Cómo producir vacunas virales de salmones.

Fig 1. Ciclo de replicación del virus influenza al infectar una célula. El virus de la influenza humana pertenece a la misma familia que el virus ISA de salmones. 
 Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File%3AVirus_Replication_large_es.svg

Hace algunos años (2007-2009) quedó la embarrada más grande que recuerde en Puerto Montt cuando el virus ISA infectó a los salmones y su control se escapó de las manos. Después de esa experiencia muchos aprendieron a la fuerza que la bioseguridad, control sanitario, e inversión en investigación es tan o más valioso que el costo de oportunidad que significa no invertir en esos temas y llevarse esas luquitas a la cuenta corriente.

Los virus son pequeñas partículas (nanometricas, o sea, mil millones de veces mas pequenas de 1 metro) que se reproducen ingresando a las células del cuerpo. Una vez adentro de la célula, el virus utiliza la maquinaria energética de la célula para producir las estructuras internas de más copias de virus y finalmente, luego de "ensamlarse" en un miles de nuevo virus, los virus son liberados al exterior de la célula y el ciclo de infección con otras células vecinas se vuelve a repetir (con la consecuente muerte de la célula infectada).

Este proceso es común para un sin fin de virus (los llamados virus líticos) y funciona de igual manera en diferentes especies animales (humanos, peces, perros, gatos, vacas, etc). Cuando una persona (o animal) es infectada por un virus y luego se recupera, el cuerpo "recuerda" la estructura de dichos virus mediante su sistema inmune y eso lo hace más fuerte para resistir posteriores infecciones con el mismo virus. Sin embargo, cuando ya ha pasado un tiempo considerablemente largo desde la última infección, es probable que el virus haya mutado lo suficiente para que el sistema inmune ya no sea capaz de reconocerlo y la infección nuevamente se lleve a cabo. Eso explica porqué podemos enfermamos con el virus del resfrío común o con el virus de la influenza varias veces en nuestra vida, y porqué debemos vacunarnos todos los años.

¿Es posible producir vacunas utilizando este conocimiento?

Pues sí. Si pudieramos conseguir células del cuerpo humano, de los peces, o de los animales de interés y luego infectarlas con el virus en cuestión, podríamos cosechar los virus producidos y luego inactivarlos (o "matarlos") químicamente. De esta forma cosecharíamos cientos de virus inactivados que luego se puede usar para vacunar a la gente o los peces y activar su sistema inmune antes de ser infectado por un virus activo.

Una condición para estas células es que  puedan reproducirse eternamente y sin morir. Entonces, las podríamos utilizar como fuente de vacunas pues basta con producir muchas de éstas células en ambientes controlados e infectarlas con el virus de interés.


Fig 2. Células de perro MDCK miradas al microscopio, utilizadas para la producción de vacunas de influenza humana. Éstas células son células "inmortalizadas", vale decir, pueden reproducirse por muchos años sin morir, y reciben el nombre técnico de "líneas celulares" (existen lineas celulares, como la línea celular humana HeLa, que llevan en el mercado desde el año 1951).
Fuente: http://www.atcc.org/~/media/Attachments/3/D/9/D/1766.ashx

Es así como se producen las vacunas contra la influenza humana y como también se pueden producir las vacunas para salmones. El proceso que se utiliza en la actualidad utiliza célualas de perro (llamadas Madin Darbin Canine Kidney, como en la foto) que se pueden compran en los bancos de células disponibles en la colección americana de cultivos celulares (ATCC, por sus siglas en inglés). Lo que viene a continuación es poder cultivar esas células en un ambiente controlado, y para ello se utilizan los llamado biorreactores.


Fig 3. Un biorreactor para cultivo de linea celulares animales y humanas. Las células son introducidas y cultivadas bajo condiciones controladas por varios días antes de infectarlas con virus para su producción.
Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File%3AAutoclavable_bench-top_laboratory_bioreactor_%26_fermenter%2C_Lambda_MINIFOR.jpg


El proceso de producción de la vacuna sería bastante sencillo. Lo que habría que hacer es básicamente:

1) alimentar el biorreactor con células.
2) dejar crecer las células hasta un número determinado (por unos 2 ó 3 días).
3) al tercer día infectar las células con una pequeña dosis de virus.
4) dejar al virus reproducirse por 2 ó 3 días y luego cosechar los virus desde el biorreactor e inactivarlos.

Lo descrito hasta aquí recibe el nombre de procesos aguas arriba (o upstream processing en inglés) en bioprocesos. Lo que viene a continuación es purificar el virus hasta lo que pide la norma pues la cosecha contiene muchas células muertas, ADN y proteínas disueltas que no le hacen nada de bien a la calidad de la vacuna. Por eso es que en los procesos aguas abajo (o downstream processing, en inglés), el esfuerzo se centra en separar el virus de todos esos compuestos indeseados. Existen diferentes etapas como centrifugación, filtración, dialisis, y cromatografía que describiré en otra oportunidad.

Así es como se producen las vacunas humanas y como se puede producir vacunas virales para enfermedades que afectan a la industria salmonera chilena. Procesos como éstos se pueden implementar en ciudades como Puerto Montt donde se pueden producir las vacunas sin necesidad de importarlas desde Europa evitando los problemas de pérdida de inmunogenicidad como consecuecia del "shift" y el "drift" natural en los virus.

Costo estimado de instalación y operación por 1 año de una planta pequeña para producción de vacunas:

Biorreactor de 50 Litros: USD $ 500 mil
Sistema de Purificación más consumibles 1er año: USD $ 1.5 millón
Instalación de laboratorio: USD $ 1 millón
Personal: USD $ 100 mil
Edificio más gastos: USD $ 30 mil

Total aproximado: USD $ 4 millones.

Si Codelco funcionara como Samsung.

Samsung Electronics.
Fuente: http://www.livemint.com/Companies/zWz4CHXViGKFm0gPAwXPrL/Samsung-Electronics-ponders-stock-split-to-appease-investors.html


Hace unas semanas participé de un curso sobre Innovación y Tecnología en la Industria Biofarmacéutica con uno de los ingenieros de producción de la empresa Roche (empresa suiza, ingresos anuales por 49 mil millones de dolares, unas 4 veces Codelco) aquí en el Instituto Max Planck de Alemania. En dicho curso, una noticia me sorprendió: en los próximos 15 años Samsung será uno de los proveedores de fármacos más grande del mundo. Hoy no producen casi nada (sólo dentro de Corea), y lo que están haciendo es entrar en la industria de los biosimilares poco a poco pues consideran que continuar en la industria electrónica cada año será más dificil. Para lograrlo, lo que Samsung está haciendo es invertir fuertemente en transferencia de tecnología desde Roche hacia Samsung para producción de algunos fármacos. Y como buenos asiáticos, no pasará mucho tiempo hasta que el Kaizen de sus primeros resultados.

¿Les entra en su cabeza que Samsung, una empresa que hoy les vende celulares y televisores, les venda pastillas de paracetamol o aspirinas? A mí sí. O al menos no me extrañaría de una empresa que en sus inicios vendía verduras (ver historia de Samsung en wikipedia) y que en 20 años pasó a ser una de las principales empresas electrónicas del mundo. Mucho más predecible es un cambio de giro económico de tal complejidad si el presupuesto anual de Samsung en investigación anda en el orden de los 13 mil millones de dolares, vale decir, unas 13 veces el presupuesto anual en investigación y desarrollo (I+D) del Estado de Chile.

¿Y cuanto gasta Codelco, nuestra empresa insigne, en I+D? Aunque no me fue posible encontrar una cifra exacta, me atrevería a decir que, en base a su memoria anual 2014, el prespuesto anual en I+D de Codelco anda en el orden de los $50 millones de dólares, o sea, unas 250 veces menos de lo que invierte Samsung (ó 0,4% del presupuesto de Samsung). Otros ejemplos son la Bayer o la BASF, de las cuales oí un par de charlas de ingenieros hace un par de semanas aqui en el Instituto. Ellas dos invierten 8 mil y 2 mil millones de dólares anuales, respectivamente. Cuento para otra nota es comentar la historia de la BASF, que partió produciendo ácido acético hace más de 100 años y hoy es una de las empresas químicas más grande del mundo (con un tamaño unas 6 veces Codelco). Codelco cumplirá 40 años de existencia y aún sigue haciendo lo mismo. O sea, ese cuentito de que codelco es una empresa de clase mundial me lo compro hasta por ahí nomás.



Cátodos de Cobre, que representan menos del 30% de las exportaciones de cobre de Chile.
 Fuente: https://www.codelco.com/resultados-economico-financieros/memoria2013/2013-04-15/180522.html

 
Concentrado de cobre, que representa aprox. el 70% de las exportaciones de cobre de Chile (o sea Chile exporta básicamente barro).
Fuente: http://antamina.blogspot.de/

Con esto quiero dejar en claro que Codelco no gasta nada en investigación y mucho menos da la impresión que esté interesada en crecer como corporación. Así como están se quieren quedar y todas esas cifras y newsletters de inversiones en I+D+I son un tapadero de luces hacia la opinión pública. Con las cifras actuales de inversión en I+D+I de codelco lo más probable es que llegará el día en que se descubra un superconductor que funciona a temperatura ambiente y que reemplace al cobre y los chilenos deberemos pasar de nuevo por una crisis como ocurrió con el salitre cuando los alemanes Haber y Bosch inventaron el proceso que lleva su nombre.

Yo me pregunto: ¿Sabrán los ejecutivos de codelco acaso lo que es un superconductor y el peligro que significa que alguien no-chileno haga el gran descubrimiento?. Si yo fuera un ejecutivo de codelco, tendría identificados a todos los científicos del mundo que hoy están trabajando en el desarrollo de superconductores a fin de: 1) ofrecerles plata para cambiar de área de investigación, ó 2) ofrecerles plata una vez que hayan hecho el gran descubrimiento para comprarles la patente. ¿Y si el descubridor no quiere vender la patente?: Chile se va a la ruina. ¿Y si Codelco invirtiera desde hoy varios millones de dólares en investigación únicamente en superconductores para ser ellos los descubridores?. Quizás esa sea la forma más inteligente de abordar el tema.

Si Chile quiere ser desarrollado, necesita que empresas del estado como Codelco, nuestra empresa insignia, cambie urgentemente su política de inversión en I+D+I hacia una mucho más agresiva y diversa. Codelco tiene los recursos y el capital político y técnico para autoimponerse proyectos de inversión que incluya negocios más allá de la minería del cobre. Pretender invertir en proyectos de innovación que incrementen la demanda del cobre como materia prima es más de lo mismo y los beneficios a largo plazo serán probablemente marginales.

Codelco debe asesorarse y asociarse con empresas expertas en otras áreas e invertir en sectores tales como la industria forestal, acuícola, agrícola, ganadera o energética, donde Chile tiene un gran potencial de crecimiento. Si Codelco hiciera eso, la economía del país y sus regiones se verá diversificada y por ende beneficiada en su conjunto, y la torta anual que genera Codelco se repartiría de mejor forma entre los habitantes de Chile, y dejará de concentrarse sólo en los habitantes del Norte Grande como ocurre hoy en día.

La papa chilota y su potencial.

La Papa Chilota.
Fuente: http://chiloedestinosustentable.cl/chiloe-2/cultivos-y-ganaderia/

Chile, y Chiloé en particular, no sólo posee la papa más antigua de la historia de la humanidad (de 14,000 años de antiguedad y recuperada en Monte Verde) si no que tiene un TREMENDO potencial de ser campeón del mundo en producción y exportación del recurso papa de lo cual, tengo la impresión, muy pocos chilenos están enterados.

Hace unos años conversaba con un colega peruano sobre las más de 3 mil papas que existen en el Perú y sobre su orígen en el continente americano (y lo importante que es en la dieta europea) cuando me contó que su hermana, quien trabajaba en un instituto peruano que se dedica a investigar el cultivo de la papa, le había contado que mediante un estudio genético descubrieron que el 99% de la papa europea es derivada de la papa Chilota. Como buen científico averigué más detalles y pude corroborar la información en artículos científicos como éste, publicado el 2008.  Como soy oriundo de Puerto Montt (casi chilote), el pecho no se me desinfló del orgullo por varios días. La razón más simple que me puedo imaginar para explicar tan rara estadística es que, muy probablemente, la papa de Chiloé está más adaptada al frío que la papa peruana, siendo de más fácil adaptación al clima europeo.

¿Se imaginan las oportunidades de exportación que eso significa para los chilotes? ¿Alguien en Chiloé tiene siquiera una pequeña noción del potencial económico que significa?.

Yo personalmente creo que no. Como oriundo de esa zona creo que el cultivo de la papa se mantiene aún como un cultivo restringido a consumo local y regional, con una pequeña producción orientada al consumo nacional (más allá de la décima región). Además, a las autoridades las veo más interesadas en incentivar temás más rápidos de implementar, pero cíclicos, como son el turismo y sus servicios relacionados.

Chiloé tiene una TREMENDA oportunidad para poder desarrollar esa área y salir de la pobreza y dependencia casi total de la industria del salmón. Claro que para lograrlo debe apuntar a la producción de papa de muy alta calidad, de esa que no se encuentra en el mercado europeo. Y no basta con ponerse a producir, si no hay alguien que sepa de escalamiento de procesos. Y para eso se necesitan ingenieros de procesos o ingenieros químicos.

Les doy un ejemplo: los alemanes comen papa en toda ocasión y en cada una de sus comidas. Por ese motivo, y por lo rubios, los gringos les llamen los "kartoffelkopf" o cabezas de papa, en alemán. La importancia de la papa en su dieta diaria es tal, que la innovación en la cocina y en productos derivados de la papa puede incluso levemente superar a los chilotes. Así por ejemplo, los alemanes comen la papa en un formato que ellos llaman "Kartoffelspalten", que no es nada más que la papa cortada en lonjas y horneada hasta quedar semicrujente (y que sabe muy bien). Ese producto se vende incluso congelado aquí en Alemania, y es de consumo masivo. ¿Se imaginan ofrecerles papas cortadas en ese formato pero con unas 5 ó 10 diferentes variedades de papa Chilota?. Eso sería grito y plata.
Otro ejemplo: los alemanes comen algo que inventaron ellos y que es muy parecido al milcao. El producto se llama Kartoffelpuffer y lo comen con un muss de manzana (como muestro en la foto). El producto lo venden congelado y listo para freir en la sartén. 

 
El Karoffelspalten alemán.
Fuente: http://www.lecker.de/media/redaktionell/leckerde/kochen_2/gemuese_1/handgriffe_3/kartoffelspalten/hbv_2053/kartoffelspalten.jpg 



El Kartoffelpuffer alemán (arriba). Kartoffelpuffer en formato congelado disponible en los supermercados de Alemania (abajo). ¿Alguien ha visto milcaos congelados en Chile? Yo no, pero esto demuestra que incluso los milcaos congelados tendrían un mercado interesante en europa.
Fuente foto de la arriba: http://www.essen-und-trinken.de/puffer
Fuente foto de la abajo: http://www.rezeptesuchen.com/r/hackfleischtaler-mit-kartoffelpuffer-43115

Chiloé tiene un tremendo potencial en su papa nativa que no ha sido explotado y que puede significar un ingreso significativo para muchas familias chilotas. Y no sólo se puede explotar la producción de papa como tal, si no también la producción de derivados como el alcohol:

- Bioetanol para su posterior venta en el gigante Brasil.

- Producción de Vodka de alta calidad para venta en Europa y principalmente en Rusia y Polonia (donde lo consumen mucho y gozamos de acuerdos de libre comercio).

Sobre producción de alcohol o vodka hablaré más adelante...

Nota: cualquier error ortográfico y especialmente de conjugación se debe principalmente al poco uso del español durante los últimos 5 años.

Bienvenido a Ingeniero Químico Pobre pero Honrado

Condorito. Como muchos chilenos: ingenioso, pobre y honrado.
Fuente: http://www.memoriachilena.cl/archivos2/cronoim/condorito.jpg


Hola! y bienvenido a mi Blog.

Mi nombre es Felipe, soy chileno y de profesión soy Ingeniero Químico. Poseo un Máster en ingeniería de Materiales y Procesos Avanzados en Alemania y hoy continúo en dicho país trabajo en el Instituto Max Planck donde saco un Doctorado en algo relacionado con bioingeniería. Mi interés es compartir con mis compatriotas mis conocimientos científicos y de la vida diaria adquiridos en mis últimos años en Alemania y Europa.

La principal motivación por escribir es porque en general los ingenieros químicos tenemos mucho potencial para aportar con datos duros a la discusión pública pero en general hablamos poco. El potencial que tenemos los ingenieros químicos es altísimo y poco valorado en la opinión pública chilena. Los Ingenieros Quimicos somos algo asi como unos cocineros profesionales altamente calificados pues, así como los cocineros le dan valor a agregado a muchos productos que se pueden comprar a granel y en separado, los ing. químicos, mediante técnicas y conocimiento de física, química y termodinámica, podemos transformar muchas materias primas en productos de altísimo valor agregado. No es descabellado aseverar, por lo tanto, que un ingeniero químico con recursos puede generar un impacto tan o más importante en la economía de Chile que el de 100 economistas juntos.

En Chile los ing. químicos y de procesos escasean y eso tiene mucha relación con la poca capacidad e imaginación que tiene Chile de explotar eficiente y sustentablemente muchos de nuestros recursos naturales. Normalmente esas decisiones caen en manos de ministros con grados de doctor en economía pero que siempre aplican la misma "innovadora" idea: dejárselo a inversionistas extranjeros para que vengan y nos digan cómo aprovechar ciertos recursos naturales. Basta con recordar a los Japoneses en los 80's arrasando con nuestros oceanos y nuestros bosques.

Sólo con más ingenieros químicos podremos idear procesos que le den valor agregado al cobre chileno, al litio, al molibdeno, o la papa chilota al incorporarlos en nuevos biomateriales, biocombustibles, o implantes médicos. Países como Alemania, Francia u Holanda, le deben mucho de su desarrollo a los ingenieros químicos.

Los invito a leer las noticias y datos que iré publicando cuyo único objetivo es de motivarlos y activar su imaginación.


Saludos.