Biotecnología médica · 2012-01-20 · Biotecnología médica 4 Martha Alejandra Morgado Munguía 4.1.1 Definición Tecnología basada en un enfoque multidisciplinario que involucra

Biotecnología médica

4Martha Alejandra Morgado Munguía

4.1.1 DefiniciónTecnología basada en un enfoque multidisciplinario que involucra varias ciencias y disciplinas como biología, bioquímica, genética, virología y química, en convergencia con la nanotecnología, tecnología de la in-formación y el escalamiento de procesos, entre otras, con meta en la predicción, prevención y tratamiento personalizado de enfermedades, a nivel celular y molecular.

4.1.2 DetonadoresDesde los primeros experimentos de corte y empalme de genes, que dieron lugar al nacimiento de la industria de la biotecnología, se han conseguido adelantos impresionantes, con tres metas específicas: diagnóstico predic-tivo; intervenciones terapéuticas preventivas, y cuidado de la salud perso-nalizado.

Por otro lado, existen cambios científicos tecnológicos y sociales que conducen a la megatendencia en biotecnología médica. Estos pueden agru-parse en conductores demográficos, científico-tecnológicos y sociales, que están impulsando los avances tecnológicos en el cuidado de la salud, tal como se muestra en la tabla 5.1

La medicina, con la característica de su eterno dinamismo, también está animada de un movimiento de cambio, como mecanismo para poder satis-facer las aspiraciones de salud de las grandes mayorías.

Es evidente la transformación a partir del siglo xx, época en la cual la principal causa de muerte en casi todos los países cambió de diarreas e infecciones agudas en la infancia hacia enfermedades del corazón y cáncer

4.1 Descripción

Se prohíbe la reproducción total o parcial de este documento por cualquier medio, sin el previo consentimiento otorgado por escrito del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey a cualquier persona y/o actividad que sean ajenas al mismo.

56LAS MEGATENDENCIAS TECNOLÓGICAS ACTUALES Y SU IMPACTO EN LA IDENTIFICACIÓN DE OPORTUNIDADES ESTRATÉGICAS DE NEGOCIOS

CAPÍTULO 4: BIOTECNOLOGÍA MÉDICA

Fuente: Elaboración propia.

Por otro lado, en Latinoamérica y el Caribe, la población de adultos mayores está creciendo a una tasa anual de 3%, comparada con una tasa de crecimiento de la po-blación anual de 1.9%. Además, la expectativa de vida al nacer se incrementará desde 51.2 años en el período 1950-1955 hasta 72.8 años en el período 2020-2025, lo que significa un incremento de 21.6 años. Esto es importante, ya que desde el punto de vista biológico, el envejecimiento es un proceso en el que a medida que avanza, aumentan gradualmente el riesgo de enfermarse y de tener dificultades funcionales.

En marzo de 2004 algo más de la mitad de todos los recién nacidos tiene una ma-dre mayor de 30 años. Esto se compara con cuatro de cada diez mujeres en 1994. Esta tendencia es coherente con las demás naciones desarrolladas. Esto genera riesgo de in-capacidad o dificultad para concebir. Este es uno de los impulsores clave de la evolución técnica en el área de reproducción asistida.

Todos estos eventos, han marcado prioridades y caminos en el área de la investiga-ción y desarrollo de nuevos tratamientos médicos.

4.1.3 Comportamientos tecnológicosLa biotecnología médica ha mejorado de manera radical los medios de diagnóstico. La reacción en cadena de la polimerasa, método para amplificar fragmentos minúsculos de adn, inicialmente descrita a mediados de los ochenta, ha sido decisiva para la in-vención de análisis de sangre que, entre otras cosas, permiten determinar rápidamente la exposición al virus de inmunodeficiencia humana (vih). La creación de anticuerpos

Conductores demográficos

Conductores científico tecnológicos Conductores de salud Tendencias de

consumo

1. Mayor esperanza de vida2. Aumento de la proporción de personas mayores en la población3. Disminución de las tasas de fecundidad y el retraso en la edad de reproducción

1. La mejora de las herramientas para la recopilación de datos 2. La mejora de los métodos de análisis de datos3. Convergencia de las disciplinas de las ciencias

1. Aumento en la tasa de incidencia de cáncer y trastornos hereditarios 2. Enfermedades relacionadas con el envejecimiento (por ejemplo, la enfermedad de Alzheimer 3. Enfermedades infecciosas (por ejemplo, sida y sars)4. Enfermedades por “estilo de vida” (por ejemplo la diabetes tipo 2 y la obesidad)

1. Libre diagnóstico y autocuidado2. El aumento del mercado de medicamentos para mejorar estilo de vida y de autodiagnóstico

Tabla 4.1 Cambios científicos, tecnológicos y sociales que conducen a la megatendencia

en edades más avanzadas de la vida. Mientras que en lo que va del siglo xxi, en México, el cáncer es la principal causa de muerte infantil, surgiendo la obesidad y la diabetes como problemas de gran impacto en toda la sociedad, aunadas a la problemática de resistencia a antibióticos y enfermedades del corazón.




monoclonales en 1975 condujo a otra revolución médica similar. El cuerpo produce nor-malmente una gran variedad de anticuerpos -proteínas del sistema inmunitario - que atacan a los microorganismos y otros invasores extraños.

Al fusionar células productoras de anticuerpos con células de mieloma, los científi-cos consiguieron generar anticuerpos que, cual “balas mágicas”, podían dirigirse a me-tas determinadas, incluidos marcadores singulares llamados antígenos, en la superficie de las células inflamatorias.

Ejemplos iniciales incluyen los anticuerpos monoclonales capaces de impedir al sis-tema inmunitario rechazar trasplantes de órganos, y el tan renombrado Herceptin, apro-bado para el tratamiento de cáncer de mama avanzado en 1988. Se han autorizado otros anticuerpos monoclonales para el tratamiento de la esclerosis múltiple y la artritis reu-matoide, y actualmente se están usando con carácter experimental en pacientes, como posibles tratamientos del asma, la enfermedad de Crohn y la distrofia muscular.

Marcados con radioisótopos u otros agentes de contraste, los anticuerpos mono-clonales pueden ayudar a descubrir la ubicación de células cancerosas, lo que permite asegurar una mayor precisión en la cirugía y la terapia de radiación y mostrar, en un plazo de 48 horas, si un tumor está respondiendo a la quimioterapia. Las proteínas también pueden descargar una dosis letal de fármacos tóxicos en las células cancerosas, sin dañar los tejidos normales contiguos.

La primera vacuna recombinante, aprobada en 1986, se obtuvo mediante la intro-ducción de un fragmento de gen del virus de hepatitis B en levadura. El fragmento fue convertido por el mecanismo genético de la levadura a un antígeno, una proteína que se encuentra en la superficie del virus que estimula la respuesta inmunitaria. De esta forma se evitó la necesidad de extraer el antígeno del suero de la persona infectada con hepatitis B.

Hoy existen más de 100 medicamentos y vacunas recombinantes. Debido a su efi-cacia, inocuidad y costo relativamente bajo, las pruebas de diagnóstico molecular y las vacunas recombinantes pueden ser de especial importancia en la lucha contra enferme-dades tradicionales de los países en desarrollo, como la leishmaniasis (infección tropical que causa fiebre y lesiones) y la malaria.

La secuencia del genoma humano, ha dado a los científicos una abundante “lista de partes”, con las que pueden entender mejor por qué y cómo se producen las enfer-medades. Ha impulsado el estudio del perfil de la expresión genética, técnica para ob-servar la expresión de miles de genes simultáneamente en una placa de cristal llamada micromatriz. Esta técnica permite predecir, en algunos casos, la agresividad del cáncer de mama.

La capacidad de asignar riesgos y respuestas a las variaciones genéticas está im-pulsando el movimiento hacia la “medicina individualizada”. El objetivo no es más que la prevención, el diagnóstico temprano y una terapia más eficaz, mediante la prescrip-




ción de intervenciones que concuerdan con determinadas características genéticas del paciente.

Dado que ahora expresan genes humanos, los animales “transgénicos” pueden es-tudiarse como modelos para el desarrollo de la diabetes, la arteriosclerosis y la enferme-dad de Alzheimer. También pueden producir grandes cantidades de proteínas humanas con potencial terapéutico. Por ejemplo, actualmente se están llevando a cabo experi-mentos en pacientes con un trombolítico recombinante, expresado en la leche de cabras transgénicas.

Otro campo que está adelantando rápidamente es el de la proteómica, que usa tecnologías como la espectrometría de masas para detectar marcadores biológicos pro-teínicos en la sangre que pueden indicar señales tempranas de enfermedades, incluso antes de que aparezcan los síntomas. Uno de estos marcadores es la proteína C reac-tiva, indicadora de cambios inflamatorios en las paredes de los vasos sanguíneos, que presagian arteriosclerosis.

Los estudios de las células madre embrionarias humanas, dirigidos a reemplazar células dañadas por diabetes, cáncer o la enfermedad de Alzheimer, han provocado una acalorada polémica en los Estados Unidos, por el temor de que este tipo de investigación exige la destrucción de vida humana en potencia. No obstante, las investigaciones avan-zan rápidamente en laboratorios financiados con fondos privados en Estados Unidos y en todo el mundo, encontrando nuevas fuentes para la purificación de dichas células. La biotecnología también está resolviendo el apremiante y creciente problema de la resis-tencia a los antibióticos.

La nanomedicina es otro campo médico que está avanzando rápidamente. Los cien-tíficos están elaborando una gran variedad de nanopartículas y nanodispositivos, de ape-nas una millonésima de pulgada de diámetro, para mejorar la detección del cáncer, forta-lecer las respuestas inmunitarias, reparar tejidos dañados y evitar la arteriosclerosis.

A principios de este año, la fda de Estados Unidos aprobó una nanopartícula ligada al medicamento contra el cáncer Taxol, para el tratamiento del cáncer de mama avan-zado. En Estados Unidos se está usando con carácter experimental otra nanopartícula en pacientes cardíacos, para mantener abiertas las arterias coronarias después de una operación de angioplastia.

Con ayuda de la bioinformática - poderosos programas de computadora capaces de analizar miles de millones de datos de la secuencia del genoma - los científicos es-tán descifrando los códigos genéticos de las bacterias y descubriendo “puntos débiles” vulnerables al ataque por componentes identificados por técnicas de análisis de alto rendimiento.

Diversos organismos internacionales han identificado el enorme potencial de im-pacto de la tecnología relacionada al proceso biológico de envejecimiento, entre ellas el Consejo de Inteligencia Nacional (National Intelligence Council, nci) de Estados Unidos. Para ellos los efectos de este desarrollo tecnológico se reflejarán en nuevas formas de




tratamiento, reducción de costos de los productos y servcios, así como la expansión de los recursos para el cuidado de la salud (nic, 2008).

En este setido será importante, a nivel social, el impacto que tienen estos avan-ces tecnológicos en las estructuras demográficas –al aumentar la esperanza de vida- y en los patrones de actividades –y consumo- de personas sanas de edad avanzada.

4.2 Temas de investigación

Los temas de investigación de mayor impacto para la megatendencia son:

Análisis de la genómica poblacional

Estudio de las enfermedades degenerativas (como diabetes o cáncer)

Aplicaciones de la protobolómica (para el tratamiento de la obesidad por ejemplo)

Enfermedades cardiovasculares, hereditarias e infecciosas

Biotecnología médica y farmacéutica

Vacunas

Investigación, desarrollo y optimización de fármacos

Tabla 4.2 Temas de investigación


4.3 Tecnologías existentes

Las tecnologías existentes en la biotecnología médica se refieren a las herramientas de cómputo, para la obtención y manejo de la información genética, y el análisis y uso de las moléculas y proteínas.


Tabla 4.3 Herramientas de cómputo

Herramientas de cómputo

Manejo de bases de datos (árboles de decisión, sistemas expertos, redes neurales, análisis de agrupamiento (clustering), algoritmos genéticos y de inteligencia artificial teórica y reducción de dimensionalidad multifactorial)

Métodos de modelación estadística (Montecarlo, ocultos de Markov y bayesianos)







Tabla 4.4 Análisis y manejo de la información genética

Tabla 4.5 Análisis y uso de moléculas y proteínas

Tabla 4.6 Ingeniería de materiales

Análisis y manejo de la información genética

Amplificación de adn para screening a través de la reacción en cadena de polimerasa (pcr)

Arreglos y screening de polimorfismos de nucleótidos simples (snp)

Análisis serial de expresión génica (sage)

Establecimiento de perfiles genéticos

Ingeniería genética

Herramienta de búsqueda de alineación de adn local básica (blast)

Secuenciación de adn (por ejemplo por hibridación o por shotgun)

Vectores adenovirales, virales y no virales

Relación entre genotipo y fenotipo

Terapia génica

Análisis y uso de moléculas y proteínas

Espectrometría de masas por ejemplo a través de la identificación por huella peptídica

Destrucción del neurotransmisor de células colinérgicas

Caracterización de marcadores biológicos

Antígenos (generadores de anticuerpos)

Dianas terapéuticas

Chips de proteínas

Análisis de mutaciones de receptores de superficie y oncogenes

Bioluminiscencia de ATP (adenosín trifosfato)

Producción de distrofina y cardiotoxina

Degradación de Edman

Reparación molecular

Modelos animales

Ingeniería de materiales

Biopolímeros absorbibles

Manejo de biorreactores





Tabla 4.7 Como herramientas de cómputo

4.4 Tecnologías emergentes

Dentro de las tecnologías emergentes en la megatendencia se encuentran:

Como herramientas de cómputo

La computación distribuida (grid computing)

Tabla 4.8 Ingeniería de materiales

Ingeniería de materiales

Células modificadas genéticamente

El cultivo de células madre


Tabla 4.9 Análisis y manejo de la información genética

Análisis y manejo de la información genética

adn recombinante

Administración ex-vivo

Análisis de oligonucleótidos

Secuenciación de cadn marcado (est)

Diagnóstico genético pre-implantación (pgd)

Vacunas de adn

Clonación genética

Cromosomas humanos artificiales

Pruebas de tramo de cadena de adn (badn)

Fertilización in vitro (fiv) e inyección intra-citoplásmatica de espermatozoides (icsi)

Tabla 4.10 Análisis y uso de moléculas y proteínas



Análisis y uso de moléculas y proteínas

Técnicas para la predicción de la estructura de proteínas (casp y capri)

Selección de estructura complejas

Proteínas quinasas reguladas por mitógeno (mek)




Tabla 4.11 Bioinformática

Tabla 4.12 Tratamientos médicos personalizados



4.5.1 Lista de productos y serviciosAlgunos de los productos y servicios impulsados por el desarrollo tecnológico de la me-gatendencia se encuentran en el área de bioinformática, tratamientos médicos perso-nalizados, perfiles genéticos y prevención de enfermedades, y reproducción asistida. Algunos de ellos son:

Bioinformática

Software para la predicción de la estructura de las proteínas, simulación de la interacción proteína-proteína para la proteómica y el modelado de la expresión de proteínas

Software para análisis y modelación de mutaciones celulares para detección temprana de cáncer

Software para anotación y comparación de genomas

Software de análisis de secuencias genéticas, modelado de sistemas biológicos y análisis automatizado de la regulación génica de un organismo

Software para manejo y análisis de imágenes de alto rendimiento

Bases de datos compartidas de secuencias genéticas

Tratamientos médicos personalizados

Dispositivos médicos implantables en el cuerpo como mallas quirúrgicas, películas anti-adherentes, películas hemostáticas, dispositivos intra-cardiacos, stents absorbibles, ligamentos y dispositivos para la reparación de tendones, agentes de embolización y sistemas de administración de fármacos

Proteínas que transportan fármacos letales para células cancerosas exclusivamente

Terapia de reparación de tejidos dañados y contra el Alzheimer

Tratamiento molecular de diabetes y de artritis reumatoide

Biochips de transporte de información genética

Anticuerpos monoclonales para evitar rechazo en trasplante de órganos, y para tratamiento del asma, la enfermedad de crohn y la distrofia muscular

Tratamiento de hemofilia, fibrosis quística y enfermedad de Huntington

Fármacos adaptados a la condición genética de un individuo

Tratamientos contra la vejez y la degeneración muscular

Supresores genéticos de tumores

4.5 Productos y servicios




Tabla 4.13 Perfiles genéticos y prevención de enfermedades

Tabla 4.14 Reproducción asistida


Perfiles genéticos y prevención de enfermedades

Anticuerpos monoclonales con agentes de contraste para marcar células

Servicios de caracterización e identificación de proteínas

Identificadores de agentes patógenos

Proteínas para la detección temprana de arterioesclerosis

Vacuna contra la malaria y ataques biológicos

Vacunas comestibles

Reproducción asistida

Selección genética de embriones para reproducción asistida

Bebés diseñados genéticamente

Tratamientos de fertilidadFuente: Elaboración propia.

4.5.2 Proyectos de inversión

Proyecto de inversión Forma de impacto

Biopolímero absorbible para uso médico$9.7 millones de dólares

Las principales empresas de dispositivos médicos se encuentran actualmente trabajando • con Tepha, creadora de un biopolímero absorbible, para aplicar la nueva tecnología en el desarrollo de otros dispositivos médicos, que aprovechen las propiedades de flexibilidad y resistencia, junto con la capacidad de formar algunas de las más fuerte fibras absorbibles del mundo. Entre los productos en curso de elaboración con este biopolímero están las mallas • quirúrgicas, películas anti-adherentes, hemostáticos, dispositivos intra-cardíacos, stents absorbibles, ligamentos y dispositivos para la reparación del tendón, agentes de la embolización, y sistemas de administración de fármacos. Socios Tepha son: Aesculap • ag, HemCon Tecnologías Médicas, LifeCell Corporation, nmt Medical, y Tornier, Inc.

Fármacos para terapia contra enfermedades por falta de pliegue de proteínas y amiloidosis

La investigación se centró en el plegado y agregación de proteínas y está dando lugar a • grandes avances a través de la bioquímica y la medicina. La elucidación de un código de pliegue está demostrando ser de extrema importancia en • la era postgenómica, donde un buen número de genes se han identificado sin una clara función todavía. Esta investigación está empezando a arrojar luz sobre la base molecular y bioquímica de • una serie de enfermedades neurodegenerativas de impacto dramático.

Tabla 4.15 Principales proyectos de capital de inversión en biotecnología médica en Estados Unidos durante 2007, según los reportes de Money Tree





Investigación, desarrollo y optimización de fármacos

La biotecnología no sólo es genética, también es una herramienta muy útil en el desarrollo • de medicamentos genéricos”. En el proceso de producción de genéricos se tienen que desarrollar nuevos métodos de • síntesis para ampliar el abanico de moléculas que se pueden patentar. La “biotecnología blanca o química sostenible” permite a las compañías farmacéuticas • llevar a cabo métodos de producción que se adaptan a la nueva normativa sobre desarrollo sostenible. “La industria farmacéutica es la que más residuos produce, por cada kilogramo de fármacos se producen mil kilogramos de residuos, tanto disolventes como productos concomitantes”. En 2003 había 4,200 empresas biotecnológicas en 25 países (1,879 de ellas en Europa), • con casi dos millones de empleados. La biotecnología puede desempeñar un papel importante en la producción de nuevos • fármacos, aunque “hay que tener en cuenta que no es la panacea universal”. La biotecnología sanitaria o roja ha tenido como principales éxitos el desarrollo de • fármacos, vacunas y elementos de diagnóstico y la terapia génica. Entre los éxitos de la proteómica se encuentran las terapias de sustitución de proteínas, • incluido el factor VIII-a para el tratamiento de los pacientes hemofílicos o la producción de insulina humana.La industria farmacéutica había trabajado con 400 dianas terapéuticas. La genómica ha • multiplicado por diez el número de dianas y lo ha situado en más de 4.000 genes.

Fármacos biotecnológicos enfocados para terapia contra cáncer

Tienen como objetivo estudiar y atacar los mecanismos moleculares del crecimiento • tumoral. Los expertos predicen que muchos pacientes con cáncer, si no la mayoría, finalmente llegarán a recibir al menos una de esas drogas. Una droga llamada Avastin, que trabaja por asfixia parando el suministro de sangre a los • tumores, prolonga la vida de pacientes con cáncer de pulmón y cáncer de mama, según los resultados de los ensayos clínicos. El Herceptin, para cáncer de mama, logra la reducción en aproximadamente la mitad de la probabilidad de que el cáncer de mama reaparezca. Por supuesto, los oncólogos opinan que éstos son los primeros logros y que están todavía • muy lejos de dar las soluciones totales, por lo que se deben combinar con quimioterapia. Suelen causar efectos secundarios nocivos, como hemorragia severa en pulmones para el Avastin y el Herceptin puede causar insuficiencia cardíaca potencialmente fatal. Herceptin puede ser utilizado sólo para el 20 al 30 por ciento de los pacientes con cánceres de mama que tienen una determinada característica genética. Ambos Avastin y Herceptin han sido desarrolladas por la compañía de biotecnología Genentech, la • empresa que ahora atrae a un gran número de inversionistas y analistas de valores. Pero hay otros fármacos de otras compañías que están en trámite. Se espera la presentación • de los resultados de tres fármacos nuevos, dos desarrollado por Pfizer y uno elaborado por el equipo de Bayer y Onyx Pharmaceuticals, que muestran algunos eficacia contra el cáncer de riñón, que en la actualidad es notoriamente difícil de tratar. Los nuevos fármacos multi-objetivo, en presentación de pastilla, deberán actuar bloqueando • la acción del factor de crecimiento tumoral, del factor de crecimiento plaquetario, del factor de crecimiento endotelial vascular, o vegf, una proteína que estimula la formación de vasos sanguíneos que llevan el oxígeno y nutrientes al tumor creciente.

Proteínas terapéuticas de ingeniería

Proteínas que se han diseñado en el laboratorio para uso farmacéutico. • La mayoría de los biofarmacéuticos comercializados hasta la fecha son los fármacos de • proteínas terapéuticas recombinantes. En el 2003, el mercado de proteínas terapéuticas creció en casi un 19% a $ 37 mil • millones, y se prevé alcanzar ventas de más de $ 90 mil millones para el año 209. Sin embargo el crecimiento en el futuro depende en gran medida de la industria para superar una serie de obstáculos, incluido el suministro y los problemas de costos. Se utilizan para aliviar a los pacientes que sufren de muchas condiciones, entre ellas: • Varios tipos de cáncer (anticuerpos monoclonales, interferones). •





Proteínas terapéuticas de ingeniería

Los ataques al corazón, derrames cerebrales, la fibrosis quística, la enfermedad de Gaucher • (enzimas, factores de la sangre) Diabetes (insulina) • La anemia (Eritropoyetina) • Hemofilia (factores de coagulación de la sangre) • La principal proteína de los tratamientos terapéuticos en el año 2003 fueron:• Johnson & Johnson’s Procrit tratamiento de la anemia• Amgen tratamiento de la anemia Epogen• Schering-Plough tratamientos de la hepatitis y de Intron A Peg-Intron•

Farmacéutica con especial atención en nanotecnología

Se enfoca en el desarrollo deNanocables• Transporte de electricidad en nanoestructuras• Transporte de electricidad a través de las moléculas• Moléculas de superficie, Arquitectura de circuito• Nanoelectrónica molecular, • Interacciones biomoleculares• Análisis de imágenes de biomoléculas, membranas, y células• Motores biológicos, • Nano-implantes• Bio-Nanosensores, Microfluidos, Nanofluidos, y Lab-on-a-Chip• Nanobiología, nanomedicina•

Transferencia de genes in vivo para determinar la función de dichos genes

El tratamiento está basado en la administración sistemática de la construcción génica de • interés. Aunque el • adn puede ser administrado de forma directa lo habitual es recurrir a la ayuda de algún vector que facilite el proceso de transferencia del gen y permita la entrada y localización intracelular del mismo, de tal forma que éste resulte en un gen funcional. Así mismo, es importante recurrir a vectores con destinos específicos dentro del organismo • lo cual permite la entrega celular selectiva del gen en un determinado órgano o tejido, sin requerir para ello procedimientos traumáticos o quirúrgicos.Los métodos de transferencia génica in vivo en desarrollo usan métodos no virales: • Inespecíficos, • adn desnudo y complejos adn-liposomas, Específicos, mediados por receptor, complejos • adn-proteína o Inmunoliposomas/liposomas destinados.

Proteína recombinante humana

Después de más de dos décadas de continua expansión mundial, la formación empresarial • y la diversificación tecnológica, el sector de la terapéutica con proteínas recombinantes humanas (adnr) ahora representa el núcleo de la industria de la biotecnología médica en humanos, por valor de más de $ 32 mil millones en el 2003. Si bien muchas de estas proteínas recombinantes para uso diagnóstico y/o terapéutico • están en fase experimental, cada día se suman a la lista nuevas proteínas recombinantes ya en fase de producción. El sector de • adnr terapéutica incluye a más de 110 empresas que participan en el descubrimiento, desarrollo y comercialización de productos de ADNr. Estas empresas tienen una cartera de más de 80 fármacos en terapéutica de desarrollo clínico y una cartera combinada de 73 productos comercializados.Para que este proceso productivo sea rentable es importante tener procesos de producción • bien caracterizados para una correcta evaluación de los costos productivos de estos productos recombinantes. Un ejemplo de esto son los trabajos de mejoramiento de la producción de pro-insulina • humana recombinante en cultivos de E.coli.





Proteína recombinante humana

Después de su comercialización por la compañía Eli Lilly y Co en Estados Unidos de • América en 1982, la insulina humana recombinante ha reemplazado gradualmente a la insulina animal, siendo actualmente el tratamiento más frecuente elegido para pacientes con diabetes insulino-dependientes o con requerimientos de insulina; representado actualmente alrededor del 90% de la insulina comercializada. El precio actual de la insulina humana recombinante es inferior (menos de 500 dólares/g) • cuando se compara con el valor comercial de otras proteínas recombinantes de uso farmacéutico presentes en el mercado, tales como la eritropoyetina humana (850.000 dólares/gramo) y el factor estimulante de colonias granulocíticas (450.000 dólares/gramo). Para continuar reduciendo los costos de producción de estos productos con el fin de • incrementar su uso se emplean varias alternativas. Algunas se basan en lograr gran escalado en la fermentación. A este nivel, pequeñas mejoras en la concentración proteica obtenida pueden afectar significativamente la productividad del proceso de fermentación. Otras estrategias están basadas en la optimización de los procesos de recuperación y purificación de un producto luego de la fermentación. Generalmente la recuperación y purificación son procesos muy complejos y costosos por lo • cual es importante optimizarlos con el fin de lograr productos más económicos.

Biofarmacéutico para enfermedades inflamatorias

mek• es una proteína quinasa que regula tanto la biosíntesis como la respuesta a una serie de factores que impulsan el crecimiento incontrolado o inflamación asociados a muchas enfermedades humanas. Los científicos han descubierto múltiples • meks, serie de inhibidores que interfieren selectivamente con estos procesos de enfermedad crítica. El primer inhibidor de • mek, arry-142886, fue licenciado a AstraZeneca ab para el cáncer y se encuentra actualmente en desarrollo clínico. Es un inhibidor potente y selectivo de la enzima y de los sistemas celulares, y es bien • tolerado y eficaz en varios modelos preclínicos humanos de las enfermedades inflamatorias impulsado por factores como la tnfalpha, il-1 e il-6. La inhibición de • mek será útil en el tratamiento de enfermedades inflamatorias agudas y crónicas, incluida la artritis reumatoide, la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (epoc), y la enfermedad inflamatoria intestinal (ibd).

Anticuerpos monoclonales para el tratamiento de enfermedades infecciosas

Cada vez más gérmenes patógenos se hacen resistentes a los antibióticos. • La administración de anticuerpos inmunológicos puede ser una nueva alternativa para eludir • la resistencia de las bacterias a los antibióticos. Los científicos pueden producir anticuerpos únicos, llamados “anticuerpos monoclonales”, • capaces de unirse a una parte específica del antígeno. De esta forma los pacientes podían recibir dosis pequeñas y potentes de anticuerpos monoclonales purificados, reduciendo enormemente los riesgos de efectos secundarios. Algunos pacientes sufren reacciones inmunes frente a muchos antígenos extraños. • Además su producción es difícil y cara., por lo que hay que seguir investigando sobre • nuevas opciones

Fármacos biotecnológicos para tratar enfermedades metabólicas

Se centra en el estudio de la biología celular, la bioquímica y la regulación de la proteína • deacetilanasa clase iii. Estas enzimas proporcionan nuevos puntos de entrada en las vías que afectan a múltiples • enfermedades humanas. Inversionistas con capital de riesgo le han apostado a la investigación sobre esta enzima centrada en el desarrollo de nuevos tratamientos para las enfermedades metabólicas y otras necesidades médicas insatisfechas. Con más de 2 mil millones de dólares bajo gestión, Polaris Venture Partners es una • sociedad de capital de riesgo, experimentados en apoyo a nueva tecnología.





Productos Biológicos

Principalmente hablamos de:Erythropoeitin (120 • b de jy)Human Growth Hormone (60• b)Human Insulin (49• b)GCSF (43• b)Interferon Alpha (29• b)Therapeutic Antibodies (13• b)Interleukin 2 (11• b)Más de 1,000 nuevas ideas sobre productos biológicos están disponibles para licencia, • producción y mercado.

Compañías de investigación biofarmacéutica

La industria sigue perdiendo competitividad. • Entre otras razones por su menor inversión en investigación derivada de la pérdida de • ingresos y el alto costo que supone la investigación de nuevas moléculas.

Drogas antibacteriales para bacterias resistentes

Antibiótico muy activo frente a bacterias gram positivas con alto índice de mortabilidad, • en especial la temida Staphilococcus Aureus, que es la causante de la mayoría de las infecciones hospitalarias. Estas bacterias se habían vuelto resistentes a los antibióticos tradicionales, de ahí la • importancia de encontrar nuevos fárma Platencis, que fue encontrada en muestras de suelo.

Terapias para osteoporosis

Las técnicas biotecnológicas que han surgido tienen un impacto significativo en la • investigación de la osteoporosis y el desarrollo de nuevos y más eficaces tratamientos para esta enfermedad. Los tratamientos actualmente disponibles no están basados en biotecnología, sin embargo, • son numerosos los tratamientos en desarrollo. Estos nuevos tratamientos basados en biotecnología se centran en estimular el crecimiento • óseo, inhibiendo la degradación ósea y la mejora de la entrega de drogas de los tratamientos convencionales.

Familia de pequeñas moléculas terapéuticas para el tratamiento de enfermedades genéticas

Se requiere evaluar la droga respecto a seguridad, tolerabilidad y perfil farmacocinético. • Están siendo investigadas inicialmente como tratamiento para la fibrosis quística y la • distrofia muscular de Duchenne, con el potencial de tratar una serie de otros trastornos genéticos. En estudios preclínicos, con biodisponibilidad oral, han demostrado una actividad • significativa y buena tolerancia en los niveles de dosis mucho más altas que las que se requieran para mostrar la actividad.

Células madre hematopoyéticas para el tratamiento del cáncer

Es un tipo de terapia celular. Una variedad de moléculas terapéuticas utilizan células para • realizar una función específica que normalmente las células cancerosas no hacen. Estos incluyen pequeñas moléculas, péptidos, proteínas, anticuerpos, • rna anti-sentido y ribozomas. En el caso de la terapia celular, como su nombre lo indica, el tratamiento se lleva a cabo con células madre en lugar de pequeñas moléculas.En la terapia celular, las células se dan a los pacientes como sistema de prestación de • asistencia terapéutica para una enfermedad específica para lograr un beneficio terapéutico.Se requiere un examen de los agentes celulares que están relacionados con la química y • componentes celulares de la sangre u otros tejidos para el tratamiento del cáncer. Se hace hincapié en aquellas empresas y productos que son activamente el desarrollo y la • comercialización de células y suministros de los agentes terapéuticos para el tratamiento de pacientes con cáncer.





Células medre para terapia regenerativa y desarrollo de fármacos

Con su capacidad de diferenciarse y convertirse en una fuente continua de las células que • componen los tejidos y órganos críticos, las células madre tienen el potencial para nuevas terapias regenerativas y nuevas herramientas de investigación para la evaluación de drogas a probar en nuevas terapias para células enfermas. Para los observadores del mercado de la industria farmacéutica, tienen potencial en todo el • mundo para trasplante, banco de células y desarrollo de medicamentos. Aplicación de tecnologías con células madre para los siguientes ámbitos: •

• Enfermedades cardiovasculares y pulmonares • Artritis, Incontinencia, Osteoporosis, Diabetes• Cáncer, Ortopedia, Infertilidad• Enfermedad de Alzheimer, Burns (grave) • Lupus, Enfermedad de Parkinson • Insuficiencia hepática, Esclerosis múltiple • Críticos de isquemia en las extremidades • Enfermedad de Crohn • Enfermedad de células falciformes • Mieloma múltiple • nh linfoma, Leucemia


4.6 Taxonomía

Áreas de aplicación Áreas específicas de aplicación

Tecnologías Productos y servicios

Bioinformática

Análisis de información genética

Sistemas expertosAnálisis de secuencias genéticasTécnicas de secuenciación

shotgun

Análisis de agrupamiento (clustering)

Anotación de genomasHerramientas de búsqueda de alineación local básica (blast)

Computación distribuida (grid computing)

Bases de datos compartidas de secuencias genéticas

Minería de datosSimulación genética

Árboles de decisión

Predicción de la estructura de las proteínas

Microarreglos de proteínas

Modelación homóloga

Conjunto crítico de técnicas para la predicción de la estructura de proteínas (casp)

Algoritmos genéticos Genómica comparativa

Tabla 4.16 Taxonomía






Bioinformática

Cadenas de markov

Modelos bayesianos

Hibridización genómica

Sistemas expertos

Acoplamiento proteína-proteína para la proteómica

Métodos de espacio recíproco

Métodos de montecarlo

Selección de estructura complejas

Conjunto crítico de predicción de interacciones (capri)

Análisis molecular

Hibridización

Simulación genética

Sistemas expertos

Análisis de la expresión génica

Microarreglos

Secuenciación de cadn marcado (est)

Análisis serial de expresión génica (sage)

Secuenciación de señales masivamente paralelas

Hibridización in-situ multiplex

Análisis de agrupamiento (clustering) Análisis de la regulación

génicaMicroarreglos

Sistemas expertosAnálisis de la expresión de proteínasMicroarreglos de proteínas

Espectrometría de masas

Reducción de dimensionalidad multifactorial

Análisis de mutaciones en el cáncer

Microarreglos de oligonucleótidos

Hibridización genómica comparativa

Arreglos de polimorfismos de nucleótidos simples

Modelo oculto de Markov

Redes neuronalesModelado de sistemas biológicosHerramienta de búsqueda de

alineación local básica (blast)






Sistemas expertos Análisis de imágenes de alto rendimiento


Dispositivos para cirugías invasivas Biopolímero absorbible

Dispositivos médicos implantables en el cuerpo como mallas quirúrgicas, películas anti-adherentes, películas hemostáticas, dispositivos intra-cardiacos, stents absorbibles, ligamentos y dispositivos para la reparación de tendones, agentes de embolización y sistemas de administración de fármacos

Farmacogenética Screening de polimorfismos genéticos

Fármacos adaptados a la condición genética de un individuo

Medicina regenerativa

Cultivo de células

Reparación de tejidos dañados

Cultivo de células modificadas genéticamente

Terapia génica

Biopolímeros

Biorreactores

Tratamiento anti-envejecimiento

Destrucción del neurotransmisor de células colinérgicas Terapia contra el Alzheimer

Bioluminiscencia atp

Tratamiento contra la vejezEstablecimiento de perfiles genéticos

Reparación molecular

Tratamiento celular

Cultivo de células madre

Tratamiento contra la degeneración muscular

Marcaje molecular

Producción de distrofina y cardiotoxina

Tratamiento contra el cáncer

Chips de proteínas

Genes para suprimir tumores

Reacción en cadena de polimerasa (pcr) cuantitativa

Secuenciación

Microarreglos de adn

Modelos animalesProteínas que transportan fármacos letales para células cancerosas exclusivamente







Tratamiento contra el cáncer

Vector adenoviral

Proteínas que transportan fármacos letales para células cancerosas exclusivamente

adn recombinante

Algoritmos de inteligencia artificial teórica

Análisis mutacional de receptores de superficie y oncogenes

Tratamiento genético

Secuenciación por hibridación

Biochips de transporte de información genética

Análisis de oligonucleótidos

Impresión por síntesis

Análisis de polimorfismos genéticos


Tratamientos moleculares


Tratamiento molecular de diabetes

Reacción en cadena de polimerasa (pcr) cuantitativa

Secuenciación

Modelos animales

Caracterización de marcadores biológicos

Tratamiento de hemofilia, fibrosis quística y enfermedad de huntington

Chips de proteínas

Clonamiento posicional

Modelos animales

Proteína quinasa regulada por mitógeno (mek)

Tratamiento de artritis reumatoide

adn recombinanteAnticuerpos monoclonales para evitar rechazo en transplante de órganos

Quimerismo mixto

Antígenos cd3 & cd25

Manejo de biorreactoresAnticuerpos monoclonales para tratamiento del asma, la enfermedad de Crohn y la distrofia muscular

Tecnologías antisentido

Compuestos “antisense”

Antígenos tnf-alfa & ige


Diagnósticos moleculares

Manejo de biorreactoresAnticuerpos monoclonales con agentes de contraste para marcar células

Espectrometría de masasProteínas para la detección temprana de arterioesclerosis








Identificación de agentes patógenos

Secuenciación genética

Amplificación de marcadores moleculares

Reacción en cadena de polimerasa de la transcriptasa inversa (rt-pcr)

Pruebas de tramo de cadena de adn (bdna)

Degradación de Edman Servicios de caracterización e identificación de proteínas

Identificación por huella peptídica

Vacunas de adn

Dianas terapeúticas

Vacunas contra la malariaIngeniería genética

adn recombinante

adn recombinanteVacunas contra ataques biológicosVacunas de adn

Vectores virales

adn recombinante

Vacunas comestibles

Dianas terapeúticas

Identificación de proteínas antigénicas


Vectores no viral

Administración ex vivo

Reproducción asistida

Mejora genética para la reproducción

Cromosomas humanos artificiales

Bebés diseñados genéticamente

Relación entre genotipo y fenotipo

Diagnóstico genético de pre-implantación (pgd)

adn recombinante

Fertilidad y esterilidad

Fertilización in vitro (fiv) e inyección intra-citoplásmatica de espermatozoides (icsi)

Tratamientos de fertilidad

Amplificación de adn para screening Selección genética de embriones para reproducción asistida

Diagnóstico genético pre-implantación (pgd)



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Biotecnología médica · 2012-01-20 · Biotecnología médica 4 Martha Alejandra Morgado Munguía 4.1.1 Definición Tecnología basada en un enfoque multidisciplinario que involucra