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La Insulina Humana
Recombinante: Un Caso
Exitoso de la Biotecnologa
ModernaIng. Qum. Jos Manuel Pais Chanfrau, PhD
Prof. Invitado DCQA - ESPOL
Qu es la Biotecnologa?
19/11/2014Primera Jornada de Biotecnologa y Energa Renovable 2
BIOTECNOLOGAS
MDICA
MARINA
AGRICULTURAINDUSTRIA
MEDIO AMBIENTE
Biotecnologa es la aplicacin de
los principios de la Ciencia y la
Ingeniera para tratamiento de
materiales orgnicos e inorgnicos
por sistemas biolgicos para
producir bienes y servicios.
Qu es la Biotecnologa Moderna?
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EMPRICO (comprensin limitada
de los mecanismos)
BASADO EN DATOS (Anlisis de los hechos)
Mnima capacidad de prediccin
BASADO EN EL CONOCIMIENTO (del
producto y el proceso)
Identificacin de los CQA y CPP
Identificacin y control del Riesgo
ICH Q8, Q9 y
Q10
QbD,
PAT
PASADO FUTURO
EVOLUCIN EN EL DESARROLLO
BIOTECNOLGICO
Hechos de la Biotecnologa Moderna
Se han creado ms de 200 nuevas terapias y vacunas,
incluyendo productos para el tratamiento de diabetes, diversos
tipos de cncer, desordenes metablicos, HIV, etc
Existen ms de 400 candidatos a productos en diferentes
niveles de ensayos clnicos contra enfermedades degenerativas
como el Alzheimer y el Parkinson, diferentes tipos de cnceres,
enfermedades autoinmunes y desrdenes metablicos como la
diabetes, la esclerosis mltiple y la artritis reumatoide;
enfermedades virales como el HIV/SIDA, bola, HPV, etc...
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Hechos de la Biotecnologa Moderna
La creacin de cientos de kit de deteccin de numerosas
enfermedades, que permite garantizar el suministro de sangre
segura en los bancos de sangre de los hospitales, detectar a
tiempo embarazos no deseados y muchas enfermedades
trasmisibles, as como, prevenir el nacimiento de nios con
malformaciones congnitas incompatibles con la vida
Los Bioplaguicidas y otros bioproductos agrcolas permiten
reducir el empleo de productos qumicos en la Agricultura,
obteniendo alimentos ms sanos y disminuyendo la
contaminacin del medio ambiente
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Hechos de la Biotecnologa Moderna
El Bioetanol, obtenido a partir de desechos de cosechas por la
accin de enzimas biotecnolgicas, constituye un combustible
renovable y ms limpio que el petrleo y sus derivados...
La aplicacin de la biotecnologa a los procesos industriales y al
medio ambiente ha permitido reducir los consumos de agua y a
disminuir el impacto contaminador del hombre sobre la
naturaleza
La Biotecnologa es uno de los sectores industriales con mayor
intensidad en I + D, siendo un sector formador y consumidor de
gran cantidad de profesionales de cuarto nivel y generando un
gran nmero de publicaciones cientficas y patentes
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Qu es la Diabetes Mellitus?
La diabetes mellitus es una enfermedad en la que aparece una
cantidad excesiva de glucosa en la sangre. Esto es debido a que el
cuerpo o no produces insulina o no la utiliza en la forma adecuada.
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Principales consecuencias de la Diabetes
Algunos Datos de la Diabetes MellitusUna pandemia mundial..
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Pacientes DM:
Mundo: 285 millones (2010)
438 millones (2030)
Cuba: 400 mil (2010)
Fallecidos DM:
Mundo: 3,8 MM (2007)
Cuba: 2 056 (2006)010
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Pacie
nte
s con D
M,
millo
nes
Pases con mayor nmero de Diabticos
2000 2007
2010 2030
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Terapias para el Tratamiento de la Diabetes Mellitus
1. TRASPLANTE
NATURE BIOTECHNOLOGY 23 (10): 1274-1282 , 2005
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Terapias para el Tratamiento de la Diabetes Mellitus
2. EMPLEO DE LA TERAPIA GNICA Y DE CLULAS MADRES
Pagliuca et al. 2014, Generation of Functional Human Pancreatic Cells In Vitro. Cell 159(4)
3. SUMINISTRO DE INSULINA O DERIVADOS DE LA INSULINA
Existen diversas fuentes de esta hormona. Su obtencin a partir del
pncreas de cadveres queda descartado por su poca disponibilidad
y contraindicaciones ticas. Solo es posible su suministro a escala
industrial de fuentes vacuna y porcina y a partir de procesos
complejos de purificacin, y mediante el empleo de la ingeniera
gentica y la biotecnologa.
Qu es la Insulina?
Es una protena de 51 aminocidos
C257H383N65O77S6, de 5807,7 Da y pI 5,4;
formada por dos cadenas polipeptdicas A
(21 aa) y B (30 aa), unidas mediante dos
puentes disulfuro.
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Qu es la Insulina?
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Qu es la Insulina?Cmo acta?
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Dmero de la IH
3 x 6 x
Monmero de la IHHexmero de la IH
Qu es la Insulina?Cmo acta?
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BioEssays 26:13511362, 2004
Nat Rev Drug Disc 2002 1: 769783.
Cmo se produce la Insulina?
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Cmo se produce la Insulina Humana Recombinante?
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Cmo se produce la Insulina Humana Recombinante?
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Comparacin entre los Sistemas de Produccin de la Insulina
Humana Recombinante
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Hospedero E. coli E. coli S. cerevisiae P. pastoris
Destino del producto Citoplasma Secretado Secretado Secretado
Biomasa seca (g/L) 80 1.2 5 59
Vel. Espec. de Crecimiento (h-1) 0.08 0.12 No reporte < 0.33 < 0.03
Tasa de Espec. de Prod. (mg/g h) 14.2 3.4 0.21 0.375
Conc. del Producto (g/L) 4.34 0.009 0.075 3.075
Productividad (mg/L h) 1 085 4.01 1.04 17
Referencia 1 2 3 4
1. Shin et al. Enhanced production of human mini-proinsulin in fed-batch cultures at high cell density of Escherichia coli BL21(DE3)[pET-
3aT2M2]. Biotechnol Prog 1997, 13:249257. 2. Mergulhao et al. Evaluation of bottlenecks in proinsulin secretion by Escherichia coli. J Biotechnol 2004, 109:3143. 3. Kjeldsen T. Yeast secretory expression of insulin precursors. Appl Microbiol Biotechnol 2000, 54:277286. 4. Gurramkonda et al. Application of simple fed-batch technique to high-level secretory production of insulin precursor using Pichia pastoris
with subsequent purification and conversion to human insulin. Microb Cell Fact 2010, 9:31.
Tendencias del Mercado Actual de la IHr
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Mercado Mundial IH:
US$10,2 mil millones (2007)
Principales Productores:
Novo Nordisk (Dinamarca)
Eli Lilly & Co. (EEUU)
Sanofi - Aventis (Francia/Alemania)
Wockhardt (India)
Biocon (India)
Diosynth Merck (Holanda/EEUU)
Pacientes DM:
Mundo: 285 MM (2010)
438 MM (2030)
ALBA: 2,92 MM (2010)
4,75 MM (2030)
Perspectivas dentro del ALBA-TCP
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Perspectivas dentro del ALBA-TCP
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Ogle, G., et al. Diabetes Voice, 2006. 51: p. 22-25
Perspectivas dentro del ALBA-TCP
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VEN
CUB
ECU
BOL
NIC
ATG
VCT
DMATres Plantas similares de 2x106 bbos/ao