Taking part in the biology revolution to improve society

Taking part in the biology revolution to improve society

*
Mario P. Estrada G, PhD
Animal Biotechnology Department
Center for Genetic Engineering and Biotechnology, Havana
CUBA 2013
30 APRIL 2010 VOL 328
SCIENCE
Despite the
embargo, Cuba has
produced better
health outcomes
than most Latin
American countries
and they are
comparable to
those of most
developed
countries.
Paul K. Drain and Michele
Barry*
www.sciencemag.org
•
Look for efficient productive solutions/products
aimed to contribute with the food sovereignty,
particularly targeting major food imports.
Starch
Animal
feed
Soybean
and
products




 60 %
Milk
Chicken

Corn
CIGB AgBiotech projects are focused to issues dealing with food products
accounting for more than 60 % of the national imports.
DIRECTION
Animal
Biotech Dept.
Animal
Health
Plant Biotech
Dept.
PlantMicroorg.
Interaction
Virology
CIGB SanctiSpíritus
CIGB
Camagüey
Plant Biotech
Plant Biotech
Production
System
Aquatic
Biotech
Extension
Veterinary
Clinical
Trials
Plants as
Biorreactor
s
Funtional
Genomics
Aquatic
Biotech
Envnmental
Biotech
Soybean
Biotech
Development
Production
QC & QA
Production
System
Development
Production
QC & QA
RESEARCH PROJECTS
AND
PRODUCTS
Marco Regulatorio. Investigación en plantas transgénicas en Cuba.
CENTRO NACIONAL DE SEGURIDAD BIOLÓGICA
CONTROL
Aprobación
del proyecto
Aprobación de
las instalaciones
de laboratorios e
invernaderos
Evaluación periódica
del proyecto y el
personal
Evaluación y aprobación
de permisos de
experimentos confinados
Evaluación y aprobación
de permisos de
experimentos de campo
Marco Regulatorio. Evaluación y aprobación de alimentos transgénicos
obtenidos en Cuba.
SEGURIDAD COMO ALIMENTO
Instituto Nacional de
Higiene de los Alimentos -INHA(MINSAP)
•Digestibilidad
•Alerginicidad
•Toxicidad
•Vitaminas (B1, B2, B9, E)
•Grasa bruta
•Perfil de ácidos grasos
•Proteina bruta
•Perfil de amino ácidos
•Fibra bruta
•Ceniza bruta
•Oligoelementos (Cu, Fe, Zn, Sn, Mn, Na, K,
Mg, Ca, P, Se)
•Metales pesados y tóxicos (Pb, Cd, Hg, As)
•Aflatoxinas (B1, B2, G1, G2)
•Fumonisinas (B1, B2)
•Ácido Fítico
•Antinutrientes (estaquiosa, rafinosa)
SEGURIDAD AMBIENTAL
UTILIDAD COMO VARIEDAD
Centro Nacional de
Seguridad Biológica -CNSB, (ORASEN, CITMA)
CENATOX
Registro Nacional de Variedades
(Sanidad Vegetal, MINAGRI)
• Insectos beneficiosos (polinizador)
Abejas (Apis mellifera)
• Insectos beneficiosos (predadores)
Crisopa (Chrysopa carnea)
Trichograma (Trichogramma pintoi)
• Invertebrados del suelo
Lombrices (Eisenia andrei)
• Organismos acuáticos
Anuros (Osteopilus septentrionales)
Peces (Brachydanio rerio)
OGM
(Evento)
•Efectividad de los nuevos caracteres
•Mantenimiento de las características de la
variedad de referencia
CRITERIO FINAL
Consejo Técnico de la Agricultura
(MINAGRI)
•Uso en la agricultura cubana
MAIZ TRANSGENICO
MAIZ TRANSGENICO
Soya transgénica resistente a hongos
Mercado de la soya 2012/2013
Demanda global de maíz, algodón, soya,
arroz y trigo (1990-2012)
En rojo: Distribución
mundial de la roya asiática
de la soya.
Brasil: País con mayores
problemas de Roya Asiática
( de $2000 MM en gastos
de
Control y daños)
Clones transgénicos
Control NT DT84
NT
Var. INCASoy-36
DEF 4
Soya transgénica resistente a hongos
Fenotipo de plantas transgénicas de soya expresando la defensina (DT1) y
plantas controles en condiciones de campo mostrando una alta resistencia a la
roya asiatica.
DT-1
DT-1
control
control
HeberNem, Nematicida biológico y promotor de crecimiento en plantas
Control de fitonematodos en varias
especies de plantas.
Gran efectividad.
Ambientalmente seguro.
Aplicado en:
Cultivo
Nematodos
# plantas
• Plátano y banana………………. Radopholus similis
• Vegetales (casas de cultivo)…. Meloidogyne incognita
• Guayaba enana…………………. Meloidogyne incognita
HeberNem
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
Basamid
Plantas final
Sin nematodos
HUANGLONGBING EN CÍTRICOS
La enfermedad Huanglongbing (HLB), también conocida como enverdecimiento de los
cítricos, es una enfermedad bacteriana de las plantas que destruye la producción,
apariencia y valor económico de los árboles de cítricos. En el mundo, es la enfermedad
más destructiva de estos cultivos y una vez que un árbol está infectado, no tiene cura.
Los árboles enfermos producen frutos amargos, incomibles, deformes y, con el tiempo,
mueren. El HLB ya ha destruido la producción citrícola en varias regiones del mundo,
incluida la Florida y Texas, donde las industrias están decayendo con rapidez.
Reducción del
área sembrada
Disminución
de las ventas
Incremento de los
gastos para
control de la
enfermedad
Incremento de los
precios de la
naranja
Disminución
del
rendimiento
de las
cosechas
Incremento de
los costos de
producción
Impacto actual del HLB en la Florida, EUA
PROGRESIÓN TEMPORAL DE LOS RENDIMIENTO DE LAS PLANTAS EN EL
EXPERIMENTO DESPUES DE UN AÑO DE APLICACION DEL CIGB42. Total de
Plantas analizadas 900.
*
*
*
*
Identificación de nuevas moléculas a través de la modelación in silico de la
interacción con el receptor de brasinoesteroide, que induzcan el sistema de
inmunidad innata en plantas contra las enfermedades.
Análisis de la expresión de diferentes marcadores moleculares de la
inmunidad innata en plantas tratadas con las diferentes moléculas
Centre for Genetic Engineering and Biotechnology
biocatalyst
FOS = FructoOligoSaccharide
+
A yeast–based biocatalyzer for inverted syrup
production from sucrose
Inverted Sugar Uses
• Natural edulcorant syrup
 Beberages, juices, milk (higher solubility)
 Ice-cream, other sweets (lower crystalization)
 Bread, bakery (longer shelf life)
 Beer, yoghurt (direct fermentation)
 Sustitute for honey (G 31%, F 38%)
• Apiculture (bee feeding)
• Farmaceutical, energyzing (fast effect)
En 2010, la producción de carne
alcanzó los 290 millones tons. Los
expertos predicen que para el año
2050 la producción de carne
duplicará la actual, llegando a
producirse cerca de 500 millones
de tons.
Luchini, L., 2004. “Perspectivas en acuicultura: nivel mundial, regional y local”.
Necesidad de
aumentar la
producción de
proteína
animal
Agricultura
Industrial
(Cultivos
intensivos)
Aumento de
enfermedades
y agentes
patógenos
oportunistas
Necesidad de
vacunas y
fármacos
veterinarios
El mercado mundial de vacunas
veterinarias ($ 4.23 Billones)
representó el 20% del mercado total
de vacunas ($ 29.71 Billones) en el
2010
Se espera que alcance
los $ 5,6 Billones para el
2015
Company
Revenues from Animal
Health in 2010 ($ Bn)
Pfizer
3.575
Merck
2.900
Sanofi-Aventis
2.635
Bayer Healthcare
0.800
Virbac
0.781
Novartis
0.500
Boehringer Ingelheim
0.354
Heska Corporation
0.065
Sanofi-Aventi,
Pfizer, and
Merck
*
*
*
*
*
*
*
Vaccine against bovine ticks. More than 15 years of use.
Obtained Bm86 gene from gut of
Rhipicephalus microplus tick
Inserted in Pichia pastoris strain
Rand et al, 1989
Rodríguez et al, 1994
Bm86
Gavac
Large scale field trial
wherein 509 758 cattle were
vaccinated across the
country.
Reduction in frequency of
acaricidal treatments from
7-14 days to 115-1095 days
Average period between chemical
acaricide treatments (days)
*
1200
1095 1095 1095 1095
1000
730
800
600
365
400
174
200
7
0
92
88
56
33
14
7
90
63
25
21
14
Years
140000
Babesiosis
Anaplasmosis
Number bovine sick
100000
80000
60000
40000
20000
07
05
20
04
20
03
20
02
20
01
20
00
20
99
20
98
19
97
19
96
19
95
19
94
19
93
19
92
19
91
19
19
19
years
16000
Babesiosis
Anaplasmosis
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
years
07
20
05
20
04
20
03
20
02
20
01
20
00
20
99
19
98
19
97
19
96
19
95
19
94
19
93
92
19
19
91
19
90
0
19
Number bovine death
Estimated reduction 15
Million dollar per year in
tick control
90
0
Reduction in incidence of
death and sick of
hemoparasites in 98%.
Enzootic stability
115 115
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2007
120000
Reduction in chemical
consumption from 371 t
annual average to 15 t.
115
110
95
*
High impact and effectiveness using Gavac™ vaccine on
National Program for control of bovine ticks on Venezuela
This National
program included
more than 1.9
million of bovines
spread over 18
states of the
Republic of
Venezuela
The reduction of
chemical acaricide
treatments per year per
cattle was in 83.7%
The reduction in 81.5%
for the cost of the
control of tick per
cattle in one year
The strain of cattle tick, Rhipicephalus annulatus, was highly susceptible to GAVAC with 99.6 and 82% control
observed after the initial series of inoculations and 5 months after the initial inoculation prior to the 6-month
booster, respectively.
*
*
0
7
15
Day 0
Immunization
21
28
Day 21 Booster
35
Challenge
DIVA
Temperature °C
42.0
41.5
G-1 Hek 293 25µg
G-2 Hek 293 50µg
41.0
G-5 controles
40.5
40.0
39.5
39.0
Día Día Día Día Día Día Día Día Día Día Día Día Día
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Days post challenge
Rabbit hemorrhagic disease virus (RHDv)
(RHDv) has been responsible for the death or the
slaughtering of millions of free-living and domestic rabbits
from many countries in the world.
p16
p23
Helicasa
p30
VPg
Prot
Polimerasa
VP60 (cápsida)
VP10
VP60 (cápsida)
VP10
RHDV
Non -replication
E. coli
VP60
in vitro
Recombinat
virus
The causative agent is the
rabbit hemorrhagic disease
virus (RHDV), a non-enveloped
and icosahedral calicivirus with
a capsid composed of a
structural protein (VP60) of
approximately
60 kDa
Low expression levels
S. cerevisiae
Plantas
baculovirus/Sf9
(1994-2006)
Inactivated vaccine
Low safety and
expensive
*
Yeast
30nm
200nm
9000
7000
Poblacion en billones
160
Consumo pescado en millones de Ton
140
6000
120
5000
100
4000
80
3000
60
2000
40
1000
20
0
Millones de toneladas
Billones de personas
8000
180
0
1950
1990
2000
Años
2025
Fuente: FAO
Luchini, L., 2004. “Perspectivas en acuicultura: nivel mundial, regional y local”.
La población mundial come mas pescado que cualquier otra fuente de proteína
animal. Es estimado que entre el 15% y 20 % de toda la proteína animal
producida es de proveniente de organismo acuáticos. (FAO,
Sea lice
Cloning and sequence of
new genes
RNA extraction
Degenerate
Oligonucleotides design
and PCR
Recombinant
Expression
and Purification
Formulation
*
ANTECEDENTS
•
•
Hancock REW, Diamond G. The role of cationic antimicrobial peptides in
innate host defences. Trends Microbiol 2000;8(9):402-10.
Lillard JW, Boyaka PN, Chertov O, Oppenheim JJ, McGhee JR. Mechanisms
for induction of acquired host immunity by neutrophil peptide
defensins. Proc Natl Acad Sci U S A 1999;96(2):651-6.
Péptidos antimicrobiano P35 como adyuvante
*