impacto de la biotecnología en los sectores agrícola ... · así como estimar su fecha de...

Sectores agrícola, ganadero y forestal

Impacto de la Biotecnología en los Sectores Agrícola, Ganadero y Forestal1er Informe de Prospectiva Tecnológica

Impacto de la Biotecnología en los SectoresAgrícola, Ganadero y Forestal

1er Informe de Prospectiva Tecnológica


1er INFORME DE PROSPECTIVA TECNOLÓGICA

SOBRE EL IMPACTO DE LA BIOTECNOLOGÍA EN LOS

SECTORES AGRÍCOLA, GANADERO Y FORESTAL

El presente informe de Prospectiva Tecnológica ha sido

realizado en el marco del convenio de colaboración

conjunta entre la Fundación Observatorio de Prospectiva

Tecnológico Industrial (OPTI) y Genoma España.

En la elaboración de este documento han participado:

Coordinación y redacción:

Miguel Vega García (Genoma España)

Apoyo técnico:

Graciela Sáinz (Genoma España)

Asistencia Metodológica:

Juan Antonio Cabrera (CIEMAT-OPTI)

Ana Morato Murillo (OPTI)

Descripción de fichas tecnológicas:

- Pablo Vera

(Coordinador del Programa Nacional de Biotecnología)

- Ignacio Romagosa

(Coordinador del Programa Nacional de Agricultura)

- Javier Paz-Ares (CNB-CSIC)

- José Miguel Martínez Zapater (INIA)

Genoma España y OPTI agradecen sinceramente la

colaboración ofrecida a todo el panel de expertos,

constituido por:

- Emilio Rodríguez Cerezo

(IPTS-Comisión Europea)

- Esteban Alcalde (Syngenta Seeds)

- Gerardo Díaz (Semillas Fitó)

- Ignacio Romagosa

(Coordinador del Programa Nacional de Agricultura)

- Jaime Costa (Monsanto)

- Javier Paz-Ares (CNB-CSIC)

- José Ángel Martínez Escribano (INIA)

- José Manuel Pardo (IRNASE-CSIC)

- Julio Salinas (INIA)

- Lorenzo García-Ferriz (Cotevisa)

- Montserrat Pagés (CID-CSIC)

- Pablo Vera

(Coordinador del Programa Nacional de Biotecnología)

- Tamara Maes (Oryzon Genomics)

- Vicente Pallas (Universidad Politécnica de Valencia-IBMPC)

© Copyright: Fundación Española para el Desarrollo de la

Investigación en Genómica y Proteómica/ Fundación

Observatorio de Prospectiva Tecnológica Industrial

Edición: Silvia Enríquez (Genoma España)

Referencia: GEN-ES004006

Fecha: Diciembre 2004

Depósito Legal: M-1891-2005

ISBN: 84-609-4003-9

Diseño y realización: Spainfo, S.A.

4


Índice de contenido

1. INTRODUCCIÓN 7

2. METODOLOGÍA DEL INFORME DE PROSPECTIVA TECNOLÓGICA 7

3. TENDENCIAS SOCIO-ECONÓMICAS 8

4. TENDENCIAS TECNOLÓGICAS 11

4.1. Tendencia tecnológica I: 12LA GENÓMICA Y SU APLICACIÓN A LA EXPLOTACIÓN DE LA VARIABILIDAD NATURAL

4.2. Tendencia tecnológica II: 14MEJORA GENÉTICA DE LAS PRODUCCIONES Y SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES

4.3. Tendencia tecnológica III: 15CULTIVO IN VITRO Y MICROPROPAGACIÓN

4.4. Tendencia tecnológica IV: 16DESARROLLO DE NUEVAS VARIEDADES

4.5. Tendencia tecnológica V: 16TRANSFORMACIÓN GENÉTICA

4.6. Tendencia tecnológica VI: 18SANIDAD ANIMAL Y VEGETAL

5. SELECCIÓN DE TECNOLOGÍAS 20

6. RESULTADOS DE LA ENCUESTA 22

6.1. Análisis estadístico general 226.2. Evaluación tecnológica 256.3. Fechas de materialización 286.4. Posición competitiva de España 306.5. Análisis cruzado 336.6. Tecnologías críticas 37

7. CONCLUSIONES 62

8. ANEXOS 65

• Anexo I: Informes analizados para realizar la síntesis documental 65• Anexo II: Listado de participantes en el panel de expertos 66• Anexo III: Encuesta 67• Anexo IV: Índices estadísticos 73

GLOSARIO 76

5

PROSPECTIVA TECNOLÓGICA

La prospectiva tecnológica es un proceso decolaboración mutua entre científicos, ingenieros,empresas y Administración, para identificartecnologías emergentes y determinar áreasestratégicas de investigación y desarrollo. Elimpulso de estas áreas estratégicas generaráprevisiblemente importantes beneficioseconómicos y sociales.

La prospectiva tecnológica no pretende ni puedepredecir el futuro. Por el contrario, es un procesoque puede asegurar que las decisionesestratégicas que se toman ahora, en relación a lasprioridades nacionales de I+D, estén enconsonancia con las necesidades del futuro.

6


El presente trabajo pretende aportar conocimiento

a todas aquellas organizaciones públicas y

privadas, que estén involucradas en el análisis de

oportunidades, el establecimiento de prioridades y

la planificación estratégica en los sectores de

agricultura, ganadería, pesca y alimentación. La

visión aquí propuesta permite al lector embarcarse

en un viaje hacia el futuro de la agricultura,

proponiendo un escenario de desarrollo

tecnológico al amparo de un marco social y

económico. En concreto, el escenario descrito en

estas páginas, nos muestra cómo la Biotecnología

incidirá en el desarrollo futuro de los sectores

nombrados con anterioridad, sin menoscabo de

mostrar el lado realista, con las limitaciones y los

condicionantes, de dicha tecnología.

El objetivo pues de este trabajo es contribuir al

establecimiento de una visión estratégica sobre el

futuro de la agricultura española, desde el punto

de vista de la Biotecnología. Para la consecución

de este propósito, se ha realizado un importante

ejercicio de análisis, valoración y síntesis de datos,

información y conocimiento (ver metodología). El

resultado de este esfuerzo pone de manifiesto las

tendencias sociales, económicas y tecnológicas,

así como las tecnologías relevantes, y más en

concreto las 12 tecnologías críticas para el

desarrollo de la agro-biotecnología. Por

tecnologías críticas se entiende aquellas que, por

consenso de un amplio grupo de expertos, se

seleccionan por su importancia, proximidad

temporal y capacidad competitiva.

7


1. Introducción

Para la realización del informe se han seguido lossiguientes pasos:

• Síntesis Documental. Síntesis de informesinternacionales de la misma naturaleza paraobtener un listado de tendencias socio-económicas y tecnológicas, así como un listadode tecnologías y posibles eventos deimportancia hasta el año 2015 (para másinformación consultar Anexo I).

• Panel de expertos. Comprobar, y en su caso,ampliar las tendencias socio-económicas ytecnológicas identificadas en la síntesis deldocumento. Selección de tecnologías relevantesy aceptación o mejora del diseño delcuestionario (la lista de miembros se encuentraen el Anexo II).

• Redacción y envío del cuestionario. Se tratade valorar por consenso el grado de importanciade las tecnologías seleccionadas como relevantes,así como estimar su fecha de realización y laposición competitiva de España. De estecuestionario se extraerán las tecnologías críticas.El envío se realizará a un mínimo de 400investigadores del ámbito público y privado (elcuestionario se encuentra en el Anexo III).

• Análisis del cuestionario. Síntesis deresultados y análisis de medias y modas,explicación de desviaciones y extracción deconclusiones sobre los cuestionarios recibidos.

• Reunión del panel de expertos. Valoracióndel análisis de los resultados obtenidos con elcuestionario, definición final de la estructura delinforme, así como directrices para establecerconclusiones y recomendaciones finales.

• Redacción del informe final. Envío de la versióna los expertos del panel para su revisión.

2. Metodología del informe de Prospectiva Tecnológica

Las necesidades sociales y las tendenciaseconómicas son elementos clave a la hora de diseñarel futuro de los sectores productivos de cualquiereconomía incluyendo, entre esos sectores, elagrícola, ganadero y forestal. Necesidades socialesderivadas de las nuevas demandas del consumidor olos nuevos hábitos de vida, así como tendenciaseconómicas que incluyen el desmantelamiento debarreras comerciales y la incipiente preocupación porla innovación, representan, sin lugar a dudas, loscatalizadores del cambio.

Por lo tanto, antes de analizar en profundidad elimpacto de la biotecnología en los sectores agrícola,ganadero y forestal debemos conocer con ciertodetalle cuál es el marco social y económico en el queprevisiblemente se desarrollen estas tecnologías.

Respecto a las tendencias de marcado caráctersocial, podemos enumerar las siguientes:

• El incremento de la población mundial. Lasestimaciones de la FAO1 sobre el crecimiento dela población señalan que habrá 8.000 millones dehabitantes en el año 2020, y que incluso lapoblación podría duplicarse para el año 2050. Sibien el ritmo de crecimiento demográfico seprevé disminuya progresivamente (de un 1,2%en el año 2002 a un 0,6% para el año 2020), elincremento de la población en números absolutosserá mayúsculo. Ante esta perspectiva se hacenecesario seguir incrementando la productividadagrícola.

• El envejecimiento de la población en paísesdesarrollados. Desde la I Guerra Mundial laesperanza de vida en Norteamérica y Europa seha duplicado, situación que se encuentraestrechamente ligada a la disponibilidad dealimentos y a las prestaciones sanitarias. Elenvejecimiento de nuestra población sin dudagenera un cambio en el perfil del consumidormedio, principalmente enfocado hacia una mayorpreocupación por la salud, y por el consumo dealimentos saludables y/o funcionales o incluso losdenominados nutracéuticos.

• Un consumidor más informado. Una mayorformación e información juegan un papel claveen la dinámica hacia la demanda de calidad e

higiene. Las recientes crisis alimentarias han

generado desconfianza en el consumidor, que

han tenido como consecuencia el

endurecimiento de los controles de calidad, la

implantación de nuevas normas de trazabilidad

de los alimentos o incluso han hecho ganar

cuota de mercado a la agricultura orgánica. Un

ejemplo claro de la importancia que tiene la

información sobre las tendencias de consumo,

es el continuo incremento de proteína de

pescado, asociado al consumo de ácidos grasos

poli-insaturados cardiosaludables,

especialmente los denominados omega-3.

• Mayor conciencia social hacia la preservación

del medio ambiente. La legislación, empujada

en cierta medida por la presión social, está

obligando a implantar prácticas agrícolas,

ganaderas e industriales compatibles con el

medio ambiente, así como a fomentar el

desarrollo de productos reciclables y el uso de

eco-recargas. A medida que los países se

enriquecen y se urbanizan, el valor de los

espacios naturales aumenta.

• La revisión de la Política Común (PAC). La

recientemente pactada revisión de la PAC tendrá

sin duda un importante efecto en el sector

agrario español. Ya no sólo se producirá un

descenso de los precios indicativos o de

intervención, sino que también las subvenciones

sufrirán recortes, y estarán condicionadas al

cumplimiento de una serie de estándares en

materia de medio ambiente, seguridad

alimentaria y bienestar de los animales. Además,

existe una apuesta clara a favor del desarrollo

rural. El resultado, aunque incierto, podría

resumirse en dos escenarios enfrentados: el

abandono de tierras y producciones frente a la

profesionalización del agricultor.

• La aceptación social de la biotecnología. La

sociedad en general, y en particular la sociedad

europea, se enfrenta al dilema de los Organismos

Modificados Genéticamente, desde la

desconfianza en el actual sistema regulador, pese

a la cada vez más estricta legislación al respecto,

y desde la aversión alimentada por la falta de

información veraz e imparcial. Según la FAO los

8


3. Tendencias socio-económicas

1 FAO: Food and Agriculture Organization (United Nations).

consumidores preocupados por este tema

estarían dispuestos a pagar entre un 10 y un

40% más por la adquisición de productos

ecológicos, no manipulados genéticamente. Las

principales líneas de actuación de la biotecnología

vegetal han incidido básicamente en la cadena

primaria de producción (empresas productoras y

agricultores) y por tanto la percepción de su

utilidad, por parte del consumidor, ha sido más

bien escasa. Sin embargo, líneas de actuación

más recientes como la transformación de plantas

que permiten aumentar las propiedades nutritivas

o incluso de control sobre ciertas patologías, está

modificando la percepción pública de la

biotecnología.

• La presión pesquera y la mayor demanda

de productos de pesca. Se manifiesta en un

crecimiento rápido de la acuicultura, el más

destacado dentro del agrario, proporcionando

una fuente estable de proteína, en

contraposición a la disminución de la

productividad de la industria pesquera. Según la

FAO el consumo de pescado por habitante para

el año 2020 será de 20-40 kg/año, lo que

equivaldría a multiplicar por siete la capacidad

productiva actual de la acuicultura.

• La restricción legislativa para la aprobación

de nuevos organismos modificados

genéticamente (OMGs). Hasta la fecha se han

autorizado a nivel europeo 18 OMGs para

distintos usos, como el cultivo, importación o

procesado en cultivos de maíz, colza, soja y

chicoria2. También sabemos que existen 22

solicitudes de autorización de OMGs para

comercializar maíz, remolacha, arroz y algodón

entre otros. Recientemente la Autoridad

Europea de Seguridad Alimentaria ha emitido

una opinión favorable sobre la primera de estas

solicitudes, que tras un desacuerdo en el

Consejo Europeo, la primera de las solicitudes

ha sido aprobada por la Comisión Europea,

desbloqueando así la moratoria de facto que

venía produciéndose desde hace 6 años. Las

compañías multinacionales que desarrollan los

OMGs han cifrado en 30 millones de € para

obtener la autorización de comercialización de

un nuevo OMG.

• La nueva legislación europea en materia deetiquetado, trazabilidad de OMGs ynutrición. El lunes 18 de abril del presente año2004, entró en vigor la nueva legislacióncomunitaria3 relativa a la trazabilidad yetiquetado de OMGs y de alimentos y piensosproducidos a partir de éstos4, reglamentocalificado de “complicado cumplimiento y difícil

control”5 dada la falta de materiales dereferencia para comprobar tanto la ausencia

como la presencia de OMGs. También esprevisible que en breve se apruebe la propuestade reglamento europeo sobre alegaciones desalud y nutrición en alimentos, que sin duda seconvertirá en un referente para el desarrollo ycomercialización de nuevos alimentos eingredientes funcionales, muchos de estosúltimos desarrollados por técnicas biológicas.

• La instauración del Principio de Precauciónen Europa. Entre aquellos que toman

decisiones a nivel comunitario en materia deriesgo, se ha instaurado el consenso de aplicarun principio de precaución, o tambiéndenominado preventivo, de tal manera quecualquier nueva sustancia, incluidas las químicas

y las alimentarias, podría necesitar de unacomprobación previa sobre su inocuidad al

organismo, antes de conseguir un permiso deaprobación.

Respecto a las tendencias de marcado caráctereconómico, podemos enumerar las siguientes:

• El fenómeno de la globalización, tendrácomo resultados la homogenización en la

demanda de los consumidores, el incremento delos flujos comerciales, una mayor competenciaen los mercados, y a su vez la generación de

nuevas oportunidades de negocio.

• Las políticas macroeconómicas. La economíaestá experimentando un crecimiento estable enlos países desarrollados (ej. Norteamérica yEuropa), atenuándose los ciclos económicos, ypor lo tanto generando un consumo dealimentos igualmente estable. Por otro lado, lamejora de la prosperidad económica, a nivelmundial, que se hace patente en aspectos como

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2 http://www.europa.eu.int/comm/food/food/biotechnology/gmfood/gmo authorisation sen.pdf3 Reglamento 1830/2003 del Parlamento Europeo y del Consejo.4 http://europa.eu.int/eur-lex/pri/es/oj/dat/2003/l 268/l 26820031018es00240028.pdf5 Tecnologías Moleculares de Trazabilidad Alimentaria. Genoma España. http://www.gen-es.org

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la mejora del empleo y los salarios, modifica loshábitos de consumo hacia una demanda deproductos de mayor calidad y nutritivos.

• El incremento de los ingresos familiares yde la urbanización han provocado un cambiopaulatino en los hábitos alimentarios. En lospaíses desarrollados aumenta el consumohumano de proteína animal en detrimento deproteína vegetal y alimentos de primeranecesidad. Sin embargo, el consumo de cerealessufre una transición desde un consumo humanoa uno animal. Hay una tendencia haciaalimentos más ricos en proteínas, máselaborados, envasados y de fácil consumo. Eldescenso de miembros en el hogar familiar,además, individualiza el consumo (embalaje delos alimentos, etc.).

• El valor de la cadena de producción ysuministro de alimentos experimenta uncambio. Cae el valor de la materia prima y portanto, de los ingresos para los agricultores, enfavor de las operaciones de procesado y de loscanales de distribución.

• La competencia de mercado. Lasoportunidades y riesgos derivados de las nuevastecnologías de la información y la comunicación,la demanda de los consumidores por la calidad delos productos, la presión internacional parareducir costes, entre otras, obligan a los

agricultores a escalar el volumen de sus

operaciones, a homogeneizar y a estandarizar las

prácticas de producción y comercialización. En

definitiva, y tal como se ha expresado con

anterioridad, esta confluencia de situaciones trae

consigo la profesionalización de la agricultura.

• La Organización Mundial del Comercio. El

desmantelamiento de los aranceles pactado en

el seno de la Organización Mundial del Comercio

(OMC) acarrea el incremento de las

transacciones comerciales, en especial de

materias primas. No obstante, la OMC permite y

alienta la imposición de medidas no arancelarias

para el comercio entre los países, y además no

tiene en consideración aspectos sociales y

medioambientales en sus compromisos. Esta

situación equivale a postular que las

desigualdades comerciales y las distorsiones de

los mercados seguirán previsiblemente

produciéndose.

• Políticas de innovación. La exportación de

materias primas apenas mejora la posición

competitiva de un país, sino que son los

productos con valor añadido (manufacturados,

envasados, etc.), los que incrementan

sustancialmente el valor económico total de las

exportaciones de un país. Bajo esta premisa,

muchos países fomentan la inversión en I+D e

innovación, con el objetivo de dotar de valor a

sus materias primas o productos.

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Si tenemos en cuenta que en las últimas décadasdel siglo pasado, la economía estaba impregnadapor las tecnologías de la información ycomunicación, en el siglo XXI todas las previsionesapuntan a que la biotecnología será la clave paramejorar la competitividad de las economíasavanzadas. Se espera que el 25% de latransformación industrial futura esté causado porel impacto de la biotecnología en general y de lagenómica en particular, lo que está provocandoque la investigación en este campo se considerecomo prioritaria y estratégica por los gobiernos delas principales potencias desarrolladas.

A lo largo de la última década, conscientes la granmayoría de los países avanzados del impacto de labiotecnología en el futuro de sus economías,abordaron, a través de un consorcio internacional,uno de los proyectos más ambiciosos, tanto enobjetivos como en recursos económicos, de lahumanidad: la secuenciación del genoma humano.Dicho proyecto, que culminó con éxito a principiosdel año 2003, ha permitido conocer el número y ladisposición de nuestros genes, y nos haembarcado en el viaje de la denominada genómicao conocimiento de las funciones de los genes en elorganismo. El importante esfuerzo realizado en elProyecto Genoma Humano ha permitidodesarrollar importantes conocimientos científicos ytecnológicos, así como cosechar el interés y lavoluntad de la sociedad hacia la biotecnología, queactualmente se están enfocando hacia otrossectores como la agricultura, la ganadería y laacuicultura. No cabe duda de que la genómica deplantas o de animales, se beneficiaráenormemente de todo el trabajo previo realizadoen genómica humana.

Los principales objetivos de la aplicación de labiotecnología en general, y de la genómica enparticular, en los sectores agrícola, ganadero yforestal, se pueden resumir en los siguientes:

• Incremento de la calidad de los productos y lasproducciones, incluida la orientación de dichaproducción (alimentos) hacia la prevención ytratamiento de enfermedades.

• Incremento de la productividad y resistenciade las especies, variedades y razas, tantovegetales como animales, dotando de unamayor capacidad competitiva a las explotacionesagrícolas, ganaderas y forestales.

• Implantación de criterios de sostenibilidad enla gestión de las explotaciones, limitando elconsumo de insumos y el impacto sobre elmedio ambiente e incrementando la sanidad delas explotaciones.

• Control sobre la reproducción, dirigiendo laproducción de la descendencia por criterioseconómicos, industriales y comerciales.

• Mejoras sobre el control sanitario, con elobjetivo de dar respuestas rápidas y eficaces alas crisis alimentarias y la prevención deepizootías.

• Utilización de microorganismos, plantas yanimales como biofactorías, es decir, convertirbacterias, cultivos o animales de granja enpequeñas fábricas para la producción controladay a bajo coste, de materias primas y fármacosentre otros.

• La generación de nuevas vías de eliminación yreutilización de residuos, de manera naturaly controlada.

• Desarrollo de nuevas especies comestibles,para incrementar el elenco actual de alimentos,satisfaciendo así una demanda constante delconsumidor por consumir nuevos productos.

• Potenciar el uso no alimentario de las tierrasagrarias y explotaciones ganaderas, fabricandoproductos para la industria.

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4. Tendencias Tecnológicas

Las principales herramientas biotecnológicas

de que disponemos para alcanzar estos objetivos,

de gran importancia para mejorar las

producciones y la competitividad de los sectores

económicos a los que se dirige este estudio, son

las siguientes:

4.1. Tendencia tecnológica I:

La genómica y su aplicación a la explotación de la variabilidadnatural

A lo largo de los últimos años se han completado

las secuencias genéticas de organismos modelo,

como la planta Arabidopsis thaliana y el nematodo

C. elegans, así como de otras plantas o animales

de interés. Por ejemplo, ya disponemos de los

genomas completos o parciales de avena, soja,

cebada, tomate, arroz, trigo y maíz. Por otro lado,

también se están secuenciando los genomas de

las especies bovina, caprina, porcina, ovina y

distintas especies avícolas, así como de especies

acuícolas como el salmón.

El conocimiento de la secuencia genética completa

o genoma representa el primer paso para

introducirnos en la llamada revolución genómica, o

conocimiento de las funciones y mecanismos de

actuación de los genes. Hasta hace unos años, la

investigación en genómica consistía en estudiar de

forma aislada un gen específico y su función, para

posteriormente integrarlo en un sistema de genes.

Esta manera de abordar el genoma obvia las

interacciones entre genes, que en último término

pueden ser las responsables de la característica

deseada.

Sin embargo actualmente, y bajo el nuevo

paradigma, se estudian simultáneamente cientos o

incluso miles de genes y sus funciones. Esta

investigación integrada es posible gracias a la

introducción de la automatización o alto

rendimiento (high-throughput) y el análisis de

datos masivos, en los experimentos de la biología

molecular convencional.

Bajo el nombre genérico de tecnologías genómicas

o de aplicación al estudio del genoma, incluimos

también todas aquellas que estudian los distintosproductos resultantes de la expresión de losgenes, y que pueden ayudar a definir el estatusbioquímico de la célula, tejido o ser vivo bajoestudio. Estos productos incluyen todos los pasossubsiguientes en la expresión génica como RNAs,proteínas y metabolitos. Así, al grupo deherramientas que estudian el conjunto de dichosproductos se les denomina transcriptómica,proteómica y metabolómica respectivamente.

La genómica surgió como un desafío al quererdescifrar por vez primera la secuencia íntegra deDNA de diferentes especies de seres vivos. Desdeentonces, los resultados de los diferentesproyectos sobre genómica han inundado deinformación los laboratorios científicos de todo elmundo y de noticias los medios de comunicación.No obstante, con la secuencia cruda denucleótidos que componen los cromosomas de unaespecie se obtiene información muy escasa y depoca utilidad, esto ha obligado a considerarnuevas aproximaciones. Entre ellas destacan lagenómica funcional, que intenta averiguar elmomento (desarrollo embrionario, infancia,madurez o senescencia) y el lugar (tejido, órgano)de expresión de un determinado gen y más tardela función del mismo estudiando las consecuenciasde la alteración de ese gen (anulando opotenciando su función) en un organismo mutado.Con ese nivel de comprensión de la funcionalidadde un gen podemos no sólo entender la biologíadel gen en el contexto de la vida del organismo,sino que además podemos prever cómoresponderá el individuo a una alteración en lafunción del gen.

Si bien ya se han realizado importantes avancesen el estudio por separado de los genes y losproductos resultantes de su expresión, hasta lafecha no se ha conseguido integrar con éxito todaesta información, de tal manera que podamospredecir por ejemplo el efecto fisiológico de laexpresión de un gen o viceversa. En los próximosaños, la bioinformática tiene ante sí el importantereto de integrar toda la información generada porlas tecnologías genómicas, incluidas lasreferencias y anotaciones de genes y susexpresiones entre distintos organismos.

La estrategia de aplicación de las herramientasgenómicas en biotecnología agrícola, ganadera yforestal, se aproxima cada días más a aquella

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utilizada en los procedimientos de descubrimiento

y desarrollo de nuevos fármacos de la industria

farmacéutica. Dichos procedimientos consisten en:

• Identificar el gen o genes precursores de una

proteína o de un metabolito de interés o

responsables de la virulencia de un patógeno.

• Validar el gen o genes en modelos biológicos y

citológicos.

• Caracterizar las proteínas resultantes de la

expresión del gen o genes, incluida la estructura

y las interacciones de la misma.

• Conocer los mecanismos de la producción y

acúmulo de los metabolitos de interés.

• En último término, desarrollar estrategias para

la obtención de nuevos productos, nuevas

variedades o especies comestibles.

Por último es importante señalar que la Genómica

permitirá explotar la variabilidad natural presente

en todos los genomas, tanto vegetales como

animales. Dicha variabilidad es la responsable

última del fenotipo de un individuo o de una especie

que le hacen ser único y exclusivo. La explotación

de esta variabilidad incluye el desarrollo de

herramientas que permitan tanto gestionar los

recursos almacenados en los bancos de

germoplasma, como la búsqueda de genes de

interés.

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Tecnologías pertenecientes a esta tendencia

• Tecnologías de alto rendimiento para la secuenciación de genomas vegetales, animales y demicroorganismos.

• Establecimiento de genotecas y colecciones completas de ESTs6 de los genomas vegetales yanimales de interés agronómico.

• Análisis de la expresión génica mediante microarrays de ADN y PCR cualitativa (transcriptómica).

• Interferencia masiva de RNA (siRNA).

• Bioinformática para la integración de sistemas biológicos.

• Automatización de la identificación y separación de proteínas mediante cromatografía yespectrometría de masas en línea.

• Tecnologías de análisis masivo del proteoma y de las interacciones proteína-proteína mediantebiochips de proteínas y la automatización de la técnica de “two-hybrid”.

• Establecimiento de la estructura terciaria de proteínas por métodos de alto rendimiento encristalización y difracción (sincrotrón).

• Automatización de la caracterización de metabolitos (metabolómica).

• Modelos virtuales de predicción de estructura terciaria de proteínas a partir de la secuencia, y derutas metabólicas y/o sistemas biológicos.

6 EST: Expressed Sequence Tags.

4.2. Tendencia tecnológica II:

Mejora genética de lasproducciones y selección asistidapor marcadores

En el año 1989 la técnica de amplificación de ADN

conocida como PCR (proceso sencillo por el cual se

multiplica el número de copias de ADN para tener

un volumen de muestra suficiente para realizar el

análisis correspondiente) fue reconocida como el

mayor desarrollo tecnológico de finales del siglo XX,

y a la enzima responsable de dicha amplificación

(taq polimerasa) como la molécula del año en

1993. El desarrollo de esta técnica y la posterior

puesta en marcha de la misma, han permitido

progresos importantes para la caracterización

genética de especies vegetales y animales.

La PCR se ha convertido en la herramienta

esencial de la biología molecular y juega un papel

de liderazgo en prácticamente todas las técnicas

que se aplican al análisis y caracterización de

genomas en la actualidad. Una de las principales

aplicaciones de la PCR es la amplificación y

posterior detección de secuencias de ADN que

caracterizan una especie o variedad. Dichas

secuencias de ADN se denominan marcadores

moleculares y son altamente específicas,

permitiendo incluso la diferenciación entre

individuos de una misma especie en base a su

línea germinal.

Las secuencias de ADN o marcadores moleculares

son de diferente naturaleza y tipo, pero están

todas basadas en el mismo principio: en el

genoma existen regiones de mayor variabilidad, es

decir, zonas donde se encuentran un mayor

número de variaciones entre especies o incluso

entre individuos de una misma especie. Estas

secuencias o regiones variables dentro de uncromosoma se denominan polimorfismos.

La secuenciación de los genomas vegetales yanimales nos ha abierto el camino para construirauténticos mapas de los genomas, estos mapas seconstruyen a partir de colecciones de secuencias yde marcadores moleculares, que a modo depuntos geodésicos sobre un mapa físico, nospermiten identificar los genes funcionales, losgenes mayores de resistencia y los genesresponsables de rasgos cuantitativos o QTLs(Quantitative Trait Loci) como si de valles, ríos ymontañas se tratara.

Una de las grandes ventajas de los mapasgenéticos es que facilitan el estudio de laheredabilidad de un carácter, es decir, podemospredecir si la característica deseada en unreproductor o en una línea vegetal permaneceráen su descendencia. Así, los denominados mapasde ligamiento genético permiten estimar, mediantela distancia física entre un marcador conocido y lacaracterística deseada, si dicha característicapasará a la descendencia o se perderá en elproceso de recombinación genética que de maneranatural da lugar al embrión.

En el futuro, parece razonable que podamosrealizar análisis de alta resolución de la diversidadgenética dentro de una misma especie (mediantela re-secuenciación de los genes a partir decolecciones de genotipos). Este esfuerzo produciráinformación genética suficiente para permitir elestudio de asociaciones entre el fenotipo y elgenotipo, es decir, entre las característicasagronómicas visibles y sus causas moleculares. Noobstante, y dada la plasticidad de los genomas, esdecir, que su expresión está condicionada en granmedida al medio en el que se encuentran, podríaser complicado disponer de fenotipos veraces yprecisos.

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• Mapas genéticos de las principales especies vegetales cultivadas y animales de interés ganadero.

• Selección Asistida por Marcadores (AFLP7, microsatélites, CAPS8, SNP9) para la mejora genética decultivos y animales.

• Análisis de alta resolución de la diversidad intra-específica mediante la re-secuenciación de losgenes a partir de colecciones de genotipos.

7 AFLP: Amplified Fragment Length Polimorphism.8 CAPs: Cleaved Amplified Polymorphic Sequence.9 SNPs: Single Nucleotide Polimorphism.

4.3. Tendencia tecnológica III:

Cultivo in vitro y micropropagación

Al contrario que ocurre con las especies animales o

el ser humano, las especies vegetales tienen la

capacidad de reproducirse, es decir de generar un

embrión viable, utilizando material vegetal, tejido o

células adultas o somáticas. Así, en el laboratorio y

bajo condiciones in vitro se consigue la

multiplicación de especies vegetales, sin necesidad

de cultivarlas (propagación de clones, semillas

artificiales, protoplasmas regenerativos…).

Al conjunto de técnicas que permiten esta

multiplicación vegetativa en laboratorio se les

denomina técnicas de micropropagación, e incluye

otras técnicas ampliamente conocidas como el

cultivo de tejidos y la embriogénesis somática, o

generación de un embrión a partir de una célula

vegetal adulta. La aplicación potencial de estas

técnicas en especies vegetales es la producción en

masa de planta y/o árbol, siendo las principales

ventajas que permiten:

• Obtención y multiplicación de nuevos genotipos.

• Propagación de especies genéticamente

modificadas.

• Mayor capacidad de producción.

• Disminución en los tiempos necesarios para

poner el producto en el mercado.

• Obtención de material libre de virus.

• Producción de nuevas especies vegetales

(ej. híbridos interespecíficos).

• Propagación vegetativa de especies que sólo se

propagan por semilla.

El desarrollo de tecnologías para la mecanización y

automatización del proceso de micropropagación

ayudará notablemente a eliminar tiempo y costes,

la mecanización se aplica sobre procesos de

cultivo y transferencia de material, mientras que

la automatización hace referencia al cultivo líquido

de tejidos y células en biorreactores. Aunque ya

se han realizado experiencias en este campo, aún

queda mucho trabajo por realizar para transformar

las laboriosas técnicas de micropropagación en

tecnologías que automaticen los procesos.

En cuanto al reino animal, es importante señalar

que también es posible clonar, mediante técnicas

de transferencia nuclear, individuos altamente

productivos, como por ejemplo vacas lecheras

productoras de hormona de crecimiento o cerdas

hiper-reproductoras. Las técnicas de transferencia

nuclear, que permiten la inserción del material

genético de una célula del animal a clonar en un

ovocito o embrión, no están optimizadas y

resultan muy difíciles de implantar. No obstante,

se están haciendo importantes inversiones para

poner a punto las técnicas de clonación de

animales de granja o de interés ganadero, y sin

duda tendrán un alto impacto en el futuro.

Otra importante área de desarrollo de la

biotecnología aplicada a la producción ganadera

serán las tecnologías de sexado de esperma, que

aseguren la descendencia de género deseada (Ej.

hembras en granjas porcinas) en las campañas de

inseminación artificial.

15



• Automatización del cultivo de tejidos y la micropropagación de las principales especies vegetales norecalcitrantes (biorreactores).

• Uso masivo de la embriogénesis somática para la propagación de las especies vegetales.

• Automatización en la producción de semillas artificiales, que contienen embriones somáticos, paraespecies vegetales que no se propagan por semilla.

• Puesta a punto de técnicas de clonación de animales con buena relación coste-beneficio.

• Uso extensivo de las tecnologías de sexado de esperma y embriones para inseminación artificial deanimales de granja y ganadería (ej. nuevos desarrollos de la citometría de flujo).

• Automatización y mejora de las tecnologías de rescate de embriones en la generación de nuevasespecies y variedades.

• Automatización del cultivo de meristemos para el saneamiento de especies de interés agronómico.

• Optimización de la transferencia embrionaria en ganadería.

4.4. Tendencia tecnológica IV:

Desarrollo de nuevas variedades

A lo largo de la historia evolutiva, las especies vegetales han ido incorporando nuevos juegos decromosomas, es decir, una mayor dotación genética, que les ha permitido adquirir herramientas molecularespara adaptarse a un mayor número de hábitats y sobrevivir a condiciones climáticas más adversas. Estacondición de incorporar nuevos juegos de cromosomas se denomina poliploidía y a las especies que tienental condición se les denomina poliploides.

La posibilidad de incorporar nuevos juegos de cromosomas está siendo explotada para la generación denuevas especies y variedades como por ejemplo la producción de truchas tetraploides. Actualmente una delas principales preocupaciones de la industria semillera es el desarrollo de nuevas variedades en menorestiempos y con una dotación genética estable, que limite la aparición de variaciones o heterogeneidad en elgenoma de los cultivos o animales objeto de producción. Para conseguir estos objetivos existen ampliosprogramas para producir líneas puras a partir de polen o de ovocitos, es decir, a partir de gametos haploidesconstruir cigotos diploides. Posteriormente estos cigotos o líneas puras se pueden utilizar para su cultivodirecto o para la obtención de híbridos.

Las variedades vegetales nuevas se registran para proteger su uso y comercialización, pero dicho registro sehace en base a características fenotípicas o visuales, situación que hace difícil controlar posibles fraudes. Enun futuro cercano parece razonable pensar que se podrán registrar variedades atendiendo a sus diferenciasmoleculares, pudiendo así precisar con exactitud de qué variedad se trata.

16



• Optimización de la obtención de líneas puras para la producción de nuevas variedades e híbridos(androgénesis, ginogénesis y partenogénesis inducida).

• Uso masivo de las técnicas de poliploidía (triploides, tetraploides…), para la obtención de nuevasvariedades.

• Desarrollo de modelos bioinformáticas que integren los datos genéticos y de rendimiento convariables ecofisiológicas y ambientales, para la caracterización de la adaptabilidad de nuevasvariedades.

• Desarrollo de nuevos métodos biotecnológicos de control de la polinización para la obtención denuevas variedades híbridas (androesterilidad).

• Optimización y homologación de métodos biotecnológicos para control y registro de las nuevasvariedades y especies.

4.5. Tendencia tecnológica V:

Transformación génica

La transformación genética de cultivos y animales

es sin duda una importante herramienta para

mejorar la productividad y la calidad, así como para

adaptar las producciones a intereses industriales o

del consumidor. Hasta la fecha, la Unión Europea ha

autorizado 18 productos transgénicos, de los cuales

14 son cultivos de tabaco, colza, soja, achicoria,

maíz y claveles. La moratoria de facto existente en

la UE desde 1998 para la aprobación de nuevos

Organismos Modificados Genéticamente (OMGs) se

ha desbloqueado el 19 de Mayo del 2004,

aprobando la comercialización de una variedad de

maíz transgénico. Por su parte España ha

autorizado en el año 2003 cinco nuevas variedades

transgénicas de maíz resistentes al taladro y nueve

más en el 2004.

En relación con el impacto medioambiental de los

OMGs, la conclusión de la mayoría de estudios

científicos10 y agronómicos indica que los cultivos,

sean convencionales o transgénicos, tienen un

impacto sobre el medio. Aspecto este que, por

otro lado, ya conocíamos y que además aparece

recogido en la revisión de la Política Común. Dicha

revisión prevé la obligatoriedad de realizar buenas

prácticas agrarias, que minimicen el impacto de la

agricultura y la ganadería sobre el medio

ambiente, para percibir las ayudas. Dentro de este

campo, es importante señalar que se están

realizando importantes avances en

transformaciones que limiten la diseminación al

medio ambiente del gen insertado.

La co-existencia de los distintos cultivos, ya sean

convencionales, ecológicos o modificados

genéticamente, es un asunto de suma

importancia, al fin y al cabo debemos asegurarnos

de que ningún tipo de agricultura quede excluida

de nuestros campos. Mientras que los aspectos

medioambientales y sanitarios de la co-existencia

están regulados por directivas y reglamentos

comunitarios, los aspectos comerciales y

económicos son actualmente objeto de un

proyecto de Orden, que incluirá las medidas a

aplicar por los agricultores para asegurar la co-

existencia. Así las medidas propuestas incluyen:

• Distancias de aislamiento y zonas tampón.

• Diferencias en el periodo de floración.

• Limpieza de maquinaria de siembra y

recolección, antes y después de su utilización

para evitar el traslado de semillas de

operaciones anteriores.

• Separación física de partidas con granos de

cultivos modificados genéticamente y de cultivos

no modificados genéticamente tanto en el

transporte como en el almacenamiento.

• Cooperación entre agricultores, informando

sobre los planes de siembra, agrupando

voluntariamente parcelas de diferentes

explotaciones para el cultivo de variedades de

cultivos semejantes, celebrando acuerdos

voluntarios para separar los tipos de producción

modificada genéticamente de los de producción

no modificada genéticamente.

El primer método de transformación genética deplantas desarrollado fue la infección porAgrobacterium tumefaciens, bacteria que demanera natural infecta a las células de plantasdicotiledóneas, transfiriendo parte de su dotacióngenética al huésped. Si sustituimos los genes quese transfieren de esta bacteria por los quequeremos insertar, se construye un eficaz vector

de transformación de plantas. Para las plantasmonocotiledóneas se ha venido utilizando otro

método, llamado biolístico, consistente en elbombardeo, con microproyectiles cubiertos deDNA, de tejidos, embriones inmaduros o células atransformar. Debido a que este método presentalimitaciones importantes como la baja eficienciade transformación, se está avanzando paraoptimizar métodos de transformación en plantas.

Una de las líneas de trabajo más importantes

sobre la transformación de plantas ymicroorganismos de interés agronómico oindustrial es la modificación dirigida. Es decir, en

vez de introducir el gen de interés o realizarmutaciones al azar, se trata de controlar el lugarexacto donde insertamos un gen o producimosuna mutación.

Las inserciones dirigidas han sido sin duda una delas principales panaceas perseguidas por losingenieros genéticos, que a fecha de hoy no hasido resuelta. A lo largo de los próximos años es

posible que asistamos a una verdadera carreracientífica y tecnológica para el desarrollo detécnicas que permitan tanto la inserción específicade un gen en un lugar del genoma, a través de larecombinación homóloga, como la extracción

específica de ciertos genes que no interesan.

Las aplicaciones fundamentales de latransformación génica en el futuro, se proyectarán

mucho más lejos que las actuales conocidas sobreresistencia a ciertas plagas o herbicidas. Es

previsible que en los próximos años se cultivenplantas transformadas tanto a gusto delconsumidor como de la industria, incluyendo usosalimentarios y no alimentarios. Así por ejemplo,actualmente está bajo estudio comparativo laproducción industrial de ciertos fármacos como

17


10 El estudio más importante sobre el impacto de OMGs en el medio ambiente ha sido llevado a cabo por la Royal Society porencargo del gobierno británico. Concretamente se han comparado, a lo largo de tres años de estudio y casi 300 ensayos decampo, variedades transgénicas de colza, remolacha azucarera y maíz con sus correspondientes variedades no transformadas.Los resultados son que en los programas herbicidas establecidos con las variedades convencionales de remolacha y de colzahubo más diversidad biológica (en particular abejas y mariposas) que en sus contrapartes sobre variedades transgénicas, entanto que en el maíz ocurría lo contrario, es decir, una mayor diversidad biológica en el maíz transgénico que en elconvencional, debido principalmente a una mayor existencia de flora espontánea (malas hierbas) que atraen a los insectos.

anticuerpos en distintos sistemas productivos, en concreto se realizan estudios de coste-beneficio entre laproducción en fermentadores y la producción en plantas o animales. Los estudios preliminares muestrancifras de un orden de magnitud inferior para la producción de estos anticuerpos en plantas. Esta aplicaciónde la biotecnología nos introduce de lleno en las bio-factorías: microorganismos, plantas y animalestransformados genéticamente para producir metabolitos y/o proteínas de interés.

18



• Optimización con métodos biológicos de la transformación de plantas monocotiledóneas ydicotiledóneas.

• Automatización con métodos físicos y/o biolísticos de la transformación de microorganismos, plantasy animales, mediante vectores, bombardeo con partículas de oro, electroporación y otros métodos.

• Optimización de técnicas alternativas a la resistencia a antibióticos para la selección de latransgénesis.

• Uso extensivo de vectores de contención biológica para evitar la diseminación de la transgénesis ytransformación de orgánulos (cloroplastos) no involucrados en la polinización.

• Optimización de los protocolos y vectores de transformación. Promotores específicos de tejido y deestadío de desarrollo, para controlar la expresión de los genes que se introducen en tiempo y lugar,y promotores inducibles por distintos tratamientos.

• Tecnologías de estabilización de la expresión transgénica en el tiempo.

• Inserción y deleción dirigida y específica para lograr una auténtica ingeniería genética demicroorganismos, plantas y animales (recombinación homóloga).

• Uso extensivo de mutaciones dirigidas para la mejora de cultivos y microorganismos de interésagronómico e industrial.

• Automatización de la genética reversa (ej. tilling) para la caracterización genómica a partir decolecciones de fenotipos.

4.6. Tendencia tecnológica VI:

Sanidad animal y vegetal

En el capitulo de protección y seguimiento sanitario

de las producciones tanto vegetales como animales,

el impacto de la biotecnología ha sido y seguirá

siendo de gran importancia. Si a lo largo de las

últimas décadas se han desarrollado entre otros

métodos de diagnóstico homologados

internacionalmente para el seguimiento por ejemplo

de la salud de nuestra cabaña ganadera y vacunas

que inmunizan mediante extractos atenuados de los

patógenos responsables de las enfermedades, cabe

esperar que para los años venideros la biotecnología

siga aportando aplicaciones importantes.

En el capitulo de diagnóstico del estado sanitario,

es previsible que los métodos actuales se

complementen con el denominado diagnóstico

molecular, es decir, mediante la identificación de

secuencias genéticas, bien DNA o RNA, que

permiten de manera fiable y rápida determinar la

existencia de patógenos o incluso caracterizar el

estado sanitario de las producciones. Estas

tecnologías se están miniaturizando e integrando

en dispositivos de fácil uso e incluso portátiles.

En el apartado de profilaxis, existe toda una nueva

generación de vacunas que en vez de utilizar

extractos atenuados de los patógenos, vivos o

muertos, para producir una reacción inmune,

utilizan directamente las proteínas inmunizantes

producidas por recombinación genética, del mismo

modo que se produce la insulina para los

diabéticos, o bien utilizan directamente los genes

responsables de provocar una reacción inmune

frente a una infección. A las primeras se las

denomina vacunas recombinantes y a las

segundas vacunas de ADN. Hasta la fecha estas

vacunas han tenido un impacto menor

principalmente por su alto coste, en ganadería

usualmente es más rentable sacrificar a los animales afectados por un brote que vacunar a toda la cabaña.No obstante, ya se están desarrollando vacunas para animales de compañía y para especies acuícolas, comola última vacuna recombinantes desarrollada en Chile contra la Piscirickettsia salmonis, ya licenciada a unagran empresa farmacéutica.

Por último, es previsible que todos los conocimientos desarrollados en el apartado de Genómica puedanaplicarse para el desarrollo de nuevas vacunas y fitosanitarios, que inciden sobre las causas moleculares delos procesos infecciosos.

19



• Diagnóstico molecular en campo mediante biochips portátiles, que determinen estados patológicos yenfermedades, así como que establezcan la situación de estrés abiótico y biótico de plantas yanimales.

• Desarrollo de nuevos biosensores para la agricultura y la ganadería, en especial dirigidos a sustituirla detección fluorescente por la detección electroquímica.

• Uso extensivo de vacunas recombinantes en ganadería y acuicultura.

• Optimización de vacunas de ADN como nuevo método de protección en ganadería y acuicultura.

• Desarrollo y generalización del uso de pro-bióticos en piensos animales.

• Desarrollo de nuevos fitosanitarios en base al conocimiento en genómica y proteómica.

Las tecnologías descritas en el apartado anterior seconsideran de relevancia para el desarrollo de laagro-biotecnología o de la aplicación de labiotecnología en los sectores Agrícola, Ganadero yForestal. No obstante, y con objeto de identificar lastecnologías de mayor importancia para la realizaciónde la encuesta, se procedió a realizar una selecciónde las mismas con el Panel de Expertos.

El resultado de esta selección pone de manifiestoque existen 21 tecnologías de las 40 inicialmenteidentificadas que cosechan un grado deimportancia alto o prioritario. Estas tecnologías seconsideran pues como importantes o de ciertarelevancia, procediendo a enviar el cuestionariopara establecer la situación de dichas tecnologíasy determinar las tecnologías críticas.

20


5. Selección de tecnologías

Tecnologías consideradas como de importancia alta o prioritaria por el Panel de Expertos(por orden de importancia):

• Mapas genéticos

Mapas genómicos completos de las principales especies vegetales cultivadas y animales de interés.

• Protocolos y vectores de transformación

Optimización de promotores específicos de tejido y de estadío de desarrollo, para controlar laexpresión de los genes que se introducen en tiempo y lugar, y promotores inducibles por distintostratamientos.

• Transcriptómica

Análisis de la expresión génica mediante microarrays de ADN y PCR cualitativa.

• Vectores y métodos de contención biológica

Uso extensivo de vectores de contención biológica para evitar la diseminación de la transgénesis,en especial dirigidos a la transformación de orgánulos (cloroplastos) no involucrados en lapolinización.

• Biochips para diagnóstico molecular

Diagnóstico molecular en campo mediante biochips portátiles, que determinen estados patológicosy enfermedades, así como que establezcan la situación de estrés abiótico y biótico de plantas yanimales.

• Inserción y deleción dirigida

Modificación específica para lograr una auténtica ingeniería genética de microorganismos, plantas yanimales (recombinación homóloga).

• Vacunas recombinantes

Uso extensivo de vacunas recombinantes en ganadería y acuicultura.

• Ultrasecuenciación

Tecnologías de alto rendimiento para la secuenciación de genomas vegetales, animales y demicroorganismos.

• Selección Asistida por Marcadores

Selección Asistida por Marcadores (AFLP11, microsatélites, CAPS12, SNP13) para la mejora genéticade vegetales y animales.

11 AFLP: Amplified Fragment Length Polymorphism.12 CAPs: Cleaved Amplified Polymorphic Sequence.13 SNP: Single Nucleotide Polymorphism.

21


• Técnicas alternativas a la resistencia a antibióticos

Optimización de técnicas alternativas a la resistencia a antibióticos para la selección de latransgénesis.

• Genotecas y Colecciones de ESTs14

Establecimiento de genotecas y colecciones completas de ESTs de los genomas vegetales yanimales de interés agronómico.

• Nuevos fitosanitarios

Desarrollo de nuevos fitosanitarios en base al conocimiento en genómica y proteómica.

• Proteómica

Tecnologías de análisis masivo del proteoma y de las interacciones proteína-proteína mediantebiochips de proteínas y la automatización de la técnica de “two-hybrid”15.

• Registro molecular de variedades de especies vegetales

Optimización y homologación de métodos biotecnológicos para control y registro de las nuevasvariedades y especies.

• Transgénesis estable

Tecnologías de estabilización de la expresión transgénica en el tiempo.

• Vacunas de ADN

Optimización de vacunas de ADN como nuevo método de protección en ganadería y acuicultura.

• Bioinformática

Bioinformática para la integración de sistemas biológicos.

• Identificación y separación de proteínas

Automatización de la identificación y separación de proteínas mediante cromatografía yespectrometría de masas en línea.

• Metabolómica

Automatización de la caracterización de metabolitos.

• Genética reversa

Automatización de la genética reversa (ej. tilling) para la caracterización de la función génica apartir de colecciones de fenotipos.

• Obtención de líneas puras

Optimización de la obtención de líneas puras para la producción de nuevas variedades híbridas(androgénesis, ginogénesis y partenogénesis inducida).

14 EST: Expressed Sequence Tags.15 “two hybrid”: ensayo de doble cebo o presa.

Para la realización de la encuesta se redactó y envió un cuestionario que permitiera valorar las distintastecnologías, tanto por su grado de importancia, su posición competitiva frente a factores diversos y la fechade materialización (consultar anexo III). Además se introdujo una pregunta inicial de autoevaluación sobreel grado de conocimiento en cada tecnología, con el fin de estudiar posibles diferencias, de acuerdo al gradode conocimiento tecnológico.

6.1. Análisis estadístico general

El análisis estadístico del envío del cuestionario queda de la siguiente manera:

- Número de cuestionarios enviados: 463.

- Número de cuestionarios respondidos: 144.

- Tasa de respuesta del cuestionario: 31,10%.

- Tasa de respuesta sobre las tecnologías: 95,75%.

Los cuestionarios recibidos proceden en su totalidad de investigadores y expertos en el campo de laBiotecnología orientada a la agricultura, ganadería y silvicultura. Dichos expertos provienen deuniversidades, centros de I+D y empresas, ubicados en todas las Comunidades Autónomas.

22


6. Resultados de la encuesta

Procedencia profesionalCuestionarios

enviadosCuestionariosrespondidos

Tasa derespuesta

% frente al totalrespondido

Universidad 227 70 0,31 48,61%

Centro de I+D

Empresa

190

46

61

13

0,32

0,28

42,36%

9,03%

ENVÍO Y PARTICIPACIÓN POR PROCEDENCIA PROFESIONAL

Total enviados: 463 Total respondidos: 144

Empresa9,03%

Universidad48,61%

Centro de I+D42,36%

DISTRIBUCIÓN DE LA PARTICIPACIÓN EN LA ENCUESTAPOR PROCEDENCIA PROFESIONAL

A la vista de los resultados expuestos es importante señalar que ha habido una alta respuesta alcuestionario, dado que en este tipo de cuestionarios la respuesta media está en torno al 25%, y enparticular una respuesta más que satisfactoria de Universidades y Centros de I+D.

Más del 80% de los cuestionarios recibidosprovienen de seis Comunidades Autónomas,Andalucía, Madrid, Cataluña, Valencia, Castilla yLeón, y Murcia.

En relación al nivel de conocimiento de losencuestados sobre las tecnologías que seproponen, los porcentajes generales de respuesta,es decir, no desglosados por tecnologías, quedande la siguiente manera:

- Nivel de conocimiento alto: 21%.

- Nivel de conocimiento medio: 38%.

- Nivel de conocimiento bajo: 41%.

Habida cuenta del alto porcentaje de respuesta“nivel de conocimiento bajo” en la autoevaluacióndel cuestionario, se ha decidido eliminar delanálisis estadístico todas aquellas respuestasdonde el encuestado declara tener bajoconocimiento para una tecnología en particular.Esta eliminación permitirá mejorar el grado deprecisión sobre la realidad y situación de cadatecnología, en dicho análisis.

23


ComunidadesAutónomas

Cuestionariosenviados

Cuestionariosrespondidos

Tasa derespuesta

% frente al totalrespondido

Andalucía 106 34 0,32 23,61%

Madrid

Cataluña

Valencia

Castilla y León

Murcia

Resto

102

74

67

35

23

56

21

20

19

13

13

24

0,21

0,27

0,28

0,37

0,57

0,43

14,58%

13,88%

13,20%

9,03%

9,03%

16,67%

PORCENTAJE DE PARTICIPACIÓN POR COMUNIDAD AUTÓNOMA

Total enviados: 460 Total enviados: 144

Resto17% Andalucía

23%

Cataluña14%

Madrid15%

Valencia13%

Castilla y León9%

Murcia9%

DISTRIBUCIÓN DE LA PARTICIPACIÓNEN LA ENCUESTA POR COMUNIDAD AUTÓNOMA

Es importante señalar en este punto que existen tecnologías donde más del 50% de los encuestados declaratener un bajo conocimiento, estas tecnologías son: Vacunas de ADN y recombinantes, Proteómica yMetabolómica, Genética reversa, Bioinformática y nuevos fitosanitarios.

24


PORCENTAJE DE NIVEL DE CONOCIMIENTO BAJO PORTECNOLOGÍA DECLARADO EN LA ENCUESTA

66%

65%

58%

56%

52%

51%

50%

48%

48%

43%

42%

39%

39%

34%

32%

27%

25%

25%

22%

19%

18%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70%

Transcriptómica

Mapas genéticos

Selección asistida por marcadores

Alternativas a la resistencia a antibióticos

Protocolos y vectores de transformación

Genotecas y colecciones de ESTs

Inserción y deleción dirigida

Ultrasecuenciación

Registro molecular de variedades y especies

Biochips para diagnóstico

Identificación y separación de proteínas

Transgénesis estable

Obtención de líneas puras

Vectores de contención biológica

Bioinformática

Nuevos fitosanitarios

Proteómica

Vacunas recombinantes

Genética reversa

Metabolómica

Vacunas de ADN

La eliminación de las respuestas con nivel de conocimiento bajo es desigual para las tecnologías, lo quepodría tener un impacto en el análisis estadístico, al utilizar un mayor número de respuestas en unatecnología que en otra. No obstante el número mínimo de respuestas para cada tecnología essuficientemente significativo como para no producir distorsiones en la selección de las tecnologías críticas.

La explotación estadística de los resultados se realiza en forma de índices, es decir, el número de respuestasrecibidas para cada una de las valoraciones se modula con un factor que fluctúa de 1 a 4 para menor omayor importancia, proximidad temporal y competencia respectivamente, siendo el valor 2,5 el “aprobado”.La suma de todas las respuestas moduladas entre el número de respuestas totales permite obtener un valorindicativo o índice de la situación de cada tecnología.

6.2. Evaluación tecnológica

La evaluación tecnológica se ha realizado atendiendo al grado de importancia, que cada encuestado percibeen cada tecnología. Así, para clasificar las tecnologías por orden de importancia se aplica el índice de Gradode Importancia o IGI (ver Anexo IV).

25


ÍNDICE DEL GRADO DE IMPORTANCIA (IGI)

3,54

3,52

3,50

3,48

3,45

3,45

3,43

3,40

3,38

3,33

3,32

3,28

3,27

3,23

3,20

3,19

3,17

3,11

3,07

3,06

2,96

1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0



Genética reversa

Vacunas de ADN






Ultrasecuenciación




Metabolómica

Mapas genéticos


Genotecas y colecciones de ESTs


Bioinformática

Proteómica

Transcriptómica

Punto deimportancia

media

Punto deimportancia

máxima

Todas las tecnologías en la encuesta, salvo una,resultan tener un índice superior a tres, lo que essin duda indicativo de que todas ellas tienen ungrado de importancia muy alto. Dentro de estas lastecnologías que cosechan un mayor grado deimportancia son las relativas a la Genómica oanálisis a gran escala de la función de los genes ysus productos, entendiendo por gran escala elanálisis de cientos o incluso de miles de genes,transcritos (RNAs) y/o proteínas al mismo tiempo.En este apartado de tecnologías con mayor gradode importancia también se incluye laBioinformática, pues permite integrar los datos demúltiples experimentos. Es importante señalar queestas tecnologías, consideradas como másimportantes por los encuestados, tienen comoprimer objetivo desarrollar conocimiento y que con

posterioridad servirán a otras técnicas o tecnologías

para desarrollar aplicaciones comerciales.

La primera tecnología aplicada, es decir, que

permitirá tanto el desarrollo de productos como la

mejora de las producciones es la selección asistida

por marcadores, comúnmente denominada MAS

(Marker Assisted Selection), que se aplica para

acelerar y mejorar los programas de mejora

genética. A esta tecnología aplicada le siguen por

orden de importancia los vectores de

transformación génica, que permiten generar

plantas o animales transgénicos, y los dispositivos

de diagnóstico molecular denominados biochips,

que permiten mejorar la fiabilidad y rapidez de las

determinaciones tanto en campo como en

laboratorio.

A pesar de la existencia de un rango de importancia en las 21 tecnologías encuestadas, es notorio remarcar quemás de 2/3 de los encuestados han manifestado que todas y cada una de estas tecnologías tienen un grado deimportancia prioritario o alto. Por lo tanto parece lógico considerar que todas las tecnologías son críticas.

26


Tecnologías con un grado de importancia mayor

• Análisis de la expresión génica a gran escala (transcriptómica).

• Análisis del proteoma y de las interacciones entre proteínas (proteómica).

• Bioinformática para la integración de sistemas y análisis de experimentos.

• Identificación y separación de proteínas automatizada.

• Constitución de genotecas o librerías de ADN y de colecciones de ESTs o secuencias genéticas quese expresan.

Tecnologías con un grado de importancia menor

• Obtención de líneas puras para el desarrollo de nuevas variedades e híbridos.

• Vectores de contención biológica que eviten la diseminación incontrolada de la transgénesis.

• Genética reversa para comprender la funcionalidad de los genes.

• Vacunas de ADN para sanidad animal.

• Tecnologías que permitan la estabilización de la expresión transgénica.

La distribución del grado de importancia por procedencia profesional, pone de manifiesto la existencia de unconsenso sobre el grado de importancia de las tecnologías encuestadas, si bien con ciertas discrepancias enlas áreas de bioinformática, proteómica y metabolómica, que son de máxima importancia para los centrosde I+D y de importancia algo menor para las universidades y claramente menor para empresas. Estasúltimas sin embargo declaran que la Selección Asistida por Marcadores es claramente la tecnología másimportante, opinión igualmente expresada por las universidades.

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

T8

T9

T10

T11

T12

T13

T14

T15

T16

T17

T18

T19

T20

T21

Ultrasecuenciación.

Genotecas y Colecciones de ESTs.

Transcriptómica.

Bioinformática.

Identificación y separación de proteínas.

Proteómica.

Metabolómica.

Mapas genéticos.

Selección Asistida por Marcadores.

Obtención de líneas puras.

Registro molecular de variedades.

Alternativas a la resistencia a antibióticos.

Nuevos fitosanitarios.

Vectores de contención biológica.

Protocolos y vectores de transformación.

Transgénesis estable.

Inserción y deleción dirigida.

Genética reversa.

Biochips para diagnóstico.

Vacunas recombinantes.

Vacunas de ADN.

27


Tecnologías de mayor importancia para los Centros de I+D

• Proteómica.

• Metabolómica.

• Bioinformática.

• Transcriptómica.

• Identificación y separación de proteínas.

Tecnologías de mayor importancia para las Universidades


• Mapas genéticos.



• Selección Asistida por Marcadores.

Tecnologías de mayor importancia para las Empresas

• Metabolómica.


• Genotecas y Colecciones de ESTs.

• Proteómica.


Universidad Centros I+D Empresa

DISTRIBUCIÓN DEL GRADO DE IMPORTANCIAPOR PROCEDENCIA PROFESIONAL16

1

2

3

4

T21T20T19T18T17T16T15T14T13T12T11T10T9T8T7T6T5T4T3T2T1

16 Para el desglose de la importancia de las tecnologías por procedencia profesional se han utilizado todas las respuestasdisponibles, incluidas aquellas que provienen de encuestados con bajo conocimiento, ya que si no el número derespuestas sería tan baja en algunos colectivos que no sería representativa.

A continuación se exponen algunas de las razonesque podrían explicar el desfase del grado deimportancia de estas tecnologías, al desglosar larespuesta por procedencia profesional.

Según vamos avanzando en el nivel de expresiónde los genes, es decir, RNAs, proteínas ymetabolitos, desciende el interés general de losencuestados, en especial de la industria. Estasituación puede venir de la aproximación teórica delinvestigador en sus abordajes científicos, es decir,descubrir las acciones a partir de sus causas, y quellevaría primero a trabajar con transcritos o RNAs,después con proteínas y por último conmetabolitos. La pérdida de interés que sufre laindustria podría aducirse a la propia naturaleza dela misma, interesada fundamentalmente endesarrollar aplicaciones comerciales a partir delconocimiento, y según vamos avanzando en el nivelde expresión de los genes vamos aumentandoconsiderablemente el nivel de desconocimiento,entrando incluso en “terra incógnita”.

El claro interés que presenta la industria por laSelección Asistida por Marcadores, evidenciaprimero el mercado al que se dirige dichaindustria, principalmente el desarrollo de semilla oplanta de cultivo, mejorando y obteniendo nuevasvariedades comerciales, y segundo la oportunidadque presenta dicha tecnología. La industria sabeque los avances en genética están permitiendocontrolar con cierto grado de precisión lascaracterísticas que hereda una progenie, tantoanimal como vegetal, y en el horizonte ya sevislumbran “superreproductores” animales o“superlíneas” vegetales capaces de dotar a sudescendencia de las características agronómicas oganaderas que le hacen ser especial o único.

No cabe duda de que el desarrollo de proyectos deinvestigación y desarrollo, en los que confluyan losintereses privados por la mejora genética yobtención de nuevas variedades, con los interesesde los investigadores públicos por la genómica,debería de traer grandes ventajas para ambos. Asípor ejemplo la organización pública Genoma Chileestá co-financiando, junto con los productores defruta de hueso de ese país, el desarrollo de laprimera colección de ESTs que permitan elestablecimiento de mapas genéticos con vistas ala Selección Asistida por Marcadores, de interéspara la industria, y que permita el análisis de laexpresión génica durante el desarrollo, de interéspara los investigadores públicos. Próximamente sepondrán en marcha dos proyectos de similarescaracterísticas cofinanciados por Genoma Españay entidades privadas, en uva y lenguado.

A la vista de que apenas el 10% de losparticipantes en la encuesta provienen de laindustria, parece recomendable tomar con cautelalos resultados obtenidos.

6.3. Fechasde materialización

En el cuestionario remitido se hacía referencia acual podría ser la fecha de materialización de cadauna de la tecnologías, entendiendo por fecha dematerialización, el horizonte temporal en el quepodrían estar disponibles para su aplicación o usogeneralizado en los proyectos de investigación,desarrollo e innovación. La moda de lasrespuestas en todas las tecnologías, es decir, lafecha más citada por los encuestados es elintervalo del año 2005 al año 2010.

28


No obstante, y a pesar de que la respuesta mayoritaria de los encuestados muestra que la materializaciónserá en el periodo 2005-2010, existe tecnología de materialización más próxima o más lejana, y por ello seconstruye el Índice de Grado de Proximidad que integra todas las respuestas recibidas y modula el valor decada una (ver Anexo IV).

29


<2005

2005 al 2010

2010 al 2015

>2015

FECHAS DE MATERIALIZACIÓN:PORCENTAJE DE RESPUESTA

0% 25% 50% 75% 100%

T21

T19

T20

T13

T16

T17

T14

T18

T8

T10

T6

T7

T2

T9

T15

T11

T12

T3

T4

T1

T5

Tecnologías más cercanas a su realización


• Ultrasecuenciación.



• Alternativas a la resistencia a antibióticos.

Tecnologías más lejanas a su realización

• Vacunas de ADN.

• Biochips para diagnóstico.

• Vacunas recombinantes.

• Nuevos fitosanitarios.

• Transgénesis estable.

6.4. Posición competitivade España

La posición competitiva de cada tecnología se haestimado en base a cinco parámetros:

- Conocimiento científico y tecnológico.

- Formación de recursos humanos.

- Infraestructura y equipamiento en red.

- Presencia e interés industrial.

- Recursos económicos disponibles.

La integración de todas las respuestas recibidas eníndices se ha realizado primero por tecnologías,para cada uno de los factores competitivos ysegundo, por factores competitivos, para cada unade las tecnologías. El resultado de esta integraciónaparece en las siguientes gráficas, donde se ponede manifiesto que nuestra mejor ventajacompetitiva es el conocimiento científico ytecnológico, mientras que nuestra menor ventajacompetitiva son los recursos económicos.

30


ÍNDICE DEL GRADO DE PROXIMIDAD(A MAYOR ÍNDICE MÁS CERCANÍA DE REALIZACIÓN)

3,32

3,21

3,21

3,21

3,16

3,14

3,10

3,10

3,07

3,05

3,00

2,91

2,88

2,84

2,81

2,79

2,76

2,66

2,65

2,62

2,52

1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

Vacunas de ADN







Genética reversa

Mapas genéticos


Proteómica

Metabolómica

Genotecas y Colecciones de ESTs



Registro molecular de variedades


Transcriptómica

Bioinformática

Ultrasecuenciación


Punto de proximidadtemporal máxima

A la vista de estos resultados, los encuestados

estiman que la posición competitiva de la

investigación y desarrollo en agro-biotecnología es

baja, ninguno de los factores alcanza el punto de

competitividad medio, es decir, “el aprobado”.

Incluso los propios investigadores encuestados

declaran que el conocimiento disponible es bajo,

siendo notorio este dato, pues son los propios

investigadores los garantes de promocionar y

desarrollar el factor conocimiento.

En relación al factor menos competitivo estimado

por los encuestados, los recursos económicos, es

importante señalar que según el Avance del Estudio

Estratégico de la Biotecnología en España:

Descripción e indicadores realizado por Genoma

España, la inversión pública en forma de

subvenciones en Biotecnología aplicada a

Agricultura, Ganadería, Pesca, Sanidad Animal y

Medio Ambiente, superó los 60 millones de € para

el periodo 2000-2002, con unos incrementos

anuales considerables. La inversión total incluido

subvenciones a proyectos de I+D, personal,

infraestructura, mantenimiento y gasto corriente,

está en torno a los 150 millones de €. Por otro

lado, la suma de la inversión empresarial en I+D en

biotecnología, para ese mismo periodo y aplicada a

Sanidad Animal, Agroalimentación y Medio

Ambiente alcanzó los 45 millones de €, con ligeros

incrementos anuales. Podemos afirmar pues que la

Biotecnología aplicada a la agricultura y sectores

afines recibe una inversión total cercana a los 200

millones de €, proviniendo aproximadamente 75%

del público y 25% del privado.

La apreciación de los encuestados sobre los

recursos económicos y la presencia industrial

refleja parte de la realidad recogida en el estudio

mencionado anteriormente. En condiciones

normales, y teniendo en cuenta la distribución de

la financiación a la I+D en los países

desarrollados, las fuentes de financiación de la

investigación deberían ser inversas a las que se

presentan, es decir, 2/3 del privado y 1/3 del

público. Si tenemos en cuenta que el público

invierte 150 M€, el privado debería invertir 300

M€. Fomentar el interés y la inversión privada en

estas biotecnologías debe aparecer pues como

prioritario, de cualquier acción y programa, para

mejorar la posición competitiva de España.

Respecto a otros factores como los recursos

humanos, la infraestructura en red, y el

conocimiento, que cosechan índices de

competencia claramente bajos, ponen de

manifiesto que los problemas a los que se

enfrentan estas biotecnologías no son sólo

financieros, sino que existen otras debilidades,

quizás de carácter estructural y estratégicas, que

quedan aún por resolver.

31


ÍNDICE DEL GRADO DE COMPETENCIA POR FACTORES (IGCF)

2,36

2,12

1,94

1,75

1,67

Punto de competencia media

1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

Recursos económicosdisponibles

Presencia e interésindustrial

Infraestructura yequipamiento en red

Formación de recursoshumanos

Conocimiento científicoy tecnológico

32


ÍNDICE DEL GRADO DE COMPETENCIA POR TECNOLOGÍAS (IGCT)

2,21

2,20

2,19

2,13

2,05

2,04

2,02

2,02

2,00

1,97

1,96

1,94

1,94

1,91

1,91

1,91

1,89

1,86

1,78

1,72

1,71

Punto de competencia media1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

Proteómica

Ultrasecuenciación

Genética reversa

Metabolómica

Transcriptómica





Bioinformática




Mapas genéticos



Vacunas de ADN


Selección Asistida por Marcadores



Tecnologías de mayor competencia

• Obtención de líneas puras.

• Registro molecular de variedades.

• Selección asistida por marcadores.

• Vacunas recombinantes.

• Vacunas de ADN.

Tecnologías de menor competencia

• Proteómica.

• Ultrasecuenciación.

• Genética reversa.

• Metabolómica.


El desglose de los factores competitivos porprocedencia del encuestado pone de manifiestola existencia de un cierto consenso sobre quéfactores son más o menos ventajosos, aexcepción de la formación de Recursos Humanos.Las empresas consideran que este factor seencuentra en un estado peor de lo queconsideran universidades y centros de I+D,siendo esta situación quizás indicativa de que lasempresas están encontrando más dificultades delas que cabría esperar en encontrar personalapropiado.

6.5. Análisis cruzado

El análisis cruzado por tecnología permitecombinar los tres índices principales: grado deimportancia, capacidad o competencia y grado deproximidad temporal, identificando así la situaciónparticular de cada tecnología de cara al futuro.

Además estos análisis permiten identificar lastecnologías críticas, que son aquellas quecosechan dos índices, de los tres disponibles, bienimportancia y capacidad, importancia yproximidad o capacidad y proximidad, por encimade la media.

6.5.1. Análisis cruzadode importancia y capacidadespor tecnología

El análisis cruzado de las tecnologías por orden deimportancia y capacidad, tiene como principalresultado identificar las tecnologías críticas en lasque se debería priorizar la inversión de cara aldesarrollo tecnológico, es decir, desarrollarplataformas o herramientas tecnológicas demarcado carácter horizontal y que puedanutilizarse en distintos proyectos y con distintosobjetivos.

33


Universidad Centro Empresa

ÍNDICE DEL GRADO DE COMPETENCIA DESGLOSADO POR PROCEDENCIA17

1,5

2,0

2,5

3,0

Recursoseconómicosdisponibles

Presencia einterés industrial

Infraestructuray equipamiento

en red

Formaciónde RR.HH.

ConocimientoCientífico

y Tecnológico

17 Para el desglose del grado de competencia de las tecnologías por procedencia profesional se han utilizado todas lasrespuestas disponibles, incluidas aquellas que provienen de encuestados con bajo conocimiento, ya que, si no, elnúmero de respuestas sería tan baja en algunos colectivos que no sería representativa.

6.5.2. Análisis cruzado de importancia y proximidad temporal por tecnología

El análisis cruzado de las tecnologías por orden de importancia y proximidad temporal, tiene como principalresultado identificar las tecnologías críticas en las que se debería priorizar la inversión de cara al desarrollode aplicaciones, es decir, asumir que ante la inminencia de estas tecnologías, es preferible adquirir lasmismas con el objeto de realizar proyectos y alcanzar objetivos concretos.

34


Tecnologías críticas por capacidad e importancia



• Protocolos y vectores de transformación.

• Inserción y deleción dirigida.

Media de importancia

Media deproximidad

Importancia

Pro

xim

idad

tem

po

ral

1018

19

14

1

16

20

21

1112

27

3

15 9

6

13

17

4

5

8


Media decapacidades

Importancia

Cap

aci

dad

es 10

14

18

21

1120

12

1613

1719 5 4

3

2 61

15

9

8

7

35


Tecnologías críticas en las que se debería priorizarla inversión enfocada al desarrollo de aplicaciones y productos




• Genotecas y colecciones de ESTs.

• Selección Asistida por marcadores.


• Metabolómica.

• Proteómica.

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

T8

T9

T10

T11

T12

T13

T14

T15

T16

T17

T18

T19

T20

T21



Transcriptómica.

Bioinformática.


Proteómica.

Metabolómica.

Mapas genéticos.










Genética reversa.



Vacunas de ADN.

36


Tecnologías críticas en las que se debería priorizarla inversión para obtener resultados y soluciones a corto plazo


• Selección asistida por marcadores.



T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

T8

T9

T10

T11

T12

T13

T14

T15

T16

T17

T18

T19

T20

T21



Transcriptómica.

Bioinformática.


Proteómica.

Metabolómica.

Mapas genéticos.










Genética reversa.



Vacunas de ADN.

6.5.3 Análisis cruzado de proximidad temporal y capacidades

El análisis cruzado de las tecnologías por proximidad temporal y capacidades, tiene como principal resultadoidentificar las tecnologías críticas en las que se debería priorizar la inversión para maximizar los esfuerzosrealizados hasta la fecha, es decir, se trata de una priorización de la inversión puramente estratégica, y quepermitiría, con algunos esfuerzos adicionales, desarrollar tecnologías o aplicaciones competitivas a corto plazo.


Media decapacidades

Proximidad temporal

Cap

aci

dad

es

2120

1913

8

18

1416

10

17

7 3

12

4

1

5

6

2

9 11

15

6.6. Tecnologías críticas

Del análisis expuesto anteriormente se pone de manifiesto la existencia de 12 tecnologías críticas para eldesarrollo óptimo de la Biotecnología aplicada a la agricultura y sectores afines.

37


6.5.4. Comprobación del Análisis Cruzado

Para comprobar que las tecnologías prioritarias resultado del análisis cruzado, son efectivamente tecnologíascríticas, se procede a eliminar todas aquéllas cuyo grado de importancia, proximidad temporal y grado decompetencia se sitúan por debajo de la media. Como resultado, quedan eliminadas las siguientes tecnologías:

1. Ultrasecuenciación.

10. Obtención de líneas puras.

13. Nuevos fitosanitarios.

14. Vectores de Contención.

16. Transgénesis estable.

20. Vacunas Recombinantes.

21. Vacunas de ADN.

A la vista de estas tecnologías podemos ver claramente que bien mediante uno u otro análisis, lastecnologías críticas coinciden en 12, citadas en el siguiente punto 6.6.

Tecnologías críticas

• Selección asistida por Marcadores.



• Inserción y deleción dirigida/Genética Reversa.




• Genotecas y colecciones de ESTs.

• Metabolómica.

• Proteómica.



A continuación se presenta una ficha pormenorizada de todas y cada una de las tecnologías críticas, queincluye una breve descripción, sus posibles aplicaciones y algunos ejemplos ilustrativos de cómo se estánaplicando en el presente y de cómo se aplicarán en el futuro. También, y con ayuda del panel de expertos,se ha procedido a identificar posibles medidas a tomar para hacer aún más estratégica la inversión y ladedicación de esfuerzos, en cada una de las tecnologías.

Por último señalar que por indicación del Panel de Expertos se ha procedido a integrar en una sola lastecnologías de genética reversa y de inserción y deleción dirigida. El nombre de la tecnología resultante deesta integración es Genética Inversa.

38


Un marcador molecular es una secuencia de ADN de longitud variable, desde un nucleótido hasta un conjunto de genessusceptibles de ser asociados a diversos caracteres fenotípicos y/o genotípicos. Los marcadores moleculares polimórficosocurren con una cierta frecuencia en los distintos organismos, por lo que son descriptores de variabilidad genética, tantoentre individuos de una misma especie como entre especies. Existe un número muy elevado de tipos de marcadoresmoleculares que permiten el desarrollo de mapas de ligamiento relativamente saturados en poblaciones de estudio genético.En el contexto de la mejora aplicada, el objetivo fundamental de los marcadores es detectar asociaciones entre la presenciao ausencia de determinados alelos con características fenotípicas deseables susceptibles de ser manipuladas por selección.

La Selección Asistida por Marcadores (MAS), utilizada desde principios de los 90, supone una alternativa a la selección ymejora genética tradicional, ya que puede minimizar el tiempo y optimizar la respuesta a la selección de variedades yespecies. Se basa en la selección de individuos portadores de ciertos marcadores asociados a un carácter de interés, comoalternativa a la selección directa del carácter. El uso de MAS es posible conociendo tan sólo la asociación marcador-carácter,independiente de su localización cromosómica o de la disponibilidad de un mapa de ligamiento completo, aunqueindudablemente se optimiza a medida que se dispone de un mayor conocimiento genético y fenotípico de la especie.

MAS es especialmente eficaz para seleccionar caracteres de alta influencia ambiental, y por tanto de baja heredabilidad,como puede ser el caso de mejora de la resistencia a ciertas enfermedades sin necesidad de que la selección se lleve acabo en presencia de la misma, o para caracteres fenotípicos que se expresan de un modo tardío, como por ejemplo laautocompatibilidad en especies leñosas de largo período juvenil. Su empleo para la selección de caracteres fenotípicoscomplejos todavía es objeto de controversia y el número real de ejemplos prácticos es limitado.

El análisis de locus de caracteres cuantitativos (QTL18) ha mejorado la capacidad de comprensión de la herencia defenotipos complejos. Sin embargo, una vez que se ha establecido la asociación entre un carácter y unos marcadores enuna población experimental, su extensión generalizada en programas de selección asistida de una especie se vedificultada por distintas causas, como, por ejemplo, la ausencia de co-segregación entre el carácter y el marcador enotras poblaciones o la presencia de interacción QTL por ambiente que impide que resultados obtenidos en ciertascondiciones experimentales puedan ser extrapoladas a otras.

El empleo eficaz de MAS en mejora exige el desarrollo previo de métodos bioinformáticas de detección de LD19 y de QTL quepuedan ser aplicados a múltiples poblaciones próximas a las empleadas en programas de mejora prácticos.

Aplicaciones

La Selección Asistida por Marcadores permite:

• Acelerar y dirigir los procesos de selección genética tradicional. Todas las variedades han sufrido procesos de selecciónnatural desde hace miles de años, y las variedades utilizadas en agricultura y ganadería han sido sometidas a largos ycostosos procesos de mejora genética desde hace siglos. La Selección Asistida por Marcadores puede permitir acelerarestos procesos, particularmente las de herencia menos compleja.

• Competir con la tecnología de la transgénesis o ingeniería genética cuando se dispone de caracteres de interés en lasespecies objeto de mejora asociados a alelos de marcadores determinados.

• Estudiar desórdenes genéticos en animales o estirpes de alto valor como reproductores.

• GAS (Gene Assisted Selection). Esta selección asistida de genes se basa en el estudio de los desequilibrios de ligamientoexistentes entre polimorfismos y secuencias de nucleótidos que definen un carácter QTN (Quantitative Trait Nucleotides).Esta tecnología se ha aplicado en silvicultura en programas experimentales y se espera desarrollar estrategias en las queestos desequilibrios de ligamiento sean utilizados en programas de selección genética.

Tras secuenciar el genoma del arroz, se encontró un primer marcador genético relacionado con el contenido de almidóndel grano. Un alto contenido en almidón confiere firmeza al mismo, y un bajo contenido lo apelmaza. Por medio de estemarcador se pueden seleccionar nuevas variedades con mejor textura e incluso posibilitar nuevos desarrollos industrialesen países cuya dieta gira en torno a este cultivo.

El programa MASwheat (http://maswheat.ucdavis.edu/) desarrollado por grupos de investigación de Estados Unidos,aplica la selección asistida por marcadores a la mejora de la calidad del trigo. Este programa ha caracterizado marcadoresmoleculares relacionados con resistencia a hongos y virus, dureza del grano, calidad del almidón, contenido en gluten ocontenido total de proteínas.

En la actualidad el IRTA20 está llevando a cabo MAS mediante la puesta a punto de marcadores moleculares(microsatélites) para identificación de variedades y la identificación de marcadores ligados a caracteres específicos. Lasespecies sobre las que está trabajando son: Prunus (principalmente melocotón), cebada, melón, tomate, pimiento, fresóny plantas ornamentales (geranio y rosa).

En ganadería se han encontrado marcadores asociados a la textura de la carne: el gen de la calpastatina y el gen de lamiostatina de ternera, relacionados con la composición de las canales y la distribución de grasa muscular.

En EEUU, la Federación para la mejora de la ternera (Beef Improvement Association), estima que en el futuro, losproductores de ganado tendrán a su disposición colecciones de marcadores, que combinados con herramientas degenética tradicional optimizarán los programas de mejora genética.

Definición y Aplicaciones

Ejemplos

Tecnología Crítica 1


18 QTL: Quantitative Trait Locus.19 LD: Linkage Disequilibrium.20 IRTA: Institut de Recerca i Tecnologia Agroalimentàries.

39


La proximidad temporal y la importancia de esta tecnología es muy alta, así como todoslos factores competitivos, que en bloque superan claramente la media, siendo esta unade las tecnologías donde tenemos mayor capacidad competitiva e interés industrial,aunque tan solo el factor conocimiento supera el umbral del 2,5 (“aprobado”).

Buena cualificación y requerimientos tecnológicos no demasiado grandes. Laspoblaciones genéticas están en manos de buenos profesionales de la mejora genética.

Falta de colaboración entre mejoradores vegetales y otros grupos de investigaciónmás básicos que pueden hacer uso de variedades mejoradas.

Creación de una base de datos de poblaciones genéticas (Banco español de stocksgenéticos de interés agronómico). Proyectos conjuntos de innovación ytransferencia entre profesionales de la mejora vegetal e investigadores.

Publicaciones, proyectos y nuevas variedades obtenidas.

2005-2010.

Posición

Ventajas

Limitaciones

Medidas

Indicadoresde seguimiento

Fecha dematerialización

DESVIACIÓN PORCENTUAL RESPECTO A LA MEDIA

15

15

15

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

% Proximidad

% Competencia

% Importancia

POSICIÓN COMPETITIVA

Media Selección Asistida por Marcadores

2,63

2,36

2,34

2,12

2,15

1,94

2,00

1,75

1,86

1,67

1 2 3 4

Recursos económicos disponibles

Presencia e interés industrial

Infraestructura y equipamiento en red

Formación de recursos humanos

Conocimiento científico y tecnológico

40


Los mapas genómicos son la representación física de las secuencias de ADN que conforman loscromosomas y que contienen las características hereditarias de cualquier ser vivo. Así, un mapagenómico completo podría permitir localizar y caracterizar cada una de las secuencias del genoma deun organismo, entre las que se encuentran tanto los genes como las secuencias reguladoras queayudan a la activación o inhibición de los mismos.

Para desarrollar los mapas no es necesario conocer todo el genoma. Se pueden trazar tomando comoreferencia las secuencias variables que existen entre organismos de una misma especie. A estassecuencias normalmente se les denomina polimorfismos (RFLP21s, VNTRs22, AFLP23, SSR24 omicrosatélites, SNPs25). Cuando el número de polimorfismos es muy elevado y se dispone depoblaciones genéticas adecuadas, se puede establecer, mediante el empleo de distintas herramientasbioinformáticas, el orden lineal de estos marcadores a lo largo de los distintos cromosomas. A estetipo de ordenaciones se les denomina Mapas de Ligamiento Genético, y son auténticos mapas queresaltan las diferencias sobre las regiones conservadas del genoma, como lo hacen los picos ymontañas sobre un plano y que pueden servir de base para detectar asociaciones entre marcadores ycaracteres fenotípicos de interés.

Cuando el carácter de interés y el marcador se encuentran a una distancia tan pequeña dentro delcromosoma que se heredan conjuntamente (co-segregación), actúan como “un bloque” en elsobrecruzamiento cromosómico que da lugar a los gametos y, consecuentemente, se transmitenconjuntamente a la descendencia. Las asociaciones marcador–carácter se deben, por tanto, alestrecho ligamiento existente entre los marcadores y genes de secuencias perfectamente conocidos oa regiones genómicas determinadas de estructura desconocida llamados QTL (Quantitative Trait Loci).Los QTLs se identifican mediante la asociación de marcadores moleculares específicos concaracterísticas fenotípicas de interés como productividad, resistencia al frío y a enfermedades, tamañodel fruto, período de floración, mecanismos de simbiosis, tamaño de las canales, calidad de la carneetc. El desequilibrio debido a ligamiento (LD) es un concepto relativamente nuevo en el contexto de lamejora animal y vegetal que procedente de la genética humana para facilitar la asociación carácter-marcador no ya para una población genética determinada sino a un nivel específico mucho másamplio, como el de una colección de germoplasma. Mientras que el empleo de LD es conceptualmentesencillo para caracteres de naturaleza binaria, como presencia o no de una característica. Sinembargo, su aplicación para caracteres más complejos y caracteres cuantitativos, resulta por elmomento más problemática.

También se pueden establecer los denominados Mapas Físicos, a partir de la localización de “balizas”o pequeñas secuencias de ADN únicas y exclusivas, que tan solo aparecen una vez en el cromosoma oincluso en todo el genoma del organismo de interés. Dichas secuencias se denominan STS (SequenceTagged Site) y son una poderosa herramienta a la hora de re-organizar y ubicar los fragmentos deADN, a los que se reduce un genoma para su estudio.

Aplicaciones

• La aplicación más directa es la localización y ordenamiento de las secuencias de ADN que conformanel genoma, lo que constituye el primer paso para la secuenciación dirigida y ordenada del mismo.

• La información sobre la localización de secuencias y marcadores moleculares que recogen los mapasgenómicos es muy relevante para el desarrollo de estrategias de clonación posicional o para laselección de marcadores en los estudios de Desequilibrios de Ligamiento.

• Genómica comparativa.

• Programas de mejora genética por selección asistida por marcadores.

En España se han desarrollado mapas genéticos de un gran número de especies vegetales, si bien lamayoría de ellos se limitan a un número bajo o medio de marcadores. El número de especiesvegetales con mapas altamente saturados de marcadores es todavía muy bajo.


Ejemplos


Mapas Genéticos

21 RFLP: Restriction Fragment Length Polimorphism.22 VNTRs: Variable Tandem Nucleotide Repeats.23 AFLPs: Amplified Fragment Length Polimorphism.24 SSRs: Simple Sequence Repeats.25 SNPs: Single Nucleotide Polimorphism.

41


Los recursos humanos y económicos dedicados a esta tecnología son superiores a la media, así como lamayoría de los factores competitivos. Teniendo en cuenta que la importancia es muy alta y su proximidadtemporal baja, sugiere una cierta capacidad competitiva en este conocimiento.

Ninguna en especial.

Falta de infraestructura y plataformas en España por una parte y existencia de una oferta tecnológica másbarata en otros países. Escasos abordajes en su totalidad. Falta de financiación para actividades como elmantenimiento de genotecas de BACs o progenies que puedan considerarse más permanentes que losproyectos de investigación.

Definir especies de prioridad para España e invertir para realizar los mapas genéticos de dichasespecies (subcontratar la secuenciación a otros países). Facilitar el establecimiento de un registrooficial de poblaciones genéticas de los principales cultivos que permita el reconocimiento a losobtentores de las mismas, y un mayor uso entre otros científicos interesados. Financiar lageneración de herramientas de este tipo y su mantenimiento.

La “cantidad” de secuenciación se mide por el número de pares de bases secuenciadas y el númerode secuencias generadas. Sería conveniente incorporar las secuencias generadas por centrosespañoles en bases de datos internacionales.

2005-2010, más cercano al segundo periodo.Nota: Existe una contradicción en cuanto a la proximidad temporal de esta tecnología y la obtenida enultrasecuenciación de genomas, que puede deberse a un error semántico al utilizar en la encuesta eltérmino “mapa genómico completo” que podría haber alargado la fecha de materialización.

Posición

Ventajas

Limitaciones

Medidas




13

5

-7

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

% Proximidad

% Competencia

% Importancia


Media Mapas genéticos

1 2 3 4





Conocimiento científico y tecnológico2,39

2,36

2,25

2,12

1,98

1,94

1,75

1,75

1,72

1,67

42


Un vector es una molécula de ADN de naturaleza recombinante, generada mediante ingenieríagenética, y que actúa a modo de vehículo y permite que un gen o fragmento génico se introduzca enel organismo diana y se integre en el genoma de manera estable. Ello permitirá que dicho materialgenético heterólogo, así como la información genética en él contenida, sea heredado por ladescendencia como si de un gen propio se tratara.

Si la nueva información genética se introduce en las células germinales del organismo, o en célulasque mediante procesos de diferenciación celular son capaces de generar un nuevo organismo (segúnprotocolos de cultivo y regeneración in vivo de plantas), el nuevo material genético se transmitirá degeneración en generación, estando el DNA foráneo presente en todas y cada una de las células de losnuevos organismos genéticamente modificados.

Es interesante resaltar, que en ocasiones, el carácter codificado por el gen heterólogo o transgénintroducido en el organismo es importante que se exprese en un determinado órgano o tejido vegetalo simplemente en todas las células de la planta pero solamente en un momento determinado, etc.Dichos patrones de expresión espacio-temporales van a depender de la región promotora que dirija laexpresión del transgén y son a priori seleccionados por el investigador en función del uso que sequiera hacer de dicho transgén y forman parte del vector de expresión y transformación en el que seinserta el gen de interés que se desea expresar.

Adicionalmente existen diferentes estrategias de transformación y toda una gama de vectoresdiseñados para cada una de ellas. De resaltar es el hecho de la disponibilidad de usar protocolos yvectores que conllevan a la integración del DNA foráneo en el genoma nuclear, y por tanto en elgenoma de sus células descendientes o que alternativamente se integra en el genoma cloroplástico ysu transmisión queda sometido al control de la herencia materna. También, el desarrollo de nuevosmétodos y genes marcadores que asistan en la identificación y en la selección de las células uorganismos genéticamente modificados como parte inherente a los vectores de transformaciónconstituye un área en expansión.

Aplicaciones

• Control del proceso de transformación.

• Expresión controlada de genes.

• Transformación genética de plantas, animales y microorganismos para usos alimentarios y noalimentarios (biofactorías).

La Universidad de Berkeley, utilizando la propiedad que tienen las plantas para absorber luz (pormedio de unas moléculas denominadas fitocromos) fue pionera en el control de la expresión génicapor medio de haces de luz. Los fitocromos se activan en presencia de luz roja. En este estado, unpromotor específico, cuando se une al fitocromo activo, induce la transcripción de los genes que estánbajo su control y que se traducirán en proteínas.

La sobreexpresión de un factor de transcripción, permite la regulación coordinada de variosgenes en una misma ruta metabólica o proceso fisiológico. Para ello, el factor de transcripción deberáser selectivo para esa ruta, y la planta deberá tener disponibles los genes que se quieren activar víaese factor de transcripción. Un ejemplo de esto ha sido experimentado en cultivos celulares de maíz,donde la inducción de componentes de la ruta de los flavonoides se lograba por la expresión ectópicade los factores de transcripción R/C1 o P, cuya activación provocaba la acumulación de derivados de lacianidina o 3-deoxi flavonoides, respectivamente.


Ejemplos


Protocolos y Vectores de Transformación

43


Es una tecnología de importancia donde disponemos de cierta capacidadcompetitiva sobre todo en conocimiento e infraestructura. No obstante la presenciaindustrial está por debajo de la media, lo que hará difícil la transferencia deconocimiento que se está generando.

Capacidades tecnológicas y posible abandono de tierras de cultivos tradicionalesque podrían transformarse en campos de producción de transgénicos con finesindustriales o energéticos.

Legales y de percepción pública. Bajo número de empresas interesadas. Alto coste deregistro de eventos transgénicos, aproximadamente 35 M€.

Fomentar proyectos conjuntos entre asociaciones de productores, empresas ygrupos de investigación para desarrollar nuevas producciones.

Nuevas variedades desarrolladas y aprobadas.

Cercana al 2005.

Posición

Ventajas

Limitaciones

Medidas




8

7

15

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

% Proximidad

% Competencia

% Importancia


Media Protocolos y vectores de transformación

1 2 3 4






2,36

2,19

2,12

2,08

1,94

1,69

1,75

1,70

1,67

44


La genética inversa es una aproximación experimental consistente en la determinación de la funciónde un gen a partir del estudio de los efectos fenotípicos de la manipulación de la actividad (del gen alfenotipo). La metodología de la genética inversa encuentra su aplicación fundamental en el contextode la genómica, donde a partir de la secuenciación de genomas, así como el análisis transcriptómico,proteómico y metabolómico, se obtiene una gran información sobre la posible función de muchosgenes que necesita ser validada.

La manipulación de la actividad génica se puede orientar hacia la reducción o incremento de dichaactividad. Cualquiera de estas dos posibilidades se podría conseguir mediante recombinaciónhomóloga, en la que el gen en cuestión se sustituye por una versión mutada del mismo, quepresenta menor o mayor actividad. La recombinación homóloga se ha utilizado con éxito en bacterias,levaduras y animales, pero no se han conseguido éxitos suficientes con plantas superiores,probablemente debido a la alta tasa de recombinación ilegítima que tiene lugar en las célulasvegetales. No obstante existen otras metodologías que, aunque menos precisas, permiten obtenerresultados similares. Así, la reducción de la actividad se puede conseguir mediante mutaciones porinserción, fácilmente identificables en poblaciones mutagenizadas (por ejemplo por PCR utilizandodos oligonucleotidos, uno correspondiente al gen y otro al elemento insertado). En el caso desecuencias de inserción diseñadas especialmente, pueden utilizarse para obtener información sobre elpatrón de actividad del gen de interés (para ello en la secuencia de inserción se introduce poringeniería genética un gen delator).

Recientemente se ha desarrollado una metodología que permite identificar organismos conmutaciones puntuales en el gen de interés, basadas en la existencia de nucleasas específicas quedetectan desapareamientos de un solo nucleótido en un fragmento de DNA. Esta metodología sedenomina tilling. Con esta técnica se pueden identificar series alélicas de cada gen permitiendose asíun análisis fenotípico más refinado. Por otra parte también es posible reducir la actividad génicamediante estrategia del RNA de interferencia, que mediante la introducción de una construcciónque exprese RNA de doble hebra correspondiente al gen a estudiar, se induce en la planta (y en otroseucariotas) un fenómeno de silenciamiento génico basado en la degradación de RNA homólogo acualquiera de las dos hebras, dando lugar al denominado silenciamiento génico postranscripcional.

Aplicaciones

• Identificación de la función y la manipulación de la actividad de virtualmente cualquier gen (en casosde reducción de actividad, sin implicar necesariamente la obtención de plantas transgénicas).

• Obtención de series alélicas.

• Identificación de patrones de actividad génica.



Genética Inversa (Genética Reversa e inserción y deleción dirigida)

45



-10,5%

-8%

-10%

-100 -50 0 50 100

Proximidad Temporal

Grado de Competencia

Grado de Importandia


Media Genética Inversa

2,29

2,36

2,05

2,12

1,89

1,94

1,58

1,75

1,64

1,67

1 2 3 4






La importancia, competencia y proximidad temporal están claramente por debajode la media.

Ninguna en la posición actual.

Percepción pública y escaso interés industrial.

Fomentar la colaboración ciencia-industria pues la posibilidad de sustituir y eliminargenes puntuales con carácter permanente debería ofrecer atractivo a la industria.

Número de proyectos de I+D+i.

2005-2010.

Posición

Ventajas

Limitaciones

Medidas



46


La trasnscriptómica es una técnica de genómica funcional que permite el análisis a gran escala de laexpresión génica. Se basa en los denominados chips o microarrays de DNA, que se componen demiles de sondas o secuencias de ADN o ARN adheridas a una superficie que puede ser una membrana,una placa de cristal o una superficie de plástico. Los chips alinean cada una de las sondas de maneraordenada, en un espacio muy limitado (del orden de micrómetros), para simultanear el análisis de laexpresión de miles de genes a la vez.

Los chips de DNA pueden ser de dos tipos: de ADNc (secuencias de ADN obtenidas a partir del mRNAdel organismo en cuestión) o de oligonucleótidos (oligonucleótidos sintetizados químicamente a partirde la información). Estos últimos son de menor tamaño y por tanto pueden ser diseñados de maneraespecífica, de forma que cada uno de ellos sólo represente a un único gen. Incluso los chips deoligonucleótidos pueden tener otras aplicaciones, como por ejemplo identificación y cartografiado dealta resolución ya que con éstos se pueden distinguir miles de alelos de genes simultáneamente.

El principio básico de estos ensayos consiste en enfrentar las muestras de ADN o ARN a las sondasordenadas sobre el microarray. Como ambas secuencias (sonda y muestra) son potencialmentecomplementarias, la finalidad del ensayo radica en determinar si existe o no hibridación(complementariedad), así como determinar el nivel de hibridación. En cuanto a la detección, aunqueexisten versiones más clásicas basadas en la detección autorradiográfica (para macroordenamientos)y se espera que en un futuro se desarrollen métodos de detección directos, en la actualidad la formamás común es la basada en la utilización de moléculas fluorescentes con las que previamente se hamarcado la muestra a estudiar.

La importancia de esta tecnología radica en la cantidad de información suministrada. En un únicoensayo, se puede conocer qué genes se expresan y a qué nivel en un tejido y/o en una condiciónmedioambiental determinada. La utilización reiterada de esta metodología con distintas muestrascorrespondientes a distintos tejidos o condiciones medioambientales permite establecer mapas finosde transcripción e identificar genes que se expresan en tejidos o condiciones específicas. Elestablecimiento de mapas de transcripción es además muy útil para identificar genes co-regulados yde ahí realizar predicciones funcionales, ya que los genes corregulados a menudo participan en elmismo proceso y están regulados por el mismo sistema de control.

Aplicaciones

• Provee información sobre el nivel de expresión de cada gen en distintos estadios de desarrollo,órganos y circunstancias medioambientales.

• Permite definir grupos de genes corregulados y secuencias reguladoras.

• Permite definir fenotipos a nivel transcriptoma.

En España se están imprimiendo chips de oligos en cítricos y tomate en Valencia y fresa en Córdoba yMálaga.

Genoma España junto con empresas privadas españolas y Genoma Canadá, ha financiado un proyectoen sistemas vegetales y otro en animales, por un total de 4 millones de euros. El proyecto vegetalpretende estudiar la genómica funcional de la vid (caracterización de parámetros de calidad del frutopara su consumo como uva de mesa y para la utilización vitivinífera) y el proyecto animal, engenómica funcional de lenguado y fletán, se centra en reproductividad, resistencia a enfermedades ycrecimiento de la especie.


Ejemplos


Transcriptómica

47



24

25

-8

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

% Proximidad

% Competencia

% Importancia


Media Transcriptómica

1 2 3 4






2,36

2,04

2,12

1,90

1,94

1,61

1,75

1,63

1,67

La importancia y proximidad temporal de esta tecnología son muy altas, pero losfactores competitivos en bloque son más bajos que la media. Esta situación sugiereque la falta de recursos, equipamiento y conocimiento en esta tecnología suponenun lastre importante para la I+D en genómica.

Tecnología que empieza a ser implementada en el país. Existen iniciativasespañolas en Arabidopsis, cítricos, vid y melón. Asimismo, existe una investigaciónde vanguardia en desarrollos tecnológicos en microelectrónica y nanotecnología.

Falta de recursos económicos y falta de plataformas.

Habría que apostar por desarrollos tecnológicos. Podría crearse una plataforma deservicios para imprimir oligos en chips.

Trabajos y publicaciones españolas que indiquen la aplicación de la técnica, asícomo número de plataformas dedicadas y número de chips producidos.

Cercana al 2005.

Posición

Ventajas

Limitaciones

Medidas



48


La Bioinformática puede definirse como el tratamiento y análisis de información en biología ybiomedicina mediante procedimientos, métodos y sistemas informáticos. Una extensión de estadefinición incluiría a la Biología Computacional, que es la que trataría del desarrollo científico denuevas ideas y su implementación en métodos computacionales para generalizar, modelar y predecirsistemas biológicos complejos. Tras más de 20 años de desarrollo ambas han construido métodos yresultados más que suficientes para avalar su consideración como una rama independiente de laBiología. Es evidente que a esta evolución ha contribuido considerablemente el espectacular desarrollode la robotización y automatización en biología, con el desarrollo de la Genómica y Proteómica, quehan producido una avalancha de datos complejos, que han exigido desarrollos que permitiesen sualmacenamiento, análisis e integración.

La tecnología base utilizada en bioinformática comprende el desarrollo, implementación y adaptaciónde métodos computacionales sobre:

• Almacenamiento y recuperación de información específica (bases de datos especializadas).

• Extracción y estructuración de información distribuida en sistemas remotos y hetereogéneos.

• Modelización, optimización y simulación.

• Computación distribuida tanto entre procesadores como entre servidores web.

Aplicaciones

Los campos de aplicación específicos de la bioinformática incluyen, aunque no se limitan a: biologíaestructural, biología molecular, bioquímica, biología celular, genómica, proteómica, y genómicafuncional.

Los campos específicos más frecuentemente tratados están relacionados con:

• Análisis y comparación de secuencias.

• Predicción de genes, estructuras génicas y reguladoras.

• Análisis transcriptómicos y agrupamientos de genes corregulados.

• Análisis y comparación de genomas.

• Predicción, análisis, simulación e interpretación de la estructura y función de proteínas y otrasbiomoléculas.

• Representación, análisis, simulación y manipulación de sistemas moleculares, tales como complejosmacromoleculares, rutas metabólicas, rutas de señalización y sistemas celulares (BiologíaComputacional de Sistemas).

Empresas y grupos españoles han diseñado softwares que permiten organizar y analizar lainformación contenida microarrays. Existe, por ejemplo un programa denominadoalmaKnowledgeServer que permite extraer la información bibliográfica relativa a muestras concretas(genes, proteínas, etc.) de manera rápida, evitando así las tediosas búsquedas de documentación.Este programa es una especie de “detective” capaz de encontrar documentos de interés, compararinformación relativa a esos documentos y almacenarla en bases de datos. Otro programa denominadoMetaRouter ha agrupado valiosa información relativa al proceso de biorremediación.

El sistema E-MOLD, desarrollado por Oryzon Genomics, incorpora datos genómicos, proteómicos y deexpresión en una representación virtual.

En España existen grupos dedicados al estudio de herramientas bioinformáticas con aplicación engenómica y proteómica. Asimismo, nuestro país ha invertido en la creación para el año 2005 de uncentro computacional en Barcelona que pretende crear un supercomputador denominado BlueGene.Esta máquina será 6 veces más rápida que los computadores más modernos y utilizará 15 vecesmenos energía. Entre otras aplicaciones, profundizará en el estudio de enfermedades y en posiblestratamientos.


Ejemplos


Bioinformática

49



20

25

-3

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

% Proximidad

% Competencia

% Importancia


Media Bioinformática

1 2 3 4






2,36

2,12

2,12

1,97

1,94

1,56

1,75

1,67

1,67

La importancia y proximidad temporal de esta tecnología son muy altas, pero los factorescompetitivos no son mejores que la media, y en especial la escasa presencia industrial. Laescasa competencia, y en ocasiones, visión para integrar los datos experimentales suponenuna clara amenaza para la mejora de la calidad de la investigación biotecnológica española yel desarrollo de posibles aplicaciones.

España ha participado en el Proyecto Genoma Humano en el apartado de bioinformática.Recientemente se ha creado el Instituto Nacional de Bioinformática y se espera en un breveperiodo de tiempo la instalación del BlueGene de Barcelona.

No existe un estándar informático aceptado y existe una falta de integración de disciplinas yequipos.

Promover la integración e interdisciplinariedad de los proyectos, promover la incorporación debioinformáticas a equipos multidisciplinares y renovar los planes de estudio para que incluyanformación en este área.

Número de proyectos en bioinformática.

Cercana al 2005.

Posición

Ventajas

Limitaciones

Medidas



50


Los genes contienen toda la información necesaria para la creación y desarrollo de la vida. En lainmensa mayoría de casos, la información contenida en el DNA ha de “transcribirse” en RNA y de aquí“traducirse” en proteína que será la encargada de llevar a cabo la función codificada en dichos genes.Este flujo de información unidireccional desde el DNA hasta la proteína constituye lo que se vienecalificando desde años como el “dogma central” de la Biología Molecular.

Por otra parte, la mayoría de las proteínas están sometidas a toda una suerte de modificaciones post-traduccionales que son fundamentales para la correcta ejecución de la función biológica que cada unade ellas ha de llevar a cabo en la célula viva. Debido a dichas modificaciones, por tanto, se genera unagran diversidad de “isoformas” que conlleva a una variedad funcional que supera con creces la quequedaría reflejada en el simple conocimiento que se derive de su secuencia génica. Por ello, el estudiode las proteínas resultará más lento y tedioso que el de los genes codificantes, pero, a la vez, tambiénfacilitará mayor información.

La conjunción de cromatografía multidimensional y espectrometría de masas resulta la maneramás adecuada y eficaz para automatizar la investigación del proteoma. Dicha unión ha dado luz a:LC-MS/MS (Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry), en donde la muestra proteica aanalizar se digiere con una proteasa, los fragmentos originados se separarán por Cromatografía y seidentifican mediante Espectrometría de Masas (análisis por carga y masa), gracias a patrones defragmentación derivados de la información almacenada en distintas bases de datos de proteínas. Laaproximación más utilizada es el MALDI-TOF26, en el que los péptidos presentes se mezclan en unafase orgánica y posteriormente se llevan a una fase gaseosa. Desde allí, un láser los dispara hacia undetector y éste los separa en función de su tiempo de llegada, su carga y su masa.

Aplicaciones

Dentro de las aplicaciones del análisis de proteínas podemos citar:

INVESTIGACIÓN BÁSICA

• Fenotipado molecular.

• Modificaciones traduccionales y postraduccionales.

• Estudios de relación estructura-función.

INVESTIGACIÓN BÁSICA

• Identificación de nuevas variedades.

• Caracterización de proteínas recombinantes expresadas en plantas.

En la actualidad, existen diferentes iniciativas tanto a nivel nacional o internacional, generalmentemediante la existencia de consorcios nacionales e internacionales, encargados del análisis proteico agran escala en organismos vegetales. Dichas iniciativas se están permitiendo generar catálogos deproteínas existente en diferentes órganos, tipos celulares e incluso compartimentos celulares, asícomo el establecimiento de patrones o catálogos de modificaciones postraduccionales característicos oasociados a diferentes hábitos de crecimiento o que se modifican en consonancia con variacionesmedioambientales. Estos proyectos tienen como finalidad caracterizar las proteínas según el tejidodonde se expresen y estudiar la fenomenología que subyace asociada al mal funcionamiento de lasmismas.


Ejemplos


Identificación y Separación de Proteínas

26 MALDI-TOF: Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization–Time-Of-Flight).

51



18

37

-3

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

% Proximidad

% Competencia

% Importancia


Media Identificación y separación de proteínas

2,37

2,36

2,10

2,12

1,91

1,94

1,65

1,75

1,66

1,67

1 2 3 4






La importancia de esta tecnología es muy alta y la proximidad temporalinminente, pero los factores competitivos son más bajos que la media. Estasituación sugiere una completa dependencia tecnológica, y la necesidad dediseñar medidas específicas para paliar las carencias.

Conocimiento científico.

Menor conocimiento tecnológico y disponibilidad de recursos humanos.

Financiar plataformas en régimen de servicio y programas de incorporación yformación de técnicos. No parece razonable apostar por el desarrollo tecnológico,y sí por el desarrollo de aplicaciones y servicios.

Número de plataformas en marcha y calidad de los servicios ofrecidos.

Cercana al 2005.

Posición

Ventajas

Limitaciones

Medidas



52


Una genoteca de DNA genómico consiste en un conjunto de fragmentos de DNA insertados envectores como los cromosomas artificiales de bacterias (BACs)27 o de levaduras (YACs)28. Estosfragmentos de DNA pueden además ordenarse según su localización en el genoma lo que facilita lasecuenciación direccional del genoma. Las librerías de DNA permiten catalogar cada una de lassecuencias clonadas para facilitar su manipulación, ya que trabajar con el genoma “en bloque” resultainviable.

Si consideramos que la longitud media del DNA de un cromosoma humano son 5 cm, y simultiplicamos esta longitud por los 46 cromosomas que existen en cada célula humana y por elnúmero de células de un ser humano, resulta que la longitud de todo el ADN en cada uno de nosotrosasciende a 2•1013 metros, es decir, el equivalente a la distancia de un viaje de ida y vuelta de la tierraal sol.

Si bien una secuencia génica contiene la información para construir una molécula de proteína, laexpresión de esta información requiere la síntesis de una molécula intermedia que denominamostráscrito o RNA mensajero (mRNA). A partir de este mensajero se construirá después la proteínacorrespondiente. Los mRNAs pueden ser aislados de muestras de las células y tejidos en los que seexpresan y convertirse en moléculas de DNA complementario o cDNA, mediante la actividadenzimática de una transcriptasa inversa. Estos fragmentos de cDNA también se pueden clonar envectores apropiados para construir genotecas que en este caso se denominan genotecas de cDNA. A diferencia de las genotecas genómicas, las genotecas de cDNA sólo contienen fragmentos desecuencias de genes que se expresan.

Las genotecas de cDNA resultan particularmente útiles porque proporcionan información sobre genesque se expresan en el tejido o momento del desarrollo a partir del cual se extrajo el mRNA y seconstruyó la genoteca. La secuenciación parcial de los clones que forman parte de genotecas de cDNAes una herramienta básica en el descubrimiento de secuencias génicas. Los clones de cDNA de lalibrería pueden ser secuenciados total o parcialmente por técnicas de alto rendimiento para conocer elconjunto total de tránscritos. Estas secuencias parciales se conocen con el nombre de ESTs(Expressed Sequence Tags), corresponden a secuencias génicas específicas y pueden localizarse enlos mapas genéticos de la especie cuando se identifican polimorfismos que permiten su mapeo.

Aplicaciones

• Identificación de genes y otras secuencias de interés dentro de un genoma (exones, marcadoresmoleculares, polimorfismos.

• Construcción de mapas físicos en el caso de las genotecas en BACs o YACs y de mapas funcionalesen el caso del mapeo de ESTs.

En la actualidad se están analizando ESTs en múltiples especies animales y vegetales entre las quepueden citarse el cerdo, el pollo, la vaca, la avena, la soja, y un largo etcétera. En el campo de lagenómica comparativa se han obtenido mapas comparativos de ESTs de Arabidopsis thaliana yBrassica oleracea, para identificar analogías entre ambas especies.

Para analizar toda la información que originan las bases de datos de secuencias de ESTs, labioinformática ha diseñado potentes programas como el EST-PAGE, que cointegra informaciónprocedente de ESTs, el ExQuest, que organiza ESTs en orden jerarquico dependiendo del tejidodonde se expresen, o el SYSTERS, que integra ya no sólo datos de ESTs sino también de mRNAs yproteínas.


Ejemplos



27 BAC: Bacterial Artificial Chromosome.28 YAC: Yeast Artificial Chromosome.

53



34%

15%

12%

-6%

-100 -50 0 50 100

Proximidad Temporal

Grado de Competencia

Grado de Importancia

Grado de Conocimiento


Media T2

2,31

2,36

2,17

2,12

1,97

1,94

1,48

1,75

1,63

1,67

1 2 3 4






La importancia y proximidad temporal de esta tecnología es alta, sin embargo losfactores competitivos son algo menores que la media. Esta tecnología se acerca mása un conocimiento que a una aplicación directa: apenas existe presencia industrial,pero los recursos humanos están mejor formados que en otras tecnologías.

Grado de conocimiento muy alto.

Necesidades económicas muy altas que no entran en el Plan Nacional de I+D.Falta de interés industrial y acceso restringido a cultivos no modelo de interésagronómico en las bases de datos públicos.

Priorización de especies de interés para generar una colección española de ESTs.

Número de proyectos e iniciativas, número de ESTs.

2005-2010.

Posición

Ventajas

Limitaciones

Medidas



54


El objetivo final de la genómica funcional es el avance en el conocimiento de la función de cada unode los genes existentes en un genoma, de cómo dichos genes se expresan y se traducen en proteínas,y de cómo dichas proteínas en el caso de funcionar como biocatalizadores o enzimas son responsablesde la producción de metabolitos (p.e., hormonas, vitaminas, ácidos grasos, etc.). En el caso deorganismos vegetales, debido al alto número de rutas metabólicas existentes (explicable por el hechode tener un metabolismo secundario muy elaborado), la cantidad de metabolitos distintos puedeincluso ser superior a varias decenas de miles. Entre ellos se encontrarían infinidad de compuestos dediferente naturaleza estructural y funcional y entre los cuales se puede destacar a los isoprenoides,los fenilpropanoides, los polifenoles, los alcaloides etc. Ello explica por qué los organismos vegetalesson una fuente inagotable de nuevos compuestos de interés biológico.

El término metabolómica estudia el conjunto de pequeñas moléculas o metabolitos, que junto con lasmacromoléculas (proteínas y ácidos nucleicos) son las responsables del establecimiento y mantenimientode la homeostasis celular. El metaboloma es, por tanto, el conjunto de metabolitos existentes en unorganismo y generalmente su estudio se aproxima experimentalmente de manera automatizada.

Las bases de las técnicas automatizadas, sobre las que continuamente se construyen desarrollosnuevos son:

• LC-MS/MS (Cromatografía Líquida Tandem Espectrometría de Masas), que analiza varios cientos demetabolitos de una vez. La Cromatografía separa moléculas en una columna en función de sucarga, su hidrofobicidad, su tamaño o su afinidad con otras moléculas. Posteriormente, laEspectroscopia de Masas (MS), previo a un tratamiento ionizante de dichas moléculas permitediferenciar entre compuestos muy relacionados estructuralmente.

• Resonancia Magnético-Nuclear (RMN), técnica de caracterización basada en la propiedad quetienen los átomos de comportarse como imanes (presentan un momento magnético) cuando sesitúan bajo el efecto de un campo magnético. Para analizar una muestra por RMN se mide lareorientación de los átomos de hidrógeno que componen la muestra bajo dicho campo. Este cambioes detectado y proporciona una imagen gráfica de esa molécula para que pueda ser analizada. Cadamolécula tiene un espectro de RMN característico.

Aplicaciones

• Fenotipado molecular.

• Biología de Sistemas: integración de genómica, proteómica y metabolómica para identificar rutasmetabólicas (ingeniería metabólica).

• Desarrollo de biorreactores.

• Identificación de nuevos compuestos.

Para hacernos una idea de la importancia de pequeñas concentraciones de metabolitos, el compuestoque da al arroz basmati su característico aroma y por el que se ha convertido en el arroz máspreciado, con un valor hasta 10 veces mayor que el del arroz común en el mercado internacional, esla 2-acetil-1-pirrolina. Esta sustancia química está presente en la pequeñísima concentración de 0,09partes por millón, que es alrededor de 12 veces más que la concentración normal de las variedadescomunes de arroz, y suficiente para dar al basmati su característico aroma.

El CSIRO (Commonwealth Scientific & Industrial Research Organization) está utilizando técnicas demetabolómica para detectar micotoxinas en alimentos y estudiar las propiedades de los azúcares de lacaña de azúcar para aplicarlos en piensos animales y mejorar sus propiedades nutricionales.

Gracias a los estudios metabolómicos se está profundizando en el entendimiento de las rutasmetabólicas existentes en organismos vegetales o en el de alguna ruta específica, que redunda enalteraciones o cambios en otras rutas aparentemente no conectadas con la primera. En definitiva, seestá cada vez más cerca de poder analizar y entender mejor el metabolismo desde una perspectivaglobal. También se está facilitando el que se puedan desarrollar aproximaciones de ingeniería genéticapara la producción de nuevos compuestos de interés industrial (p.e., plásticos biológicos), así comopara incrementar la cantidad de alguno ya existentes (p.e., almidón) con el fin de favorecer suaprovechamiento/rendimiento energético (p.e., incrementar la tasa de producción de bioetanol apartir de la fermentación del almidón).


Ejemplos


Metabolómica

55



10

-11

10

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

% Proximidad

% Competencia

% Importancia


Media Metabolómica

2,26

2,36

2,07

2,12

1,80

1,94

1,54

1,75

1,62

1,67

1 2 3 4






La importancia y proximidad temporal de esta tecnología son altas, pero los factorescompetitivos en bloque son mucho más bajos que la media. Esta situación sugiere quela falta de recursos, equipamiento y conocimiento en esta precisa tecnología suponenuna amenaza a la calidad científica española y ulteriores desarrollos en metabolómica.

Gran interés en alimentos funcionales por parte de la industria. España es unnicho de variabilidad vegetal.

Falta de financiación. Es un área muy incipiente.

Prioridad del Plan Nacional.

Proyectos de I+D y publicaciones españolas.

2005-2010.

Posición

Ventajas

Limitaciones

Medidas



56


El proteoma constituye el conjunto de proteínas que se traducen y expresan en un organismo y su estudio es fundamentalpor ser las proteínas los elementos funcionales mayorritarios de la célula. También lo es el estudio de las interaccionesproteína-proteína y la formación de complejos supramoleculares, en lo que se viene llamando en su aspecto más dinámicocomo “el interactoma”, ya que el mismo constituye uno de los aspectos más cruciales para el correcto funcionamiento yviabilidad celular.

Las variaciones entre patrones proteicos se deben a dos fenómenos:

• Control espacio-temporal de la expresión génica. El control transcripcional superpuesto sobre el control traduccionaldeterminan cuándo y dónde ha de sintetizarse y acumularse una proteína o conjunto de proteínas. Por ello, cada proteínatiene un patrón de expresión característico, y que generalmente está asociado a un órgano o a un tipo celulardeterminado, que es reflejo de la funcionalidad fisiológica inherente a cada tipo celular. Así, a modo de ejemplo, esanticipable que los genes que codifican las enzimas de la ruta biosintética encargada de la síntesis de “licopeno” en plantasde tomate se expresen, y sus proteínas se acumulen, mayoritariamente en frutos de tomate y no en las raíces de dichaplanta donde dicho compuesto no es precisamente abundante.

• Modificaciones post-transcripcionales, es decir la serie de cambios y modificaciones químicas que sufre una proteínadurante el curso de su síntesis así como a lo largo de su vida media y también durante su degradación (ej. procesamiento,glicosilación, fosforilación, etc.) (ver tecnología T5). Todas ellas contribuyen, en mayor o menor medida, a regular lacorrecta estructura proteica y por tanto la función biológica.

El conocimiento sobre las interacciones entre proteínas puede además desvelar nuevas rutas de señalización o metabólicasque tienen lugar en los organismos, así como conocer la existencia de nuevos complejos proteicos. De igual forma, ciertasinteracciones proteína-proteína son de vital importancia para el estudio de enfermedades y la proteómica puede ayudar abuscar tratamientos. Este último hecho no ha pasado desapercibido a las compañías farmacéuticas, que cada vez másincluyen en sus productos nuevas tecnologías en proteómica.

Aplicaciones

• Identificación de relaciones funcionales entre proteínas

• Caracterización y validación de nuevas dianas terapéuticas

Algunas de las técnicas utilizadas en proteómica son:

• Ensayo de Doble Híbrido (Two-Hybrid). El ensayo de doble híbrido, generalmente desarrollado experimentalmente enlevadura, se utiliza para identificar aquellas proteínas (denominadas “presa”) que estando presentes en una librería deexpresión determinada son capaces de interaccionar con una proteína de interés (denominada anzuelo) cuando ambasse expresan y se localizan en el mismo compartimento celular. Dicha interacción se visualiza mediante el uso de genesdelatores que se activan transcripcionalmente cuando la proteína anzuelo reconoce o es reconocida (interaccionan) poralguna de las proteínas presa. El uso masivo de dicha aproximación está permitiendo caracterizar un gran número deinteracciones proteicas así como que está facilitando la construcción del entramado supramolecular o interactomacaracterístico de organos, tejidos y tipos celulares.

• FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) consiste en marcar proteínas con moléculas fluorescentes o fluoróforodistinto, que absorben y emiten luz a diferentes longitudes de onda y que además pueden interferir o secuestrar laemisión característica que provenga de alguna de ellas. Dentro de un complejo proteico, en el que coexistan diferentestipos de proteínas con diferentes marcas fluorescentes, se podrá visualizar no sólo si hay interacción física entre ellassino también estimar la proximidad existente entre las proteínas que conforman dicho complejo multiproteico.

• Chips de proteínas. Las proteínas identificadas en un orgánulo, en un tipo celular, en un órgano cualquiera osimplemente la totalidad de proteínas anotadas en un genoma determinado, pueden ser expresadas masivamente ensistemas heterólogos, purificadas y son depositadas e inmovilizadas de manera individual, ordenada e independiente endispositivos denominados chips. Sobre dichos chips proteicos, generalmente realizados sobre una superficie plana einerte, se realizan experimentos de difente tipo, pero sobre todo encaminados a identificar componentes putativos deun interactoma. Para la detección de proteínas específicas se utilizan anticuerpos que reaccionan con las proteínasadheridas a una placa. Para este tipo de aproximación generalmente lo más costoso es la disponibilidad o producciónmasiva de proteínas individuales.

El Instituto Europeo de Bioinformática (EBI) posee bases de datos de organismos vegetales y animales como Arabidopsis,con más de 26.000 proteínas o C. elegans, con más de 21.000.

En la actualidad ya existen bases de datos para estudiar interacciones entre proteínas, aunque los datos son proporcionadosen diferentes formatos. Ante la necesidad de crear estándares de almacenamiento de información, entendibles por todos losgrupos de investigación, el HUPO29 creó en el 2002 el PSI (Protein Standard Initiative), que tiene como objetivo crear unabase de datos con un formato único, que pueda ser utilizada y entendible por cualquier grupo de investigación.

Como primer paso se ha centrado en dos áreas: espectrometría de masas, que genere patrones de espectros deproteínas, e interacciones proteína-proteína, que sincronicen la información proteómica en un mismo formato, parafacilitar la proteómica comparativa.


Ejemplos


Proteómica

29 HUPO: Human Proteome Organization.

57



22

5

-26

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

% Proximidad

% Competencia

% Importancia


Media Proteómica

2,14

2,36

1,83

2,12

1,62

1,94

1,48

1,75

1,49

1,67

1 2 3 4






La importancia y proximidad temporal de esta tecnología son muy altas, pero losfactores competitivos en bloque son mucho más bajos que la media. Estasituación sugiere que la falta de recursos, equipamiento y conocimiento en estatecnología suponen una amenaza a la calidad científica española y ulterioresdesarrollos en proteómica.

Conocimiento científico.

Casi todos los factores competitivos.

Necesidad de generar industria e inyectar recursos para crear plataformas deinteracciones de proteínas (Centro Nacional de Proteómica).

Número de proyectos de I+D y demostración tecnológica.

2005-2010.

Posición

Ventajas

Limitaciones

Medidas



58


La Oficina Española de Variedades Vegetales (OEVV), que depende del Ministerio de Agricultura, Pescay Alimentación, es el organismo estatal responsable del sistema de registro y la protección de lasobtenciones vegetales de acuerdo al Convenio de la Unión Internacional para la Protección de lasObtenciones Vegetales (UPOV) y a las normas comunitarias. La UPOV es una organizaciónintergubernamental con sede en Ginebra (Suiza), que tiene como objetivo la protección de lasobtenciones vegetales por un derecho de propiedad intelectual.

Para que una nueva variedad pueda ser registrada por la OEVV, además de demostrar, en su caso, unvalor agronómico superior, tiene que reunir tres requisitos:

• Ser Distinta: se debe diferenciar claramente de cualquier otra variedad por la expresión al menosde algún carácter resultante de un genotipo o de una combinación de genotipos

• Ser Homogénea: ser suficientemente uniforme en sus caracteres específicos.

• Ser Estable: se debe propagar sin la alteración de sus caracteres específicos.

La mejora vegetal y el desarrollo de nuevas especies combinan métodos tradicionales con otrosbiotecnológicos para implementar la productividad. Sin embargo, el registro de nuevas variedadesvegetales se sigue basando, hasta la fecha, fundamentalmente en la capacidad de distinguir dosvariedades a partir de la observación de caracteres fenotípicos (como por ejemplo crecimiento,coloración de la hoja, porte del tallo, tamaño del fruto, época de floración). Gracias a los avances engenómica, el futuro se dirige hacia el análisis de caracteres diferenciales mediante marcadoresmoleculares, de forma que sea posible demostrar que un determinado genotipo puede estar asociadoa un fenotipo, y que esta combinación resulta novedosa como para describir una nueva variedad.

Aplicaciones

• Protección de la propiedad intelectual.

• Control de Calidad de semillas.

• Desarrollo de nuevos descriptores moleculares específicos de especie.

En España, la OEVV, de acuerdo a la normativa internacional, tan sólo permite proteger nuevasvariedades en función de caracteres morfológicos. Sin embargo, la utilización de marcadoresmoleculares ligados a caracteres fenotípicos de interés o como meros criterios de ayuda taxonómicaes una práctica en auge previa a la identificación y registro de nuevas variedades.

Para proteger variedades, existen además agrupaciones de obtentores de variedades vegetalesdedicadas a la representación, gestión y defensa de los derechos de propiedad industrial sobrematerial vegetal u otras invenciones biotecnológicas.

En nuestro país, donde la producción vitífera supone el 11% de la producción total, Genoma Españaha cofinanciado junto con Genoma Canadá un proyecto en uva (Vitis vinifera), que pretende identificarmarcadores moleculares que definan caracteres ventajosos (inicio de la maduración, tamaño de labaya, sabor, aroma, etc.), con el fin de que en un futuro y gracias a programas de mejora, se puedanobtener nuevas variedades susceptibles de ser registradas.

El IRTA ha creado un servicio denominado IRTAGen, que permite mediante el empleo de marcadoresmoleculares, la identificación varietal, el análisis de pedigríes, la realización de pruebas de purezahíbrida y el control de calidad de semillas y plantas (http://www.irta.es/esp/que/serveis/irtagen.asp).


Ejemplos


Registro Molecular de Variedades

59



5

-7

23

19

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

% Proximidad

% Competencia

% Importancia


Media Registro Molecular de variedades y especies

2,51

2,36

2,31

2,12

2,12

1,94

2,24

1,75

1,83

1,67

1 2 3 4






Esta tecnología dispone de un grado de importancia menor que la media, aunquela proximidad es alta. En esta tecnología tenemos una gran capacidadcompetitiva con clarísimo interés industrial. Convendría reforzar el conocimientocientífico y tecnológico.

Alta capacidad competitiva con clarísimo interés industrial.

Legal.

Favorecer el empleo de los marcadores moleculares para el registro de nuevasvariedades como complemento a los caracteres morfológicos reconocidosactualmente.

Nuevas variedades protegidas por medio de marcadores moleculares.

Cercana al 2005.

Posición

Ventajas

Limitaciones

Medidas



60


Un organismo transgénico es aquel en el que se introduce un fragmento de ADN exógeno(normalmente un gen) para que sea expresado dentro de él y cuya expresión se traduzca en algúncarácter no propio del organismo (p.e., adquisición de alguna ventaja adaptativa como plantasresistentes a herbicidas u organismos productores de hormonas).

El proceso físico que permite la vehiculización del ADN dentro del organismo, hasta que alcanza elnúcleo y se integra en el ADN celular, se denomina transformación y se puede llevar a cabo pordiversos métodos como son, por citar algunos, la biolística, la electroporación o la infección porAgrobacteium tumefaciens.

Para detectar si un gen “exógeno” (transgen) ha quedado incorporado dentro de un organismo, sehan venido utilizando hasta la fecha genes de resistencia a antibióticos, que acoplados al transgén seexpresan conjuntamente dentro del organismo transfectado, y permiten una fácil detección.

Los marcadores de resistencia se agrupan en tres grupos: los que no rinden eficacia en medicinahumana, los que pueden utilizarse de manera puntual en medicina y los que son potenciales terapias.En base a esto y al principio de precaución, que pretende evitar la mínima contribución al desarrollode resistencias, se han diseñado nuevas alternativas que evitan el empleo de marcadores antibióticospara seleccionar la transgénesis.

Así pues, otros métodos de selección son:

• Resistencia a herbicidas. Entre los marcadores de resistencia destaca el gen bar, aislado de unacepa de Streptomyces, que actúa en presencia del herbicida PPT (fosfonitricina) y esparticularmente efectivo en cereales, gramíneas y leguminosas.

• Eliminación del marcador de resistencia haciendo uso de elementos transponibles, querecombinan de manera homóloga con el gen marcador que se ha insertado y lo eliminan.

• Genes de Rutas Metabólicas, como genes de la manosa deshidrogenasa, fosfomanosa isomerasa,y genes de isopentenil transferasa (procedentes del T-DNA de A. tumefaciens) que confieren unaventaja de crecimiento en presencia de sustratos adecuados.

Aplicaciones

• Control de la expresión de genes transgénicos de interés.

• Optimización de protocolos de transformación.

• Eliminación del riesgo asociado a la utilización de genes de resistencia a antibióticos.

• Adaptación a la nueva situación regulatoria en la UE, que restringe muy severamente el empleo deestos marcadores.

En España, uno de los maíces Bt más cultivados, el denominado Bt176, en su construcción genéticaincluye el gen bla, que confería en su proceso inicial de clonado en bacterias resistencia a ampicilina,que no en la planta. Sin embargo, su mera presencia en la planta puede conllevar queregulatoriamente no pueda ser posible su siembra en los próximos años.

Actualmente existen alternativas al empleo de marcadores de resistencia a antibióticos aunque no sonóptimos en todos los casos de transformación.

La empresa SunGene posee la patente de una enzima involucrada en la detoxificación de la 2-deoxiglucosadurante la transformación de plantas.

La Universidad de Georgia ha desarrollado un marcador que sustituye a la ampicilina. Este marcadorse basa en la presencia del gen rtl que permite el crecimiento de bacterias transformadas enpresencia del alcohol ribitol, a diferencia de las bacterias no transformadas.

En los métodos más novedosos se utilizan compuestos químicos no tóxicos y las células no transformadasno mueren, sino que el método de selección es diferente. Las células transformadas presentan una ventajametabólica. En este sentido se han utilizado moléculas como la β-glucuronidasa, genes de fosfomanosaisomerasa, y genes procedentes del T-DNA de A. tumefaciens (isopentenil transferasa).


Ejemplos


Registro Molecular de Variedades

61



-11

5

21

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

% Proximidad

% Competencia

% Importancia


Media Alternativas a la resistencia a antibióticos

2,38

2,36

2,20

2,12

1,99

1,94

1,82

1,75

1,72

1,67

1 2 3 4






Esta tecnología dispone de un grado de importancia menor que la media, aunquela proximidad es muy alta. Los factores competitivos son superiores a la media,pero probablemente insuficientes para dar una respuesta a corto plazo.

Ninguna en especial. Todos los factores competitivos son superiores a la media.

Escaso sector industrial español al que transferir esta tecnología.

Dado que la proximidad temporal es alta y las autoridades europeas insisten enimplantar alternativas, sería conveniente promocionar a los investigadores o invencionesen este campo, con vistas a proveer de soluciones a la industria multinacional.

Proyectos, consorcios y alternativas implantadas comercialmente.

2005.

Posición

Ventajas

Limitaciones

Medidas



A lo largo del año 2003 y del presente año 2004,

el equipo de expertos en prospectiva del

Observatorio de Prospectiva Tecnológico Industrial

(OPTI) y de Genoma España, en colaboración con

la comunidad científica y empresarial, y en

concreto con los voluntariosos y desinteresados

miembros del Panel de Expertos, constituido ad

hoc (ver Anexo III), han realizado un esfuerzo

para predecir el entorno social, económico y

tecnológico de la Biotecnología aplicada a los

Sectores Agrícola, Ganadero, Acuícola y Forestal.

Esta predicción es el resultado del análisis de

documentación al respecto (ver Anexo I), de la

valoración de dicha información por el Panel de

Expertos; de una encuesta sobre tecnologías

relevantes y su situación en España, así como del

análisis de las respuestas obtenidas en dicha

encuesta. Este procedimiento se enmarca dentro

de las metodologías, contrastadas por muchos

años de trabajo, del OPTI (ver metodología).

El entorno socio-económico en el que se encuentra

inmersa la Biotecnología aplicada al sector agrario

y afines es sin duda complejo:

• El sector productivo asiste atónito a un cambio de

paradigma en sus fundamentos, las directrices

europeas pretenden convertir la agricultura

productiva en una “agricultura de recreo”.

• El transformador rechaza las materias primas

derivadas de cultivos transgénicos y no quiere ni

nombrar la palabra Biotecnología, temeroso de que

relacionen su marca (principal activo) con estas

prácticas, aunque buscan “a hurtadillas” valor

añadido para sus productos a través de ellas.

• Los productores mundiales de semilla siguen

desarrollando nuevas variedades transgénicas,

que explotan bien comercialmente o bien a

través de licencias, mientras extienden su

“plaga” de cultivos transgénicos, resistentes a

sus herbicidas, por el mundo.

• El consumidor se posiciona cuando menos

estupefacto ante la decisión de comprar

alimentos etiquetados como OMGs, aunque su

principal atención la sigue captando bien el

precio o bien la calidad del alimento,

relacionando esta última de manera directa con

posibles efectos beneficiosos sobre su salud.

• El legislador reacciona reforzando hasta la

extenuación la legislación, que ya de por sí es

difícil de cumplir y de controlar.

• Los grupos ecologistas, que ya han perdido la

batalla política para evitar nuevas aprobaciones

de OMGs en Europa, insisten en movilizar a una

escéptica sociedad civil.

• Los grupos industriales multinacionales que

operan en distintos sectores, como el

farmacéutico, el energético o el químico,

conocedores de que la Biotecnología es mucho

más que la transgénesis, miran con “algo más

que curiosidad” hacia esta disciplina.

• Y mientras, ¿qué hacen los investigadores?

Siguen avanzando ajenos a la realidad, salvo la

que recorta la financiación de sus proyectos, en

el conocimiento de las bases moleculares que

explican la vida.

A pesar de la confusión actual existente, la

Biotecnología, con sus ventajas e inconvenientes,

inherentes ambas en todos los nuevos desarrollos

tecnológicos, representa una clara oportunidad

para productores, transformadores, consumidores

y para la sociedad en general.

La Biotecnología permite diseñar productos y

producciones más resistentes, de mayor calidad,

más rentables, e incluso con propiedades

beneficiosas sobre la salud del consumidor. La

Biotecnología permite minimizar la carga química,

reutilizar y eliminar residuos, y realizar controles

sanitarios más eficientes, es decir, avanzar hacia

la sostenibilidad. La Biotecnología permite dibujar

un nuevo horizonte en nuestros campos, desde

cultivar nuevas especies comestibles hasta

cosechar productos no alimentarios, como

fármacos, enzimas industriales o precursores

energéticos, convirtiendo así a las plantas en

auténticas biofactorías.

Dentro del contexto tecnológico analizado, existe

una línea directriz que nos guía hacia el futuro de

la Agro-Biotecnología: la Genómica y sus

aplicaciones. La Genómica, entendida en sus

términos más amplios, estudia la estructura y

función de los genes, y otras secuencias de ADN,

simultáneamente. Este estudio permite conocer

las causas y factores, casi siempre múltiples, de

62


7. Conclusiones

todo lo que acontece, salvo accidentes, en lasproducciones vegetales y animales. Así podemosconocer y caracterizar molecularmente eldesarrollo, la adaptación y la resistencia, entreotros, de una variedad vegetal o de un animal.

Siguiendo las lecciones de Confucio, filósofo ygobernador Chino que vivió en el siglo V a.C.,quien preconizó que el conocimiento de las causasde las acciones es el principio y fin del mundo, laGenómica pretende explicar, a través de lascausas moleculares, el resultado de lasproducciones agrícolas y ganaderas. Este más queambicioso objetivo, se aborda desde distintospuntos de vista, es decir, combinando distintasdisciplinas que a todos los efectos se considerantecnologías críticas:

• La creación de Mapas Genéticos, que permitenconocer la estructura de los genomas y laposición de los genes.

• La realización de Genotecas y Colecciones deESTs que permiten reducir los genomas a unaescala de trabajo abordable.

• El estudio de la expresión de los genes oTranscriptómica, que permite conocer cómo seregulan, activan o inhiben los distintos genesante distintas circunstancias.

• El estudio de las proteínas a que da lugar dichaexpresión, comenzando por la Identificación ySeparación de Proteínas y terminando porestudiar las modificaciones o interacciones quesufren dichas proteínas, en la denominadaProteómica.

• Y por último, estudiando los subproductos ometabolitos, a través de la Metabolómica, aque dan lugar las proteínas, como vitaminas uhormonas entre otros.

La cantidad de información que se genera en estosexperimentos es inconmensurable, y requiere deun esfuerzo de entendimiento “sobrehumano”. Alfin y al cabo estamos tratando de entender cómofunciona la vida. En este campo se hace puesimprescindible recurrir a herramientas dealmacenamiento, computación, interpretación ycorrelación de datos, que se irán desarrollando alo largo de los próximos años, y que se englobandentro de la disciplina de la Bioinformática.

El avance en el conocimiento de los genes y susfunciones será sin duda progresivo, y aunque la

ciencia tenga por objetivo el entendimiento

completo e integrado del funcionamiento del

genoma, tarea esta que puede llevarnos hasta el

confín de los tiempos, se irán produciendo

importantes avances que tendrán aplicaciones

inmediatas. Así por ejemplo, todos los programas

de mejora genética irán introduciendo la

Selección Asistida por Marcadores, tecnología

considerada a todos los efectos como la más

crítica de entre todas las analizadas, tanto por su

importancia para el futuro, su proximidad

temporal, como por las capacidades o

competencias existentes en nuestros centros de

investigación, universidades y empresas. No cabe

duda de que un importante valor añadido en la

agricultura del futuro residirá en la obtención de

“super-reproductores” o “super-líneas” que

produzcan descendencia con las características

deseadas, ya sean productivas, industriales o de

comercialización.

Otra de las tendencias tecnológicas claras para el

futuro, es la polémica transformación génica, en

ocasiones necesaria pues no existe variabilidad

genética natural para todos los caracteres

deseados. Ya no sólo se han aprobado nuevos

cultivos transgénicos en España, sino que la

Comisión Europea ha levantado la moratoria de

facto existente. De entre las tecnologías críticas

que se pueden incluir en transformación, se han

identificado por un lado el desarrollo y mejora de

Protocolos y Vectores de Transformación, que

permitan un mejor control de la expresión de los

genes que se introducen, y por otro lado la

Inserción y Deleción Dirigida (recombinación

homóloga) de genes, es decir, conseguir una

ingeniería genética de precisión en cultivos y

animales, introduciendo o eliminando genes de

lugares determinados.

Además, recientemente la Autoridad Europea de

Seguridad Alimentaria recriminó el uso de genes

de resistencia a antibióticos de uso clínico, que se

introducen en la planta junto con el evento

transgénico, para eliminar mediante un antibiótico

las células que no han sido transformadas. Esta

Agencia llamó la atención sobre la importancia de

desarrollar y usar Alternativas a la Resistencia

a Antibióticos, como marcadores de

transformación genética en plantas.

La última de las 12 tecnologías críticas

identificadas en este informe hace referencia al

desarrollo y homologación de métodos

biotecnológicos para el Registro Molecular de

Variedades y Especies, registro que se practica

63


hoy en día, pero en base a característicasmorfológicas, fisiológicas, y en general fenotípicas,tal y como se viene haciendo desde hace décadaso incluso siglos.

Como es natural muchas de estas tecnologías seirán implantando y su uso se irá generalizando alo largo de los próximos años, previsiblementeantes del 2010.

La percepción de los expertos encuestados, enrelación a la capacidad competitiva, no es muyhalagüeña, pues ninguno de los principalesfactores competitivos alcanza el “aprobado”. Elconocimiento científico y tecnológico es sin lugar aduda el factor más competitivo y sobre el cualhabría que nuclear cualquier acción o programaque tuviera como objetivo el desarrollo de la agro-biotecnología; el segundo factor más competitivo,es la formación de los recursos humanos, aunquelas empresas lo relegan a puestos más bajos; eltercer factor más competitivo es el equipamiento yla infraestructura científica disponible en red, esdecir, que pueda utilizarse con carácter horizontalen distintos proyectos; y los dos últimos factores,que cosechan índices de competencia similares,son males endémicos de la investigación española,y que son la escasez de industria y de recursoseconómicos.

Las medidas que habría que tomar para fomentarel valor añadido de nuestros productos y denuestras producciones agrícolas y afines, a travésde la Biotecnología, son de distinta naturaleza.Algunas de las recomendaciones surgidas de esteestudio incluyen:

• Priorizar la investigación en las doce tecnologíasaquí descritas, de marcado carácter horizontal.Si bien cualquier esfuerzo de inversión debieraestar bien estructurado, sobre todo cuando setrata de inversiones en tecnologías relacionadascon la Genómica, pues es necesario disponer deconocimientos y herramientas muy diversas queexigen un esfuerzo de integración y en muchasocasiones de vocación de servicios.

• Priorizar el uso de estas tecnologías en lasespecies vegetales y animales de mayorimportancia económica o especies de granpotencial para España pero con problemas deproducción. Por su parte Genoma España y laAcción Especial en Genómica del Ministerio deEducación y Ciencia han puesto en marchagrandes proyectos de Genómica en cítricos,melón, uva y lenguado, entre otros.

• Realizar programas que fomenten la innovaciónen agro-biotecnología, que incluyan entre otros:la colaboración directa entre los profesionales dela mejora vegetal y animal con los genetistas ybiólogos moleculares; y la orientación delexcelente conocimiento desarrollado en genéticay biología molecular de especies modelo haciaespecies de interés económico.

El consenso alcanzado en las percepciones defuturo, entre los investigadores y expertos quetrabajan para entidades públicas y privadas que sehan consultado, pone sencillamente de manifiestoque no podremos entender la agricultura, laganadería, la pesca o la silvicultura sin laBiotecnología. España presenta importantesfortalezas para su aplicación, ya sean científicas,culturales, industriales, de clima o medio, quepueden y deben facilitar el desarrollo de estanueva fuente de riqueza. Ahora está en nuestrasmanos dedicar los esfuerzos y recursos necesariospara convertir la Biotecnología en uno de losmotores de progreso de la sociedad futuraespañola.

64


65


Para la síntesis de las tendencias y tecnologías

críticas se han analizado artículos científicos y

estudios internacionales, entre estos últimos cabe

destacar los siguientes:

• Foresight - Agriculture in the UK-its Role and

Challenge. DTI. Septiembre 2001.

• The Forward Look 2003. OST-UK.

• Foresight Futures 2020. Revised Scenarios and

Guidance. DTI. Septiembre 2002.

• A scenario for success in 2005: Biotechnology in

the UK. OST-UK. Noviembre 2000.

• Identifying emerging generic technologies at the

National Level: the UK experience. PREST.

University of Manchester, UK. Agosto 2002.

• Research Strategy. Forestry Commission for

Great Britain and Scotland. Agosto 2001.

• Australian Biotechnology 2000 A National

Strategy. CSIRO.

• National Biotechnology Strategy. Biotechnology

Ministerial Council, Australia. Noviembre 2000.

• Plant Biotechnology: Current and Potential

Impact for Improving Pest Management in U.S.

Agriculture: An analysis of 40 Case Studies.

NCFAP. Junio 2002.

• National Plant Genome Initiative: 2003-2008.

US-NSTC. Enero 2003.

• Technologies Clés 2005. Rapport Final. Francia.

Octubre 2000.

• Agriculture in Society: a new perspective. Future

initiatives for knowledge and innovation. NCAR.

Holanda 1998.

• Agribusiness: Knowledge and Innovation

Priorities Aspirations for the 21st Century.

National Council for Agricultural Research.

Holanda 1998.

• Towards Healthy Animal Production: Future

Initiatives for Knowledge and Innovation.

National Council for Agricultural Research

Holanda 1998.

• Fisheries and Aquaculture. Knowledge andAspiration Priorities for the 21st Century.National Council for Agricultural Research.Holanda 1998.

• The Foresighted Society: a synthesis report fromthe Swedish technology foresight project.Swedish Technology Foresight, 2000.

• The Future is in Knowledge and Competence.Technology Strategy – a review of choices.TEKES, The National Technology Agency.Finlandia 2002.

• New Genetics, Food and Agriculture: ScientificDiscoveries – Societal Dilemmas InternationalCouncil for Science, Paris, Francia 2003.

• Looking Ahead. An AEBC Horizon Scan.Agriculture and Environment BiotechnologyCommission, UK. Septiembre 2002.

• Animals and Biotechnology. A Report by theAEBC. Agriculture and EnvironmentBiotechnology Commission, UK. Septiembre2002.

• New Zealand Biotechnology Strategy. Ministry ofResearch, Science and Technology New Zealand.Mayo 2003.

• Growing the Biotechnology in New Zealand. AFramework for Action Report from TheBiotechnology Taskforce. MRS&T New Zealand.Mayo 2003.

• The Seventh Technology Foresight: FutureTechnologies in Japan towards the year 2030Ministry of Education, Japan. Julio 2001.

• Technology Foresight Ireland. The Irish Councilfor Science, Technology and Innovation (ICTS).

• ICTS Report on Biotechnology. The Irish Councilfor Science, Technology and Innovation (ICTS).

• Recent National Foresight Studies. A Review.Institute Prospective Technological Studies(IPTS). Diciembre 1998.

• World Agriculture: towards 2015/2030.Summary Report FAO 2002.

• National Critical Technologies, US.

ANEXO I

INFORMES ANALIZADOS PARA REALIZAR LA SÍNTESIS DOCUMENTAL

8. ANEXOS

66


ANEXO II

LISTADO DE PARTICIPANTES EN EL PANEL DE EXPERTOS

Nombre Organismo

Pablo Vera VeraIBMCP - CSIC

Instituto de Biología Molecular y Celular de PlantasUniv. Politécnica de Valencia - CSIC

Ignacio Romagosa Clariana Centro UdL-IRTA. Universidad de Lleida

Vicente PallasIBMCP - CSIC

Instituto de Biología Molecular y Celular de PlantasUniv. Politécnica de Valencia

Julio Salinas INIA. Instituto Nacional de Investigaciones Agrarias

José Ángel Martínez Escribano INIA. Instituto Nacional de Investigaciones Agrarias

Javier Paz-Ares Rodríguez CNB–CSIC. Centro Nacional de Biotecnología

Montserrat Pages CID-CSIC

José Manuel Pardo IRNASE-CSIC

Jaime Costa MONSANTO AGRICULTURA ESPAÑA

Esteban Alcalde SYNGENTA SEEDS S.A.

Gerardo Díaz SEMILLAS FITO S.A.

Lorenzo García-Ferriz COTEVISA

Tamara Maes ORYZON GENOMICS S.A.

Emilio Rodríguez Cerezo IPTS-Comisión Europea

Juan Antonio Cabrera CIEMAT-OPTI

José Luis Jorcano GENOMA ESPAÑA

Fernando Garcés GENOMA ESPAÑA

Miguel Vega GENOMA ESPAÑA

Graciela Sáinz GENOMA ESPAÑA

67


ANEXO III

ENCUESTA

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Alto

Medio

Bajo

Prioritario

Alto

Medio

Bajo

ConocimientoCientífico yTecnológico

Infraestructuray Equipamientoen red

Presencia e Interésindustrial

Formaciónde RRHH

RecursosEconómicosdisponibles

Antes de 2005

2005-2010

2010-2015

Después de2015

25

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68


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Bajo

Prioritario

Alto

Medio

Bajo




Formaciónde RRHH


Antes de 2005

2005-2010

2010-2015

Después de2015

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1)

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)20

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22

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67

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64

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27

8

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11

1

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32

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82

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10

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61

4 17

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31

72

12

3

69


Po

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Alto

Medio

Bajo

Prioritario

Alto

Medio

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Formaciónde RRHH


Antes de 2005

2005-2010

2010-2015

Después de2015

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31

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0

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22

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Po

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.

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Medio

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Prioritario

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Formaciónde RRHH


Antes de 2005

2005-2010

2010-2015

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1)

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4

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Medio

Bajo

Prioritario

Alto

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Formaciónde RRHH


Antes de 2005

2005-2010

2010-2015

Después de2015

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Prioritario

Alto

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Formaciónde RRHH


Antes de 2005

2005-2010

2010-2015

Después de2015

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12

16

74

73


ANEXO IV

ÍNDICES ESTADÍSTICOS

Para realizar el análisis estadístico se han utilizado las siguientes fórmulas:

NC (%)= (X/N) • 100.

Siendo:

NC = Nivel de Conocimiento (porcentaje)

X = Nº Respuestas relativas a una tecnología cuyo grado de conocimiento puede ser:

• alto• medio• bajo

N = Número total de respuestas

IGP = (4E+3F+2G+H)/N

Siendo:

IGP = Índice del Grado de Proximidad

E = Número de respuestas que estiman que la tecnología se materializará antes de 2005.

F = Número de respuestas que estiman que la tecnología se materializará entre 2005 y 2010.

G = Número de respuestas que estiman que la tecnología se materializará entre 2010 y 2015.

H = Número de respuestas que estiman que la tecnología se materializará después de 2015.

N = Número total de respuestas.

IGI = (4A+3B+2C+D)/N

Siendo:

IGI = Índice del Grado de Importancia

A = Número de respuestas que consideran que el grado de la importancia de la tecnología es prioritario.

B = Número de respuestas que consideran que el grado de la importancia de la tecnología es alto.

C = Número de respuestas que consideran que el grado de la importancia de la tecnología es medio.

D = Número de respuestas que consideran que el grado de la importancia de la tecnología es bajo.


74


FM (%)= (X/N) • 100

Siendo:

FM: Fecha de materialización (porcentaje de respuestas)

X = Nº Respuestas relativas a una tecnología que se estima se materialice en un período concreto,pudiendo ser:

• X = A* antes de 2005.

• X = B* entre 2005 y 2010.

• X = C* entre 2010 y 2015

• X = D* después de 2015.

A*= Número de respuestas que estiman que la tecnología se materializará antes de 2005.

B*= Número de respuestas que estiman que la tecnología se materializará entre 2005 y 2010.

C*= Número de respuestas que estiman que la tecnología se materializará entre 2010 y 2015.

D*= Número de respuestas que estiman que la tecnología se materializará después de 2015.


IGCf=(4a+3b+2c+d)/N

Siendo:

Índice de Grado de Competencia por factores (IGCf)

Los factores competitivos que se analizan son:

a. Conocimiento Científico y Tecnológico.

b. Infraestructura y Equipamiento en red.

c. Presencia e Interés industrial.

d. Formación de Recursos Humanos.

e. Recursos económicos disponibles.

Por esto, cada una de las tecnologías tendrá 5 índices de grado de competencia, según el factoranalizado, así pues:

a = Número de respuestas que consideran que la posición del factor competitivo de la tecnología esaltamente ventajosa.

b = Número de respuestas que consideran que la posición del factor competitivo de la tecnología es másventajosa que competidores.

c = Número de respuestas que consideran que la posición del factor competitivo de la tecnología esmenos ventajosa que competidores.

d = Número de respuestas que consideran que la posición del factor competitivo de la tecnología esnetamente desventajosa.


75


IGCt= (4a*+3b*+2c*+d*)/N

Siendo:

IGCt: Índice del Grado de Competencia por Tecnologías

a* = Número de respuestas que consideran que la posición competitiva de la tecnología es altamenteventajosa.

b* = Número de respuestas que consideran que la posición competitiva de la tecnología es másventajosa que competidores.

c* = Número de respuestas que consideran que la posición competitiva de la tecnología es menosventajosa que competidores.

d* = Número de respuestas que consideran que la posición competitiva de la tecnología es netamentedesventajosa.


• AFLP (Amplified Fragment Length

Polimorphism): Polimorfismos amplificados por

PCR, que permiten analizar la variación genética.

Son herramientas más útiles que el resto de

polimorfismos, ya que permiten un análisis más

eficientes y resolutivos en un menor tiempo.

• Alelos: Formas alternativas de un gen o una

secuencia de un gen en un locus determinado. El

número de alelos en un organismo, varía en

función de la dotación cromosómica del mismo,

salvo los gametos, que poseen la mitad. Así por

ejemplo un individuo diploide tiene dos alelos en

cada locus genómico y uno en cada locus

gamético.

• Antera: Región terminal del estambre,

constituida por sacos polínicos, que encierran los

granos de polen.

• Anticuerpo: Proteína de defensa secretada por

el sistema inmune.

• BAC (Bacterial Artificial Chromosome): Los

Cromosomas Artificiales de Levadura son

vectores de origen bacteriano, y que basados en

una molécula bacteriana, denominado Factor F,

permiten introducir en otro organismos

fragmentos de DNA de hasta 1Mb (106 pares de

bases).

• Biomolécula: Compuesto orgánico presente

como componente esencial de los organismos

vivos.

• Blastómero: Célula temprana del desarrollo

embrionario que resulta de la división celular

que precede a la formación del zigoto.

• CAPS (Cleaved Amplified Polymorphic

Sequence): Técnica que permite identificar

polimorfismos en un locus determinado.

• Citometría de Flujo: Es una técnica que separa

células o estructuras celulares a su paso por un

haz láser, en función de su conformación,

durante un proceso conocido como “sorting”, que

embebe cada una de estas estructuras en

pequeñas “gotas” para permitir un análisis

unitario.

• Clon: Conjunto de células u organismos

descendientes de una sola célula u organismo

respectivamente.

• Clonar: Introducir un fragmento de DNA de un

organismo en otro por medio de vectores

(plásmidos, BACs, YACs, cósmicos, etc.).

• Cósmido: Vector que contiene elementos de

plásmidos, utilizado para clonar grandes

segmentos de DNA.

• Cromatografía: Técnica de separación de una

mezcla de moléculas químicas (denominadas

fase móvil), basada en su migración diferencial a

su paso por una columna (llamada fase

estacionaria), que puede ser papel, resina, gel,

etc. La separación se realiza en función de la

capacidad de las moléculas a quedar más o

menos retenidas en la columna, factor que varía

en función de parámetros físico-químicos, como

su masa, su carga, su punto isoeléctrico, etc.

Cuando la muestra vuelve a salir de la columna

(elución), lo hace de manera ordenada, es decir,

las moléculas similares que quedan agrupadas

en el interior de la ésta, eluyen juntas.

La Cromatografía multidimensional permite la

separación de mezclas complejas utilizando

múltiples columnas con varias fases

estacionarias, de forma que las distintas

fracciones resultantes, tras el paso por una de

ellas, pueden ser transferidas a otras para

continuar el proceso de separación.

• Desequilibrio de ligamiento (LD): Fenómeno

por el cual dos loci genéticos que tienden a

heredarse de forma conjunta (en bloque), lo

hacen por separado.

• Diploide: Célula u organismo que contiene dos

conjuntos de información génica.

• DNA complementario (cDNA): DNA producido

por una enzima conocida como transcriptasa

inversa, que es complementario a un mRNA.

• DNA polimerasa: Enzima que cataliza la

síntesis de DNA a partir de un molde (que es

una de las hebras de la doble hélice de DNA).

76


GLOSARIO

• DNA recombinante: DNA de diferentes

orígenes genéticos que se une para dar lugar a

nuevas combinaciones.

• Dogma Central: Principio de la Biología

Molecular que postula que la información

genética fluye desde un DNA a un RNA y a

proteínas.

• Electroforesis: Técnica que permite separar

iones, proteínas o ácidos nucleicos en respuesta

a un campo eléctrico.

• Ensayo de Doble Híbrido (Two-Hybrid): Se

desarrolló para estudiar interacciones proteína-

proteína in vivo, y en el que una proteína de

interés (cebo), unida a un DBD (dominio de

unión a DNA) se enfrenta a una librería de

proteínas provenientes de cDNA y unidos

también a dominios activadores de la

transcripción.

• Enzima: Biomolécula o proteína que cataliza

una reacción química.

• EST (Expressed Sequence Tag): Pequeños

segmentos génicos que provienen de un cDNA y

que forman por tanto una parte activa del gen.

Se pueden usar para identificar genes cuando

están fuera del cromosoma.

• Espectrometría de Masas (MS): Técnica en la

que moléculas proteicas son ionizadas y

aceleradas a través de un tubo de vacío y

posteriormente son identificadas bajo el efecto

de un campo magnético en función de su masa y

su carga, que determina el “tiempo de vuelo” de

la molécula. Dentro de la espectrometría de

masas las más representativas son las

denominadas MALDI-TOF (Matriz-Assisted Laser

Desorption/Ionization, MALDI), que utilizan la

técnica de generación de iones mediante láser, y

la Espectrometría de Masas en tándem MS/MS.

• Expresión génica: Proceso que da lugar a la

expresión de un gen, es decir a su transcripción,

procesamiento y posterior traducción.

• Factor de Transcripción: Proteína que se une

a un elemento regulador del DNA y es capaz de

controlar el inicio de la transcripción, ya que

además permite que la RNA polimerasa se una al

promotor del gen.

• Fenotipo: Constitución física de un organismo.

• FRET (Fluorescence Resonance Energy

Transfer): Técnica que permite analizar

interacciones proteína-proteína. Consiste en el

marcaje de proteínas con moléculas

fluorescentes, que absorben y emiten luz a

distinta longitud de onda, que ayudan al

establecimiento de separaciones entre ellas.

• Gameto: Célula reproductora femenina o

masculina.

• Gen: Unidad de la herencia que se segrega

durante la meiosis o formación de los gametos y

determina una característica física.

• Génica: Genética.

• Genómica: Estudio del genoma completo, de

todo el DNA o material genético de un

organismo.

• Genómica funcional: Estudio de las relaciones

existentes entre genotipos particulares y

fenotipos específicos.

• Genotipo: Constitución genética de un

organismo.

• GenBank: Base de datos de secuencias de DNA

y datos del genoma, disponible en internet.

• Haploide: Organismo que tiene un solo

conjunto de información génica.

• Haploidización: Producción de haploides a

partir de diploides por pérdidas cromosómicas.

• Haplotipo: Conjunto de marcadores que

tienden a heredarse de manera conjunta, y por

tanto ligados, pudiendo estar algunos en

desequilibrio de ligamiento.

• Híbrido: Individuo resultante del cruzamiento

de dos progenitores genéticamente distintos.

• HPLC (High Performance Liquid

Chromatography): Proceso cromatográfico

realizado a presión muy elevada y que permite

la obtención de perfiles moleculares muy

refinados y altamente reproducibles.

• HUGO (Human Genome Organization):

Organización para la coordinación internacional

del Proyecto Genoma.

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• HUPO (Human Proteome Organization):Organización para la coordinación internacional

de Proyecto Proteoma.

• In vitro: Fuera de un organismo vivo.

• In vivo: En un organismo vivo.

• Knock in: Animales modificados genéticamente

mediante la introducción de un gen foráneo.

• Knock out: Animales modificadosgenéticamente mediante la eliminación o el

silenciamiento de alguno(s) de sus genes.

• Línea Isogénica: Grupo de individuosgenéticamente idénticos, salvo para uno o unos

pocos loci.

• Locus: Lugar concreto en un cromosoma,formado por uno o varios alelos.

• Marcador: Cualquier elemento genético (locus,

alelo, secuencia, cromosoma), que puede serdetectado por su fenotipo y permite “seguir lapista” a un segmento cromosómico en unanálisis genético.

• MAS (Marker Assisted Selection): Método de

selección que utiliza la expresión de un

marcador y por tanto un fenotipo, como fuentede información.

• Meiosis: Tipo de división celular que se produceen las células germinales y origina los gametos.

• Meristemos: Grupos de células vegetalesindiferenciadas que al proliferar determinan elcrecimiento de la planta, en longitud(meristemos primarios) o en amplitud

(meristemos secundarios).

• Metabolismo: Conjunto de las transformacionescatalizadas por enzimas que tienen lugar en un

organismo.

• Metabolito: Intermediario químico en lasreacciones del metabolismo.

• Micropropagación: Propagación in vitro de

material vegetal.

• Microsatélite: Polimorfismo que consiste enuna secuencia de DNA (de 1 a 4 nucleótidos)repetida en tándem a lo largo del genoma.

• mRNA: Molécula transcrita a partir de un DNA, apartir de la cual, y gracias a la acción de losribosomas, se puede generar una proteína.

• Mutación: Modificación repentina que seproduce en el material genético. Las mutacionesmás importantes son las que se producen en lascélulas germinales que dan lugar a ladescendencia, ya que generan un cambio en elpatrimonio hereditario, aunque también puedenafectar a la estructura de un cromosoma o alnúmero de cromosomas de un individuo.

• Mutante: Individuo que, dentro de unapoblación se distingue por un carácter quepuede transmitir a su descendencia.

• Nucleótido: Subunidad que al polimerizargenera una cadena de DNA(desoxirribonucleótido) o de RNA(ribonucleótido). Cada nucleótido estácompuesto por una base nitrogenada(desoxirribosa o ribosa), un azúcar y un grupofosfato.

• QTL (Quantitative Trait Locus): Gen que controlala variación fenotípica de caracteres variables,como el color de piel, ojos, etc.

• PCR (Polimerase Chain Reaction): Reacción quepermite amplificar in vitro de maneraexponencial moléculas de DNA, a través deciclos sucesivos de desnaturalización-renaturalización.

• Plásmido: Elemento bacteriano de DNAextracromosómico, que se replica de formaautónoma y suele portar caracteres deresistencia a antibióticos. Es utilizadofrecuentemente como vector de clonación.

• Promotor: Región situada al inicio de un gen yque tras la unión de los factores de transcripción“da la orden” de iniciar la transcripción.

• Poliploide: Célula o individuo que tiene una omás copias de sus cromosomas.

• Proteómica: Análisis del proteoma delindividuo. Consiste en averiguar los nivelescuantitativos de proteínas en un momentodeterminado para valorar la expresión génica.

• Resonancia Magnético-Nuclear (RMN):Técnica de caracterización basada en lapropiedad que tienen los átomos de comportarsecomo imanes cuando se sitúan bajo el efecto de

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un campo magnético. Para analizar una muestra

por RMN, se mide la reorientación de los átomos

de hidrógeno que componen la muestra, bajo

dicho campo. Este cambio es detectado y

proporciona una imagen gráfica, única para cada

molécula.

• RFLP (Restriction Fragment Length

Polimorphism): Son secuencias de DNA que se

han generado por variaciones en las secuencias

originales, y que, al contrario de las mutaciones,

se repiten a lo largo del genoma y pueden

utilizarse como marcadores moleculares.

• RNA: Cadena de ribonucleótidos unidos por

enlaces fosfodiéster.

• RNA de interferencia: Cadenas de doble hebra

de RNA que forman complejos

(endorribonucleasas), que al asociarse a

cadenas de RNA (dianas), los degradan,

desencadenando un proceso conocido como

silenciamiento génico post-transcripcional.

• RNA polimerasa: Enzima que cataliza la

formación de una cadena de ribonucleótidos a

partir de una hebra de DNA utilizada como molde.

• Segregación: Proceso que tiene lugar durante

la meiosis o formación de los gametos, y que

tiene como resultado convertir una célula

diploide en cuatro células haploides, para que

durante la formación del cigoto se siga

conservando la dotación cromosómica.

• SNP (Single Nucleotide Polimorphism):

Variaciones de un solo nucleótido en el DNA,

frecuentemente asociados a patologías.

• SSR (Single Sequence Repeat): Microsatélite.

• STS (Sequence Tagged Site): Secuencia corta de

DNA (200-500 pb), única en el genoma y que

sirve de referencia en la construcción de mapas

físicos y en la secuenciación de genomas.

• Técnicas de Poliploidía: Técnicas dirigidas a

crear individuos poliploides.

• Tecnologías de sexado de esperma:

Tecnologías que permiten diferenciar los

espermatozoides que contienen en su genoma un

cromosoma X o uno Y, y que por tanto, generan

hembras o machos al unirse al gameto femenino.

• Tilling: Técnica de genética reversa que gracias

a la inducción de mutaciones puntuales permite

generar colecciones de fenotipos.

• Traducción: Proceso que da lugar a una

proteína a partir de una molécula de mRNA.

• Transcripción: Proceso que da lugar a un

mRNA o tránscrito a partir de una molécula de

DNA.

• Transformación: Introducción de DNA en

células por métodos físicos o químicos.

• Transposón: Segmento de DNA que puede

trasladarse desde una posición del genoma a

otra.

• Vacuna: Preparado a base de microorganismos,

vivos o atenuados, que en asociación con

adyuvantes, desencadena la respuesta

protectiva de un organismo frente a la

enfermedad.

• Vacuna de ADN: Vacuna basada en el DNA de

los organismos bacterianos o víricos que

producen enfermedad y genera protección.

• Vacuna Recombinante: Vacuna basada en los

determinantes antigénicos (moléculas que

desencadenan la respuesta inmune del

organismo), para conferir protección frente a

patógenos.

• Vector: Molécula de DNA que se replica de

forma autónoma en el interior de una célula

Herramienta (de modo general diremos que es

una molécula de DNA circular que puede ser un

plásmido, un Cósmico, un BAC, un YAC etc), y

que se utiliza como herramienta de DNA

recombinante, para transportar secuencias de

DNA de un organismo a otro.

• VNTR (Variable Tandem Nucleotide Repeats):

Secuencias cortas de DNA (de entre 2 y 20

nucleótidos), que se repiten a lo largo de todo el

genoma.

• YAC (Yeast Artificial Chromosome): Un

Cromosoma Artificial de Levadura, es un vector

similar a un BAC, pero que permite transportar

en su interior fragmentos de más de

1 Megabase.

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Orense, 69, planta 2ª - 28020 MadridTeléfono: 91 449 12 50 • Fax: 91 571 54 89www.gen-es.org

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