Evolución y Perfil

La biotecnología se puede definir como la aplicación de sistemas biológicos a procesos técnicos e industriales. Abarca tanto los organismos tradicionales como los modificados genéticamente. La biotecnología tradicional es el resultado de la hibridación clásica, el apareamiento o el cruce de varios organismos para crear nuevos organismos que se han utilizado durante siglos para producir pan, cerveza, queso, soja, saki, vitaminas, plantas híbridas y antibióticos. Más recientemente, también se han utilizado varios organismos para tratar aguas residuales, aguas residuales humanas y desechos tóxicos industriales.

La biotecnología moderna combina los principios de la química y las ciencias biológicas (biología molecular y celular, genética, inmunología) con disciplinas tecnológicas (ingeniería, informática) para producir bienes y servicios y para la gestión ambiental. La biotecnología moderna utiliza enzimas de restricción para cortar y pegar información genética, ADN, de un organismo a otro fuera de las células vivas. Luego, el ADN compuesto se vuelve a introducir en las células huésped para determinar si se expresa el rasgo deseado. La célula resultante se denomina clon modificado, recombinante u organismo manipulado genéticamente (OGM). La industria de la biotecnología “moderna” nació en 1961-1965 con la ruptura del código genético y ha crecido dramáticamente desde los primeros experimentos exitosos de clonación de ADN en 1972.

Desde principios de la década de 1970, los científicos han entendido que la ingeniería genética es una tecnología extremadamente poderosa y prometedora, pero que existen riesgos potencialmente graves a considerar. Ya en 1974, los científicos pidieron una moratoria mundial sobre tipos específicos de experimentos con el fin de evaluar los riesgos y diseñar pautas apropiadas para evitar peligros biológicos y ecológicos (Comité de Moléculas de ADN Recombinante, Consejo Nacional de Investigación, Academia Nacional de Ciencias 1974 ). Algunas de las preocupaciones expresadas involucraron el potencial “escape de vectores que podrían iniciar un proceso irreversible, con un potencial para crear problemas muchas veces mayores que los que surgen de la multitud de recombinaciones genéticas que ocurren espontáneamente en la naturaleza”. Existía la preocupación de que “los microorganismos con genes trasplantados pudieran resultar peligrosos para el hombre u otras formas de vida. El daño podría resultar si la célula huésped alterada tiene una ventaja competitiva que fomentaría su supervivencia en algún nicho dentro del ecosistema” (NIH 1976). También se entendió bien que los trabajadores de laboratorio serían los "canarios en la mina de carbón" y se debería hacer algún intento para proteger a los trabajadores, así como al medio ambiente, de los peligros desconocidos y potencialmente graves.

En febrero de 1975 se llevó a cabo una conferencia internacional en Asilomar, California. Su informe contenía las primeras pautas de consenso basadas en estrategias de contención biológica y física para controlar los peligros potenciales previstos a partir de la nueva tecnología. Se consideró que ciertos experimentos presentaban peligros potenciales tan graves que la conferencia recomendó no realizarlos en ese momento (NIH 1976). El siguiente trabajo fue originalmente prohibido:

• trabajar con ADN de organismos patógenos y oncogenes
• formando recombinantes que incorporan genes de toxinas
• trabajo que podría ampliar la gama de huéspedes de patógenos de plantas
• introducción de genes de resistencia a los medicamentos en organismos que no se sabe que los adquieren de forma natural y donde el tratamiento se vería comprometido
• liberación deliberada en el medio ambiente (Freifelder 1978).

En los Estados Unidos, las primeras guías de los Institutos Nacionales de Salud (NIHG) se publicaron en 1976, reemplazando las guías de Asilomar. Estos NIHG permitieron que la investigación prosiguiera clasificando los experimentos por clases de peligro en función de los riesgos asociados con la célula huésped, los sistemas de vectores que transportan genes a las células y los insertos de genes, lo que permite o restringe la realización de los experimentos en función de la evaluación de riesgos. La premisa básica de los NIHG—brindar protección a los trabajadores y, por extensión, seguridad de la comunidad—permanece vigente en la actualidad (NIH 1996). Los NIHG se actualizan regularmente y han evolucionado hasta convertirse en un estándar de práctica ampliamente aceptado para la biotecnología en los EE. UU. El cumplimiento es requerido por parte de las instituciones que reciben fondos federales, así como por muchas ordenanzas locales de ciudades o pueblos. El NIHG proporciona una base para las regulaciones en otros países del mundo, incluidos Suiza (SCBS 1995) y Japón (Instituto Nacional de Salud 1996).

Desde 1976, los NIHG se han ampliado para incorporar consideraciones de contención y aprobación para nuevas tecnologías, incluidas instalaciones de producción a gran escala y propuestas de terapia génica somática de plantas, animales y humanos. Algunos de los experimentos originalmente prohibidos ahora están permitidos con la aprobación específica de NIH o con prácticas de contención específicas.

En 1986, la Oficina de Política Científica y Tecnológica de los Estados Unidos (OSTP) publicó su Marco coordinado para la regulación de la biotecnología. Abordó la cuestión política subyacente de si las reglamentaciones existentes eran adecuadas para evaluar los productos derivados de las nuevas tecnologías y si los procesos de revisión de la investigación eran suficientes para proteger al público y al medio ambiente. Las agencias reguladoras y de investigación de EE. UU. (Agencia de Protección Ambiental (EPA), Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA), Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA), NIH, Departamento de Agricultura de EE. UU. (USDA) y Fundación Nacional de Ciencias (NSF)) acordaron regular los productos, no los procesos, y que no eran necesarias nuevas reglamentaciones especiales para proteger a los trabajadores, al público o al medio ambiente. La política se estableció para operar los programas regulatorios de manera integrada y coordinada, minimizando la superposición y, en la medida de lo posible, la responsabilidad de la aprobación del producto recaería en una agencia. Las agencias coordinarían esfuerzos adoptando definiciones consistentes y usando revisiones científicas (evaluaciones de riesgo) de rigor científico comparable (OSHA 1984; OSTP 1986).

El NIHG y Coordinated Framework han brindado un grado apropiado de discusión científica objetiva y participación pública, lo que ha resultado en el crecimiento de la biotecnología estadounidense hasta convertirse en una industria multimillonaria. Antes de 1970, había menos de 100 empresas involucradas en todos los aspectos de la biotecnología moderna. Para 1977, otras 125 firmas se unieron a las filas; en 1983, otras 381 empresas elevaron el nivel de inversión de capital privado a más de mil millones de dólares. Para 1, la industria había crecido a más de 1994 empresas (Comité de Relaciones Comunitarias del Consejo de Biotecnología de Massachusetts, 1,230), y la capitalización de mercado es de más de $ 1993 mil millones.

El empleo en las empresas biotecnológicas estadounidenses en 1980 era de unas 700 personas; en 1994 aproximadamente 1,300 empresas empleaban a más de 100,000 trabajadores (Comité de Relaciones Comunitarias del Consejo de Biotecnología de Massachusetts 1993). Además, existe toda una industria de apoyo que proporciona suministros (químicos, componentes de medios, líneas celulares), equipos, instrumentación y servicios (banco de células, validación, calibración) necesarios para garantizar la integridad de la investigación y la producción.

En todo el mundo ha habido un gran nivel de preocupación y escepticismo sobre la seguridad de la ciencia y de sus productos. El Consejo de las Comunidades Europeas (Parlamento de las Comunidades Europeas 1987) desarrolló directivas para proteger a los trabajadores de los riesgos asociados con la exposición a productos biológicos (Consejo de las Comunidades Europeas 1990a) y para establecer controles ambientales en actividades experimentales y comerciales, incluida la liberación deliberada. La “liberación” incluye la comercialización de productos que utilizan OGM (Consejo de las Comunidades Europeas 1990b; Van Houten y Flemming 1993). Se han desarrollado estándares y directrices relacionados con productos biotecnológicos dentro de organizaciones internacionales y multilaterales como la Organización Mundial de la Salud (OMS), la Organización Internacional de Normalización (ISO), la Comisión de la Comunidad Europea, la Organización para la Agricultura y la Alimentación (FAO) y la Red de Datos de Cepas Microbianas ( OSTP 1986).

La industria de la biotecnología moderna se puede considerar en términos de cuatro sectores industriales principales, cada uno de los cuales tiene investigación y desarrollo (I+D) de laboratorio, de campo y/o clínico que respalda la producción real de bienes y servicios.

• productos biomédico-farmacéuticos, biológicos y dispositivos médicos
• alimentos agrícolas, peces y animales transgénicos, plantas resistentes a enfermedades y plagas
• productos industriales mejorados genéticamente como ácido cítrico, butanol, acetona, etanol y enzimas detergentes (ver tabla 1)
• medio ambiente-tratamiento de aguas residuales, descontaminación de residuos industriales.

Tabla 1. Microorganismos de importancia industrial

* Importante para la biotecnología moderna.

Trabajadores de biotecnología

La biotecnología comienza en el laboratorio de investigación y es una ciencia multidisciplinaria. Los biólogos moleculares y celulares, los inmunólogos, los genetistas, los químicos de proteínas y péptidos, los bioquímicos y los ingenieros bioquímicos son los que están más directamente expuestos a los peligros reales y potenciales de la tecnología del ADN recombinante (ADNr). Otros trabajadores que pueden estar menos expuestos directamente a los riesgos biológicos del ADNr incluyen al personal de servicio y apoyo, como los técnicos de ventilación y refrigeración, los proveedores de servicios de calibración y el personal de limpieza. En una encuesta reciente de profesionales de la salud y la seguridad en la industria, se encontró que los trabajadores expuestos directa e indirectamente comprenden alrededor del 30 al 40 % de la fuerza laboral total en las empresas biotecnológicas comerciales típicas (Lee y Ryan 1996). La investigación en biotecnología no se limita a la “industria”; se lleva a cabo en las instituciones académicas, médicas y gubernamentales también.

Los trabajadores de laboratorios de biotecnología están expuestos a una amplia variedad de productos químicos tóxicos y peligrosos, a peligros biológicos recombinantes y no recombinantes o de "tipo salvaje", patógenos transmitidos por la sangre humana y enfermedades zoonóticas, así como a materiales radiactivos utilizados en experimentos de etiquetado. Además, los trastornos musculoesqueléticos y las lesiones por esfuerzo repetitivo se reconocen cada vez más como peligros potenciales para los trabajadores de investigación debido al uso extensivo de computadoras y micropipetas manuales.

Los operadores de fabricación de biotecnología también están expuestos a productos químicos peligrosos, pero no a la variedad que se ve en el entorno de la investigación. Según el producto y el proceso, puede haber exposición a radionúclidos en la fabricación. Incluso en el nivel de riesgo biológico más bajo, los procesos de fabricación de biotecnología son sistemas cerrados y el potencial de exposición a los cultivos recombinantes es bajo, excepto en el caso de accidentes. En las instalaciones de producción biomédica, la aplicación de las buenas prácticas de fabricación actuales complementa las pautas de bioseguridad para proteger a los trabajadores en la planta. Los principales peligros para los trabajadores de fabricación en operaciones de buenas prácticas a gran escala (GLSP) que involucran organismos recombinantes no peligrosos incluyen lesiones musculoesqueléticas traumáticas (por ejemplo, distensiones y dolor de espalda), quemaduras térmicas de líneas de vapor y quemaduras químicas de ácidos y cáusticos (ácido fosfórico , hidróxido de sodio y potasio) utilizados en el proceso.

Los trabajadores de la salud, incluidos los técnicos de laboratorio clínico, están expuestos a vectores de terapia génica, excrementos y muestras de laboratorio durante la administración de medicamentos y la atención de pacientes inscritos en estos procedimientos experimentales. Las amas de casa también pueden estar expuestas. La protección de los trabajadores y del medio ambiente son dos puntos experimentales obligatorios a considerar al presentar una solicitud a los NIH para experimentos de terapia génica humana (NIH 1996).

Los trabajadores agrícolas pueden tener una gran exposición a productos, plantas o animales recombinantes durante la aplicación de pesticidas, la siembra, la cosecha y el procesamiento. Independientemente del riesgo potencial de riesgo biológico por la exposición a plantas y animales modificados genéticamente, también están presentes los riesgos físicos tradicionales relacionados con la maquinaria agrícola y la cría de animales. Se utilizan controles de ingeniería, PPE, capacitación y supervisión médica según corresponda a los riesgos previstos (Legaspi y Zenz 1994; Pratt y May 1994). El EPP, que incluye monos, respiradores, guantes utilitarios, gafas protectoras o capuchas, es importante para la seguridad de los trabajadores durante la aplicación, el crecimiento y la cosecha de plantas modificadas genéticamente u organismos del suelo.

Procesos y Peligros

En el proceso de biotecnología en el sector biomédico, las células u organismos, modificados de formas específicas para producir los productos deseados, se cultivan en biorreactores de monocultivo. En el cultivo de células de mamíferos, el producto proteico se secreta de las células al medio nutritivo circundante, y se puede utilizar una variedad de métodos de separación química (cromatografía de afinidad o tamaño, electroforesis) para capturar y purificar el producto. Dónde Escherichia coli los organismos huéspedes se utilizan en las fermentaciones, el producto deseado se produce dentro de la membrana celular y las células deben romperse físicamente para poder cosechar el producto. La exposición a endotoxinas es un peligro potencial de este proceso. A menudo se añaden antibióticos a los medios de producción para mejorar la producción del producto deseado o mantener la presión selectiva sobre elementos de producción genética (plásmidos) que de otro modo serían inestables. Las sensibilidades alérgicas a estos materiales son posibles. En general, estos son riesgos de exposición a aerosoles.

Se anticipan fugas y liberaciones de aerosoles y la exposición potencial se controla de varias maneras. Las penetraciones en los recipientes del reactor son necesarias para proporcionar nutrientes y oxígeno, para liberar dióxido de carbono (CO₂) y para monitorear y controlar el sistema. Cada penetración debe sellarse o filtrarse (0.2 micras) para evitar la contaminación del cultivo. La filtración de gases de escape también protege a los trabajadores y al medio ambiente en el área de trabajo de los aerosoles generados durante el cultivo o la fermentación. Dependiendo del potencial de riesgo biológico del sistema, la inactivación biológica validada de los efluentes líquidos (generalmente por calor, vapor o métodos químicos) es una práctica estándar. Otros peligros potenciales en la fabricación biotecnológica son similares a los de otras industrias: ruido, protección mecánica, quemaduras por vapor/calor, contacto con corrosivos, etc.

Las enzimas y la fermentación industrial se tratan en otra parte de este Enciclopedia e involucrar los procesos, peligros y controles que son similares para los sistemas de producción modificados genéticamente.

La agricultura tradicional depende del desarrollo de cepas que utilizan cruces tradicionales de especies de plantas relacionadas. La gran ventaja de las plantas modificadas genéticamente es que se reduce considerablemente el tiempo entre generaciones y el número de cruces necesarios para obtener el carácter deseado. Además, la dependencia actualmente impopular de pesticidas y fertilizantes químicos (que contribuyen a la contaminación por escorrentía) está favoreciendo una tecnología que potencialmente hará que estas aplicaciones sean innecesarias.

La biotecnología vegetal implica elegir una especie de planta genéticamente flexible y/o financieramente significativa para modificaciones. Dado que las células vegetales tienen paredes celulares de celulosa resistentes, los métodos utilizados para transferir ADN a las células vegetales difieren de los utilizados para bacterias y líneas celulares de mamíferos en el sector biomédico. Existen dos métodos principales que se utilizan para introducir ADN de ingeniería extranjera en células vegetales (Watrud, Metz y Fishoff 1996):

• una pistola de partículas dispara ADN a la célula de interés
• un desarmado, no tumorigénico Agrobacterium tumefaciens El virus introduce casetes de genes en el material genético de la célula.

Tipo salvaje Agrobacterium tumefaciens es un patógeno vegetal natural que causa tumores de agallas en la corona en plantas lesionadas. Estas cepas de vectores modificadas y desarmadas no provocan la formación de tumores en las plantas.

Después de la transformación por cualquier método, las células vegetales se diluyen, se colocan en placas y se cultivan en medios de cultivo de tejidos selectivos durante un período relativamente largo (en comparación con las tasas de crecimiento bacteriano) en cámaras de crecimiento de plantas o incubadoras. Las plantas regeneradas a partir del tejido tratado se trasplantan al suelo en cámaras de crecimiento cerradas para un mayor crecimiento. Después de alcanzar la edad adecuada, se examinan para determinar la expresión de los rasgos deseados y luego se cultivan en invernaderos. Se necesitan varias generaciones de experimentos de invernadero para evaluar la estabilidad genética del rasgo de interés y generar el stock de semillas necesario para estudios posteriores. Los datos de impacto ambiental también se recopilan durante esta fase del trabajo y se envían con propuestas a las agencias reguladoras para la aprobación de liberación de prueba de campo abierto.

Controles: el ejemplo de los Estados Unidos

El NIHG (NIH 1996) describe un enfoque sistemático para prevenir tanto la exposición de los trabajadores como la liberación ambiental de organismos recombinantes. Cada institución (p. ej., universidad, hospital o laboratorio comercial) es responsable de realizar investigaciones de ADNr de manera segura y de conformidad con los NIHG. Esto se logra a través de un sistema administrativo que define las responsabilidades y requiere evaluaciones integrales de riesgos por parte de científicos expertos y oficiales de bioseguridad, implementación de controles de exposición, programas de vigilancia médica y planificación de emergencia. Un Comité Institucional de Bioseguridad (IBC) proporciona los mecanismos para la revisión y aprobación de experimentos dentro de la institución. En algunos casos, se requiere la aprobación del propio Comité Asesor de Recombinantes (RAC) de los NIH.

El grado de control depende de la gravedad del riesgo y se describe en términos de las designaciones de nivel de bioseguridad (BL) 1-4; siendo BL1 el menos restrictivo y BL4 el más. Se dan pautas de contención para la investigación, la investigación y el desarrollo a gran escala (más de 10 litros de cultivo), la producción a gran escala y los experimentos con animales y plantas tanto a gran como a pequeña escala.

El Apéndice G del NIHG (NIH 1996) describe la contención física a escala de laboratorio. BL1 es apropiado para trabajar con agentes de peligro potencial desconocido o mínimo para el personal del laboratorio o el medio ambiente. El laboratorio no está separado de los patrones generales de tráfico en el edificio. El trabajo se lleva a cabo en las mesas de trabajo abiertas. No se requieren ni se utilizan dispositivos especiales de contención. El personal de laboratorio está capacitado en procedimientos de laboratorio y supervisado por un científico con capacitación general en microbiología o una ciencia relacionada.

BL2 es adecuado para trabajos en los que intervienen agentes de peligro potencial moderado para el personal y el medio ambiente. El acceso al laboratorio es limitado cuando se está trabajando, los trabajadores tienen capacitación específica en el manejo de agentes patógenos y están dirigidos por científicos competentes, y los trabajos que generan aerosoles se realizan en gabinetes de seguridad biológica u otros equipos de contención. Este trabajo puede requerir vigilancia médica o vacunas según corresponda y lo determine el IBC.

BL3 es aplicable cuando el trabajo se lleva a cabo con agentes autóctonos o exóticos que pueden causar enfermedades graves o potencialmente letales como resultado de la exposición por inhalación. Los trabajadores tienen formación específica y son supervisados ​​por científicos competentes con experiencia en el manejo de estos agentes peligrosos. Todos los procedimientos se realizan en condiciones de contención que requieren ingeniería y EPP especiales.

BL4 está reservado para los agentes más peligrosos y exóticos que presentan un alto riesgo individual y comunitario de enfermedades potencialmente mortales. Solo hay unos pocos laboratorios BL4 en el mundo.

El Apéndice K aborda la contención física para actividades de investigación o producción en volúmenes superiores a 10 l (gran escala). Al igual que en las pautas a pequeña escala, existe una jerarquía de requisitos de contención desde el potencial de peligro más bajo hasta el más alto: GLSP a BL3-Large-Scale (BL3-LS).

El NIHG, Apéndice P, cubre el trabajo con plantas a nivel de banco, cámara de crecimiento y escala de invernadero. Como se señala en la introducción: “El propósito principal de la contención de plantas es evitar la transmisión no intencional de un genoma vegetal que contiene ADN recombinante, incluido el material hereditario nuclear o de orgánulos o la liberación de organismos derivados de ADN recombinante asociados con plantas. En general, estos organismos no representan una amenaza para la salud humana o los animales superiores, a menos que se modifiquen deliberadamente para ese propósito. Sin embargo, es posible la propagación inadvertida de un patógeno grave de un invernadero a un cultivo agrícola local o la introducción y el establecimiento no intencionales de un organismo en un nuevo ecosistema” (NIH 1996). En los Estados Unidos, la EPA y el Servicio de Inspección de Sanidad Animal y Vegetal (APHIS) del USDA son conjuntamente responsables de la evaluación de riesgos y de la revisión de los datos generados antes de aprobar las pruebas de liberación en el campo (EPA 1996; Foudin y Gay 1995). Se evalúan cuestiones tales como la persistencia y propagación en el agua, el aire y el suelo, por especies de insectos y animales, la presencia de otros cultivos similares en el área, la estabilidad ambiental (sensibilidad a las heladas o al calor) y la competencia con especies nativas, a menudo primero en el invernadero. (Liberman et al. 1996).

Los niveles de contención de plantas para instalaciones y prácticas también varían de BL1 a BL4. Los experimentos típicos de BL1 implican la autoclonación. BL2 puede implicar la transferencia de rasgos de un patógeno a una planta huésped. BL3 podría implicar la expresión de toxinas o agentes peligrosos para el medio ambiente. La protección de los trabajadores se logra en los distintos niveles mediante EPP y controles de ingeniería, como invernaderos y casetas con flujo de aire direccional y filtros de aire de partículas de alta eficiencia (HEPA) para evitar la liberación de polen. Dependiendo del riesgo, la protección ambiental y comunitaria de agentes potencialmente peligrosos puede lograrse mediante controles biológicos. Los ejemplos son un rasgo de sensibilidad a la temperatura, un rasgo de sensibilidad a las drogas o un requerimiento nutricional que no está presente en la naturaleza.

A medida que aumentaba el conocimiento científico y avanzaba la tecnología, se esperaba que el NIHG necesitara revisión y revisión. Durante los últimos 20 años, el RAC se ha reunido para considerar y aprobar propuestas de cambios. Por ejemplo, el NIHG ya no emite prohibiciones generales sobre la liberación deliberada de organismos modificados genéticamente; Las liberaciones de ensayos de campo de productos agrícolas y los experimentos de terapia génica humana están permitidos en circunstancias apropiadas y después de una evaluación de riesgos adecuada. Una enmienda muy significativa al NIHG fue la creación de la categoría de contención GLSP. Relajó los requisitos de contención para “cepas recombinantes no patógenas, no toxigénicas derivadas de organismos huéspedes que tienen un historial prolongado de uso seguro a gran escala, o que han incorporado limitaciones ambientales que permiten un crecimiento óptimo en un entorno a gran escala pero una supervivencia limitada. sin consecuencias adversas en el medio ambiente” (NIH 1991). Este mecanismo ha permitido que la tecnología progrese sin dejar de considerar las necesidades de seguridad.

Controles: el ejemplo de la Comunidad Europea

En abril de 1990, la Comunidad Europea (CE) promulgó dos Directivas sobre el uso confinado y la liberación deliberada en el medio ambiente de OMG. Ambas Directivas requieren que los Estados miembros se aseguren de que se toman todas las medidas apropiadas para evitar efectos adversos en la salud humana o el medio ambiente, en particular haciendo que el usuario evalúe todos los riesgos relevantes por adelantado. En Alemania, la Ley de Tecnología Genética se aprobó en 1990 en parte como respuesta a las Directivas de la CE, pero también para responder a la necesidad de autoridad legal para construir una instalación de producción de insulina recombinante de operación de prueba (Reutsch y Broderick 1996). En Suiza, las regulaciones se basan en el NIHG de EE. UU., las directivas del Consejo de la CE y la ley alemana sobre tecnología genética. Los suizos requieren registro anual y actualizaciones de experimentos al gobierno. En general, los estándares de rDNA en Europa son más restrictivos que en los EE. UU., y esto ha contribuido a que muchas empresas farmacéuticas europeas trasladen la investigación de rDNA de sus países de origen. Sin embargo, las reglamentaciones suizas permiten una categoría de nivel 4 de seguridad a gran escala, que no está permitida por NIHG (SCBS 1995).

Productos de Biotecnología

Algunos de los productos biológicos y farmacéuticos que se han fabricado con éxito mediante biotecnologías de ADN recombinante incluyen: insulina humana; hormona del crecimiento humano; vacunas contra la hepatitis; interferón alfa; interferón beta; gamma-interferón; factor estimulante de colonias de granulocitos; activador tisular del plasminógeno; factor estimulante de colonias de granulocitos y macrófagos; IL2; eritropoyetina; Crymax, producto insecticida para el control de orugas en hortalizas; cultivos de frutos secos y vid; tomate Flavr Savr (TM); Chymogen, una enzima que produce queso; ATIII (antitrombina III), derivada de leche de cabra transgénica utilizada para prevenir coágulos de sangre en cirugía; BST y PST (somatotropina bovina y porcina) utilizados para impulsar la producción de leche y carne.

Problemas de salud y patrones de enfermedad

Existen cinco peligros principales para la salud derivados de la exposición a microorganismos o sus productos en la biotecnología a escala industrial:

• infección
• reacción a la endotoxina
• alergia a los microorganismos
• reacción alérgica a un producto
• reacción tóxica a un producto.

La infección es poco probable ya que en la mayoría de los procesos industriales se utilizan agentes no patógenos. Sin embargo, es posible que microorganismos considerados inofensivos como Pseudomonas y Aspergilo especies pueden causar infección en individuos inmunocomprometidos (Bennett 1990). La exposición a la endotoxina, un componente de la capa de lipopolisacárido de la pared celular de todas las bacterias gram negativas, en concentraciones superiores a unos 300 ng/m3 provoca síntomas transitorios similares a los de la gripe (Balzer 1994). Los trabajadores de muchas industrias, incluidas la agricultura tradicional y la biotecnología, han experimentado los efectos de la exposición a las endotoxinas. Las reacciones alérgicas al microorganismo o producto también ocurren en muchas industrias. El asma ocupacional se ha diagnosticado en la industria biotecnológica por una amplia gama de microorganismos y productos, incluidos Aspergillus niger, penicillium spp. y proteasas; algunas empresas han notado incidencias en más del 12% de la plantilla. Las reacciones tóxicas pueden ser tan variadas como los organismos y productos. Se ha demostrado que la exposición a los antibióticos provoca cambios en la flora microbiana del intestino. Se sabe que los hongos son capaces de producir toxinas y carcinógenos bajo ciertas condiciones de crecimiento (Bennett 1990).

Para abordar la preocupación de que los trabajadores expuestos serían los primeros en desarrollar posibles efectos adversos para la salud a causa de la nueva tecnología, la vigilancia médica de los trabajadores con rDNA ha sido parte del NIHG desde sus inicios. Los Comités Institucionales de Bioseguridad, en consulta con el médico de salud ocupacional, son los encargados de determinar, proyecto por proyecto, qué vigilancia médica es la adecuada. Dependiendo de la identidad del agente específico, la naturaleza del peligro biológico, las posibles vías de exposición y la disponibilidad de vacunas, los componentes del programa de vigilancia médica pueden incluir exámenes físicos previos a la colocación, exámenes periódicos de seguimiento, vacunas específicas, evaluaciones de alergias y enfermedades, sueros previos a la exposición y encuestas epidemiológicas.

Bennett (1990) cree que es poco probable que los microorganismos modificados genéticamente supongan un mayor riesgo de infección o alergia que el organismo original, pero podría haber riesgos adicionales derivados del nuevo producto o del ADNr. Un informe reciente señala que la expresión de un alérgeno de la nuez de Brasil en la soja transgénica puede causar efectos inesperados en la salud de los trabajadores y consumidores (Nordlee et al. 1996). Otros peligros novedosos podrían ser el uso de líneas de células animales que contengan oncogenes o virus desconocidos o no detectados potencialmente dañinos para los humanos.

Es importante tener en cuenta que los primeros temores sobre la creación de especies mutantes genéticamente peligrosas o supertoxinas no se han materializado. La OMS encontró que la biotecnología no presenta riesgos que sean diferentes de otras industrias de procesamiento (Miller 1983) y, según Liberman, Ducatman y Fink (1990), “el consenso actual es que los riesgos potenciales del rDNA fueron exagerados inicialmente y que la los peligros asociados con esta investigación son similares a los asociados con el organismo, el vector, el ADN, los solventes y el aparato físico que se está utilizando”. Llegan a la conclusión de que los organismos modificados están obligados a tener peligros; sin embargo, la contención se puede definir para minimizar la exposición.

Es muy difícil identificar las exposiciones ocupacionales específicas de la industria biotecnológica. La “biotecnología” no es una industria separada con un código distintivo de Clasificación Industrial Estándar (SIC); más bien, se ve como un proceso o conjunto de herramientas utilizadas en muchas aplicaciones industriales. En consecuencia, cuando se notifican accidentes y exposiciones, los datos sobre casos que involucran a trabajadores de la biotecnología se incluyen entre los datos sobre todos los demás que ocurren en el sector industrial anfitrión (por ejemplo, agricultura, industria farmacéutica o atención de la salud). Además, se sabe que los incidentes y accidentes de laboratorio no se notifican.

Se han informado pocas enfermedades específicamente debidas a ADN alterado genéticamente; sin embargo, no son desconocidos. Se informó al menos una infección local documentada y seroconversión cuando un trabajador sufrió un pinchazo con una aguja contaminada con un vector vaccinia recombinante (Openshaw et al. 1991).

Problemas de política

En la década de 1980 surgieron los primeros productos de la biotecnología en Estados Unidos y Europa. La insulina modificada genéticamente fue aprobada para su uso en 1982, al igual que una vacuna modificada genéticamente contra la "diarrea" de la enfermedad porcina (Sattelle 1991). Se ha demostrado que la somatotropina bovina recombinante (BST) aumenta la producción de leche de vaca y el peso del ganado vacuno. Se plantearon inquietudes acerca de la salud pública y la seguridad de los productos y si las reglamentaciones existentes eran adecuadas para abordar estas inquietudes en todas las diferentes áreas donde se podrían comercializar los productos de la biotecnología. Los NIHG brindan protección a los trabajadores y al medio ambiente durante las etapas de investigación y desarrollo. La seguridad y eficacia del producto no es responsabilidad de NIHG. En EE. UU., a través del Coordinated Framework, los riesgos potenciales de los productos de la biotecnología son evaluados por la agencia más apropiada (FDA, EPA o USDA).

El debate sobre la seguridad de la ingeniería genética y los productos de la biotecnología continúa (Thomas y Myers 1993), especialmente con respecto a las aplicaciones agrícolas y los alimentos para consumo humano. Los consumidores en algunas áreas quieren productos etiquetados para identificar cuáles son los híbridos tradicionales y cuáles se derivan de la biotecnología. Ciertos fabricantes de productos lácteos se niegan a usar leche de vacas que reciben BST. Está prohibido en algunos países (p. ej., Suiza). La FDA ha considerado que los productos son seguros, pero también existen problemas económicos y sociales que pueden no ser aceptables para el público. De hecho, BST puede crear una desventaja competitiva para las granjas más pequeñas, la mayoría de las cuales son familiares. A diferencia de las aplicaciones médicas donde puede no haber alternativa al tratamiento de ingeniería genética, cuando los alimentos tradicionales están disponibles y son abundantes, el público está a favor de la hibridación tradicional sobre los alimentos recombinantes. Sin embargo, los entornos hostiles y la actual escasez de alimentos en todo el mundo pueden cambiar esta actitud.

Las nuevas aplicaciones de la tecnología a la salud humana y las enfermedades hereditarias han reavivado las preocupaciones y creado nuevos problemas éticos y sociales. El Proyecto Genoma Humano, que comenzó a principios de la década de 1980, producirá un mapa físico y genético del material genético humano. Este mapa proporcionará a los investigadores información para comparar la expresión génica "sana o normal" y "enferma" para comprender mejor, predecir y señalar curas para los defectos genéticos básicos. Las tecnologías del genoma humano han producido nuevas pruebas de diagnóstico para la enfermedad de Huntington, la fibrosis quística y los cánceres de mama y colon. Se espera que la terapia génica humana somática corrija o mejore los tratamientos para las enfermedades hereditarias. La “toma de huellas dactilares” de ADN mediante mapeo de polimorfismo de fragmentos de restricción del material genético se utiliza como evidencia forense en casos de violación, secuestro y homicidio. Se puede usar para probar (o, técnicamente, refutar) la paternidad. También se puede usar en áreas más controvertidas, como para evaluar las posibilidades de desarrollar cáncer y enfermedades cardíacas para la cobertura de seguros y tratamientos preventivos o como prueba en los tribunales de crímenes de guerra y como "placas de identificación" genéticas en el ejército.

Aunque técnicamente factible, el trabajo en experimentos de línea germinal humana (transmisible de generación en generación) no ha sido considerado para su aprobación en los EE. UU. debido a serias consideraciones sociales y éticas. Sin embargo, se planean audiencias públicas en los EE. UU. para reabrir la discusión sobre la terapia de línea germinal humana y las mejoras de rasgos deseables no asociadas con enfermedades.

Finalmente, además de las cuestiones de seguridad, sociales y éticas, las teorías legales sobre la propiedad de los genes y el ADN y la responsabilidad por el uso o mal uso todavía están evolucionando.

Es necesario seguir las implicaciones a largo plazo de la liberación ambiental de diversos agentes. Surgirán nuevos problemas de contención biológica y variedad de huéspedes para trabajos que se controlen cuidadosa y apropiadamente en el entorno del laboratorio, pero para los cuales no se conocen todas las posibilidades ambientales. Los países en desarrollo, en los que puede que no existan los conocimientos científicos adecuados ni los organismos reguladores, pueden verse reacios o incapaces de asumir la evaluación del riesgo para su entorno particular. Esto podría conducir a restricciones innecesarias oa una política imprudente de “puertas abiertas”, cualquiera de las cuales podría resultar perjudicial para el beneficio a largo plazo del país (Ho 1996).

Además, la precaución es importante cuando se introducen agentes agrícolas diseñados en entornos novedosos donde no hay heladas u otras presiones de contención naturales. ¿Se aparearán las poblaciones indígenas o los intercambiadores naturales de información genética con agentes recombinantes en la naturaleza, lo que resultará en la transferencia de rasgos manipulados? ¿Serían estos rasgos dañinos en otros agentes? ¿Cuál sería el efecto para los administradores del tratamiento? ¿Las reacciones inmunitarias limitarán la propagación? ¿Son los agentes vivos diseñados capaces de cruzar las barreras de las especies? ¿Persisten en el ambiente de desiertos, montañas, llanuras y ciudades?

Resumen

La biotecnología moderna en los Estados Unidos se ha desarrollado bajo pautas de consenso y ordenanzas locales desde principios de la década de 1970. Un escrutinio cuidadoso no ha mostrado rasgos inesperados e incontrolables expresados ​​por un organismo recombinante. Es una tecnología útil, sin la cual muchas mejoras médicas basadas en proteínas terapéuticas naturales no hubieran sido posibles. En muchos países desarrollados, la biotecnología es una fuerza económica importante y toda una industria ha crecido en torno a la revolución biotecnológica.

Los problemas médicos para los trabajadores de la biotecnología están relacionados con los riesgos específicos del huésped, el vector y el ADN y las operaciones físicas realizadas. Hasta ahora, la enfermedad de los trabajadores ha sido prevenible mediante la ingeniería, la práctica laboral, las vacunas y los controles de contención biológica específicos para el riesgo evaluado caso por caso. Y existe la estructura administrativa para realizar evaluaciones prospectivas de riesgos para cada nuevo protocolo experimental. Si este historial de seguridad continúa en el campo de la liberación ambiental de materiales viables es una cuestión de evaluación continua de los posibles riesgos ambientales: persistencia, propagación, intercambiadores naturales, características de la célula huésped, especificidad del rango del huésped para los agentes de transferencia utilizados, naturaleza del gen insertado y así sucesivamente. Es importante tener esto en cuenta para todos los posibles entornos y especies afectadas con el fin de minimizar las sorpresas que a menudo presenta la naturaleza.

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