Por: Diego F. Villanueva-Mejía

Profesor Titular y Jefe

Departamento de Ciencias Biológicas, Universidad EAFIT.

Son claros y diferentes los beneficios que ha traído consigo el desarrollo de la ciencia, la tecnología, y su aplicación a la sociedad a partir del conocimiento y uso sostenible de la biodiversidad, mediante la biotecnología.

Biotecnología en salud

Para empezar, con aplicación en el sector salud, mediante la biotecnología los científicos han logrado desarrollar productos biofarmacéuticos, definidos como productos terapéuticos generados mediante el uso de la tecnología del ADN recombinante y generados en células como pequeñas biofábricas. Algunos han sido producidos en bacterias (insulina, hormona de crecimiento humano, interferón alpha-2b), otros en levaduras (vacuna contra la hepatitis B, albumina humana, vacuna contra el virus del papiloma humano), y otros han sido producidos en células de mamíferos, como eritropoyetina y factor VIII (aprobado en 1992), entre otros.

A nivel de vacunas, existen diferentes tipos: vacunas subunidad, vacunas atenuadas, vacunas químicas, vacunas ADN, entre otras, las cuales funcionan como agentes que potencian el sistema inmune de los organismos,  enfrentando agentes extraños que causan enfermedades (antígenos).

Las vacunas de ADN, para centrarnos en algunas de ellas, son vectores que han sido modificados genéticamente. Incluyen ADN que codifica para una o dos proteínas específicas procedentes de algún agente infeccioso. Hoy en día contribuyen a salvar vidas.

Asimismo, la biotecnología ha permitido producir anticuerpos monoclonales, insumos esenciales para el diagnóstico especializado de partículas u organismos, por ejemplo, infecciosos. Para entender este concepto, primero revisemos qué es un anticuerpo. Un anticuerpo es una proteína producida por el sistema inmune que es capaz de reconocer y unirse al antígeno que ha invadido el cuerpo. Hay sistemas animales (ej. conejos) que una vez inoculados con un antígeno son estimulados para que produzcan diferentes poblaciones de anticuerpos que pueden reconocer diferentes proteínas o partículas (anticuerpos policlonales).

Buscando mayor especificidad, se han desarrollado sistemas celulares llamados hibridomas (fusión de células B con células del mieloma) que permiten producir poblaciones homogéneas de anticuerpos excepcionalmente específicas contra un antígeno (anticuerpos monoclonales). Estos últimos, una vez desarrollados, son rápidamente adoptados por laboratorios de investigación para detectar y hacer seguimiento a proteínas en células y tejidos específicos (uso potencial clínico).

La biotecnología también ha permitido contribuir al desarrollo de la terapia génica, una tecnología que permite reemplazar un gen que se ha perdido o que ha mutado (variado) y que por ende podría ser defectuoso, con el fin de corregir un mal funcionamiento celular, lo que conlleva a una cura de una enfermedad.

La biotecnología en el sector agropecuario

Respecto al sector agropecuario, los métodos convencionales del mejoramiento de plantas y animales han sido ampliamente usados para potenciar algunas características deseables en cultivos y ganado, sin embargo, estos dependen de la posibilidad de cruzamientos y, generalmente, son procesos que toman muchos años (decenas) y que carecen sustancialmente de control en la obtención de características deseadas (mucho azar).

Los métodos de ADN recombinante han permitido introducir genes específicos en la descendencia de las poblaciones de los organismos tratados. En 1996 salieron al mercado los cultivos biotecnológicos (conocidos también como transgénicos) y desde entonces, han sido ampliamente adoptados a nivel mundial, con cerca de 190 millones de hectáreas cultivadas (reportados en 2018). Características como tolerancia a plagas y enfermedades, mejoramiento nutricional, resistencia a factores ambientales -como sequía e inundaciones-, son algunos criterios base del mejoramiento genético vegetal.

La biotecnología en el sector ambiental

En lo referente a los beneficios desarrollados en el sector ambiental, con la biotecnología los científicos han accedido a las plantas y los microorganismos de la rizósfera para remediar tierras contaminadas. Este campo de la biotecnología es comprendido como biorremediación. Lo anterior, debido a que las plantas tienen la capacidad inherente de absorber los contaminantes del suelo y traslocarlos en sus tejidos internos (bio-acumularlos), mientras que los microorganismos principalmente los degradan.

Imagen: Contribución a mitigar la contaminación

Con el advenimiento de la tecnología del ADN recombinante, los científicos han logrado desarrollar plantas y microorganismos mejorados en su capacidad de degradar los contaminantes, con un mayor grado de precisión y eficiencia. Un ejemplo para mencionar, son los extractos libres de células procedentes de Bacillus cereus ZH-3 -bacteria degradadora de fenpropathrin (insecticida piretroide)-, que han contribuido a remediar el suelo contaminado con piretroides, llegando a eliminar hasta el 92.1% del compuesto fenpropathrin del suelo en tan solo 7 días.

Sector energético

Finalmente, para resaltar los beneficios de la biotecnología en el sector energético e incluso extrapolable a otros sectores, los avances científicos han permitido desarrollar la tecnología de biorrefinerías como un medio para crear nuevas formas de convertir la biomasa en nuevos tipos de productos renovables. Los productos bio-basados resultantes pueden tener funcionalidad similar a los correspondientes productos derivados de fósiles. Se espera que generen beneficios ambientales significativos.

Nuevas fuentes de materia prima para generar energía

Imagen: Nuevas fuentes de materia prima para generar energía

Los principales tipos de biorrefinerías -clasificados de acuerdo con la materia prima de biomasa utilizada- son: biorefinerías de plantas cultivables (p.e. cereales usados en la generación de bioetanol); biorefinerías lignocelulósicas que utilizan materiales de naturaleza “seca” (p.e. celulosa, residuos agrícolas y desechos orgánicos), biorefinerías verdes que utilizan materia prima “húmeda” (p.e. pastos y cereales inmaduros) y biorefinerías forestales que utilizan biomasa “leñosa”. Convertir biomasa en nuevas fuentes de materias primas e insumos para otras industrias e incluso para generar energía, proporciona grandes beneficios ambientales en comparación con la producción de insumos convencionales.