cantidades mínimas (picogramos) deposible ADN oncogénico en cultivo de células demamíeros.

El uturo de la bioingeniería

De los datos suministrados por los estudios sobrebiotecnología regional de Ernst y Young y de otraspublicaciones y discusiones con ejecutivos de laindustria biotecnológica, es claramente evidente quela demanda de bioingenieros y biotecnólogos excedela oerta presente y predicha. Un estudio pronosticaque durante la próxima década las oportunidades

industriales para bioingenieros se incrementarán enun 80% y para biocientícos para la investigación yel desarrollo cerca de un 60%. Desde mediados de ladécada del 70 la moderna industria de la biotecnologíaha generado más de 100 nuevas drogas y vacunas.

En el año 2000, la inversión mundial enbiotecnología llegó a 37 mil millones de dólares que,acorde con un estudio reciente, hecho en Canadá,se espera que se incremente en un 30% en el uturocercano. De acuerdo con el inorme de la compañíaMcKinsey la investigación y el desarrollo industrial de

la biotecnología resulta muy atractiva para el capitalespeculativo o de alto riesgo, que en Canadá estáinvertido en un 90% en el sector salud.

Bien que estas predicciones sean precisas o no,la expansión y la diversicación de la biociencia ylas bioindustrias parecen inevitables si se tiene encuenta que la mayoría de los gobiernos europeos ynorteamericanos declaran que la salud, la seguridad




alimentaria y la protección del ambiente conrespecto a la salud humana y animal son las mayoresprioridades.

Cuando los productos armacéuticos provenían

principalmente de plantas y químicos sintéticos,los ingenieros de las ábricas eran principalmenteingenieros químicos. Ahora es evidente que la clásicaingeniería química es inadecuada para los procesosmodernos y avanzados de biosíntesis, extracción,aislamiento y puricación de productos biológicosproducidos por cultivos celulares y organismosmodicados genéticamente.

Las calicaciones académicas y la experiencianecesaria en los bioingenieros industriales estáncambiando rápidamente. Para proveer el conocimientoy las pericias necesarias, las universidadesdeben evolucionar de la unidisciplinariedadtradicional y de los departamentos dedicados aespecializaciones estrechas, a las unidades integradase interdisciplinarias.

El Biocentro Interdisciplinario de Manchester(MIB) es una muestra de cómo la Academia (docenciae investigación) debe organizarse en el uturo.En una edicación, con un diseño nuevo, el MIBcontratará bioísicos, bioquímicos, matemáticos,bioingenieros dedicados a la computación, y analistasde sistemas. Los bioingenieros, en conjunto con losproesionales de otras áreas, deben trabajar en ormacooperativa desde la síntesis temprana, hasta losprocesos industriales; todo estará integrado en unaorganización ordenada por los analistas de sistemascon entrenamiento en matemáticas. Una evoluciónacadémica hacia una docencia, y una investigación yproducción interdisciplinarias, es esencial para todaslas biociencias y las biotecnologías: medicamentos,alimentos y todo lo demás de lo cual depende una

vida saludable.

Si se tiene en cuenta la tasa de expansión y dediversicación de la biociencia, los departamentosuniversitarios se beneciarían emulando a las escuelasde negocios oreciendo cursos cortos e intensivos paracapacitar a los biotecnólogos y a los bioingenieros enorma contínua para actualizar sus conocimientos y

sus habilidades. Para satisacer las necesidadescrecientes de las bioindustrias modernas, lasuniversidades deben evaluar en orma crítica y,en algunos casos reestructurar su organizacióndepartamental, su currículum y sus programas de

investigación.Una cita ilustrativa de René Descartes, en el

“Discurso del método”, parece aplicable y apropiada:“Todo lo que ya se sabe es prácticamente nada encomparación con lo que alta por descubrir…Podríamosliberarnos de una innidad de enermedades delcuerpo y de la mente, si tuviéramos el conocimientosobre las causas y sobre los remedios que provee lanaturaleza”.

Cronología del desarrollo de biotecnologías

relacionadas con alimentos y medicamentos

Antes de Cristo (AC)

4to./3er. Milenios:- Los egipcios desarrollaron el molido de granos,

la panadería y la ermentación.

3er. Milenio:- El emperador chino Fu-Hsi propuso los principios

de la alimentación saludable del Ying-Yang.- El chino Shen-Yung inició la acupuntura y el uso

de las drogas naturales.- Prescribían 1800 productos biológicos y químicos.- Los egipcios y los sumerios preservaban la leche

y las verduras mediante ermentación ácida.

2do. Milenio:- Los egipcios prescribían remedios obtenidos

de plantas para la artritis reumatoidea, para ladiabetes y para la schistosomiasis.

- Los sumerios trataban las enermedades hepáticas,la gonorrea, los inartos y la escabiosis.

- Los chinos destilaron el etanol y utilizaron esponjasquemadas (yodo) para el bocio.

1er. Milenio:- Desecación de la papa mediante congelación

de secamiento al aire libre, en los Andesamericanos.

Siglos V y IV:- La promesa hipocrática, 70 tratados de medicina

y 300 remedios.




Siglo IV:- Aristóteles clasicó las plantas y los animales

conocidos.- Teorasto escribió la historia de las plantas.- (La palabra griega ‘ármaco’ signica tanto

medicina, como veneno).

Siglo II:- Dioscórides, padre de la materia médica prescribió

más de 600 drogas y remedios.- Los romanos inventaron el molino hidráulico.

Después de Cristo

Siglo II:- Galeno de Pérgamo: muchas drogas, conocidas

como galenicales.- Se undó la alquimia en Alejandría y continuó

hasta el siglo XVI.- Los alquimistas, con la infuencia de

asociaciones cromáticas y morológicas (porejemplo: vino rojo y carne roja como generadoresde sangre saludable; Vino y carne blancaproductores de anemia). El azarán era prescritopara la ictericia y las hojas con orma de pulmón,como las del “lungwort” que es una planta conhojas moteadas en orma similar al pulmón, para

las enermedades respiratorias.

Siglos X y XI:- Los persas inventaron el molino de viento.- Avicena tradujo a Aristóteles, a Dioscórides, a

Galeno y a otros griegos al árabe.- Lamateria médicade los árabes: plantas, extractos

de madera y de corteza de árboles.

Siglos XV y XVI:- Primeros textos médicos sobre laxantes impresos

en la imprenta de Gutemberg.- Paracelso practicó la alquimia y la medicina y

describió el láudano y el opio.- Las drogas ueron clasicadas según su unción:

hipnóticos (opio, jugo de “popy”, atropina apartir de la belladona), analgésicos, antipiréticos(corteza de suace “willow” (salicaceae), láudano,estricnina); laxantes (aceite de castor, senna);

eméticos (emético de tártara); diuréticos(digital, más tarde usada para alteracionescardiácas).

- Derivados del cobre, del mercurio, del antimonioy del azure –las drogas maravillosas del

Renacimiento. El mercurio para la sílis, mástarde asociado a toxicidad neurológica.

- Se imprimió la primera Farmacopeia mundial,en Augsburg.

- El antimonio (el emético de Tártara) se convirtióen la panacea. Más adelante se demostró quecausaba colapso cardiovascular.

Siglo XVII:- El rey Jaime I creó la sociedad de boticarios del

Reino Unido.- Se descubrió la digital en el Reino Unido–Digital, un remedio casero utilizado en elcampo para la hidropesía.

- Thomas Sydenham, un médico de Birminghamhizo la dierencia entre la escarlatina y elsarampión.

- William Harvey describió el corazón como elque estimulaba la circulación y midió el fujosanguíneo.

- Una corteza del Perú, llevada a Europa por los

jesuitas, era útil contra la malaria (literalmente,mal aire) y luego se descubrió que conteníaquinina.

- Robert Hooke (el mismo de la Ley de Hooke:relación entre estrés y uerza en el material elásti-co) describió las estructuras celulares del corchoy de varios tejidos de plantas.

- Antón von Leeuwenhoek, de Holanda, inventóel microscopio (con una magnicación de 30x).Describió corpúsculos en la sangre, células enpeces y animáculos (protozoarios) presentesen materia orgánica de charcas.

- En 1664 Thomas Bilis, de Oxord) describió elcerebro humano y los nervios craneales.

- En 1670, el suizo Kaspar Bauhin clasicó lasplantas superiores en géneros y especies.

- En 1679 Hamm, de Holanda, descubrió losespermatozoides.




- En la década de 1690 se hizo el primer herbariode plantas de Norteamérica por parte demédicos inmigrantes en Canadá. Se hicierontambién los primeros estudios de plantasmedicinales utilizadas por los aborígenes.

Siglo XVIII:- Linneo, de Suecia, ormuló el sistema

taxonómico para la clasiicación de plantas yanimales, este sistema ue pereccionado mástarde por Antoine de Jussieu, para las plantasy por Georges Cuvier, para animales.

- Edward Jenner observó que las ordeñadorasinglesas eran inmunes a la viruela de la vaca.Esto lo llevó a desarrollar un método renado,con dosis controladas de suero de las pústulas.

Este procedimiento es más seguro que losmodelos asiáticos más antiguos.(Vacca del Latín, signica vaca).

- En 1763 el extracto de la corteza del sauce se usópara aliviar el dolor artrítico y el reumatismo (Elácido salicílico se aisló un siglo más tarde).

- El químico armacéutico Pelletier aisló un eméticode la ipecacuana, la estricnina de un árbol indú(género Strychnus), morna de la semilla delopio, brucina de angostura, quinina de la cortezaperuana, caeína de los granos de caé, veratrina

(jervin) del heleboro.- Spallanzani en Italia esterilizó alimentos ymateriales orgánicos mediante calor y selladohermético de recipientes. Este mismo investigadordemostró la ertilización de los huevos por losespermatozoides.

- En 1798 Thomas Malthus, en su “ensayo sobrela población” pronosticó que el crecimientode la población excedería la disponibilidad dealimentos.

- La armacia se consolida como una proesión me-

diante la combinación del arte de los boticarioscon la botánica y la química.- Primera cátedra de armacología en Dorplat,

en Estonia, para estudiar eectos terapéuticos,toxicológicos, siológicos y botánica.

Siglo XIX:- Humprey Davy descubrió el eecto anestésico

del óxido nitroso.

- Michael Faraday descubrió el eecto anestésicodel éter.

- Rudol Virchow diagnóstico y describió leucemia,trombosis, embolismos.

- Hipótesis de Virchow: Las células son las últimas

unidades de toda vida orgánica y de todo disturbiopatológico.- Teoría celular de Virchow de la coincidencia con

la teoría atómica de la ísica.- Los estudios de química analítica más avanzados

realizados por Virchow son la base de laarmacología: la composición química se relacionacon la unción terapéutica.

- Aislamiento del primer alcaloide terapéutico: lamorna, 1806; la estricnina, 1818, la quinina,1820.

- 1816, G. Cuvier (rancés) categorizó losanimales en cuatro clases:Vertebrata, Mollusca,

Articulata y Radiata.

- 1832, J. von Liebig (alemán) demostró que elhidrato de cloral induce sueño.

- 1820, Bracconot (rancés) hidrolizó gelatinapara producir glicina y obtuvo glicina a partirde carne y lana.

- 1838, Berzelius (sueco) acuño el nombre proteína(del Griego ∏ροτεοσ – Proteos: “que vieneprimero”) para los compuestos nitrogenadosorgánicos.

- 1846, von Liebig aisló tirosina.- 1860-1900, se aisló la mayoría de los otros aminoá

cidos esenciales. La treonina ue la última, en1930.

- 1840-50s, J. von Liebig reconoció proteínas,lípidos, carbohidratos y varios minerales, comoesenciales para la nutrición animal y humana.

- 1854. Lawes y Gilbert (ingleses) demostrarondierencias entre el valor nutritivo de las proteínasvegetales en la nutrición de cerdos.

- 1825, F. B. Raspall, utilizando yodo como

colorante reveló la distribución del almidón enlas células de las plantas. A este investigador se lereconoce como el undador de la histoquímica.

- 1828, Friedrich Wholer, sintetizó urea a partir deisocianato de amonio inorgánico.

- 1827, K. E. von Baer (estoniano) describió elhuevo de los mamíeros.

- 1830, Robert Brown (escocés) describió el núcleoen las células de las plantas.




- 1838, M.J. Schleiden y Theodor Schwan(alemanes) reconocieron cooperativamente lasimilitud entre el núcleo de la célula vegetal yla célula animal.Desde los primeros años de la década de 1830 se

activó el interés por la citología.- 1840-80, descubrimiento progresivo de loscromosomas naturalmente sin color, se hicieronvisibles con tinciones químicas de anidadselectiva.

- 1840-60s, se hacen varios reportes en el sentidode que los organismos se desarrollan mediantedivisión celular repetida. Las células orgánicasconsisten en núcleos embebidos en protoplasma.

- 1840s, William Perkin (inglés) tratando desintetizar quinina a partir de sulato de analina

produjo el primer colorante sintético: la mauveína,que ue la base de la primera industria europeade colorantes.

- 1847, J.Y. Simpson (de Edimburgo) óxido nitroso,éter y cloroormo como anestésicos.

- 1855, Nathaniel Pringsheim (alemán) reportó lausión del espermatozoide con el ovocito, conel resultado de una célula dierenciada en unorganismo nuevo.

- 1870s, E. Strasbuger and Oskar Herrwig(alemanes) describieron: 1) la división del

núcleo, 2) usión de dos núcleos cada uno deun padre.- 1858, A.R. Wallace (inglés), propuso la teoría de

la evolución-trasmitida a Charles Darwin.- 1859, Charles Darwin “sobre el origen de las

especies por medio de la selección natural”.- 1850s, Químicos alemanes y el desarrollo de las

industrias armacéuticas.- Síntesis química de medicamentos. Entre los

primeros el nitrato de amilo para el tratamientode la angina de pecho.

- Se sintetizaron alcaloides como la atropina, lacocaína y la nicotina.

- 1870, Veronal (enobarbital) sintetizado por EmilFischer.

- 1835, Agostino Bassi (italiano) reportó unaenermedad del gusano de seda causada pormicrohongos.

- 1860s, Casimir Davaine (rancés) identicóbacterias en sangre de animales inectados conántrax.

- 1860s, Louis Pasteur (rancés) probó que losmicroorganismos son la causa y no el resultado dela ermentación en materia en descomposición.

- 1860s-80s, Pasteur reveló la relación entrebacterias y enermedad estudiando otras

causas de enermedad del gusano de seda.Demostró también que las bacterias soncausa de la acidiicación de la cerveza. Lascervecerías Whitbreads del Reino Unido usanpor primera vez el microscopio para el controlde calidad.

- 1860s, Robert Koch (alemán) desarrolló tincionesselectivas para identiicar microorga ni smoscon la ayuda del microscopio.

- 1882, Koch identicó el Mycobacterium

tuberculosis como causa de la tuberculosis

pulmonar. Los postulados de Koch: 1) aislamientoy cultivo del organismo, 2) inección de ratonescon el organismo aislado y 3) recuperacióndel agente a partir del tejido de losratones inectados articialmente.

- 1867, Joseph Lister (cirujano inglés) uso enol paradesinectar las heridas.

- 1870, C.J. Eberth (alemán) sentó las bases parala virología al ltrar la bacteria del ántrax de lasangre de los animales inectados por Pasteur. Esteúltimo inició el diagnóstico de las enermedadesvirales.

- 1866, Gregor Mendel identiicó lascaracterísticas hereditarias en dierentesvariedades de guisantes. Estos resultados seignoraron hasta 1900 cuando un cientíco deEstados Unidos hizo el redescubrimiento.

- 1880. Primeras industrias armacéuticas en elReino Unido. La mayoría de actividades eninvestigación y desarrollo eran realizadas enlaboratorios ociales a dierencia de Alemania:donde la mayoría eran realizadas en industriasprivadas. Burroughs Welcome, los más activos

en investigación en el Reino Unido.Las Compañías armacéuticas tratadas consospecha en Estados Unidos (Los armacólogosindustriales ueron excluidos hasta 1941 de laSociedad Americana de ExperimentaciónFarmacológica).

- 1883, Johann Kjeldahl (holandés) desarrolla unmétodo analítico para determinar el nitrógeno enlas proteínas.




- 1890s, aislamiento de sustancias activas en órganosendocrinos: suprarrenina y tiroidina.

- 1890s, Paul Ehrlich demuestra laainidad de varias células por colorantesparticulares, permitiendo por medio de

tinción, la identiicación microscópica demicroorganismos y células de varios órganos.Ehrlich demostró la ainidad entre algunascélulas y ciertas drogas. El sintetizó el salvarsan(arsenamina) y neosalvarsan (neoarsenamina)eectivas contra la Spirochaeta pallida elpatógeno ineccioso causante de la síilis.

- Pocos avances adicionales se hicieron enquimioterapia, hasta el desarrollo de las sulas(1930s) y los antibióticos (1940s).

- Cientíicos de la Universidad de Edimburgo

determinaron la composición de variosalcaloides y la armacología de la estricnina,codeína, morina, atropina y derivados.

- La quimioterapia comenzó con eldescubrimiento y el control terapéutico deorganismos patógenos. Se desarrollaron vacunascontra la viruela bovina, el cólera, el tio y laiebre tioidea.

- Síntesis in vivo y extracción de hormonas a partirde tejidos animales.

- Extractos de tiroides alivian la mixodemia;extractos adrenales incrementan la presión

sanguínea.- Tejidos vivos usados para monitorear actividad

terapéutica, para control de calidad.- 1895, descubrimiento de los rayos x por Roentgen,

aplicados al diagnóstico.

Siglo XX:- Reconocimiento de que la teoría de la herencia

de Mendel, es aplicable en plantas y animales.- Los cromosomas están compuestos de genes que

controlan el sexo y los caracteres biológicos de

los organismos. T.H. Morgan (estadounidense)dilucida la naturaleza y la unción de los genestrabajando con Drosophila spp.

- Desde 1900 hasta hoy, se realizaron más progresoscientícos en armacología y biociencias que enlos 5000 años anteriores.

- Los remedios simples ueron reemplazadospor aislados puricados, derivados y ármacossintéticos.

- Experimentos en animales complementaronlos estudios in vitro y estudios empíricos enpacientes humanos.

- A principios de los 1900 Emil Fischer (alemán)sintetizó péptidos de cadena larga hasta 18

aminoácidos.- 1914, aislamiento de la tiroxina.- 1921, en Toronto: aislamiento de la insulina a partir

de islotes de Langerhans en páncreas porcino.- Vacunación a gran escala en el Reino Unido contra

diteria, tétano, iebre amarilla y la viruela.- 1900-1930s, adaptación a condiciones

ecológicas por mutación en variosorganismos.

- 1927, H.J.Mueller induce aceleración demutaciones por irradiación con rayos X, rayosultravioleta, y emanaciones radioactivas.

Inducción de mutaciones por metil metanosulonato.

- Duplicación de cromosomas en plantas por ac-ción de la colchicina, un alcaloide extraído apartir de semillas y estolones del azarán.

- 1929, Alexander Fleming descubre la penicilinaaccidentalmente (Los antropólogos describenmucho antes como los primitivos de laMicronesia rotaban hongos tomados de losárboles en sus heridas, para evitar inecciones.

- 1920s, colorantes como antimicrobianos.

- 1935, la compañía Farmacéutica Bayer (Alemania)desarrolla las Sulas, diversicadas por May yBaker en el Reino Unido.

- 1939, aislamiento de la cortisona.- 1939, Florey y Chain cultivan Penicillium.

notatum y aíslan la penicilina. Aislamiento deotros antibióticos ecientes contra Streptococci,Staphylococci, Meningicocci, Gonococci yPneumonococci patogénicos.

- 1930s/1940s, uso de pesticidas químicos paraatacar los vectores de la malaria y del tio.

- 1930s, Frederick Hopkins reporta las primerasvitaminas.- 1955, desarrollo de la vacuna de Salk contra la

polio.- 1950-70s, cruce de especies sexualmente

incompatibles por medio de hibridizaciónsomática (usión de células totipotentes), rescatede embriones, cultivos celulares y tejidos.

- 1953, Watson y Crick proponen la estructuradel ADN como una doble hélice.




- 1973, primer gen clonado.- 1974, primer gen clonado, expresado en un

sistema bacteriano oráneo. Primer hibridomacreado.

- 1974, conerencia Asilomar estadounidense

propone guías de seguridad en la investigacióncon ADN recombinante.- 1976, Genentech – primera compañía

especializada en biociencias, en explotar lainvestigación con ADN recombinante.

- 1978, el gobierno del Reino Unido crea elGrupo de Vigilancia en ManipulaciónGenética (GMAG).

- 1978, creación de la Comisión PresidencialEstadounidense para Estudios de Ética en Medicinae Investigación Biomédica.

- 1980, la Corte Suprema establece que losmicroorganismos podrían ser patentados bajolas leyes estadounidenses.

- 1980, la venta pública de acciones de Genentechregistró su precio más alto, en la bolsa de NuevaYork. El precio cambió de 35 a 89 Dólares en 20minutos.

- 1980, primera vez que se usa el términogenómica.

- 1981, se crean ocho nuevas compañíasespecializadas en Biociencia y biotecnología enEstado Unidos.

- 1980s/90s, la Institución Reckeeller y elInstituto Internacional para la Investigación enArroz desarrollaron medio transgénicos paratranserir resistencia entre Oryza silvestre ycultivado. También se crearon otros alimentostransgénicos.

- 1982, se aprobó la primera vacuna de ADNrecombinante para la colibacilosis en Europa yseaprobótambién eluso de la insulinarecombinanteen Estados Unidos e Inglaterra.

- 1992, el Instituto Nacional de Salud de los

Estados Unidos crea la ocina para medicinasalternativas.

- 1994, el acta de educación en suplementosdietéticos, en Estados Unidos denió legalmentecomo suplementos alimentarios y medicinalesa las vitaminas, los minerales, hierbas,aminoácidos, y otros metabolitos y extractos de

origen vegetal.- Al inal de los 90s. Se logró un mejorentendimiento de: 1) la genómica –parala clasiicación molecular de las especies,2) la bioinormática –con bancos de datos ysu procesamiento para análisis genómicos,3) transormaciones genéticas –varias técnicasde transerencia de genes entre especies norelacionadas, 4) cruzamiento molecular –parala identicación y translocación de propiedadesbiológicas útiles, por medio de marcadores,5) identicación y diagnóstico – de agentespatógenos por asistida por marcadores, 6) semejoraron las vacunas de ADN recombinantepara humanos, animales, plantas y peces.

- 1998, se aislaron por primera vez, células madresembrionarias de etos abortados.

Siglo XXI:- 2000, se terminó la secuenciación del genoma

humano.- 2001, el presidente de los Estados Unidos estableció

el Consejo de Investigación en Células Madre. En

este mismo año se estimó que un tercio de losestadounidenses compran remedios herbariosen lugar de drogas prescritas (para resriados,infuenza, disturbios gastrointestinales,artritis y osteoartritis, diabetes, hipertensión,ateroesclerosis, asma, depresión, cáncer y VIH/ SIDA). La dicultad de las medicinas herbarias esla inadecuada estandarización. Los nutracéuticosse denen como alimentos que contienensustancias armacológicamente benécas. Noexiste en Estados Unidos una Ley que se reera

especícamente a remedios herbarios.




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