La producción de compuestos a escala industrial esta asociada al metablolismo de un organismo. Por ejemplo, en el proceso de producción de cerveza que requiere un mecanismo fermentativo donde el piruvato se decarboxila a acetaldehido que a su vez se reduce alcohol, se observa que las fases iniciales se llevan acabo en presencia de oxígeno. Esto permite respiración celular y generación de biomasa. Sin embargo, una vez se alcanza la biomasa esperada se reduce la presencia de oxígeno para llevar un metabolismo fermentativo en donde se produce el alcohol.
Uno de los grandes retos a escala industrial es entender como estas rutas son reguladas para mantener la homostasis del sistema. Este conocimiento permite el diseño de estratégias para poder expresar un producto en la cantidad deseada. Entre los mecanismos de regulación se encuentran aquellos que actuan a nivel de la enzima, como retroalimentacion alimenticia, y aquellos que actuan a nivel genético, como en el modelo del operón de lactosa donde hay una proteína represora.
Típicamente, el uso de mutaciones en las regiones regulada es una de las opciones mas utilizadas para lograr expresión a nivel industrial.
Otro aspecto regulatorio es la capacidad de los organismos de utilizar azucares de manera preferencial. Esto se observa, por ejemplo, al crecer Escherichia coli en glucosa y lactosa. Bajo estas condiciones de cultivo al realizar una curva de crecimineto del organismo se obsevan dos fases logarítmicas. Estas fases se deben a que glucosa se usa preferencialmente sobre lactosa. En presencia de glucosa ocurre represión catabólica en la cual el promotor de lactosa al ser débil no se expresa. La falta de expresión del operón de lactosa evita la producción de las enzimas requeridas para utilizar la lactosa. Sin embargo, una vez la glucosa se consume, cAMP-CAP se une a la region del promotor permitendo una expresión del opreón junto al hecho de que la proteína represora no se une al operador.
Recientemente salieron en la prensa dos noticias que nos hacen reflexionar sobre el desarrollo de una economía de conocimiento. En la primera noticia (3 de febrero de 2006) la compañía Amgen anuncia una megainversión en la isla de 1,000 millones en sus operaciones de manufactura. Esto traerá a la isla 500 nuevos empleos. Por otra parte, se publica (9 de febrero) un rezago farmacéutico en Estados Unidos debido a la expiración de patentes de los productos de más venta, dificultad en lanzamiento de nuevos productos así como la producción de medicinas genéricas.
Estas noticias apuntan a una transición en la economía del país y nos hace cuestionar hacia donde va nuestro mercado laboral. También, nos hace reflexionar hacia donde deben ir encaminados los esfuerzos del país balanceando el desarrollo de la fuerza laboral con investigación aplicada.
Un aspecto importante para un microbiólogo industrial es el conocer los principios de regulación en las industrias. Las industrias de alimento, farmacéuticas y biotecnológicas estan reguladas. La agencia responsable de establecer que las industrias cumplan con estas regulaciones es el FDA (Food and Drug Administration).
Las industrias reguladas siguen las Buenas Prácticas de Manufactura para garantizar que el producto es uno seguro para el consumidor. De esta manera, los inspectores de la agencia visitan las compañías para evaluar el cumplimiento de las mismas.Entre las Buenas Prácticas de Manufactura se encuentran el entrenamiento del personal, la documentación de los procesos, así como, la conducta que evita contaminación. Típicamente, se mencionan como contaminantes el partículado, microorganismos y viruses. De ahí que dependiendo del producto existan diferentes categorías de cuartos limpios y estrategias de monitoreo ambiental que determinen niveles de partículas y de microorganismos.
Toda industria en la manufactura de un producto debe tener Procedimientos de Operación Standard que siguen sus empleados en el proceso.
Las compañias siguen regulaciones de acuerdo a las leyes del lugar de manufactura así como aquellas del mercado a la cual sus productos van a ser enviados.
El reto para los estudiantes en el área industrial es exponerse a este tema de forma que la transición al mercado laboral de ambientes regulados requiera un tiempo breve de adaptación.
La industria de biotecnología para productos terapéuticos hace uso de células o sistemas biológicos para resolver problemas y fomentar aplicaciones comerciales. También es una rama interdisciplinaria en áreas como biología, química e ingeniería. Las células usadas en la mayoría de los procesos industrilaes envuelven células mamíferas y bacterias. Cada una ofrece ventajas y desventajas.Las bacterias como Escherichia coli crecen más rápido, son más resistentes a “shear”pero no son capaces de realizar modificaciones a las proteínas como glicosilación (carecen de aparato de Golgi). Las células mamíferas – crecen más lentamente, son más frágiles pero son capaces de modificar las proteínas.
Un proceso de manufactura para una proteína recombinante incluye “upstream processing” (USP) y “downstream processing” (DSP). El primero se completa con la fermentación para obtener el producto y el segundo envuelve recuperación y purificación de la proteína. Sin embargo, esto ocurre en un ambiente regulado con áreas de apoyo como control de calidad, validaciones, entre otras.
Un reto industrial es la producción de metabolitos primarios que estan sujetos a inhibición y represión retroalimenticia, así como, el entendimiento de la bioquímica y la genética del organismo para sobrellevar estas regulaciones para producir a escala industrial un compuesto.
El resume es probablemente el segundo documento en adcion a su diploma que se requerira luego de graduarse para la busquedad de empleo. Un resume incluye las siguientes partes:
Objetivos- Se expone lo que se desea de forma clara y precisa.
Educación- Listado de todo aquello que estudiaste pero con enfoque en lo más reciente. Experiencia relacionadas a los objetivos. Ejemplo:investigaciones e internados realizados.
Experiencia de trabajo- Se recomienda comenzar con las experiencias más reciente.
Destrezas e Intereses- Habilidades y conocimientos.
Referencias- No se deben añadir nombres solo que están disponibles si se desea verificarlas.
En el siglo 20 Puerto Rico experimenta una evolución económica comenzando con la industria agrícola seguido por las petroquímicas, las industrias farmacéuticas y más reciente la industria de biotecnología.
De ahí que se mencione el movimiento hacia una economía de conocimiento con un emergente perfil profesional. La capacidad del país de proveer recursos humanos adecuados a este campo a permitido un crecimiento en esta area. Se han formado alianzas entre gobierno, academia e industria para fortalecer el desarrollo del capital humano y adelantar investigación. estas alianzas se observan en los "clusters".
Recientemente se han realizado inversiones en Puerto Rico de compañías biotecnológicas como Amgen, Lilly, Abbott Biotechnology y Becton Dickison.
Estas inversiones traen no sólo empleos sino que en adición transfieren tecnología a Puerto Rico haciendo al país más competitivo en el mercado global.
Para mantener esta economía basada en conocimiento Sin embargo debes conocer un poco de la historia que nos ha permitido alcanzar el nivel de conocimiento actual. Aunque podemos hablar de sus origenes con la fermentación artesanal para producción del vino y pan, probablemente un evento transcendental fueron las contribuciones de Louis Pasteur. Pasteur eliminó la teoría de la generación espontánea e identifico a los mirroorganismos como los responsables de la fermentación.
Más adelante Neuberg descubre la fermentación para producir glicerol y Weizman se enfoca en la fermentación para producir acetona.
Para mediados del siglo 20 surge la era de los antibióticos con el descubimiento de la penicilina por•Alexander Fleming y las aportaciones de Waksman con la producción de estreptomicina por las actinomicetos.
Sin embargo, en el 1944 el entendimiento sobre la genética bacteriana mediante la investigaciones de Avery, MacLeod y Mc Carty unido a las aportaciones de Watson y Crick sobre la estructura del ADN marcan un nuevo capítulo en la ciencia. La decada del 1970 con el descubrimeito de plásmidos como vectores para transferir información genética seguido por el desarrollo del PCR (Polymerase Chain Reaction), en la decada del 1980, proveen herramientas únicas para las aplicaciones biotecnológicas.
Hoy en día los avances científicos y tecnológicos han resultado en el Proyecto del Genoma Humano y el surgimiento de nuevas disciplinas como la Genómica, la Proteómica y Bioinformática, entre otras.
Grandes retos nos esperan con la evolución de la ciencia y sus aplicaciones . Temas como plantas y animales trangénicos,clonación acaparan la atención de nuestra sociedad y lanza un reto a todos a capacitar a nuestro pueblo para que puedan evaluar inteligentemente estos avances.
