Capítulo 3
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· CAPÍTULO 3 ·
Resumen
El Centro Biotecnológico del Litoral fue creado en el marco normativo para el agrupamiento de docentes–investigadores de la Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas (FBCB) de la Universidad Nacional del Litoral (UNL) según Resolución CD Nº 442 del 09/05/2018. Actualmente, sus integrantes pertenecen a tres grupos independientes con capacidad de desarrollar por sí mismos líneas de investigación, desarrollo, innovación y transferencia en el campo de la biotecnología moderna aplicada a la salud humana y animal.
Las tres unidades ejecutoras comparten una plataforma de trabajo común, que es la aplicación de los cultivos celulares para la producción de glico- proteínas recombinantes como materia prima apta para su formulación en medicamentos empleados en terapia humana o animal y para el control de calidad de productos biotecnológicos. Las líneas celulares utilizadas com- prenden células CHO (chinese hamster ovary), células BHK (baby hamster kidney) y células HEK (human embryonic kidney), entre otras.
Los docentes–investigadores que integran el Centro Biotecnológico del Litoral (FBCB–UNL) han participado en la creación de seis empresas de base tecnológica, en la transferencia de resultados al sector socio–productivo, en varios acuerdos de cooperación y de transferencia de material con empresas e instituciones nacionales y del exterior, en la ejecución de ensayos para el control de calidad de productos biotecnológicos con varias empresas far- macéuticas de la región y en la presentación de diez patentes de invención biotecnológicas.
Palabras clave: biotecnología, salud humana, salud animal
SECCIÓN 1 | Vinculación tecnológica
Abstract
The Biotechnology Center “Centro Biotecnológico del Litoral” was crea- ted within the regulatory framework for the grouping of teachers and researchers of the Faculty of Biochemistry and Biological Sciences (FBCB) (Universidad Nacional del Litoral [UNL]) in accordance with the Board of Directors Resolution Nº 442 (May 9, 2018). Currently, its members belong to three independent groups that have the ability to build research lines, development, innovation and transfer in the field of modern biotechnology applied to both human and animal health.
The three executing units share a common work platform, which is the application of cell cultures for the production of recombinant glycoproteins as input materials for their formulation in drugs for human or animal the- rapies, as well as for the quality control of biotechnological products. The cell lines used include Chinese Hamster Ovary (CHO) cells, Baby Hamster Kidney (BHK) cells, and human embryonic kidney (HEK) cells, among others.
The teachers and researchers that work at the “Centro Biotecnológico del Litoral” (FBCB-UNL) have participated in the creation of six technology- based companies, in the transfer of results to social and productive sectors, in several cooperation agreements and material transfer agreements with national and foreign companies and institutions, in the execution of tests for the quality control of biotechnological products with several pharmaceutical companies in the region, and in the submission of thirteen biotechnological invention patents.
Keywords: biopharmaceuticals, human health, animal health, technology-based company
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Introducción
Las actividades de investigación, desarrollo, innovación y transferencia llevadas a cabo en el Centro Biotecnológico del Litoral (FBCB–UNL) se en- marcan en el campo disciplinar de la biotecnología moderna, definida según la Organización de Cooperación para el Desarrollo Económico (OECD) 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», y que com- prende ‒entre otras‒ las tecnologías derivadas del ADN/ARN recombinante, proteínas y otras moléculas, células y cultivos, bioprocesos, vectores génicos y tecnologías convergentes como la bioinformática y la nanobiotecnología (OECD, 2005). En el marco de esta definición, se considera que una «empresa biotecnológica» es aquella que realiza actividades de I+D y/o productivas utilizando por lo menos alguna de las tecnologías mencionadas. De esta forma, quedan excluidas las empresas con producciones que surjan del uso posterior de productos o insumos calificados como biotecnológicos ‒por ejemplo los granos provenientes de semillas modificadas genéticamente, o los kits de diagnósticos en base a enzimas recombinantes y, por supuesto, los productos biotecnológicos obtenidos por técnicas convencionales, como el caso de las levaduras.
A los efectos de evaluar el impacto de las actividades del Centro Bio- tecnológico del Litoral (FBCB–UNL) en el contexto regional, se describe a continuación la situación actual de la biotecnología en nuestro país y, en particular, en la Provincia de Santa Fe.
SECCIÓN 1 | Vinculación tecnológica
En la Argentina, según el último relevamiento de grupos y proyectos de investigación en biotecnología realizado por el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva (MINCYT), se identificaron 86 cen- tros, predominantemente localizados en las provincias de mayor tamaño:
Buenos Aires, Santa Fe y Córdoba, perteneciendo el 80 % de los recursos al sistema universitario, al Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) y al Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). En cuanto a las áreas de aplicación, el área de salud humana concen- tra la mayoría de los esfuerzos, seguidos por aplicaciones en biotecnología agropecuaria, en salud animal, en bioinformática, en ambiente y en proce- samiento industrial (MINCYT, 2016a).
En cuanto a las empresas biotecnológicas existentes en la Argentina, se registraron 201 empresas dedicadas a una diversa gama de actividades, que van desde la producción de semillas a los medicamentos de uso humano, pasando por la fertilización humana asistida, la reproducción animal, el desarrollo de insumos biotecnológicos para la industria y otras actividades.
Se trata de empresas que en su mayoría son de capital nacional y de tama- ños variados (desde firmas pertenecientes a compañías multinacionales, a otras que son parte de grandes grupos empresarios nacionales pasando por un variado universo de pequeñas y medianas empresas. Se trata de una actividad con cierto dinamismo empresarial a punto tal que alrededor de dos tercios de ellas surgieron en los últimos diez años. Dicho número de firmas ubica a la Argentina entre los 20 primeros países del mundo en número de empresas biotecnológicas. Si bien dicho guarismo está alejado de los cinco líderes mundiales (EE.UU., España, Francia, Corea y Alemania),
«la cantidad de empresas locales es similar a la existente en varios países desarrollados cuyo producto por habitante supera largamente al argentino»
(MINCYT, 2016a:24).
El conveniente posicionamiento del país tiene como punto partida un sen- dero evolutivo empresarial prolongado en el tiempo. En tal sentido, diversos autores señalan que ya en la década de 1980 ‒cuando comenzaron a aparecer en el mercado los primeros productos biotecnológicos aplicados a la salud humana y genética vegetal‒ nuestro país contaba con desarrollos comerciales exitosos en base al uso de estas tecnologías. Así la producción de proteínas recombinantes de aplicación en salud humana, enzimas microbianas, micro–
propagación de cultivos y reactivos químicos fueron los primeros desarrollos con sus respectivos correlatos empresariales en simultáneo con el desarrollo de firmas similares en Estados Unidos y Europa (MINCYT, 2016b; Gutman y Lavarello, 2010; Anlló et al., 2011; Gutman y Lavarello, 2014).
En cuanto a la situación de la Provincia de Santa Fe ‒según el último relevamiento de empresas biotecnológicas disponible‒ el universo biotec- nológico está compuesto por alrededor de 12 empresas (Bisang y Stubrin, 2010). Es de destacar que la mayoría de las empresas han surgido en los últimos 20 años, es decir que es una actividad muy joven que está en plena expansión, y que están localizadas mayormente en las ciudades de Santa Fe y Rosario, hecho que está estrechamente vinculado a que ambas ciudades son centros generadores de conocimiento científico y tecnológico en biotecnologías a través de las universidades, organismos públicos de in- vestigación y parques tecnológicos que residen en las mismas. Del total de empresas biotecnológicas, el 37 % pertenece a biotecnología agropecuaria, el 27 % a salud humana, un 18 % a biotecnología agropecuaria no genéti- camente modificada y otro 18 % corresponde a procesamiento industrial.
«En términos sectoriales, las empresas de salud humana y biotecnología agrícola modificada genéticamente explican alrededor del 90 % del total facturado por las empresas biotecnológicas» (Bisang y Stubrin, 2010:12).
Asimismo, cabe resaltar que existen en la provincia sectores productivos con alto potencial para la aplicación de la biotecnología, como el área de salud animal, pero que aún no utilizan técnicas biotecnológicas al momento del relevamiento realizado.
Desarrollo
Descripción del Centro Biotecnológico del Litoral (FBCB–UNL)
El Centro Biotecnológico del Litoral fue creado en el marco normativo para el agrupamiento de docentes–investigadores de la Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas (FBCB) de la Universidad Nacional del Litoral (UNL) según Resolución CD Nº 442 del 09/05/2018. Actualmente, sus integrantes pertenecen a tres grupos independientes con capacidad de desarrollar por sí mismos líneas de investigación, desarrollo, innovación y transferencia en el campo de la biotecnología moderna aplicada a la salud humana y animal (ver Tabla 1).
Cabe destacar que en este Centro Biotecnológico del Litoral se agruparon todos los integrantes del Laboratorio de Cultivos Celulares (FBCB–UNL) ‒ creado por la Dra. Marina Etcheverrigaray y el Dr. Ricardo Kratje al radicarse en esta Facultad en marzo de 1992 y los del Laboratorio de Desarrollo Biotec- nológico (FBCB–UNL), creado por el Dr. Claudio Prieto en septiembre de 2014.
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SECCIÓN 1 | Vinculación tecnológica
TABLA 1. Unidades Ejecutoras que conforman el Centro Biotecnológico del Litoral (FBCB–UNL) | Fuente: Elaboración propia
Unidad
Ejecutora Actividad de
I+ D+i+t [1] Integrantes Cargo[2]
y dedicación [3] Ingreso[4]
FBCB-UNL Responsable
1
Enmarcada en el desarrollo de biofármacos para salud humana, tanto de produc- tos innovadores como de biosimilares
AMADEO, Gabriel Ignacio BÜRGI FISSOLO, María Milagros CEAGLIO, Natalia Analía DEPETRIS, Matías FORNO, Ángela Guillermina ITURRASPE, Francisco KRATJE, Ricardo LEOPOLD, María Jesús MENEGON, Malen
OGGERO EBERHARDT, Marcos WANDEL–PETERSEN, Valentina
Investigador Investigadora Investigadora Investigador Investigadora Doctorado Investigador Doctoranda Doctoranda Investigador Tesinista
SI Ex Ex SI SI Ex Ex Ex Ex Ex Se
01/1995 * 04/2007 * 12/2002 * 11/2000 * 04/1999 * 04/2017 * 03/1992 * 02/2016 * 04/2018 * 08/1995 * 08/2018 §
KRATJE, Ricardo
2
Enmarcada en el área temática de inmunología e inmunoquímica, tales como la evaluación de inmunogenicidad de
AGUILAR, María Fernanda GALVÁN, Josefina GIORGETTI, Sofía Inés ETCHEVERRIGARAY, Marina MASIN, Marianela MUFARREGE, Eduardo OROZCO, Gustavo PEÑA, Lucía RICOTTI, Sonia TOLOPKA, Juan Ignacio TOSAR, Giuliana
Doctoranda Tesinista Doctoranda Investigadora Investigadora Investigador Especialista Doctoranda Doctoranda Tesinista Tesinista
Ex Se Ex Ex Ex Ex SI Ex Ex Se Se
11/2013 * 07/2019 § 09/2014 * 03/1992 * 07/2018 § 04/2011 * 01/2005 * 05/2018 § 11/2016 * 08/2015 * 07/2019 §
ETCHEVE- RRIGARAY, Marina
3
Enmarcada principalmente en el desarrollo de produc- tos biológicos recombi- nantes para salud animal (hormonas y vacunas)
BATTAGLIOTTI, Juan Manuel FONTANA, Diego Sebastián FUSELLI, Antonela GARAY, Ernesto Sergio GUGLIOTTA, Agustina LOTTERSBERGER, Julieta MUSSIO, Pablo Esteban PRIETO, Claudio RODRÍGUEZ, María Celeste VILLARRAZA, Carlos Javier
Doctorado Investigador Doctoranda Doctoranda Investigador Tesinista Tesinista Investigador PosDoctoran Doctorando
Ex Ex Ex Ex Ex Se Se Ex Ex Ex
08/2016 # 08/2008 * 03/2013 * 06/2015 # 08/2008 * 07/2017 # 07/2018 § 09/2002 * 07/2011 * 05/2016 #
PRIETO, Claudio
REFERENCIAS
[1] Sigla que significa investigación, desarrollo, innovación y transferencia
[2] Cargo que ocupa actualmente para la ejecución de las actividades de I+D+i+t , siendo:
Doctorando/a: Alumno/a de la Carrera de Doctorado en Ciencias Biológicas (FBCB–UNL) Posdoctorando/a: Becario/a Posdoctoral de CONICET
Especialista: Médico Cirujano – Especialista en cirugía de animales de bioterio Investigador/a: Investigador/a de UNL y/o CONICET
[3] Dedicación (semanal):
Si = Simple (10 hs.) Se = Semi–exclusiva (20 hs.) Ex = Exclusiva (40 hs.)
[4] Ingreso a FBCB–UNL:
* Laboratorio de Cultivos Celulares (FBCB–UNL) | (desde 03/1992 hasta 04/2018) # Laboratorio de Desarrollo Biotecnológico (FBCB–UNL) | (desde 09/2014 hasta 04/2018) § Centro Biotecnológico del Litoral (FBCB–UNL) | (desde 05/2018)
· CAPÍTULO 3 · La distribución de los cargos de los 33 integrantes que cumplen actividades
de I+D+i+t y su dedicación se muestran en la Fig. 1. El 42 % del staff está constituido por investigadores y becarios con nivel de doctorado completo (de ellos el 70 % con cargos pertenecientes al CONICET y el 30 % con cargos de la UNL). El número de alumnos de doctorado es 11 y el de grado es 7, representando en su conjunto el 54,5 %. Este elevado porcentaje determina que el promedio de edad de todos los integrantes sea tan sólo de 35,3 años, mientras que el de los investigadores es de 44,9 años. También se destaca que ⅔ de los integrantes tienen una dedicación exclusiva a las actividades científico–académicas. Además, el grupo de trabajo se completa con un técnico encargado del acondicionamiento de material de laboratorio, una persona encargada de la limpieza general, un técnico en informática, un técnico de mantenimiento y una profesional en administración; por lo que el número total es de 38 integrantes.
FIGURA 1. Distribución de cargos y dedicación en el CBL | Fuente: Elaboración propia
El Centro Biotecnológico del Litoral (FBCB–UNL) cuenta con una super- ficie de trabajo de 1.077 m2, totalmente equipado y en perfecto estado de funcionamiento (ver Tabla 2).
Cargo Número Porcentaje
1 Tesinistas 7 21.2%
2 Doctorandos 11 33.3%
3 Posdoctorando 1 3.0%
4 Especialista 1 3.0%
5 Investigadores 13 39.4%
TOTAL 33 100,0%
Dedicación Número Porcentaje
1 Simple 4 12.1%
2 Semi-exclusiva 7 21.2%
3 Exclusiva 22 66.7%
TOTAL 33 100,0%
SECCIÓN 1 | Vinculación tecnológica
TABLA 2. Distribución de las áreas de trabajo del Centro Biotecnológico del Litoral (FBCB–UNL) | Fuente: Elaboración propia
Locales Año de construcción/
remodelación Superficie Laboratorio de Cultivos y Purificación 2000 276,00 m2
Laboratorio de Control de Calidad 2012 83,00 m2
Laboratorio de Biología Molecular 2015 50,00 m2
Otros Laboratorios y Depósito 2013–2018 248,00 m2
Área de Servicios 1998/2012 187,00 m2
Oficinas y Salón de Usos Múltiples 2003/2012/2018 233,00 m2 1.077,00 m2
Hasta la fecha, en el Laboratorio de Cultivos Celulares (FBCB–UNL) 16 becarios de UNL y/o CONICET han completado la Carrera de Doctorado en Ciencias Biológicas (FBCB–UNL) y 36 estudiantes de la Carrera de Licencia- tura en Biotecnología (FBCB UNL), su tesis de grado. Los resultados de los trabajos de I+D+i+t se publicaron en revistas indexadas con difusión inter- nacional (53 papers) y en proceedings de congresos con referato (40 trabajos completos), en 9 capítulos de libros así como también como resúmenes/
pósters en numerosos congresos nacionales e internacionales.
Descripción de la pataforma de trabajo
En el Centro Biotecnológico del Litoral (FBCB–UNL), todas las unidades ejecutoras comparten una plataforma de trabajo común, que es la aplicación de los cultivos celulares para la producción de glicoproteínas recombinantes como materia prima apta para su formulación en medicamentos emplea- dos en terapia humana o animal y para el control de calidad de productos biotecnológicos (Kratje, 1991; Kratje, 2009; Etcheverrigaray y Kratje, 2008;
Kratje, 2015).
Actualmente, la obtención de proteínas humanas o animales con fines terapéuticos a partir del cultivo de células no se realiza, en general, por ais- lamiento de dichas proteínas mediante técnicas extractivas de los cultivos, porque es muy limitada la producción tanto en el número de diferentes proteínas potenciales a alcanzar como en la cantidad del producto aislado para abastecer los requerimientos en salud humana o animal. Es por ello que, hoy en día, la mayoría de las proteínas empleadas como medicamentos es de origen biotecnológico, principalmente las empleadas en salud humana. Para
ello se requiere modificar el genoma de las células productoras mediante técnicas de biología molecular, incorporando el material genético humano o animal (en la forma de ácido desoxirribonucleico: ADN), que contiene la información para la proteína humana o animal de interés (dicha porción de ADN se denomina gen) en una célula capaz de hospedar a dicho ADN foráneo o heterólogo. De esta forma, en ensayos de laboratorio se logra que se recombine el material genético propio de la célula hospedadora con el ADN humano/animal agregado, generándose una nueva célula llamada recombinante. Por extensión, la proteína producida por dicha célula recom- binante, también se denomina proteína recombinante.
Se emplean diferentes células hospedadoras para producir proteínas recombinantes, tales como bacterias, levaduras, células vegetales, células de insecto y células de mamífero (ver Fig. 2). Para poder elegir la célula más adecuada para la producción de una determinada proteína recombinante de interés, se debe tener en cuenta la estructura de dicha proteína. Las proteínas son moléculas constituidas por un gran número de aminoácidos unidos entre sí mediante una unión química característica, denominada
«unión peptídica»; y es por ello que también se denominan polipéptidos.
Pero, además de la secuencia de aminoácidos, las proteínas también pueden contener otras y variadas entidades químicas, que modifican su estructura polipeptídica. Debido a la gran complejidad resultante de estas modifica- ciones, a todas estas últimas se las conoce como proteínas complejas. Estas modificaciones comprenden a la glicosilación, la carboxilación, la hidroxi- lación, la sulfatación, entre otras, que influencian la actividad biológica, la estabilidad y la inmunogenicidad de la proteína. Sobre la base de estas modificaciones se decide la elección de la célula huésped a utilizar para alojar al gen heterólogo (humano o animal) que codifica para la proteína recombinante que se pretende producir.
Las bacterias producen proteínas, pero carecen de la capacidad de generar proteínas complejas. No obstante presentan varias ventajas respecto a las células de mamífero relacionadas con su gran capacidad productiva, su ra- pidez en el crecimiento y su facilidad operativa. Es por ello que las bacterias constituyen el huésped de elección para producir aquellas proteínas huma- nas/animales recombinantes, que estén constituidas sólo por aminoácidos y carezcan de otras modificaciones (como, p. ej.: insulina).
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SECCIÓN 1 | Vinculación tecnológica
FIGURA 2. Diferentes opciones de células huésped | Fuente: Elaboración propia
Ahora bien, teniendo en cuenta que la mayoría de las proteínas del cuer- po humano y animal son –desde el punto de vista de su composición– de estructura compleja, resulta que, en general, las bacterias no constituyen células huésped de elección para su elaboración. Así, si el fármaco proteico que se pretende producir necesita de estas modificaciones (por ejemplo, de la glicosilación) para tener actividad biológica in vivo, obviamente no se puede elegir una bacteria como célula huésped. Para ello, se deben recurrir a células eucariotas tales como las levaduras, células vegetales, células de insecto o células de mamífero. Respecto a las levaduras, su uso como células huésped es muy limitado debido a que éstas pueden producir modificaciones aberrantes, que difieren sustancialmente de las modificaciones presentes en las proteínas complejas humanas/animales. Es así que las levaduras pueden generar, por ejemplo, una proteína recombinante glicosilada con un gran número de residuos de un azúcar denominado manosa, que además de ser inmunogénica, dicha glicosilación no es adecuada para la performance clínica de la proteína que se desea producir. Situaciones análogas se presentan cuando se emplean células vegetales o células de insecto como células huésped. Por eso es que ‒en los últimos años‒ el uso de células de mamífero se constituyó en el huésped de elección para la producción de la mayoría de los productos biofarmacéuticos.
Particularmente se emplea el término de «cultivo celular» para designar al cultivo de células de mamífero, y que corresponde al cultivo aséptico de células en condiciones nutricionales y ambientales controladas. Por otra parte, merece mencionarse que no es necesario mantener las células continuamente en cultivo, ya que las células pueden ser conservadas indefinidamente —me- diante un proceso de congelación adecuado— manteniendo los contenedores
COMPLEJIDAD
· CAPÍTULO 3 · con las células a muy bajas temperaturas, tales como, por ejemplo, la brindada
por un ambiente de nitrógeno líquido (que corresponde a –196 °C).
La generación de líneas celulares es un proceso arduo y prolongado. Para ello, a partir de fragmentos de un determinado tejido u órgano de un embrión o de un animal adulto se realiza primeramente una dispersión (que puede ser mecánica o bien favorecida con el empleo de enzimas), y se permite el crecimiento de las células en un medio de cultivo adecuado en forma indivi- dual adheridas a un determinado soporte (como ocurre con la mayoría de las células provenientes de los distintos tejidos animales) o en suspensión (sólo en el caso de células hematopoyéticas). Este cultivo se denomina «cultivo primario». En este cultivo las células se adhieren al soporte y crecen hasta cubrir toda la superficie del mismo, formando una capa única de células (monocapa). A partir de dicho cultivo, se pueden remover algunas células e iniciar un segundo cultivo a una menor densidad celular. Esta operación se denomina pasaje. En general, las células pueden ser propagadas hasta un determinado número generaciones; es decir, sometidas a un número finito de pasajes, ya que posteriormente ocurre la muerte celular. No obstante, en algunos casos las células en cultivo pueden volverse inmortales. El pro- ceso de inmortalización —llamado transformación del cultivo— puede ser espontáneo (mediado por una mutación genética espontánea) o bien puede ser inducido en el cultivo mediante diferentes métodos empleando agentes químicos carcinogénicos, radiaciones ionizantes y/o virus, entre otros. Cuan- do ocurre esta transformación se logra un cultivo celular que se denomina
«línea celular continua», ya que puede propagarse indefinidamente en cultivo con pasajes sucesivos. A partir de esta línea celular se realiza el clonado, que consiste en obtener un cultivo celular a partir del crecimiento de una única célula, de manera de aumentar la homogeneidad celular en el cultivo.
Ahora bien, para la aplicación industrial se emplean en general como células huésped los clones provenientes de líneas celulares continuas. Es- tas líneas celulares fueron establecidas hace varias décadas por diferentes investigadores. Y hoy en día están disponibles en los así llamados Bancos Celulares (mantenidas y conservadas a –196 °C), siendo los más importantes:
ATCC (American Type Culture Collection) de EE.UU., ECACC (European Collec- tion of Animal Cell Cultures) de Gran Bretaña, DSMZ (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen) de Alemania. En la Argentina se encuentra la ABAC (Asociación Banco Argentino de Células) de Pergamino (Pcia. Bue- nos Aires) que también dispone de varias líneas celulares. Las más relevantes son las líneas celulares CHO, BHK y HEK (ver Tabla 3). Cabe destacar que si consideramos como aplicación industrial el caso de la producción de proteínas complejas recombinantes, resulta que la línea celular que más se impuso como célula huésped es la célula CHO. Esta línea se puede adquirir