La historia de la Penicilina

in #steemstem5 years ago (edited)

Esta curiosa historia da inicio en 1928, cuando cuando Alexander Fleming un científico escocés en el Hospital St. Mary's en Londres ,se encuentra estudiando el efecto de una enzima descubierta por el mismo, la lisozima para tal propósito cultiva en placas de Petri la bacteria Staphylococcus aureus, un agente infeccioso responsable de forúnculos, dolores de garganta y abscesos.

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La lisozima fue descubierta por Fleming en 1922 y tiene la capacidad de desintegrar la pared de peptidoglicano de las bacterias, en los humanos esta enzima es sintetizada y liberada por las células de Paneth del intestino.
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Al intentar ver lo ocurrido en los medios el científico sin querer abre cientos de ellas, dejándolas así tras tomar sus vacaciones ese mismo día, al regresar el 3 de septiembre de ese mismo año, ve lo ocurrido y procede a desecharlas mientras le explicaba la situación a su compañero Merlin Pryce. Hasta que ambos notan que una de ellas se había contaminado con un hongo de color verde, lo curioso es que alrededor de este el área estaba vacía, es decir, no habían crecido bacterias.

Así por cuestiones climáticas unos de los hongos del laboratorio de abajo había colonizado el medio, Fleming procede entonces a estudiar la placa y acierta que el hongo es del género Penicillium aunque falla en determinar la especie, además de esto, confirma que el Penicillium fue el responsable de producir una sustancia capaz de destruir a los Staphylococcus del cultivo.

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Algunas versiones aseguran que la contaminación fue causada porque el científico dejo las ventanas abiertas, pero la más confirmada establece la investigación con hongos por parte del laboratorio de abajo. Fleming pensaba que la especie era Penicillium rubrum, sin embargo, se conoce que el causante era una variante de Penicillium notatum
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Tras esto, el científico continua sus experimentos con esta sustancia pero otras bacterias, como Streptococcus y Meningococcus, y observa el mismo resultado. Finalmente, Alexander decide nombrar a la sustancia "penicilina" en honor al género del hongo, y da paso a la publicación de sus observaciones el la British Journal of Experimental Pathology en 1929.

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Antes de poseer este nombre, Fleming llamaba a la sustancia inhibidor o jugo de moho. Curiosamente el investigador nunca se dio a la tarea de conocer su composición químico o incluso experimentar en animales con ella.
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Fleming trabajó con la penicilina hasta 1935 cuando se rindió en su intento de purificarla y la penicilina pasó 3 años desapercibida. Hasta que en 1938 un patólogo australiano, Howar Florey, un bioquímico alemán, Ernst Chain y un biológo inglés, Norman Heatley, , todos de la Universidad de Oxford deciden retomar la investigación. Rápidamente el equipo se percata de las dificultades que plantea el crecimiento del hongo, sumado al hecho de que durante los años de investigación había comenzado la Segunda Guerra Mundial.

Así se da esta investigación, donde los cientos de litros requeridos de Penicillium para extraer un poco de penicilina así como las consecuencias de la guerra, lleva a los científicos a usar contenedores domésticos y otras elementos a la mano para dar con el objetivo (cultivar, purificar y extraer).

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La dificultad del cultivo de Penicillium radicaba en que debía crecer en medios líquidos, al resguardo que cambios de temperatura y acidez.

Sumado a este hecho, los científicos trabajaron en un laboratorio diminuto y sin medios suficientes, por lo cual se vieron en la necesidad de usar bandejas de postres, cajas de galletas, y bacinillas de los enfermos del hospital como recipientes para cultivar el Penicillium, por si fuera poco empleaban la seda de paracaídas viejos para filtrar los medios.
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A pesar de todo, los avances son sustanciosos; el equipo purifica medianamente la penicilina; reconocen que en poca cantidad la sustancia elimina bacterias, también, identifican que grandes dosis no causan daño al ser inyectadas en los ratones, incluso fueron capaces de observar que la penicilina es excretada por la orina de los roedores.

El 25 de mayo de 1940 Chain y su amigo John Morrison Barnes ejecutan la primera prueba, en la cual infectan ratones con Streptococcus haemolyticus para posteriormente tratar algunos con penicilina, el resultado es exitoso, únicamente los ratos que fueron inoculados con la sustancia habían sobrevivido con lo cual se procede a realizar las primera pruebas en humanos.

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Debido a la dificultad y costo de producir penicilina por cultivos, los científicos también idearon un método de purificación proveniente de la orina, lo cual les ayudo a experimentar su toxicidad en los ratones y claro esta, el ensayo post infección.

Otro descubrimiento que hicieron es que algunas bacterias contaban con una enzima capaz de destruir la sustancia, la cual posteriormente recibiría el nombre de penicilinasa ( o beta lactamasa)
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La primera escogencia fue Elva Akers, una enferma de cáncer quien si ningún problema estuvo de acuerdo en que se probará la toxicidad de la penicilina en su cuerpo, lastimosamente debido a la falta de pureza de la penicilina, la paciente fallece a causa de una reacción inmunitaria.

El siguiente data de 1941 con Albert Alexander un policía británico el cual presentaba una septicemia producto de una herida. Al ser un ensayo se emplearon distintas dosis de penicilina que provocaron que a las 48 horas el paciente mejorará notoriamente, sin embargo, el paciente vuelve a recaer y a causa de la poca cantidad de sustancia que se podía producir (incluso se purifico de su orina) la penicilina no es capaz de eliminar todas las bacterias y el policía también muere.

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Albert tenia 43 años y pertenecía a la juridiscción de Oxfordshire. La septicemia que poseía antes de recibir el tratamiento ya le había creado abscesos en su pulmones y cara, con la respectiva perdida de uno de sus ojos.

La forma es que los investigadores conocieron de este caso no esta clara, algunas fuentes aseguran que fue su médico tratante, Charles Fletcher, fue quien le indicó a Florey, otros afirman que el mismo científico australiano junto a Chain oyeron hablar del caso durante una cena

Otra curiosidad, es que múltiples historias dan a entender que la herida del policía, la cual estaba en la boca, fue causada por las espinas de una rosa, durante un recorrido que él hizo al jardín de la comisaría del pueblo Wootton, aunque su hija, Sheila LeBlanc, afirmó solo saber de la herida, no de la procedencia.
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A pesar de estos lamentables desenlaces, esto no detiene el interés en la sustancia, y ese mismo año se lograr mejor la purificación de la penicilina gracias a Andrew Moyer y a Norman Heatley. El equipo de investigación por causas de la época decide en 1942 dejar Londres ir a Estados Unidos.

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El motivo por el cual estos deciden mudar su idea, es que ninguna compañía farmacéutica del lugar estaba aceptando el reto de producir penicilina, unas, solo tenían recursos para producir los fármacos (ya comprobados) que necesitaba el ejercito, otras en cambio, habían sido destruidas durante el bombardeo a Londres, una situación que también acabo con la casa de Fleming.
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Aquí ocurre el punto clave de esta historia si bien Washington y sus farmacéuticas estaban interesados en la penicilina, y aun más a sabiendas de su incursión en la guerra requerían una confirmación del beneficio en sí de la sustancia. Esta prueba fue posible gracias a Anne Sheafe Miller quien estaba a punto de fallecer en el Hospital de New Haven tras un mes de delirios y fiebres altas producto de una infección que no apaciguaba frente a las sulfamidas y a las transfusiones sanguíneas. Al corto tiempo de administrado la penicilina, la paciente no tuvo más complicaciones y superó su problema.

Con esta contundente demostración, Estados Unido invierte mucho de sus recursos y tiempo en buscar nuevas cepas de Penicillium capaces de elevar la producción del antibiótico y para 1943 es establecida como segunda prioridad (la primera era la bomba atómica), así en poco tiempo se comienza la elaboración de las ampollas, y pasa a ser un elemento clave para las victorias estadounidense durante la segunda guerra Mundial y si fuera poco, es reconocida con el Premio Nobel, el cual fue entregado a Fleming, Florey y Chain en 1945.

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El premio Nobel en Fisiología o Medicina de 1945 no sería el único realizado con la penicilina, también esta el Premio Nobel de Química de 1965, otorgado a Dorothy Crowfoot Hodgkin quién empleando la cristalografía descubrió la estructura química de esta sustancia, permitiendo así su síntesis y derivados.
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Antes de terminar, te dejo dos datos de interés:

1)Se calcula que la penicilina ha salvado un total de 200 millones de vida.

2)A nivel de producción por cultivo la mejor cepa de Penicillium fue aislada a partir de un melón podrido.

Espero te haya gustado mi escrito, nos leemos la próxima.

Referencias.

1)Agricultural Research Service. Penicillin: opening the era of antibiotics. [En línea]. [Sede Web]. Departamento de Agricultura de los Estados Unidos . Consultado el 15 de julio de 2019. URL:
https://www.ars.usda.gov/midwest-area/peoria-il/national-center-for-agricultural-utilization-research/docs/penicillin-opening-the-era-of-antibiotics/

2)Gayness R. The Discovery of Penicillin—New Insights After More Than 75 Years of Clinical Use. [En línea]. Emergency Infect. Emerging Infectious Diseases, Estados Unidos. 2017; 23(5): pp. 849–853. URL:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5403050/

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