Presentacin de PowerPoint

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CIENCIAS Y TECNOLOGÍAS PARA LA SALUD HUMANA
M.Sc. JOSE ROBERTO ALEGRIA COTO Depto. de
Desarrollo Científico y Tecnológico
MAESTRÍA EN SALUD PÚBLICA Universidad de El
Salvador
Sábado 14 de Septiembre 2002.
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CONTENIDO

• Indicadores de Ciencia del 2000.
• Aportes de la Biotecnología a la salud humana.
• Tecnologías convergentes para mejorar el
  desempeño humano.
• Propuestas.

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OBJETIVOS

• Presentar indicadores del 2000 sobre inversión en
  Ciencia.
• Esbozar los aportes de la biotecnología para la
  salud humana.
• Promover la reflexión sobre el impacto que
  tendrán las tecnologías convergentes en la salud
  humana en los próximos diez años.
• Estimular el análisis desde el ámbito profesional
  en que nos desenvolvemos para idear propuestas
  que permitan preparar a la sociedad salvadoreña
  para enfrentarse exitosamente a estos cambios.

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EL ESTADO DE LA CIENCIA EN L.A. (2000)
En los países industrializados, la investigación
les lleva al desarrollo tecnológico (ID).Los
gobiernos promueven el financiamiento y a su vez,
las empresas destinan fondos, en porcentajes que
andan alrededor del 10 de sus ganancias para la
investigación interna o para financiar las líneas
de su interés en las Universidades o Centros de
Investigación Tecnológica. Sin embargo, en los
Estados Unidos, Japón, ni en el promedio europeo,
la inversión pública en ID alcanza el 1 del PIB.
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EL ESTADO DE LA CIENCIA EN L.A. (2000)
6
EL ESTADO DE LA CIENCIA EN L.A. (2000)
La inversión en ID de los Estados Unidos es casi
treinta veces más grande que la del conjunto de
América Latina la de la Unión Europea es más de
quince veces mayor y la de Japón, diez veces.
Canadá invierte un 50 más que la región en su
conjunto. En cuanto al número de investigadores,
la brecha es menor que en lo que se refiere a la
inversión.
Comparación de número de investigadores e
inversión en ID, de L.A. con respecto a los
países más desarrollados.
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EL ESTADO DE LA CIENCIA EN L.A. (2000)
Cuba ocupa el cuadrante de valores más altos que
la media y Chile. Costa Rica y Argentina, en el
espacio que predomina la dotación de
investigadores por sobre la inversión. Brasil
está en el cuadrante en el que predomina el
esfuerzo de inversión, por sobre la densidad de
la dotación de investigadores en el conjunto de
la fuerza de trabajo.
El grueso de los países latinoamericanos se ubica
en el cuadrante de valores inferiores a la media
en ambas dimensiones.
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CT E INNOVACIÓN EN EL SALVADOR
Lo histórico en El Salvador, es que no hay
cultura científica, ya que se ha subestimado la
generación endógena de conocimientos, faltan
capacidades propias para la investigación e
innovación (resolución de problemas económicos,
sociales o ambientales), lo cual implica que no
hay soluciones adecuadas a la problemática del
desarrollo nacional, dado que la misma presenta
características específicas.
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(No Transcript)
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FONDOS PARA CENTROS QUE PROVEEN SERVICIOS BASICOS
DE APOYO A LA INVESTIGACION
Si la ciencia y la tecnología cambian al mundo
Cuando El Salvador invertirá en estas, para que
sean un pilar de desarrollo social económico y
ambiental?.
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BIOTECNOLOGÍA
Biotecnología es el medio o vía de manipulación
de las formas de vida (organismos) para proveer
un producto deseable para el uso del hombre.
Areas cubiertas por el término biotecnología
incluyen ADN recombinante, biología molecular,
cultivo de células animales, cultivo de tejidos
vegetales, fermentación, inmunología,
mejoramiento animal y vegetal, sistema de enzimas
y otras.
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AVANCES HISTÓRICOS DE GENÉTICA MOLECULAR
1991 Genes codifican las proteinas 1944 Prueba
que ADN porta la información genética 1949
Concepto de anemia falciforme como enfermedad
molecular 1953 Determinación de estructura de
Insulina y de ADN 1956 Enfermedad monogénica por
sustitución de un aa de cadena ß-hemoglobina
1960 Estructura cristalográfica de rayos X de la
hemoglobina 1961 Código Genético, ARN mensajero,
regulación génica 1972 ADN recombinante,
clonación y aislamiento génico 1974 Demostración
directa de delección génica humana 1975 Southern
Blotting 1976 Proto-oncogenes 1977 Secuenciación
génica 1978 Biblioteca génica humana 1979 RFPL
para diagnóstico prenatal, oncogenes
celulares 1979-81 genes humanos clonados y
secuenciados 1985 PCR, gen de enfermedad
aislado por clonación posicional 2000 90
borrador genoma humano. Feb 2001 completo
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TÉCNICAS BIOTECNOLÓGICAS
Las Técnicas Biotecnológicas usadas en
diagnóstico médico pueden ser divididas en dos
grandes categorías TÉCNICAS DE GENÉTICA
MOLECULAR (tales como PCR, secuenciación. ) y
TÉCNICAS BASADAS EN INMUNOLOGÍA.
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TÉCNICAS DE GENÉTICA MOLECULAR (a)
El desarrollo de técnicas de diagnostico de
biología molecular ha sido muy rápido y han sido
aprobadas organismos regulatorios mundiales (como
la FDA). Algunas técnicas básicas son i)
Ensayos de hibridización de pares de bases (para
identificar secuencias génicas). ii) Reacción en
Cadena de la Polimerasa (PCR) PCR transcriptasa
reversa RT-PCR (para hacer ADN copia), PCR
inversa (Estudios de tumorgénesis y aseguramiento
de la clonalidad en tumores linfoideos) PCR
alelo específica, prueba de ARMS -Amplificación
de Mutación Refractaria (para detectar mutaciones
patogénicas específicas) PCR Tiempo Real (PCR
cuantitativo) es la técnica de escogencia para
estudiar el nivel de expresión de ciertos genes
seleccionados Ensayos de la Línea Sonda (LiPA),
kits para para realizar tipeo de HLA (Antígenos
de Leucocitos Humanos) y detección de
enfermedades infecciosas y predición de
resistencia a medicamentos Tecnología AMPLICOR,
con kits para detectar enfermedades infecciosas
tales como HIV, HTLV, M. tuberculosis, CMV y
otros.
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PCR - REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA
El PCR utiliza la capacidad de las
enzimas polimerasas que catalizan la formación y
reparación de ADN (y ARN), mediante un
mecanismo que permite iniciar y parar su
actividad en un punto específico de una hebra de
ADN, para lo cual se emplean polimerasas
obtenidas de arqueobacterias tales como la de
Termophillus aquaticus que resisten temperaturas
arriba de los 100C. Kary B. Mullis, de Cetus
Corporation que fue el que concibió el mecanismo
del PCR, en la década de los 80,s, recibió el
Premio Nobel en 1993.
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TÉCNICAS DE GENÉTICA MOLECULAR (b)
iii) Secuenciación (secuenciación de segmentos
génicos). iv) Microarreglos de ADN
(investigación exploratoria, descubrimiento
génico y usos diagnósticos. Puede ser usado para
determinar niveles de expresión génica, en este
caso la transcripción génica es comparada entre
dos o mas clases diferentes de células tipos o
células tratadas y no tratadas, o para
identificar secuencias (mutación génica). v)
Ensayos de Ligación Oligonucleótida (OLA) esta
técnica es adecuada para la detección de
mutaciones en un gen en donde ocurren un número
de mutaciones conocidas o polimorfismos comunes.
vi) Amplificación in situ o PCR in situ
(representa para los histopatólogos el matrimonio
de la histopatología estándar y la biología
molecular. Cuando se aplica para estudios de
cáncer permite observar la expresión de genes y
la presencia de mutaciones en células o secciones
de tejidos anormales. La técnica es una
herramienta importante para el estudio de
patogénesis viral).
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MICROARREGLOS DE ADN
El microarreglo de ADN pone secuencias de genes
en una lámina. Los ARNm de una célula particular
con tags fluorescentes, se hibridizan, a las
secuencias cuando son complementarias. Un escaner
mide la fluorescencia de cada muestra sobre la
lámina, para determinar la presencia o actividad
de los genes.
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FINGERPRINTING IDENTIFICACION GENES DE CELULAS
MADRES
Dos equipos de investigadores han encontrado los
genes que distinguen a las células madre.
Buscaron genes en células madre embrionarias y
en células adultas nerviosas y sanguíneas,
dedicadas a reparar tejidos específicos. Cerca
de 200 genes son 2 a 3 veces más activos en
células madre que en células de cerebro maduro y
sanguíneas. Copiaron los genes activos en
microchip y los genes activos de las células
madres fueron apareados al ADN sobre el chip para
identificarlos. Cerca de la mitad de los genes
más activos en las células madre están
involucrados en comunicación celular, copia de
ADN y respuesta al estrés, del resto se desconoce
(www.nature.com/nsu/020909/020902-10.html)
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TÉCNICAS DE GENÉTICA MOLECULAR (c)
vii) Hibridización Oligonucleótida Alelo
Específica (ASO) o Dot Blotting (con muchas
aplicaciones diagnósticas. LiPA y AMPLICOR usan
esta técnica). viii) Southern blotting (la sonda
se une a determinado secuencia de ADN sobre el
ADN blanco y puede estimarse su tamaño). ix)
Segmentos de Restricción de Polimorfismos Largos
RFLPs (usa Southern blotting (es una poderosa
herramienta para el estudio de patogenicidad
viral y clasificación genótipica de virus). x)
Mapeo de Restricción (usa Souther blotting para
detectar delección génica. xi) Northern blotting
(variante de Southern blotting en el cual el
ácido nucléico blanco es ARN en vez de ADN. Su
principal función es obtener información sobre
los patrones de expresión de genes específicos).
xii) Bandeo cromosómico Bandeo G, Bandeo Q,
Bandeo R, Bandeo T, Bandeo C (usados en
citogenética clínica para el diagnóstico de
muchas condiciones genéticas). xiii)
Hibridización in situ (ISH), es usada para
localizar en la célula secuencias de acidos
nucleícos específicas Hibridización cromosómica
in situ, Hibridización de tejidos in situ.
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RFLPs / ADN FINGERPRINTING
A causa de que el ADN tiene muchas regiones que
son muy variables en su estructura (RFLPs) pueden
ser usadas por la medicina forense para hacer el
ADN fingerprintings. El ADN puede ser obtenido de
sangre, fluidos corporales y muchos otros tejidos
incluyendo hueso y es relativamente estable,
frecuentemente sobre muchos años. Se requieren
cantidades muy pequeñas y las muestras pueden ser
obtenidas de manera no invasiva.
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TÉCNICAS INMUNOLÓGICAS
Tecnicas serológicas (basadas en el uso de
anticuerpos) i) A) Tipeo sanguíneo (técnica
usada para el agrpamiento sanguíneo) ii)
Aglutinación de Latex (micropartículas de latex
de poliestireno cubiertas con virus u otros
antígenos, aglutinan al mezclar con suero del
paciente con anticuerpos específicos). iii)
Hemaglutinación (glóbulos rojos cubiertos con
antígenos) prueba para sífilis. iv) Tecnicas
basadas en complemento (usa el complejo sistema
de proteínas del cuerpo para identificar
individuos HLA no idénticos). v) Inmunoensayo en
Línea (LIA) para detectar y caracterizar
anticuerpos específicos, microorganismos u otros
antígenos, detección de HIV, Hepatitis C,
anticuerpos de virus linfotróficos de célulasT
humanas detección de autoanticuerpos lupus
eritomatosos sistémico, lupus inducido por
medicamentos, escleroderma difusa, mezcla de
enfermedades del tejido conectivo, CREST,
polimiositis / dermatomiositis vi) Western
blotting (aplicada al campo de la virología para
la detección de anticuerpos específicos de
ciertos virus. B) ELISA (muy empleada en
diagnóstico médico). C) FLUJOCITOMETRIA (muy
empleada en hematología).
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ADNr O INGENIERÍA GENÉTICA
La tecnología del ADNr se inició en la década de
los 70s. Ingeniería genética se refiere a un
grupo de tecnologías usadas para cambiar la
composición genética de las células y mover genes
a través de las fronteras de las especies para
producir nuevos organismos. Se pueden aislar
genes, modificarlos, introducirlos a nuevos
hospederos, y clonarlos para obtener una ventaja
novedosa sobre el organismo natural.
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(No Transcript)
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METODOS PARA HACER INGENIERÍA GENÉTICA
1. Agrobacterium. Uso de la bacteria Como
"Ingeniero Genético". La bacteria conteniendo el
inserto, infecta las células de la planta
produciendo la recombinación genética.2.
Acelerador de Partículas (Gene Gun). Un cañón
artificial bombardea micropartículas con el
inserto, sobre la célula.3. Electroporación. Uso
de carga eléctrica para que el ADN atraviese la
membrana nuclear. 4. Polietilenglicol.
Exposición de las membranas al PEG, facilita el
movimiento de las moléculas de ADN.5. Silicon
Wiskers. Inyección con fibras microscópi-cas, que
atraviesan las membranas con los insertos.
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TERAPIA GÉNICA ENSAYOS 2001
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MODIFICACIONES GENETICAS EN ANIMALES

• Cerdos para Xenotransplantes
• inactivación del gen 1,3 galactosil
• transferasa, disminución de la
• expresión del gen antiVCAM, y transferencia del
  gen
• humano de anticoagulación.
• Producción de proteína C humana en leche de
  cerdos, para tratar desórdenes como hemofilia.
• Expresión de precursor de la hormona de
  crecimiento proteasa resitente en tejido de
  músculo de cerdo.
• Secresión de hormonas de crecimiento humano en
  tejido seminal de cerdo.
• Producción de lisostafina en glandulas mamarias
  de ratones que previene mastitis por S. aureus.

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TERAPIA GÉNICA
Rafael Valdes del Hospital de Niños de México
Implantó células de cerdo en 12 adolescentes en
procura de curar su diabetes. En su método, usó
células especializadas para proteger el
transplante de los sistemas inmunológicos de los
pacientes hospederos, que nunca había sido
ensayado en humanos. Los implantes en los
pacientes constan de células pancreáticas de
cerdo, las cuales producen insulina (hay 150
millones de diabéticos en el mundo) . Para
prevenir el rechazo del transplante implantó
células de Sertoli (de testículo de cerdo) que
han mostrado que protegen a los tejidos
transplantados del sistema inmune recipiente en
algunos modelos animales. Uno de los pacientes ha
dejado de inyectarse insulina y cinco otros
están tomando menos insulina que antes. Los
resultados han llegado sin usar medicamentos
Inmuno- supresores, los cuales tienen que ser
dados por el resto de sus vidas a recipientes de
transplantes (Nature/Vol. 419/5 sept. 2002).
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TERAPIA DE CÉLULAS MADRE
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BIOINFORMÁTICA
Campo convergente de la biología, computación e
información tecnológica en una misma disciplina.
La ultimada meta de este campo es posibilitar el
descubrimiento de nuevas ideas biológicas, así
como crear una perspectiva global de la que
puedan ser discernidos principios unificadores de
la biología (www.ncbi.nlm.nih.gov/Education/index.
html). En la Universidad Wisconsin Madison,
USA (mayo, 2002), un equipo de sus científicos de
biología y computación, han recibido 5 millones
para entrenar estudiantes, para que manejen los
incrementados y complejos retos de la
investigación en biología y medicina. El objetivo
es que los estudiantes sean altamente calificados
en biología y áreas cuantitativas como ciencias
de la computación y estadísticas.
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GENÓMICA
GENÓMICA es el estudio del genoma y su acción.
En donde el genoma es la suma total del material
genético presente en un organismo particular e
incluye el ADN presente en los cromosomas y en
los orgánelos subcelulares (ej., mitocondrias) e
incluye el genoma de ARN de algunos virus. El
anuncio el 26 de junio de 2000, del borrador del
genoma humano en un 90, marcó un hito histórico
para la humanidad, el cual predice que puede
llevar a una revolución en la investigación
médica y en el cuidado del paciente..
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GENOMICA
El Proyecto Genoma Humano se inició a mediados
de los años 80, previsto para el 2007, se
presentó en Junio de 2000, el 90 del borrador
con la secuenciación de unos 30,000 genes y 3 mil
millones de pares de bases (pb).
El genoma humano es 10 veces mas pequeño que el
genoma de la salamandra Bolitoglossa subpalmata
y 200 veces menor que el de la Ameba
60 idéntico
Entre una persona y otra el ADN solo difiere en
0.2
De 289 genes humanos implicados
en enfermedades, hay 177 cercanamente similares a
los genes de Drosophila.
20 idéntico
70 idéntico
98 idéntico
Humanos 30,000 genes
Chimpancé 30,000 genes
A. thaliana 25,000 genes
Ratón 30,000 genes
C. elegans 19,000 genes
D. melanogaster 13,000 genes
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GENÓMICA FARMACEÚTICA
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PROYECTOS DE GENOMAS DE PATÓGENOS
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PROTEOMICA
La Proteómica es la caracterización sistemática
a gran escala de las proteínas presentes en una
célula, tejido u organismo. Es una disciplina en
su infancia limitada por la tecnología disponible
para quienes la practican. Este es un diferente
paradigma del reduccionismo convencional de la
investigación científica que típicamente se
enfoca en un simple gen o una proteína en tanto,
que la investigación del Proteoma (conjunto de
todas las proteínas que intervienen en los
procesos biológicos de una especie) aborda
problemas tales como el nivel de proteínas o
actividades que cambian entre dos condiciones
experimentales (Spelcher, 2002. The Scientist
16(8) 12, Apr. 15).
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TECNOCIENCIA PARA EL SIGLO XXI TECNOLOGÍAS
CONVERGENTES
En la primera década del siglo 21, se va
unificar la ciencia basado en la unidad de la
naturaleza (materiales) y la integración de la
tecnología en el nivel de nanoescala. La
convergencia tecnológica se refiere a la
combinación sinérgica de Nanotecnología,
Biotecnología, Tecnologías de la información y
Ciencia del Conocimiento, en los campos de la
ciencia y de la tecnología i) nanociencia y
nanotecnología ii) biotecnología y biomedicina,
incluyendo ingeniería genética iii) tecnología
de la información, incluyendo computación
avanzada y comunicaciones iv) ciencia del
conocimiento, incluyendo neurociencia
cognoscitiva.
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NANOTECNOLOGÍA
Se refiere a la construcción y uso de estructuras
y aparatos que están en el rango de tamaño de uno
a 100 nanómetros. Tres átomos de silicio caben
en un nanómetro (mil millonésima parte de un
metro). Se puede procesar materia a escala
molecular, o sea se pueden construir cosas átomo
por átomo o molécula por molécula.
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NANOTECNOLOGÍA
Richard Feynman, teórico cuántico y Premio Nobel,
en 1959 fue el primero en hablar de
nanotecnología, en su libro Plenty of Room at
the Bottom, en donde examino el infante campo de
la ciencia de los materiales. Eric Drexler, en
1981, publicó el primer trabajo científico sobre
nanotecnología molecular, en 1986 publicó
Ingenios de la creación y en 1991 recibió el
único doctorado del MIT en el campo de la
nanotecnología.
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TECNOCIENCIA, NATURALEZA Y CULTURA PARA EL SIGLO
XXI TECNOLOGÍA EMERGENTE
___________________________________________ La
Prensa Grafica. Martes 19 de febrero de 2002.
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CIENCIA DEL CONOCIMIENTO
La Ciencia del Conocimiento es el estudio
interdisciplinario de la mente y la inteligencia
mediante la Neurociencia y los campos de
Inteligencia artificial, Lingüística,
Antropología, Filosofía, Psicología y Educación.
La Ciencia del Conocimiento tiene como meta
entender la naturaleza de la mente humana y
aplicar su conocimiento para mejorar la calidad
de vida.
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CIENCIA DEL CONOCIMIENTO
El origen intelectual de la Ciencia del
Conocimiento está a mediados de los años 50s,
cuando investigadores en diversos campos
empezaron a desarrollar teorías de la mente
basadas en complejas representaciones y
procedimientos computacionales. Su organización
se inició a mediado de los años 70s cuando fue
formada la Sociedad de la Ciencia del
Conocimiento y comenzó su Journal de la Ciencia
del Conocimiento.
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TECNOLOGÍAS CONVERGENTES
Van a mejorar el cuidado de la salud, facilitar
los efectos de discapacidades y edad, y
capacitar en nuevas técnicas de comunicación. La
miniaturización de sensores y activadores
introducirá una nueva era de soluciones para
consumidores, médicos, ingenieros y
ambientalistas. Prótesis neurales (MEMS) pueden
ser instaladas para medir y estimular funciones
del cerebro, o prótesis cocleares basadas en
MEMS, etc., etc, etc.
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PROPUESTAS

• Impulsemos desde nuestros
• propios ámbitos de trabajo
• La noción de que para llegar lejos es
  fundamental, la transformación de la ciencia, la
  ingeniería y la tecnología desde sus propias
  raíces. Los nuevos desarrollos van a ser
  revolucionarios y deben ser conducidos con
  respeto y dignidad hacia el bienestar humano.

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PROPUESTAS
2. La urgencia de formar recursos humanos con
capacidad de investigar, desarrollar y
aprovechar tecnologías que realcen las
habilidades humanas y eficiencias. Lo cual
incluye máquinas, aparatos y materiales que
optimicen la interacción humana y realcen la
eficiencia del trabajo, aprendizaje y capacidades
sensoriales y cognoscitivas.
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PROPUESTAS
3. La búsqueda de estrategias que conlleven a
organizaciones claves y sectores de la sociedad
a prepararse para enfrentar los cambios
visionarios que marcaran este siglo XXI. Si lo
hacemos, estaremos aportando para la construcción
del entorno en que se desarrollarán las futuras
generaciones de salvadoreños.
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REFERENCIAS
Dieter D., D. 2000. Biotechnological techniques
in Medical Diagnosis. Web allserv.rug.ac.be/ddef
orce/cursus2000.doc Information System for
Biotechnology (ISB). 2000-01. Feb. March, apr
(2000), feb (2001) www.isb.vt.edu National
Science Foundation (NSF) Department of
Commerce. 2002. Converging technologies for
improving human performance. Ed. M.C. Rocoand
W.S. Bainbridge. Arlington. Virginia. June.
itri.loyola.edu/ConvergingTechnologies/ Red
Iberoamericana de Indicadores de Ciencia y
Tecnología (RICYT). 2001. El Estado de la
Ciencia. Principales Indicadores de Ciencia y
Tecnología.www.ricyt.edu.ar World Health
Organization (WHO) 2002. Genomics and world
Health. Report ot the Advissory Committtee on
Health Research. Geneva. May. www.who.int/rpc
46
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION
BIENVENIDOS SUS APORTES
Atentamente ROBERTO ALEGRIA