Con base en el trabajo desarrollado por el COMITÉ DE BIOTECNOLOGÍA, de 1999 al 2000 (Bolivar, et al, 2002), se señalaron las tendencias comunes a los sectores en los que incide la biotecnología (Agrícola, Pecuario, Alimentos, Marino, Medio Ambiente / Control de la Contaminación, Salud/Químico Farmacéutico); asimismo, se señala la situación de la biotecnología y las tendencias por sector.

TENDENCIAS:

• Ciencias genómicas e información biológica: clasificación, comparación, diagnóstico y certificación
• Biotecnología agroecológica en el campo mexicano (siendo el campo proveedor de alimentos y productos y/o materias primas para la industria química y farmacéutica).
• Respeto y sustentabilidad del medio ambiente y de la biodiversidad; desarrollo de nueva industria soportada en tecnología biológica limpia
• Acceso y potenciamiento de la biodiversidad; biocatálisis, ingeniería celular y nuevos bioprocesos

BIOTECNOLOGÍA EN EL SECTOR AGRÍCOLA

• En los campos de la biología molecular, fisiología vegetal y bioquímica, habría que apoyar los esfuerzos en las áreas de desarrollo y reproducción de plantas; genes de resistencia a enfermedades; genes que controlan la tolerancia a estrés abiótico; ingeniería metabólica; bioinformática; genómica funcional; desarrollo de sistemas de transformación de plantas de interés social, económico o industrial en México; uso de plantas como biorreactores e implementación y uso de marcadores moleculares en programas tradicionales de mejoramiento.
• Apoyar la consolidación del recién creado Centro Nacional de Genómica Vegetal.
• En el campo de la biotecnología agroecológica, las áreas estratégicas a apoyar serían: sistematización de la diversidad agrícola por medio de marcadores moleculares; conservación y aprovechamiento de la diversidad de recursos genéticos agropecuarios y forestales a través de la biotecnología moderna; bioseguridad; monitoreo de productos novedosos y análisis de impacto en el agroecosistema ; ecología y evolución molecular.

BIOTECNOLOGÍA EN EL SECTOR SALUD

• Desarrollo de vacunas. Esta área se podría ver beneficiada de manera casi inmediata con la creación, por ejemplo, de un centro virtual para el desarrollo y evaluación de vacunas que coordine el esfuerzo de los grupos que realizan actualmente investigación en este campo.
• Producción de medicamentos genéricos (fármacos y proteínas terapéuticas) que permitan cubrir las principales causas de demanda médica y social, y disminuir nuestra grave dependencia del exterior. En este sentido es importante señalar que el nivel de desarrollo de la tecnología e investigación en México deja ver que es también viable la innovación en el área de proteínas terapéuticas, entre otras razones, en base al aprovechamiento inteligente de la biodiversidad mexicana.
• Caracterización de los alelos asociados a enfermedades genéticas en la población nacional. Esto, debiera apoyarse en el contexto de centros de investigación y servicio, tales como el recién creado Instituto de Medicina Genómica de la Secretaría de Salud.

BIOTECNOLOGÍA EN EL SECTOR MEDIO AMBIENTE Y BIODIVERSIDAD

• En el área de agua. Profundizar en el conocimiento de los procesos biológicos de tratamiento de aguas residuales, para optimizar su diseño y operación; desarrollar biosensores optimizados para mejorar el control de procesos biotecnológicos y seguimiento de la calidad de agua en drenajes y cuerpos de agua; desarrollar procesos especializados, con base en microorganismos modificados genéticamente, para el tratamiento, en las fuentes de contaminantes xenobióticos problemáticos, antes de mezclarlos con otras corrientes; desarrollar métodos modernos para detectar microorganismos patógenos en aguas tratadas; uso de la biodiversidad para aislar y aplicar microorganismos capaces de degradar contaminantes específicos, acelerando las cinéticas de los procesos y trabajando en condiciones extremas; desarrollar y adaptar tecnología biológica que asegure alcanzar los requerimientos de tratamiento que marca la normatividad mexicana.
• En el área de biodiversidad. Descubrimiento y caracterización de nuevas especies, especialmente de microorganismos, hongos y especies “incospicuas”, que constituyen la frontera actual del conocimiento de las especies en el planeta; desarrollar y optimizar métodos para el marcaje y el monitoreo de ejemplares, especialmente de acuerdo a los requerimientos del comercio internacional y a los emergentes “mercados verdes”, que requieren de certificaciones de origen; conservación de la biodiversidad, especialmente en lo que se refiere a diagnósticos veterinarios y forenses aplicados a fauna silvestre; análisis de las ventajas y los riesgos para el medio ambiente de los organismos genéticamente modificados (OGM); utilización respetuosa y sustentable de la biodiversidad.
• En el área de suelos. Diagnóstico y seguimiento del tratamiento de suelos contaminados; selección y estandarización de métodos analíticos, para el monitoreo de suelos contaminados; identificación y modificación de las especies participantes en los consorcios responsables de la biorremediación de suelos; desarrollo de procesos de modificación biocatalítica (oxidativa principalmente), para modificar/degradar contaminantes, en particular compuestos aromáticos y azufrados, mutagénicos, derivados del petróleo (combustibles) y de pesticidas; análisis de compuestos recalcitrantes en suelos contaminados con hidrocarburos y en suelos agrícolas contaminados con pesticidas; establecimiento de normas para suelos contaminados; estudios toxicológicos de sustancias contaminantes y subproductos de degradación; desarrollo de procesos biológicos para eliminar iones metálicos pesados.
• En el área de aire. Desarrollar la ingeniería necesaria para construir sistemas adecuados a las necesidades de tratamiento; desarrollo de inóculos microbianos avanzados y adaptados para aplicaciones específicas no convencionales. Avanzar en la implementación de biosensores para la medición in situ de la actividad de microorganismos en biopelículas.

BIOTECNOLOGÍA EN EL SECTOR MARINO

• Acuacultura. Esta tecnología es considerada como una de las formas mas viable para incrementar la producción de alimentos de origen pesquero que puede superar las limitaciones de espacio y sus efectos contaminantes mediante la aplicación de la biotecnología. La producción a través de la acuacultura de las principales especies que se cultivan en México, en particular el camarón, se puede impulsar mediante el mejoramiento de la reproducción y las tasas de crecimiento. Asimismo, es necesario incrementar la eficiencia de conversión de alimentos y desarrollar especies resistentes a enfermedades y la adaptación de los organismos a condiciones ambientales adversas. Finalmente estos procesos de producción deben buscar el desarrollo de una industria compatible con el medio ambiente.
• Productos bioactivos. Esta área relacionada con la identificación y el estudio de sustancias naturales marinas como base de nuevos productos útiles a la sociedad en diferentes sectores tales como el farmacéutico, alimentario, cosmético, etc. Para desarrollar esta área es necesario utilizar los mecanismos genéticos, nutricionales y medio-ambientales que influencian la producción de estos productos de interés comercial. La gran riqueza biológica de los sistemas acuáticos de nuestro país caracteriza a esta área estratégica con un alto potencial para su aprovechamiento.
• Biorremediación. El problema de la contaminación de los sistemas marinos es cada vez mayor y amenaza seriamente el equilibrio de estos ecosistemas. La biotecnología marina tiene un gran potencial para la solución de problemas de contaminación de los mares y lagos por actividades antropogénicas. El desarrollo de técnicas de biorremediación sustentadas en microorganismos y vegetales para la conservación y limpieza de áreas sujetas a contaminación tiene un futuro promisorio por su eficiencia y compatibilidad con los ecosistemas acuáticos.
• Procesos microbiológicos marinos. La comprensión de la fisiología, genética, bioquímica y ecología de los microorganismos marinos resulta de gran importancia no solo para entender los complejos ecosistemas marinos, sino también para establecer sistemas para el desarrollo de procesos de fermentación que permitan la elaboración de productos microbianos útiles a la sociedad.

BIOTECNOLOGÍA EN EL SECTOR PECUARIO

• Mejoramiento genético del ganado. Los marcadores genéticos moleculares disponibles actualmente pueden emplearse con gran provecho en la identificación y registro de individuos; en la determinación del grado de consanguinidad y diversidad genética existente entre y dentro de las distintas poblaciones; en programas de selección como una guía para definir estrategias de apareamiento con fines de mejoramiento genético; para la introducción de alelos de resistencia a enfermedades dentro de una población comercial; ó en la formación de nuevas razas mejor adaptadas a regiones climáticas particulares. La información que se genere del estudio de los genomas, permitirá establecer de manera más precisa el efecto de los QTLs sobre la manifestación en los animales de las características de importancia económica que representan y también, ayudará a identificar nuevos y más efectivos marcadores de éste y otros tipos. Esto a su vez traerá consigo una aplicación más efectiva de los datos moleculares en el mejoramiento genético de especies de interés pecuario.
• Sanidad animal. Actualmente existe una gran cantidad de información científica sobre los agentes patógenos causantes de las principales enfermedades afectan el ganado, lo cual ha permitido el desarrollo y mejoramiento de métodos moleculares para su detección y para el perfeccionamiento de vacunas cada vez más específicas y efectivas. Todo esto ofrece amplias perspectivas para que a través de su incorporación en los programas de sanidad animal se logre la detección, el control y la erradicación de dichas enfermedades.
• Hormonas de crecimiento para incrementar la productividad pecuaria. Capitalizar en los avances que se tienen en México en la clonación molecular y producción de hormonas recombinantes del crecimiento animal, para impulsar en nuestro país la producción industrial y comercialización de dichas hormonas, que además de ser seguras para el consumidor, incrementan la producción y rentabilidad de la industria pecuaria.

BIOTECNOLOGÍA E INDUSTRIA

• Maduración de la biología experimental y la bioingeniería. El impacto de la biotecnología en la industria gira alrededor de dos grandes ejes, cada vez mas interrelacionados: la bioingeniería y la biología molecular. Mediante el primero se diseña y optimiza el medio en el que se desarrolla la célula o en el que actúa el catalizador, mientras que en el segundo, se diseña y optimiza a la célula misma, a través del conocimiento de su funcionamiento y el desarrollo de herramientas para su manipulación. Es así como procesos típicos de la industria biotecnológica basada en microorganismos o células superiores como son las fermentaciones o la biorremediación, evolucionan actualmente con los avances en la ingeniería genética y mas recientemente de la ingeniería de vías metabólicas, y que todo proceso basado en proteínas, en particular la biocatálisis, no pueda ya ser concebido sin la ingeniería genética y la evolución dirigida. A partir de los primeros resultados de expresión de proteínas heterólogas en E. coli, las herramientas de manejo de células vivas y sus genes han alcanzado un nivel de sofisticación mucho mayor. Concretamente, el establecimiento robusto de la técnica de Reacción en Cadena de Polimerasa (PCR), y de la secuenciación masiva y paralela que redunda en el conocimiento de genomas completos (Ciencia Genómica), el desarrollo de sistemas de transformación y expresión genética en organismos diversos, permiten considerar a los seres vivos, no solo a los microorganismos y células superiores, sino incluso a las plantas y animales, como susceptibles de optimización como biorreactores adaptados a la producción de compuestos específicos.
• Biocatálisis: acceso a la biodiversidad y evolución dirigida. Un primer escollo proviene de la limitada disponibilidad de organismos vivos o de enzimas capaces de generar los compuestos químicos que el mercado necesita. Así, históricamente la posibilidad de usar un bioproceso ha dependido de la existencia de un microorganismo, planta o animal cuyos procesos metabólicos simbolizan naturalmente origen al producto deseado. Paradójicamente, existen en la naturaleza millones de actividades biocatalíticas (enzimas) distintas, que, potencialmente, constituyen un arsenal para efectuar bioconversiones con gran versatilidad. Hasta años recientes, éste arsenal no se había podido utilizar en razón a que la mayoría de estas enzimas se producen en cantidades pequeñas y sus propiedades pueden ser poco apropiadas para su trabajo en un proceso artificial. El avance de las técnicas de DNA recombinante está teniendo una influencia definitiva en la superación de estas limitaciones. Dos de los avances recientes que en mayor medida están potenciando estas capacidades son el desarrollo de los proyectos genómicos y el aislamiento de genes directamente del entorno. Por sí solo, este mayor acceso a la diversidad catalítica natural no es suficiente para contender con las necesidades de la industria química moderna. Por esta razón continuará siendo necesario realizar cambios a los biocatalizadores. Los avances recientes en la investigación fundamental permiten visualizar un punto de quiebre en la maduración de estas tecnologías, particularmente en lo que se refiere a la última, a través del enfoque llamado evolución dirigida, que permite el diseño y selección de nuevas propiedades enzimáticas en las proteínas.
• Ingeniería de vías metabólicas. Los avances conceptuales y metodológicos descritos inducirán la modificación de bioprocesos, entre los que destacan: las fermentaciones industriales con microorganismos modificados mediante ingeniería de vías metabólicas; las fermentaciones o procesos de biocatálisis que derivan del uso de la biodiversidad genética, resultado de la búsqueda, selección y mejora de microorganismos y genes en el medio ambiente; el diseño de bioreactores y desarrollo de técnicas de cultivo para células animales o vegetales, las operaciones de separación y purificación basadas en propiedades introducidas ex profeso en las moléculas con fines de recuperación; el uso de animales transgénicos como unidades de producción, así como el diseño de las operaciones de recuperación de productos necesarias a partir de sangre o leche de los animales; la producción de moléculas de interés directamente en plantas; el aprovechamiento de las biomasas, y el desarrollo de biosensores. Similarmente, en muchos casos será conveniente buscar la sustitución de procesos químicos complejos con procesos fermentativos, en los que el producto deseado es obtenido directamente del caldo de fermentación, con la consecuente necesidad de adaptarlos para la incorporación y extracción de sustratos y productos con baja solubilidad en agua, por ejemplo. Todas estas operaciones se encuentran en la actualidad en condiciones de progreso acelerado.

Recomendaciones:

Industria farmacéutica:

Se proponen al menos cuatro rutas a través de las cuales la industria mexicana puede entrar de lleno a la biotecnología moderna: a) a través de una estrategia de "buen seguidor" produciendo productos cuyas patentes ya hayan vencido o estén por vencer; b) atendiendo nichos de mercado autóctonos con potencial mundial y/o en los que ya existe una larga tradición y experiencia en el país; c) a través del desarrollo parcial de nuevas moléculas y tecnologías que puedan transferirse en etapas iniciales a industrias extranjeras cuya fortaleza económica les permita invertir los recursos necesarios para finalizar el ciclo descubrimiento - medicamento; y d) estableciendo mecanismos mediante los cuales los empresas comercializadoras de productos importados al menos realicen en el país controles analíticos, pruebas clínicas u otras actividades relevantes que contribuyan a la cimentación de experiencia básica en biotecnología moderna en México.

Industria de alimentos:

Es evidente que se requiere de apoyo científico y tecnológico para impulsar prácticamente todas las áreas. Destacan el sector azucarero, el procesamiento de cereales (harinas y subproductos del procesamiento de maíz, trigo y arroz); ciertas oleaginosas como el coco, pero en general la industria extractora de grasas; es recomendable también el apoyo a agroindustrias que podrían surgir de la extracción de colorantes y saborizantes de materias primas agrícolas. Algunos sectores gozan de una situación económica muy favorable, sobretodo los ubicados dentro de la biotecnología tradicional, como es el caso de la industria cervecera, la tequilera, la de panificación o la productora de maíz nixtamalizado; a pesar de esto, no hay evidencia de que se estén preparados para desarrollar biotecnología moderna en sus industrias. También existe la necesidad de aplicar la biotecnología para resolver muchos de los problemas que aquejan al país, y que se reflejan en la necesidad de modernización de los sectores industriales.

Biotecnología, industria y medio ambiente:

Recomendaciones:

Para enfrentar la demanda tecnológica y estimular su aplicación, es necesaria la formulación de planes a corto, mediano y largo plazo que involucren y den certidumbre a los diferentes participantes. Estos planes tendrán que traducirse en la aplicación de activas políticas que:

Instrumenten leyes, reglamentos y normas apropiadas y de eficiente supervisión.

Faciliten la innovación a través de la formación de redes entre industria, universidades, centros de investigación y gobierno.

Promuevan una actitud positiva frente a este tipo de tecnologías entre las diferentes partes interesadas dentro de la sociedad civil.

Faciliten la inversión en tecnología ambiental a través de la implementación de instrumentos económicos para: la creación de nuevos mercados ambientales (biorremediación, gestión de agua tratada, reforestación…); la inversión en equipo y procesos anticontaminantes y en tecnologías limpias; la creación de nuevas empresas del mercado ambiental (firmas de ingeniería y consultoría, recicladoras, reforestación…); el fomento de la inversión pública y privada en educación, investigación y capacitación ambiental; el apoyo para realizar equipos y pruebas demostrativas de tecnologías innovadoras; la integración de grupos interdisciplinarios alrededor de problemas ambientales nacionales específicos, desde remediación (metales, hidrocarburos…), tratamiento (olores, aguas municipales), problemas globales (gases de invernadero, lluvia ácida, CFCs…), industria contaminante, educación y capacitación, etc.

La biotecnología ambiental podrá cumplir las expectativas en el mercado ambiental en la medida en que sea capaz de articular los diferentes actores involucrados. Precisamente para el caso de proyectos de tecnología de origen universitario, la conformación de una masa crítica de individuos para llevar a cabo la investigación y desarrollo en diversos campos del conocimiento, destaca como ingrediente característico dentro de la misión del sector académico y resulta, en definitiva, una de las principales fortalezas sobre la cual se puede construir el éxito de proyectos capaces de ser aplicados. La consolidación de estos grupos permite la formación de profesionistas de alta calidad y la capacidad de integrar infraestructura en laboratorios y plantas piloto.