biotecnología (Técnico)

Autor: JOSE LUIS GARCÍA LÓPEZ

I. Definiciones.—Entre los primeros trabajos que recogen una definición consensuada internacionalmente para la Biotecnología se encuentra una publicación de 1982 de la OCDE (Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico) donde la Biotecnología se define como «la aplicación de los principios de la ciencia y la ingeniería al tratamiento de materias por agentes biológicos en la producción de bienes y servicios». Más recientemente la OCDE ha propuesto una definición más útil para facilitar la realización de estudios estadísticos y económicos sobre Biotecnología basada en los trabajos llevados a cabo durante los años 2000 al 2004 por el Grupo de Expertos en Indicadores sobre Ciencia y Tecnología (NESTI) donde la Biotecnología se define como «la aplicación de la ciencia y la tecnología a los organismos vivos, así como a partes, productos y modelos de los mismos, para alterar materiales vivos o no, con el fin de producir conocimientos, bienes o servicios». Dentro de estos estudios se encuentra una ficha denominada: «Definición Estadística de la Biotecnología» que contiene una lista de técnicas biotecnológicas reconocidas hasta el momento y que sirve de referencia para una definición más metodológica de la Biotecnología.
En esta lista se encuentran los términos: i) DNA/RNA (Genómica, farmacogenómica, sondas génicas, ingeniería genética, secuenciación/ síntesis/ amplificación de DNA/RNA, perfiles de expresión génica y uso de la tecnología antisentido); ii) Proteínas y otras moléculas (Secuenciación/síntesis/ingeniería de proteínas y péptidos —incluyen do las grandes moléculas de hormonas—, mejora de métodos de dispensación de fármacos de gran tamaño molecular, proteómica, aislamiento y purificación de proteínas, señalización, e identificación de receptores celulares); iii) Cultivo e ingeniería celular y tisular (Cultivo celular/tisular, ingeniería de tejidos —incluyendo soportes titulares e ingeniería biomédica—, fusión celular, vacunas/ inmunoestimuladores, y manipulación de embriones); iv) Técnicas de procesos biotecnológicos (Fermentación con birreactores, bioprocesos, biolixiviación, biopulpeo, bioblanqueo, biodesulfuración, biorremediación, biofiltración y fitorremediación); vi) Vectores génicos y de RNA (Terapia génica, y vectores virales); vii) Bioinformática (Construcción de bases de datos sobre genomas, secuencias de proteínas, modelado de procesos biológicos complejos, incluyendo la Biología de Sistemas); viii) Nanobiotecnología (Aplica las herramientas y procesos de la nano/microfabricación para construir dispositivos para estudiar los biosistemas y las aplicaciones en dispensación de fármacos, diagnóstico, etc.). Además de estas definiciones en la literatura pueden encontrarse otras no menos acertadas de diferentes organizaciones internacionales como las siguientes. Así, de acuerdo con el Convenio sobre Diversidad Biológica de 1992, la Biotecnología se define como «toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos» (Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo (CNUMAD), Río de Janeiro). La Federación Europea de Biotecnología (EFB) en 1988 propuso que «la Biotecnología es el uso integrado de la bioquímica, la microbiología y la ingeniería genética para poder aplicar las capacidades de microorganismos, células cultivadas animales o vegetales o partes de los mismos en la industria, en la salud o en los procesos relacionados con el medio ambiente». Un año más tarde la EFB propone que la «Biotecnología es la integración de las ciencias naturales y la ingeniería para lograr la aplicación de los organismos, células, partes de ellos y análogos moleculares para productos y servicios». Por último, la National Science Foundation de Estados Unidos propone que la «Biotecnología es el uso controlado de agentes biológicos, como microorganismos o componentes celulares, para usos beneficiosos».
A partir de estas definiciones conceptuales más o menos amplias de la Biotecnología la OCDE ha desarrollado un conjunto de definiciones relacionadas con la misma que son de gran interés para profundizar en su descripción como son: i) Producto biotecnológico, definido como un bien o servicio cuyo desarrollo requiere el uso de una o más técnicas biotecnológicas, de acuerdo a la lista de técnicas biotecnológicas de la «Definición Estadística de Biotecnología». Incluye productos intelectuales (técnicas y metodologías: conocimiento técnico) producidos por la investigación y el desarrollo en biotecnología; ii) Proceso Biotecnológico, definido como un producto o proceso que usan una o más técnicas o productos biotecnológicos; iii) Empresa activa en Biotecnología, definida como una empresa comprometida en actividades biotecnológicas relevantes tales como la aplicación de al menos una técnica biotecnológica para producir bienes o servicios y/o la realización de investigación y desarrollo en Biotecnología; iv) Empresa dedicada a la Biotecnología, definida como una «Empresa activa en Biotecnología» cuya actividad predominante incluye la aplicación de técnicas biotecnológicas para producir bienes o servicios y/o la realización de investigación y desarrollo en biotecnología; v) Empresa innovadora en Biotecnología, definida como una «Empresa activa en Biotecnología» que aplica técnicas biotecnológicas para el propósito de implementar nuevos o significativamente mejores productos o procesos. Se excluye a los usuarios finales que innovan por el uso de productos biotecnológicos como insumos en su proceso; vi) Patente biotecnológica, definida como una patente perteneciente a la lista de Códigos de Clasificación de Patentes Internacionales.

II. Breve historia de la Biotecnología.—Hay quien considera que la Biotecnología comienza en el periodo Neolítico cuando el hombre abandona la vida nómada en favor de una conducta más sedentaria. Algunas civilizaciones muy antiguas ya utilizaban sin saberlo los microorganismos para la transformación de distintos productos. Los sumerios y babilónicos sabían elaborar cerveza y los egipcios conocían como fabricar pan a partir del trigo. Otros muchos procesos biotecnológicos han formado parte de estas y otras culturas milenarias, incluida la cultura china. A lo largo de miles de años todas las culturas se dedicaron con mayor o menor fortuna a mejorar las técnicas agrícolas y ganaderas, y a optimizar las técnicas de producción y conservación de los alimentos.
Todos estos avances constituyen la Prehistoria de la Biotecnología, pero la base de la Biotecnología contemporánea se fragua principalmente a partir del siglo XVII cuando Anton van Leeuwenhoek, y Robert Hooke muestran que, además de plantas y animales, otros organismos más pequeños hasta entonces desconocidos habitaban el planeta. Pero no es hasta el siglo XIX, con los trabajos de Louis Pasteur, cuando se extiende la idea de la existencia de vida microscópica y se abre la puerta a la llamada «Edad de Oro de la Bacteriología». Las teorías y conceptos básicos de las leyes que gobiernan la herencia y la genética se fraguan también en el siglo XIX, un siglo donde entre muchos otros científicos destacan Charles Darwin y Gregorio Johan Mendel, el padre de la Genética. Con la llegada del siglo XX se produce una gran revolución científica y tecnológica en todos los frentes del conocimiento, pero en particular en lo que a la Biotecnología se refiere, ya que la Bioquímica y la Microbiología convergen, estableciendo las bases enzimáticas y metabólicas de los procesos fermentativos. En 1919, el ingeniero húngaro Karl Ereky acuña por primera vez la palabra «Biotecnología». Con Alexander Fleming y otros científicos se da paso a la denominada Era de los Antibióticos, que alcanza su punto álgido a mediados del siglo XX, marca sin duda un punto de inflexión en el desarrollo de la Biotecnología. Es además una época donde la Química, la Biología y la Medicina se dan la mano creando las bases de la moderna Bioquímica.
Pero la historia de la Biotecnología moderna, que hoy conocemos como «la tecnología del DNA recombinante o Ingeniería Genética», se entrelaza con la historia del DNA donde sin lugar a dudas, uno de los avances más extraordinarios en la Biología y un punto de inflexión de la historia de la Ciencia se produce en 1953 cuando James Watson y Francis Crack publican la estructura de la doble hélice del DNA.
Si hay que poner una fecha al nacimiento de la Ingeniería genética la fecha clave es 1973, cuando Stanley Cohen, Annie Chang y Herbert Boyer crean la primera bacteria recombinante. Un año antes Paul Berg había creado la primera molécula de DNA recombinante, gracias al uso de las enzimas de restricción descubiertas a finales de la década anterior por Werner Arber y Hamilton Smith. Contemporáneos con estos experimentos se publicaron los trabajos de Kohler y Milstein que dan paso a la tecnología de producción de los anticuerpos monoclonales, que junto con la tecnología recombinante, la Ingeniería Bioquímica y la Bioinformática constituyen las cuatro disciplinas básicas que soportan la Biotecnología actual.
Los últimos años son los más difíciles de resumir, porque son muchos los hitos conseguidos y falta perspectiva para su valoración real. El primero de los hitos es la comercialización, en 1982 de la insulina humana recombinante producida por Genentech y distribuida por Eli Lilly. Con la insulina se abrió la puerta al uso farmacéutico de proteínas humanas como hormonas, antivirales (interferones e interleukinas), factores de crecimiento de tejidos, factores de la coagulación (Factor VIII) y un sin fin de proteínas, sintetizadas en bacterias, hongos o células de mamífero. Poco años después de este primer hito, Karry Mullis, trabajador de Cetus, pone en 1985 a disposición de la comunidad científica la herramienta más poderosa de la Ingeniería Genética actual, la técnica de la PCR (Reacción de la Polimerasa en Cadena) que se utiliza para la amplificación del DNA. A esta tecnología hay que sumarle otras de gran relevancia para la Ingeniería Genética que se desarrollan en la década de 1980, como por ejemplo las técnicas de síntesis in vitro de DNA, la mutagénesis dirigida, o la secuenciación del DNA. También en esta década se produce la revolución de los oncogenes, se obtienen la primera patente de un animal transgénico, el onco-ratón de Harvard, que si bien no fue el primer animal transgénico, causó una gran conmoción social y unas grandes discusiones de carácter ético, dando en cierta forma paso al nacimiento de la «Bioética».
La Biotecnología pasa a ser una tecnología a la que además de asociar medidas de seguridad específicas (bioseguridad), hay que acompañar con unos nuevos planteamientos y reglamentos éticos. El concepto de GMO (Organismo Genéticamente Modificado) comienza a ser utilizado por políticos y juristas con mayor profusión que por los propios científicos. En plena discusión sobre los usos de los GMOs, los investigadores del Instituto Roslin en Escocia, liderados por Ian Wilmut, muestran en 1997 como se pueden hacer animales clónicos, con la creación de la famosa oveja Dolly. La idea de que esta misma tecnología puede aplicarse al hombre, y la posibilidad de manipular embriones humanos dispara otra vez todas las alarmas sociales. La combinación de las técnicas de clonación con las modernas tecnologías, aún en desarrollo, de la Medicina regenerativa, basada en la diferenciación celular in vitro de los tejidos humanos a partir de embriones, abre un enorme campo de aplicaciones terapéuticas por explorar. Aunque brevemente, no se puede dejar de mostrar la contribución de la Biotecnología al diagnóstico de enfermedades y, en general, al análisis de todo tipo de sustancias. Los biosensores y en particular los más modernos sistemas de análisis que proporcionan las denominadas tecnologías «ómicas» (genómica, proteómica, metabolómica, etc.) con los DNA chips a la cabeza, están abriendo las puertas a una nueva concepción de la Medicina, de la Farmacia y por supuesto de la Biología. Toda la información que se está acumulando con el soporte de la Bioinformática más avanzada conduce a los nuevos conceptos de la farmacogenómica, la Medicina a la carta y la Biología de Sistemas.
III. Los colores de la biotecnología .—Teniendo en cuenta la gran complejidad de los procesos que abarca la Biotecnología y los diferentes sectores industriales en los que desarrolla sus aplicaciones, recientemente se ha comenzado a consensuar una clasificación o un código de colores para distinguir las distintas aplicaciones por sectores de actividad. Esta clasificación no responde tanto a conceptos tecnológicos o científicos como a la necesidad de facilitar la compresión y la percepción social de la Biotecnología para impulsar su desarrollo.
La Biotecnología Roja hace referencia a las aplicaciones en el sector sanitario tanto humano como animal. Estas aplicaciones tienen que ver con la producción de fármacos, los métodos de diagnóstico de enfermedades, el diseño de vacunas, la Medicina regenerativa, la ingeniería de tejidos, etc.
La Biotecnología Verde incluye las tecnologías relativas a la producción agrícola. La ingeniería genética de plantas aplicada a la resistencia a las plagas o a los herbicidas, así como las mejoras encaminadas al aumento de la eficacia en la producción o al aumento de sus propiedades nutritivas, son algunos ejemplos de desarrollos actuales y futuros. Algunos incluyen también aquí las aplicaciones en los sectores ganaderos y alimentarios e incluso al medio ambiente, por lo que este color es a veces difícil de interpretar.
La Biotecnología Blanca, también denominada Biotecnología industrial, hace referencia a la producción de sustancias químicas o de enzimas a gran escala por fermentación, a los procesos de biotransformación/biocatálisis (e. g., química fina), a la utilización de enzimas en procesos industriales (e. g., textil, papelero) o la producción de biomateriales entre otras muchas aplicaciones, que tienen relación con lo que hoy en día se conoce como química verde o sostenible.
En la Biotecnología Azul se agrupan las aplicaciones marinas y acuáticas en general, pero en especial a la acuicultura.
Cada vez se extiende más el uso de la Biotecnología Gris para las aplicaciones que tienen relación con la conservación del medio ambiente y la biodiversidad o la producción de bioenergía como: los métodos de biorremediación, la creación de bancos de germoplasma, la producción de materiales biodegradables, el empleo de bio-refinerías para el reciclaje de residuos, o la producción de biocarburantes (e. g., bioetanol, biodiesel).
Otros colores como Marrón (zonas áridas y desiertos), Negro (bioterrorismo), Dorado (bioinformática, bionanotecnología), Amarillo (economía basada en Biotecnología, aunque a veces se aplica al sector alimentario) o Púrpura (patentes y propiedad intelectual) no están suficientemente consensuados.

IV. Percepción social.—La Biotecnología moderna basada en las técnicas del DNA recombinante ha venido acompañada desde sus comienzos por un amplio debate social sobre distintos aspectos que abarcan desde la seguridad en el laboratorio, en el ambiente o en los alimentos derivada del empleo de los organismos genéticamente modificados (Bioseguridad), las implicaciones éticas de las aplicaciones biotecnológicas, especialmente en el campo de la Medicina (Bioética), o las buenas prácticas en el uso de las patentes (Biopatentes, Biopiratería), entre otros. Esto ha significado que la Biotecnología no se ha desarrollado como cualquier otra tecnología de producción, ya que el progreso científico, la legislación y la aceptación social de los productos y desarrollos influyen significativamente en el éxito o fracaso de los mismos. Los diferentes estudios sobre la percepción social de la Biotecnología que se han llevado a cabo en distintos países y entornos indican que esta percepción varía notablemente, ya sea a favor o en contra de su desarrollo, en función de las aplicaciones biotecnológicas de que se trate y de los valores y puntos de vista socioculturales, políticos y religiosos predominantes en cada país.
La escasa formación o conocimiento sobre esta disciplina de una gran mayoría de la sociedad es un factor determinante para su percepción. En general se puede afirmar que las aplicaciones relacionadas con la Medicina más tradicional como son la producción de fármacos, los sistemas de diagnóstico clínicos y las vacunas son las aplicaciones que mejor percepción social suscitan.
V. El futuro.—Aunque parece que la Biotecnología moderna tiene ya una larga historia, hay que señalar que sus bases se han asentado en tan sólo los últimos 30 años del siglo XX y que por lo tanto si se compara con otras tecnologías de mayor tradición resulta evidente que en estos momentos la Biotecnología moderna se encuentra prácticamente en su infancia. A medida que una percepción social favorable por la Biotecnología se vaya asentando en el mundo y por consiguiente se inviertan más fondos en investigación, es evidente que el avance del conocimiento científico impulsará nuevas aplicaciones, especialmente en los campos de la Medicina, de la alimentación y del medio ambiente. La Medicina regenerativa con el soporte de las células madre, la ingeniería de tejidos, o la clonación terapéutica son campos de un futuro alentador para la curación de muchas enfermedades degenerativas. El conocimiento que proporciona la secuencia del genoma humano en tanto a la mejora del diagnóstico de enfermedades abre una puerta enorme a la Medicina preventiva. La posibilidad de modificar los alimentos convencionales añadiendo nuevos factores nutricionales que mejoren la salud (alimentos funcionales, nutracéuticos) es una opción de progreso que se está abriendo camino. Por último, la biotecnología ha de contribuir sin duda a lograr la sostenibilidad de los recursos naturales del planeta de los que en último extremo depende la supervivencia de nuestra especie.

Véase: ADN, Bioinformática, Biopatentes, Biopiratería, Bioseguridad, Clonación reproductiva, Clonación no reproductiva, Ingeniería genética, OMG, Transgénesis.

Bibliografía: BULL Alan T./HOLT Geoffrey/LILLY Malcolm D., Biotechnology. International trends and perspectives, OECD Publishing, Paris, 1982; BOE, «Instrumento de ratificación del Convenio sobre la Diversidad Biológica, hecho en Río de Janeiro el 5 de junio de 1992», Boletín Oficial del Estado, núm. 27. 1994, págs. 3113-3125; OECD. A framework for biotechnology statistics, OECD Publishing. Paris, 2005; EFB Task Group on Public Perception of Biotechnology, What is what in Biotechnology. European Federation of Biotechnology. Briefing Paper, num. 6, 1997; GARCÍA José L./GARCÍA-OCHOA Felix, «Una historia de la Biotecnología», Química e Industria, num. 567, 2006, págs. 24-36