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La Coctelera

Regulaciones

Estados Unidos

Actualmente la responsabilidad sobre la variedad de productos que se producen a partir de plantas transgénicas, la comparten tres agencias federales.
1. Animal and Plant Health Inspection Service(USDA- APHIS) es responsable de asegurar que el crecimiento de las plantas transgénicas no afecte la agricultura y la ley por al cual se rige es Federal Plant Pest Act (FPPA).
2.Food and Drug Administration (FDA) quien es responsable de comida, aditivos, drogas para animales y humanos, y se rige por la ley Federal Food, Drug, and Cosmetic Act (FFDCA).
3.Enviromental Protection Agency (EPA) es responsable de asegurar que los alimentos transgénicos sean tan seguros como los no transgénicos, y se rige por las leyes Federal Insecticide, Fungicide, and Rodenticide Act (FIFRA), FFDCA y Toxic Substances Control Act (TSCA).
Así mismo National Institute of Health (NIH) a creado una serie de guías, que hasta el sol de hoy no son obligatorias, pero los científicos y agencias que reciben ayudas federales tiene que seguirlas.

Además, existen dos guías publicadas, una del 2002 y una del 2004, las cuales explican cómo se debe llevar a cabo estos procesos, y las agencias a las cuales se les tiene que informar o pedir permiso. También exite en documento que fue presentado al Congresp en 2005.

Unión Europea

La Unión Europea tiene un documento conodico como Regulation (EC) No 1829/2003 of the European Paliament and of the Council of 22 September 2003 on Genetically Modified Food and Feed, que básicamente es una guía de las leyes por las cuales se rigen los cultivos transgénicos que se utilizan para comida. Hasta donde pudimos investigar, no encontramos ningún documento relevante a los productos farmacéuticos producidos por plantas transgénicas, pero sabemos que el proceso de permisos es similar al que se utiliza en los Estados Unidos.

Rotulación

Actualmente son varios los países que requieren que los alimentos transgénicos estén debidamente rotulados: Unión Europea (que se compone de 26 países), Australia, Rusia, Japón, Hong Kong, Corea del Sur y Taiwan.

Referencias

Agbios. Regualtions. Disponible en http://www.agbios.com/cstudies.php?book=REG&ev=CAN-USA&chapter=USA&lang=. Actualizado en 2006.

U.S. Department of Health and Human Services, Food and Drug Administration, Center for Drug Evaluation and Research (CDER). Guidande for Industry: Botanical Drug Products. June 2004.

Foto= Labeling. Disponible en http://www.ipz.unizh.ch/personal/cramjoue/saflab.gif

Golden Rice

En 1999 científicos de Suiza y Alemania desarrollaron genéticamente lo que conocemos como el “golden rice”, el cual posee beta-caroteno, compuesto que el cuerpo puede convertir en vitamina A. Este nuevo arroz fue anunciado como una ayuda para combatir la deficiencia de vitamina A que está presente en la mayoría de los países en desarrollo. La deficiencia de esta vitamina puede causar ceguera parcial o total, debilitamiento del sistema inmune, y aumenta el riesgo de contraer malaria y sarampión. Las mujeres embarazadas que lo padecen tienen mayor probabilidad de morir durante el parto. Se estima que esta deficiencia es causante de la ceguera de alrededor de 350mil niños y está asociado a la muerte de más de un millón de personas.

Se observa la diferencia en color entre el arroz regular y el fortificado con beta-caroteno.
El beta-caroteno es producido en la parte no comestible de la planta. La inserción de 2 genes en la planta causa una producción y acumulación de beta-caroteno en el arroz (conocido como endosperma, siendo la parte comestible de la planta). El color dorado que el arroz presenta es indicador de que posee beta-caroteno; de ahí el nombre “golden rice”.

Este arroz produce aproximadamente 1.6 µg de beta-caroteno por cada gramo de arroz., cantidad que no es suficiente para observar una mejoría significante en las personas con deficiencia en vitamina A. Por ejemplo, si el arroz fuera la única fuente de alimento de una persona, necesitaría comer alrededor de 16lbs diarias para conseguir suficiente vitamina A. Más aun, para que el cuerpo absorba el beta-caroteno también se requiere cinc, proteínas y grasas, elementos deficientes en los países en desarrollo.

Los creadores del “golden rice” y la compañía Syngenta, ha donado este arroz a los países en desarrollo libre de cargos. Aunque este arroz no solucionará el problema de deficiencia de vitamina A, es un gran paso para la humanidad y una gran ayuda para combatir la mal nutrición de los habitantes de países en desarrollo.

Referencias

‘Golden Rice’ and Vitamin A Deficiency. Welcome to Friends of the Earth. Disponible en http://www.foe.org/safefood/rice.html.

A unique feat: Golden Rice accumulates provitamin A (β‑carotene) in the grain. Golden Rice Project. Disponible en http://www.goldenrice.org/.

Foto=A unique feat: Golden Rice accumulates provitamin A (β‑carotene) in the grain. Golden Rice Project. Disponible en http://www.goldenrice.org/.

Aplicaciones en la Industria

A través de la historia se han desarrollado productos provenientes de organismos modificados genéticamente, ya sean en el ambiente alimenticio, como para la salud. Desde hace muchos años se han utilizado enzimas y aditivos en el procesado de alimentos mediante técnicas con DNA recombinante. Para el 1994, la FDA autorizó la comercialización del primer alimento con un gen no conocido, el tomate “Flavr-Savr”, obtenido por la empresa Calgene (hoy propiedad de Monsanto). Se utilizó tecnología antisentido dirigida contra el gen de la poligalacturonasa, responsable de la maduración, con el objetivo de retardar la maduración y simular un sabor más fresco durante la vida del tomate en los estantes de los supermercados. Desde entonces, a estos alimentos se les denomina como alimentos transgénicos.
Además de Calgene, un sinnúmero de empresas en la industria ha desarrollado productos obtenidos de organismos transgénicos. Estos productos son elaborados por ciertas empresas multinacionales que originalmente estaban especializadas en productos químicos y farmacéuticos, siendo muchas de ellas productoras de insecticidas, herbicidas y fungicidas. Estas grandes farmacéuticas intentan ocuparse de toda la cadena productiva de transgénicos, tales como el cultivo, la elaboración y la comercialización. Algunas de estas empresas son: Astra Zeneca, Monsanto, Novartis, Aventis, Dupont, Pioneer Hi-Breed, Agrevo. Por otro lado, la comercialización de estos productos no está permitida en todas partes del mundo y esto ha llevado esta tencologia a una gran polemica. Hay países como Japón, Austria, Brasil (Rio Grande do Sul), o algunos de la Unión Europea, que no permiten la importación, cultivo, uso, comercialización de productos o cultivos transgénicos. En la mayoría de los países no existe una legislación adecuada que regule el comercio de éstos.

Referencias

Bayer CropScience underlines commitment to Plant Biotechnology. Bayer Crop Science. Disponible en http://www.bayercropscience.com/bayer/cropscience/cscms.nsf/id/SF04_Summary. Actualizado en noviembre 2005.

Delgado Pérez, JM. Los cultivos transgénicos: una visión crítica desde la agricultura familiar. Gabinete Técnico de UPA. Disponible en http://www.agroinformacion.com/leer-articulo.aspx?not=102. Actualizado en noviembre 2003.

Who benefits from gm crops? Monsanto and the corporate-driven genetically modified crop revolution. Amendola C, Pereira M, Sánchez J, Mayte M, Bebb A. Lagos, Nigeria. Disponible en http://www.foe.co.uk/resource/reports/who_benefits_from_gm_crops.pdf Actualizado en enero 2006.

Gowning

Como parte de la clase de Microbiología Industrial, aprendimos la forma correcta de vestir para entrar en un cuarto limpio. Aquí queremos compartir algunas de las fotos que tomamos durante la práctica grupal de cómo vestir para un cuarto limpio.

Enlace de interés
http://www.mems.louisville.edu/lutz/resources/sops/sop56.html

La Transformación de una Planta Transgénica

El insertar un gen en una planta para que esta se encargue de producir una proteína que regularmente no produce, se puede lograr por una variedad de métodos. Estos métodos de transferencia se dividen en dos grupos: los métodos biológicos y los métodos directos. En los métodos biológicos, como transformación mediada por Agrobacterium y transducción viral, se emplea un vector vivo que lleva el material genético a la célula. Entre los métodos directos mas empleados se encuentran el bombardeo por una partícula (“biolistics”), transformación del cloroplasto, técnica “Galistan” (inyección), ingeniería metabólica y cultivo de células en plantas. Estos son los métodos más eficientes y seguros para poder llevar el proceso a su cabalidad.
La técnica de transformación genética mediada por Agrobacterium tumefaciens sentó las bases para la creación de las plantas transgénicas y la amplia variedad de aplicaciones que esta tecnología provee. En forma general, consiste del intercambio genético por medio de callos que le causa a la planta. Es el método que más se utiliza. (Ver artículo anterior para más detalle).
El método de infiltración de Agrobacterium al vacío o vacuum, es uno relativamente nuevo y sencillo, utilizado para la transformación de Arabidopsis thaliana. Esta técnica, conocida como "Floral Dipping", simplifica el método tradicional de la transformación mediada por Agrobacterium. Los pasos para ello son:
1. Cultivación de Arabidopsis hasta que florezca.
2. Remoción o "uprooting" de la planta.
3. Aplicación de Agrobacterium a través de una infiltración al vacío en un medio de sacaroa/hormonas.
4. Replantación de la planta.
5. Colección de las semillas después de unas semanas de cultivo.
6. Identificación de la progenie deseada al crecer selectivamente en un medio de antibióticos o hierbicidas.
Con este método se minimiza la variación somaclonal asociada con el cultivo y la regeneración de tejidos ya que la mayoría de la progenie transformada es genéticamente uniforme (no-quimérica).
El otro método biológico es por medio de la transducción viral, la transferencia del ADN viral de una célula a otra por un bacteriófago. La ventaja de este método es que al ser el genoma manipulado transferido por un bacteriófago a otra célula huésped, este quedará inscrito en el modo de replicación de ADN de la célula infectada y, por lo tanto, producirá numerosas copias de ADN recombinante aumentando la expresión de una proteína en corto tiempo.
Entre los métodos de transferencia directa la más utilizada es el bombardeo por una partícula o “Biolistics”. Esta técnica envuelve el uso de una partícula (usualmente de metal) cubierta de una capa de ácido nucleótido la cual es proyectada a una célula o tejido dirigido a grandes velocidades. Se utiliza una pistola de helio, conocida como “Gene Gun”, para poder proyectar estas partículas. El ADN alrededor de la partícula ya dentro de la célula se desprende y una porción se incorporará a los cromosomas del huésped. En un experimento de este tipo normalmente se generan 8,000 “disparos” por plato bombardeado. Es considerado como la forma más estable de inserción de gen en el genoma nuclear de la planta, además de la técnica de Agrobacterium. Pero, algunas desventajas son que provee un amplio margen de resultados impredecibles e incrementa la tasa de mutación celular.

La inserción de genoma foráneo por medio del genoma separado del cloroplasto se puede hacer por tres métodos: “biolistics”, transformación mediada por glicol de polietileno (PEG) y por expansión “Galistan” por una femto-aguja.
La transformación mediada por PEG requiere la preparación del protoplasto (la célula vegetal sin la pared). Los protoplastos se fusionan mediante el PEG, se obtienen híbridos y, por recombinación, células transgénicas. Para esto, también requiere que la proteína al producirse sea regenerable por el mismo. Su principio envuelve que el cloroplasto adquiere ADN en presencia de PEG por cambios en la membrana plasmática, de forma que este entra al citoplasma y es transportado al cloroplasto donde es añadido como parte integral de su genoma original. Luego, como el cloroplasto es parte esencial del proceso fotosintético, todas las plantas tienen múltiples copias de ellos, factor que ayuda en altos niveles de expresión.
La técnica “Galistan” es la más novedosa y por lo tanto, la menos practicada. Esta trata de la microinyección de ADN al cloroplasto utilizando la expansión de un líquido dentro de la aguja inducido por el calor (“Galistan”) que obliga la transformación del plásmido de ADN dirigido. También se utiliza la técnica de inyección, a nivel macro y micro, para insertar el material genético foráneo directamente al núcleo de la célula. Este método presenta menos errores aleatorios por su eficacia.
La ingeniería metabólica trata sobre la modificación de procesos metabólicos de las células enfocados en cambiar genes estructurales y genes regulatorios, como los genes que codifican para los promotores. Al modificar un promotor se puede controlar no tan solo la cantidad de proteína sintetizada, sino que se puede controlar la acumulación de esta proteína en áreas específicas en la célula de la planta.
Finalmente, el último método utilizado es la producción de proteínas por el cultivo de células. En estos proyectos, usualmente, insertan el ADN en la célula de la planta y la crecen en un cultivo dentro de un caldo nutricional. De esta forma, las células producen rápidamente la proteína y ésta es desechada al medio, donde su extracción es más sencilla. Sin embargo, por el comportamiento de ciertas proteínas en medio líquido, hay veces que se requiere un equipo sofisticado para una extracción efectiva, como un bioreactor que separa las proteínas por cromatografía de afinidad después de que estas hayan sido sintetizadas (“Affinity-Chromatography Bioreactor” o ACBR).

Referencias:

Genetic Engineering of Plant Signal Transduction Mechanisms. Xing T, Jordan M. Cereal Research Centre, Agriculture and Agri-Food. Winnipeg, Canada. Disponible en http://pubs.nrc-nrc.gc.ca/ispmb/ispmb18/R00-047.pdf

Plant Cell Cultures for the Production of Recombinant Proteins. Hellwig, Drossard, Twyman & Fischer, Nature Biotechnology. 2004. Disponible en www.nature.com/cgi-taf/DynaPage.taf?file=/nbt/.../n11/full/nbt1027.html

Floral dip: A simplified method for Agrobacterium-mediated transformation of Arabidopsis thaliana. Clough SJ, Bent AF. The Plant Journal. Disponible en http://www.blackwell synergy.com/links/doi/10.1046/j.1365-313x.1998.00343.x/full/?cookieSet=1.

Transgénicos en la Agricultura. Francisco Fontúrbel Rada, Revista de Biología y Ciencias de la Salud. Disponible en http://www.biologia.org/?pid=5000&id=69&page=0

Foto= Gene Gun. Wikipedia, the Free Encyclopedia. Disponible en http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Genegun.jpg

Ventajas/Desventajas

Entendemos que esta tecnología, como todo, tiene sus ventajas y desventajas. Se encuentra un sinnúmero de ventajas y desventajas, así que he aquí las que consideramos más importantes. Estas situaciones que presentamos en la tabla son las situaciones que tienen tanto ventaja como desventaja. Además de éstas se encuentra como una ventaja la producción de vacunas y otros medicamentos. Se sabe que los medicamentos son tan complejos para producir que los costos son bastante elevados y mucha gente no tiene los medios para obtenerlos. El producir vacunas y otros medicamentos de plantas transgénicas, baja el costo de producción porque se obtiene el producto de una manera menos compleja.

La resistencia a antibióticos se encuentra como una desventaja, ya que estos genes, al hacer su trabajo, dejan de ser funcionales, pero comoquiera siguen en el genoma de la planta. Esto puede ocasionar que se le transfiera este gen a alguna bacteria o virus y que éstos creen dicha resistencia. Es una desventaja ya que al volverse resistentes estos microorganismos, pueden afectar en la salud tanto de personas como de otros organismos.

Referencias:

Who benefits from gm crops? Monsanto and the corporate-driven genetically modified crop revolution. Amendola C, Pereira M, Sánchez J, Mayte M, Bebb A. Lagos, Nigeria. Disponible en http://www.foe.co.uk/resource/reports/who_benefits_from_gm_crops.pdf Actualizado en enero 2006.

Impacts on US Agriculture of Biotechnology-Derived Crops Planted in 2004: An Update of Eleven Case Studies. National Center for Food and Agricultural Policy. December 7, 2005. Disponible en http://www.monsanto.co.uk/news/ukshowlib.phtml?uid=9664

Green Biotech. The European Association for Bioindustries. Disponible en: http://www.europabio.org/green_biotech.htm Actualizado en el 2005.

Agrobacterium tumefaciens

Agrobacterium tumefaciens es una bacteria Gram negativa capaz de infectar plantas a través de heridas, e inducir la formación de “tumores” en las plantas infectadas.

Las cepas virulentas de Agrobacterium contienen el plásmido Ti, de un tamaño que varía entre los 130-230 kb. El plásmido Ti determina las características de los tumores y la producción de aminoácidos poco comunes denominados opinas (aminoácidos raros que produce la planta al ser infectada por Agrobacterium, y que son la fuente de energía de esta bacteria).
El mecanismo de infección de Agrobacterium involucra la transferencia e integración de una región del plásmido Ti al genoma de la célula vegetal. Para que esta región sea transferida a la planta, los genes vir necesitan ser activados por "acetosyringone"(compuesto que produce la planta cuando tiene una herida). Esta región se denomina T-DNA (Transfer-DNA) la cual contiene los genes oncogénicos (onc) cuya expresión provoca una mayor producción de hormonas de crecimiento, creando así los tumores en las plantas. Además, contiene genes que codifican para algunas fitohormonas (auxinas y citoquininas) y para la síntesis de opinas. Estos genes se expresan únicamente al ser integrados al genoma de la planta. Las regiones terminales (que constan de 25pb) son necesarias para transferir la region T-DNA.

Transformación de Plantas por Agrobacterium tumefaciens

Los métodos de transformación generales...

Infección de la planta o partes de la planta con Agrobacterium.

Selección de células infectadas: Al ser insertado el gen de interés en la región T-DNA también se le añada un gen de resistencia a algún antibiótico (kanamicina, cloramfenicol, etc.), de modo que cuando las células se ponen a crecer. Las células tranformadas crecen, mientras que las demás mueren.

Eliminación de Agrobacterium con antibióticos que no afecten el crecimiento de la planta.

Regeneración: inducción del crecimiento y multiplicación de las células transformadas, estimulando la producción de tumores.

Monsanto Inc.

La compañía Monsanto Inc., con sede en Missouri es un ejemplo del uso de Agrobacterium. Se utilizó para transferirle dos genes a las plantas de canola para que fueran más resistentes al ingrediente activo del hierbicida Roundup. Aunque esta técnica se utilizó para mejorar la calidad del producto vegetal, el comienzo de esta dio raices al verse como alternativa para la producción terapéutica.

Referencias

Signal Transduction in Agrobacterium tumefaciens. David G. Lynn Group, Department of Chemistry, Emory University, Atlanta, Georgia, USA. Disponible en http://www.chemistry.emory.edu/faculty/lynn/research/agro/.

Módulo de Transformación de Papa. Facultad de Ciencias, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay. Disponible en http://bmv.fcien.edu.uy/protocolos/MODULO_I_transformacion_papa.htm. Actualizado en enero de 2006.

Plantas transgénicas. Xarxa Telemàtica Educativa de Catalunya. Catalunya, España. Disponible en http://www.xtec.es/~jcarrasc/transgenicas.htm. Actualizado en enero de 2006.

Foto = Agrobacterium tumefaciens Mediated Gene Transfer. Biology Department, Davison College, Davison, NC, USA. Disponible en www.bio.davidson.edu/people/kabernd/seminar/2002/method/dsmeth/ds.htm. Actualizado en diciembre de 2004.

Enlace
3-D Animations: The Natural Pathogenesis of Agrobacterium

Introducción

¿Qué son plantas transgénicas?

Las plantas transgénicas son plantas que han sido alteradas genéticamente por medio de la inserción de un gen que codifica para una proteína en específico. Al codificar para una proteína, la proteína se expresa en la planta dando de esta manera cantidades disponibles para su cultivo y purificación. Este tipo de manipulación se utiliza para obtener un producto con fines terapéuticos que normalmente la planta no genera bajo condiciones habituales. Esta aplicación es una combinación de la genética, bioquímica y agronomía que ha tenido mucha controversia en el mundo entero sobre su uso y su implantación, ya que su descubrimiento es considerado una alternativa excelente que inducirá un cambio drástico en la industria Biofarmacéutica, alcanzando un nivel de mejoramiento en los procesos biotecnológicos estipulados anteriormente.
Aunque es una tecnología emergente que revoluciona el dominio industrial día a día, las plantas han sido empleadas como agentes terapéuticos desde tiempos antiguos. Sin embargo, en 1983, los científicos del instituto “Max-Planck” para investigación de cultivos en Alemania y en Monsanto Inc. (Missouri) transfirieron un gen utilizando de vector o vehículo la bacteria conocida como Agrobacterium tumefaciens, que es naturalmente un patógeno de la planta. Por consiguiente, las plantas se han comenzado a ver como fábricas en miniatura, que a grande escala, son manufactureras de proteínas que servirán de remedios que poco a poco ayudarán a perfeccionar la calidad de vida humana.
Las plantas transgénicas están siendo utilizadas para expresar la hormona de crecimiento humano, colágeno y para algunas vacunas. Esta tecnología ha revolucionado el mundo industrial, ya que las plantas son menos propensas a contaminación, son mucho más simples en su crecimiento, y requieren de facilidades poco costosas para su producción. Esto permite que se pueda generar variedad de cultivos más útiles y productivos que contienen combinaciones nuevas de genes.

Referencias
Rosin, LJ. Transgenic Plants: Bio-Farming for the Future. BioProcess International. June 2004.52-61.

Foto = Fischer R, and Schillberg S. Molecular Farming: Plant-made Pharmaceuticals and Technical Proteins. 2004. Disponible en: http://www.chipsbooks.com/molfarm.htm.