La historia de la penicilina se basa en las observaciones y descubrimientos de evidencias de la actividad antibiótica del moho Penicillium , que condujeron al desarrollo de las penicilinas , que se convirtieron en los primeros antibióticos ampliamente utilizados . Tras la producción de un compuesto relativamente puro en 1942, la penicilina fue el primer antibiótico de origen natural.
Las sociedades antiguas utilizaban mohos para tratar infecciones y en los siglos siguientes mucha gente observó que los mohos inhibían el crecimiento bacteriano. Mientras trabajaba en el Hospital St Mary de Londres en 1928, el médico escocés Alexander Fleming fue el primero en determinar experimentalmente que un moho Penicillium secreta una sustancia antibacteriana, a la que llamó "penicilina". Se descubrió que el moho era una variante de Penicillium notatum (ahora llamado Penicillium rubens ), un contaminante de un cultivo bacteriano en su laboratorio. El trabajo sobre la penicilina en el St Mary's terminó en 1929.
En 1939, un equipo de científicos de la Escuela de Patología Sir William Dunn de la Universidad de Oxford , dirigido por Howard Florey y que incluía a Edward Abraham , Ernst Chain , Mary Ethel Florey , Norman Heatley y Margaret Jennings , comenzó a investigar la penicilina. Desarrollaron un método para cultivar el moho y extraer, purificar y almacenar la penicilina de él, junto con un ensayo para medir su pureza. Llevaron a cabo experimentos en animales para determinar la seguridad y eficacia de la penicilina antes de realizar ensayos clínicos y pruebas de campo. Derivaron la estructura química de la penicilina y determinaron cómo funciona. El sector privado y el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos localizaron y produjeron nuevas cepas y desarrollaron técnicas de producción en masa. Durante la Segunda Guerra Mundial, la penicilina se convirtió en una parte importante del esfuerzo bélico aliado , salvando miles de vidas. Alexander Fleming, Howard Florey y Ernst Chain compartieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1945 por el descubrimiento y desarrollo de la penicilina.
Tras el fin de la guerra en 1945, la penicilina se hizo ampliamente disponible. Dorothy Hodgkin determinó su estructura química, por la que recibió el Premio Nobel de Química en 1964. Esto condujo al desarrollo de penicilinas semisintéticas que eran más potentes y efectivas contra una gama más amplia de bacterias. El fármaco se sintetizó en 1957, pero el cultivo de moho sigue siendo el principal medio de producción. Se descubrió que añadir penicilina al pienso para animales aumentaba la ganancia de peso, mejoraba la eficiencia de conversión alimenticia, promovía un crecimiento más uniforme y facilitaba el control de enfermedades. La agricultura se convirtió en un importante usuario de penicilina. Poco después de su descubrimiento, el equipo de Oxford informó de la resistencia a la penicilina en muchas bacterias. La investigación que tiene como objetivo eludir y comprender los mecanismos de la resistencia a los antibióticos continúa en la actualidad.
Muchas culturas antiguas, incluidas las de Australia, China, Egipto, Grecia e India, descubrieron de forma independiente las propiedades útiles de los hongos y las plantas para tratar las infecciones . Estos tratamientos solían funcionar porque muchos organismos, incluidas muchas especies de moho, producen antibióticos de forma natural . Sin embargo, los médicos antiguos no podían identificar ni aislar con precisión los componentes activos de estos organismos. [1] [2]
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En Inglaterra, en 1640, la idea de utilizar el moho como forma de tratamiento médico fue registrada por boticarios como el botánico John Parkinson , quien documentó el uso de mohos para tratar infecciones en su libro sobre farmacología . [3] En la Polonia del siglo XVII, se mezclaba pan húmedo con telarañas (que a menudo contenían esporas de hongos ) para tratar heridas. La técnica fue mencionada por Henryk Sienkiewicz en su novela de 1884 A fuego y espada . [4]
En 1871, Sir John Scott Burdon-Sanderson informó que el líquido de cultivo cubierto con moho no produciría crecimiento bacteriano . [5] Joseph Lister , un cirujano inglés y el padre de la antisepsia moderna , observó en noviembre de 1871 que las muestras de orina contaminadas con moho tampoco permitían el crecimiento de bacterias. También describió la acción antibacteriana sobre el tejido humano del Penicillium glaucum, pero no publicó sus resultados. [6] En 1875, John Tyndall demostró a la Royal Society la acción antibacteriana del hongo Penicillium . [7]
En 1876, el biólogo alemán Robert Koch descubrió que una bacteria ( Bacillus anthracis ) era el patógeno causante del ántrax , lo que se convirtió en la primera demostración de que una bacteria específica causaba una enfermedad específica y la primera evidencia directa de la teoría de los gérmenes de las enfermedades . [8] [9] En 1877, los biólogos franceses Louis Pasteur y Jules Francois Joubert observaron que los cultivos de bacilos del ántrax, cuando estaban contaminados con otras bacterias, podían inhibirse con éxito. [10] En un informe en Comptes Rendus de l'Académie des Sciences , concluyeron:
La orina neutra o ligeramente alcalina es un medio excelente para las bacterias. Si la orina es estéril y el cultivo puro, las bacterias se multiplican tan rápidamente que en el transcurso de unas horas sus filamentos llenan el líquido con una textura suave. Pero si al inocular la orina con estas bacterias se siembra al mismo tiempo un organismo aeróbico, por ejemplo una de las "bacterias comunes", la bacteria del ántrax crece poco o nada y tarde o temprano muere por completo. Es notable que el mismo fenómeno se observe en el cuerpo incluso de los animales más susceptibles al ántrax, lo que conduce al asombroso resultado de que las bacterias del ántrax pueden introducirse en abundancia en un animal, que sin embargo no desarrolla la enfermedad; sólo es necesario agregar algunas "bacterias comunes" al mismo tiempo al líquido que contiene la suspensión de bacterias del ántrax. Estos hechos justifican quizás las mayores esperanzas en la terapéutica. [11]
El fenómeno fue descrito por Pasteur y Koch como actividad antibacteriana y fue nombrado antibiosis por el biólogo francés Jean Paul Vuillemin en 1877. [12] [13] (El término antibiosis , que significa 'contra la vida', fue adoptado como antibiótico por el biólogo estadounidense y más tarde premio Nobel Selman Waksman en 1947. [14] ) Sin embargo, en Microbe Hunters de 1926 de Paul de Kruif se señala que Pasteur creía que se trataba de contaminación por otras bacterias en lugar de por moho. [15] En 1887, el médico suizo Carl Garré desarrolló un método de prueba utilizando una placa de vidrio para ver la inhibición bacteriana y encontró resultados similares. [13] Utilizando su placa de cultivo a base de gelatina, cultivó dos especies diferentes de bacterias y descubrió que sus crecimientos se inhibían de forma diferente, como informó:
En la placa de gelatina enfriada intacta inoculé trazos paralelos alternos de B. fluorescens [ Pseudomonas fluorescens ] y Staph. pyogenes [ Streptococcus pyogenes ]... B. fluorescens creció más rápidamente... [Esto] no es una cuestión de crecimiento excesivo o de desplazamiento de una especie por otra de crecimiento más rápido, como en un jardín donde las malas hierbas que crecen exuberantemente matan a las plantas delicadas. Tampoco se debe a la utilización del alimento disponible por los organismos de crecimiento más rápido, sino que hay un antagonismo causado por la secreción de sustancias específicas, fácilmente difundibles, que inhiben el crecimiento de algunas especies pero completamente ineficaces contra otras. [16]
En 1895, Vincenzo Tiberio , un médico italiano de la Universidad de Nápoles , publicó una investigación sobre mohos encontrados inicialmente en un pozo de agua en Arzano ; a partir de sus observaciones, concluyó que estos mohos contenían sustancias solubles que tenían acción antibacteriana. [17] Dos años más tarde, Ernest Duchesne, de la École du Service de Santé Militaire en Lyon, descubrió de forma independiente las propiedades curativas de un moho P. glaucum , que incluso curó a cobayas infectadas de fiebre tifoidea . Publicó sus resultados en una disertación en 1897. [18] Duchesne estaba utilizando un descubrimiento hecho anteriormente por mozos de cuadra árabes, que usaban mohos para curar llagas en los caballos. No afirmó que el moho contuviera alguna sustancia antibacteriana, solo que el moho de alguna manera protegía a los animales. La penicilina no cura la fiebre tifoidea, por lo que se desconoce qué sustancia podría haber sido la responsable. Un científico del Instituto Pasteur , el costarricense Clodomiro Picado Twight , registró de manera similar el efecto antibiótico del Penicillium en 1923. En estas primeras etapas de la investigación sobre la penicilina, la mayoría de las especies de Penicillium se denominaban de forma no específica P. glaucum , por lo que es imposible saber la especie exacta y que realmente fue la penicilina la que impidió el crecimiento bacteriano. [10]
Andre Gratia y Sara Dath, de la Universidad Libre de Bruselas, estudiaron los efectos de las muestras de moho sobre las bacterias. En 1924, descubrieron que los cultivos de Staphylococcus aureus muertos estaban contaminados por un moho, un estreptomiceto . Tras más experimentos, demostraron que el extracto de moho podía matar no solo a S. aureus , sino también a Pseudomonas aeruginosa , Mycobacterium tuberculosis y Escherichia coli . Gratia llamó al agente antibacteriano "micolisato". Al año siguiente, encontraron otro moho asesino que podía inhibir a B. anthracis . En un informe publicado en Comptes rendus des séances de la Société de Biologie et de ses filiales , identificaron el moho como P. glaucum . Pero estos hallazgos recibieron poca atención porque el agente antibacteriano y su valor médico no se comprendían por completo, y las muestras de Gratia se perdieron. [19] [20]
Mientras trabajaba en el St Mary's Hospital de Londres en 1928, Alexander Fleming , un médico escocés, estaba investigando la variación del crecimiento en cultivos de S. aureus . [21] En agosto, pasó las vacaciones de verano con su familia en su casa de campo The Dhoon en Barton Mills , Suffolk. Antes de dejar su laboratorio, inoculó varias placas de cultivo con S. aureus. Mantuvo las placas a un lado en una esquina de la mesa lejos de la luz solar directa y para hacer espacio para que su estudiante de investigación, Stuart Craddock, trabajara en su ausencia. Regresó a su laboratorio el 3 de septiembre. [22] Mientras él y Daniel Merlin Pryce, su antiguo estudiante de investigación, examinaban las placas de cultivo, encontraron una con la tapa abierta y el cultivo contaminado con un moho verde azulado. En la placa contaminada, las bacterias alrededor del moho no crecieron, mientras que las más alejadas crecieron normalmente, lo que significa que el moho mató a las bacterias. [23] Fleming fotografió el cultivo y tomó una muestra del moho para su identificación antes de preservar el cultivo con formaldehído . [24]
Fleming reanudó sus vacaciones y regresó en septiembre. Recogió el moho original y lo cultivó en placas de cultivo. Después de cuatro días, descubrió que las placas desarrollaban grandes colonias de moho. Repitió el experimento con los mismos resultados de eliminación de bacterias. [21] [24] [25] Concluyó que el moho estaba liberando una sustancia que inhibía el crecimiento bacteriano. [26] Al realizar pruebas contra diferentes bacterias, descubrió que el moho podía matar solo ciertas bacterias grampositivas . [27] Staphylococcus , Streptococcus y el bacilo de la difteria ( Corynebacterium diphtheriae ) se eliminaban fácilmente, pero no había efecto sobre la bacteria tifoidea ( Salmonella typhimurium ) y una bacteria que alguna vez se pensó que causaba influenza ( Haemophilus influenzae ). Preparó un método de cultivo del cual podía obtener el jugo de moho, al que llamó "penicilina" el 7 de marzo de 1929, "para evitar la repetición de la frase bastante engorrosa 'filtrado de caldo de moho'". [28] [22] En su discurso de aceptación del Nobel de 1945 dio una explicación más detallada:
Con frecuencia me han preguntado por qué inventé el nombre de "penicilina". Simplemente seguí líneas perfectamente ortodoxas y acuñé una palabra que explicaba que la sustancia penicilina se derivaba de una planta del género Penicillium, de la misma manera que hace muchos años se inventó la palabra " digitalina " para una sustancia derivada de la planta Digitalis . [29]
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Después de una comparación estructural con diferentes especies de Penicillium , Fleming creyó que su espécimen era Penicillium chrysogenum , una especie descrita por el microbiólogo estadounidense Charles Thom en 1910. Charles John Patrick La Touche, un botánico irlandés, se había unido recientemente a St Mary's como micólogo , e identificó el espécimen como Penicillium rubrum , la identificación utilizada por Fleming en su publicación. [30] [31] En 1931, Thom reexaminó diferentes Penicillia , incluido el del espécimen de Fleming, y llegó a la conclusión de que el espécimen de Fleming era P. notatum , un miembro de la serie P. chrysogenum . [32] A partir de entonces, el moho de Fleming se denominó sinónimamente P. notatum y P. chrysogenum . [33] [34] Para resolver la confusión, el Decimoséptimo Congreso Botánico Internacional celebrado en Viena, Austria, en 2005 adoptó formalmente P. chrysogenum como nombre. [35] La secuenciación del genoma completo y el análisis filogenético en 2011 revelaron que el moho de Fleming pertenece a P. rubens , una especie descrita por el microbiólogo belga Philibert Biourge en 1923. [33] [36]
La fuente de la contaminación fúngica en el experimento de Fleming siguió siendo una especulación durante varias décadas. Fleming sugirió en 1945 que las esporas fúngicas entraron por la ventana que daba a Praed Street , [37] pero sus compañeros de trabajo lo negaron, y testificaron mucho después que la ventana del laboratorio de Fleming se mantenía cerrada, [38] y que Fleming no podía llegar a la ventana para abrirla. [39] Se llegó a un consenso sobre que el moho había venido del laboratorio de La Touche, un piso por debajo del de Fleming, y que las esporas habían entrado por las puertas abiertas. [40]
Para que Fleming observara el efecto sobre los cultivos de estafilococos, el moho tenía que estar creciendo antes de que las bacterias empezaran a crecer, porque la penicilina sólo es eficaz sobre las bacterias cuando se están reproduciendo. Por casualidad, la temperatura en el laboratorio durante ese mes de agosto fue óptima primero para el crecimiento del moho, por debajo de los 20 °C, y más tarde en el mes para las bacterias, cuando alcanzó los 25 °C. Si Fleming no hubiera dejado los cultivos en su mesa de laboratorio y los hubiera puesto en una incubadora, el fenómeno no se habría producido. [41]
Fleming era bacteriólogo, no químico, por lo que dejó la mayor parte del trabajo químico a Craddock. [21] En enero de 1929, Fleming reclutó a Frederick Ridley, un antiguo alumno de investigación suyo que había estudiado bioquímica, para estudiar las propiedades químicas del moho, [23] pero Craddock y Ridley no pudieron aislar la penicilina, y antes de que terminaran los experimentos, ambos se marcharon a otros trabajos. Fue debido a este fracaso en aislar el compuesto que Fleming abandonó la investigación sobre los aspectos químicos de la penicilina en 1929. [22]
Fleming informó de sus hallazgos al British Journal of Experimental Pathology el 10 de mayo de 1929 y los publicó en el número del mes siguiente, [42] [43] pero el artículo no logró atraer mucha atención. El propio Fleming no estaba muy seguro de la aplicación médica de su trabajo y estaba más preocupado por su aplicación para el aislamiento bacteriano. [42] El artículo también contenía algunos errores importantes. Aunque Ridley y Craddock habían demostrado que la penicilina era soluble en éter , acetona y alcohol, así como en agua (información que sería fundamental para su aislamiento), Fleming afirmó erróneamente que era soluble en alcohol e insoluble en éter y cloroformo , lo que no había sido probado. [44] De hecho, la penicilina es soluble en etanol , éter y cloroformo. [45]
En 1939, en la Escuela de Patología Sir William Dunn de la Universidad de Oxford , Ernst Boris Chain encontró el artículo de Fleming de 1929, en gran parte olvidado, y sugirió al profesor a cargo de la escuela, el científico australiano Howard Florey , que el estudio de las sustancias antibacterianas producidas por microorganismos podría ser una vía fructífera de investigación. [46] Howard Florey dirigió un equipo de investigación interdisciplinario que incluía a Edward Abraham , Mary Ethel Florey , Arthur Duncan Gardner , Norman Heatley , Margaret Jennings , Jean Orr-Ewing y Gordon Sanders. [47] [48] Cada miembro del equipo abordó un aspecto particular del problema a su manera, con una investigación simultánea a lo largo de diferentes líneas que construían un panorama completo. Este tipo de colaboración era prácticamente desconocida en el Reino Unido en ese momento. [49] Inicialmente se eligieron tres fuentes para la investigación: Bacillus subtilis , Trueperella pyogenes y penicilina . [50] "[La posibilidad] de que la penicilina pudiera tener un uso práctico en la medicina clínica", recordó más tarde Chain, "no entró en nuestras mentes cuando comenzamos nuestro trabajo sobre la penicilina". [51]
El amplio ámbito temático fue elegido deliberadamente para requerir financiación a largo plazo. [46] Howard Florey se acercó al MRC en septiembre de 1939, y el secretario del consejo, Edward Mellanby , autorizó el proyecto, asignando £250 (equivalentes a £20.000 en 2023) para poner en marcha el proyecto, con £300 para salarios (equivalentes a £23.000 en 2023) y £100 para gastos (equivalentes a £8.000 en 2023) por año durante tres años. Florey sintió que se necesitaría más. El 1 de noviembre de 1939, Henry M. "Dusty" Miller Jr. de la División de Ciencias Naturales de la Fundación Rockefeller visitó a Florey. Miller animó a Florey a solicitar financiación de la fundación y apoyó su solicitud. [52] [53] "El trabajo propuesto", escribió Florey en la carta de solicitud, "además de su importancia teórica, puede tener valor práctico para fines terapéuticos". [54] Su solicitud fue aprobada y la fundación le asignó 5.000 dólares estadounidenses (1.250 libras esterlinas) por año durante cinco años. [52] [53]
La primera tarea del equipo de Oxford fue obtener una muestra de moho de penicilina. Esto resultó ser fácil. Georges Dreyer , el predecesor de Florey, había obtenido una muestra del moho en 1930 para su trabajo sobre bacteriófagos , virus que infectan bacterias. Dreyer había perdido interés en la penicilina cuando descubrió que no era un bacteriófago, pero había continuado cultivándola. [55] [56] Dreyer había muerto en 1934, pero Campbell-Renton había continuado cultivando el moho y pudo proporcionárselo al equipo de Oxford. [57] [58] La siguiente tarea fue cultivar suficiente moho para extraer suficiente penicilina para experimentos de laboratorio. El moho se cultivó en una superficie de medio líquido Czapek-Dox . En el transcurso de unos días formó una piel gelatinosa amarilla cubierta de esporas verdes. Debajo de esto, el líquido se volvió amarillo y contenía penicilina. El equipo determinó que el rendimiento máximo se logró en diez a veinte días. [59]
El moho necesita aire para crecer, por lo que su cultivo requería un recipiente con una gran superficie. Inicialmente, se utilizaban botellas de vidrio colocadas de lado. La mayoría de los recipientes de laboratorio no proporcionaban un área grande y plana, por lo que eran un uso antieconómico del espacio de la incubadora . [59] Se descubrió que la bacinilla era práctica y fue la base de los recipientes de cerámica especialmente fabricados por J. Macintyre and Company en Burslem . Estos recipientes tenían forma rectangular y se podían apilar para ahorrar espacio. [60] El MRC aceptó la solicitud de Florey de £ 300 (equivalente a £ 21,000 en 2023) y £ 2 cada una por semana (equivalente a £ 138 en 2023) para dos (posteriormente) mujeres trabajadoras de la fábrica. En 1943, Florey pidió que se aumentaran sus salarios a £ 2 10s cada una por semana (equivalente a £ 142 en 2023). [61] Heatley recogió los primeros 174 de un pedido de 500 recipientes el 22 de diciembre de 1940, y fueron sembrados con esporas tres días después. [62]
Se hicieron esfuerzos para persuadir al moho para que produjera más penicilina. Heatley intentó agregar varias sustancias al medio, incluidos azúcares, sales, maltas, alcohol e incluso marmite , sin éxito. [63] Por sugerencia de Paul Fildes , intentó agregar levadura de cerveza . Esto tampoco mejoró el rendimiento, pero redujo el tiempo de incubación en un tercio. [59] El equipo también descubrió que si se eliminaba el fluido que contenía penicilina y se reemplazaba por fluido nuevo, se podía preparar un segundo lote de penicilina, [59] pero esta práctica se interrumpió después de dieciocho meses debido al peligro de contaminación. El moho tuvo que cultivarse en condiciones estériles. [64] Abraham y Chain descubrieron que algunas bacterias transportadas por el aire producían penicilinasa , una enzima que destruye la penicilina. [65] No se sabía por qué el moho producía penicilina, ya que las bacterias que la penicilina mata no son una amenaza para el moho; Se conjetura que era un subproducto de procesos metabólicos para otros fines. [64]
La siguiente etapa del proceso fue extraer la penicilina. El líquido se filtró a través de seda de paracaídas para eliminar el micelio , las esporas y otros restos sólidos. [66] El pH se redujo mediante la adición de ácido fosfórico y el líquido resultante se enfrió. [67] Chain determinó que la penicilina era estable solo con un pH de entre 5 y 8, pero el proceso requería uno más bajo que eso. Al mantener la mezcla a 0 °C, pudo retardar el proceso de descomposición. [68] En esta forma, la penicilina podía extraerse con un disolvente. Inicialmente se utilizó éter , ya que era el único disolvente conocido para disolver la penicilina, pero es altamente inflamable y tóxico. Por sugerencia de Chain, intentaron usar el acetato de amilo, mucho menos inflamable, en su lugar, y descubrieron que también funcionaba. [66] [69] [70] [71]
Heatley fue capaz de desarrollar un proceso de extracción continua. El disolvente que contenía penicilina se separaba fácilmente del líquido, ya que flotaba en la superficie, pero ahora se encontraron con el problema que había frustrado a Craddock y Ridley: recuperar la penicilina del disolvente. Heatley razonó que si la penicilina podía pasar del agua al disolvente cuando la solución era ácida , tal vez volvería a pasar si la solución era alcalina . Florey le dijo que lo intentara. Se añadió hidróxido de sodio y se descubrió que este método, que Heatley llamó "extracción inversa", funcionaba. [66] [70] El siguiente problema era cómo extraer la penicilina del agua. Los medios habituales para extraer algo del agua eran mediante evaporación o ebullición, pero esto destruiría la penicilina. Chain tuvo la idea de la liofilización , una técnica desarrollada recientemente en Suecia. Esto permitió eliminar el agua, lo que dio como resultado un polvo seco y marrón. [66] [68]
Heatley desarrolló un ensayo de penicilina usando placas de agar nutriente en las que se sembraron bacterias. Luego se colocaron sobre ellas cilindros de vidrio cortos que contenían el fluido portador de penicilina que se iba a probar y se incubaron durante 12 a 16 horas a 37 °C. Para entonces, el fluido habría desaparecido y el cilindro estaría rodeado por un anillo libre de bacterias. El diámetro del anillo indicaba la fuerza de la penicilina. [67] Una unidad Oxford se definió como la pureza requerida para producir un anillo libre de bacterias de 25 mm. [57] Era una medida arbitraria, ya que la química aún no se conocía; la primera investigación se realizó con soluciones que contenían cuatro o cinco unidades Oxford por miligramo. Más tarde, cuando se dispuso de penicilina altamente pura, se descubrió que tenía 2000 unidades Oxford por miligramo. [72] Sin embargo, al probar la sustancia impura, descubrieron que era eficaz contra las bacterias incluso en concentraciones de una parte por millón. La penicilina era al menos veinte veces más activa que la sulfonamida más potente . [68] La unidad de Oxford resultó ser muy pequeña: tratar un solo caso requería alrededor de un millón de unidades. [73]
El equipo de Oxford informó detalles del método de aislamiento en agosto de 1941, con un esquema para la extracción a gran escala. [67] En marzo de 1942, informaron que podían preparar un compuesto altamente purificado, [74] [75] y habían calculado la fórmula química como C
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32Oh
10norte
2Ba . [76]
El equipo de Howard Florey en Oxford demostró que el extracto de penicillium mataba diferentes bacterias. Gardner y Orr-Ewing lo probaron contra gonococos (contra los cuales era más efectivo), meningococos , estreptococos, estafilococos, bacterias del ántrax, actinomicetos , bacteria del tétanos ( Clostridium tetani ) y bacterias de la gangrena . Observaron bacterias que intentaban crecer en presencia de penicilina y notaron que la penicilina no era una enzima que descomponía las bacterias ni un antiséptico que las mataba; más bien, era una sustancia química que interfería con el proceso de división celular . [77] [78] Jennings observó que no tenía efecto sobre los glóbulos blancos y, por lo tanto, reforzaría en lugar de obstaculizar las defensas naturales del cuerpo contra las bacterias. También descubrió que, a diferencia de las sulfonamidas , el primer y único antibiótico de amplio espectro efectivo disponible en ese momento, no era destruido por el pus . Medawar descubrió que no afectaba el crecimiento de las células de los tejidos. [79]
En marzo de 1940, el equipo de Oxford tenía suficiente penicilina impura para comenzar a probar si era tóxica. Durante los dos meses siguientes, Florey y Jennings realizaron una serie de experimentos en ratas, ratones, conejos y gatos a los que se les administró penicilina de diversas formas. Sus resultados mostraron que la penicilina se destruía en el estómago, pero que todas las formas de inyección eran efectivas, como lo indicaba el análisis de la sangre. Se descubrió que la penicilina se excretaba en gran medida y rápidamente sin cambios en la orina. [80] No encontraron evidencia de toxicidad en ninguno de sus animales. Si hubieran hecho pruebas con cobayas, la investigación podría haberse detenido en este punto, ya que la penicilina es tóxica para los cobayas. [81]
A las 11:00 horas del sábado 25 de mayo de 1940, Florey inyectó a ocho ratones una cepa virulenta de Streptococcus y luego a cuatro de ellos la solución de penicilina. Estos cuatro se dividieron en dos grupos: dos de ellos recibieron 10 miligramos una vez y los otros dos recibieron 5 miligramos a intervalos regulares. A las 3:30 horas del domingo, los cuatro ratones no tratados estaban muertos. Todos los tratados seguían vivos, aunque uno murió dos días después. [82] [83] Florey describió el resultado a Jennings como "un milagro". [84]
Jennings y Florey repitieron el experimento el lunes con diez ratones; esta vez, los seis ratones tratados sobrevivieron, al igual que uno de los cuatro de control. El martes, lo repitieron con dieciséis ratones, administrando diferentes dosis de penicilina. Los seis ratones de control murieron en 24 horas, pero los ratones tratados sobrevivieron durante varios días, aunque todos murieron en diecinueve días. [83] El 1 de julio, el experimento se realizó con cincuenta ratones, la mitad de los cuales recibieron penicilina. Los cincuenta ratones de control murieron en dieciséis horas, mientras que todos menos uno de los ratones tratados estaban vivos diez días después. Durante las semanas siguientes realizaron experimentos con lotes de 50 o 75 ratones, pero utilizando diferentes bacterias. Descubrieron que la penicilina también era eficaz contra el estafilococo y la gangrena gaseosa . [85] Florey recordó a su personal que, por prometedores que fueran sus resultados, un ser humano pesaba 3.000 veces más que un ratón. [86]
El equipo de Oxford publicó sus resultados en la edición del 24 de agosto de 1940 de The Lancet , una prestigiosa revista médica, con el título "La penicilina como agente quimioterapéutico", con los nombres de los siete autores conjuntos enumerados en orden alfabético. [82] [87] Llegaron a la siguiente conclusión:
Los resultados son claros y demuestran que la penicilina es activa in vivo contra al menos tres de los organismos inhibidos in vitro. Parece razonable esperar que se descubra que todos los organismos en alta dilución in vitro pueden ser eliminados in vivo. La penicilina no parece estar relacionada con ninguna sustancia quimioterapéutica actualmente en uso y es particularmente notable por su actividad contra los organismos anaeróbicos asociados con la gangrena gaseosa . [82]
La publicación atrajo poca atención; Florey pasaría gran parte de los dos años siguientes intentando convencer a la gente de la importancia de sus resultados. Uno de los lectores fue Fleming, que los visitó el 2 de septiembre de 1940. Florey y Chain le mostraron los laboratorios de producción, extracción y pruebas, pero no hizo ningún comentario ni los felicitó por el trabajo que habían realizado. Algunos miembros del equipo de Oxford sospecharon que estaba tratando de reclamar algún mérito por ello. [88] [89]
Sin que el equipo de Oxford lo supiera, su artículo en Lancet fue leído por Martin Henry Dawson , Gladys Hobby y Karl Meyer en la Universidad de Columbia, y se sintieron inspirados para replicar los resultados del equipo de Oxford. Obtuvieron un cultivo de moho penicillium de Roger Reid en el Hospital Johns Hopkins , cultivado a partir de una muestra que había recibido de Fleming en 1935. Comenzaron a cultivar el moho el 23 de septiembre y el 30 de septiembre lo probaron contra estreptococos viridans y confirmaron los resultados del equipo de Oxford. Meyer duplicó los procesos de Chain y obtuvieron una pequeña cantidad de penicilina. El 15 de octubre de 1940, se administraron dosis de penicilina a dos pacientes en el Hospital Presbiteriano de la ciudad de Nueva York, Aaron Alston y Charles Aronson. Se convirtieron en las primeras personas en recibir tratamiento con penicilina en los Estados Unidos. Luego trató a dos pacientes con endocarditis . [90] [91] El equipo de Columbia presentó los resultados de su tratamiento con penicilina de los cuatro pacientes en la reunión anual de la Sociedad Americana de Investigación Clínica en Atlantic City, Nueva Jersey , el 5 de mayo de 1941. Su artículo fue publicado por William L. Laurence en The New York Times y generó un gran interés público. [91] [92] [93]
En Oxford, Charles Fletcher se ofreció como voluntario para encontrar casos de prueba para ensayos en humanos. Elva Akers, una mujer de Oxford que se estaba muriendo de cáncer incurable, aceptó ser un sujeto de prueba para la toxicidad de la penicilina. El 17 de enero de 1941, le inyectó por vía intravenosa 100 mg de penicilina. Su temperatura aumentó brevemente, pero por lo demás no tuvo efectos nocivos. Florey calculó que la fiebre era causada por pirógenos en la penicilina; estos se eliminaron con una cromatografía mejorada . [94] Fletcher identificó a continuación a un policía de Oxford, Albert Alexander , que tenía una infección facial grave que involucraba estreptococos y estafilococos que se había desarrollado a partir de una pequeña llaga en la comisura de su boca. Toda su cara, ojos y cuero cabelludo estaban hinchados hasta el punto de que le extirparon un ojo para aliviar el dolor. [94] [95]
El 12 de febrero, Fletcher le administró 200 mg de penicilina, seguidos de dosis de 100 mg cada tres horas. Un día después de recibir la penicilina, Alexander comenzó a recuperarse; su temperatura bajó y la secreción de sus heridas supurantes disminuyó. Para el 17 de febrero, su ojo derecho se había normalizado. Sin embargo, los investigadores no tenían suficiente penicilina para ayudarlo a recuperarse por completo. Se recuperó penicilina de su orina, pero no fue suficiente. A principios de marzo recayó y murió el 15 de marzo. Debido a esta experiencia y a la dificultad de producir penicilina, Florey cambió el enfoque al tratamiento de niños, que podían ser tratados con cantidades más pequeñas de penicilina. [94] [95]
Posteriormente, varios pacientes fueron tratados con éxito. El segundo fue Arthur Jones, un muchacho de 15 años con una infección estreptocócica de una operación de cadera. Le dieron 100 mg cada tres horas durante cinco días y se recuperó. Percy Hawkin, un trabajador de 42 años, tenía un ántrax de 100 milímetros (4 pulgadas) en la espalda. Le dieron una dosis inicial de 200 mg el 3 de mayo, seguida de 100 mg cada hora. El ántrax desapareció por completo. John Cox, un niño de 4 años semicomatoso, fue tratado a partir del 16 de mayo. Murió el 31 de mayo, pero la autopsia indicó que se debía a una arteria rota en el cerebro debilitada por la enfermedad, y no había signos de infección. El quinto caso, el 16 de junio, fue un niño de 14 años con una infección de una operación de cadera que se recuperó por completo. [96]
Además de aumentar la producción en la Escuela Dunn, en enero de 1942 se puso a disposición la producción comercial en una planta piloto establecida por Imperial Chemical Industries , y Kembel, Bishop and Company entregó su primer lote de 910 litros (200 galones imperiales) el 11 de septiembre. Florey decidió que había llegado el momento de llevar a cabo una segunda serie de ensayos clínicos. Ethel Florey fue puesta a cargo, pero mientras Howard Florey era patólogo consultor en los hospitales de Oxford y, por lo tanto, tenía derecho a utilizar sus salas y servicios, Ethel, para su disgusto, fue acreditada simplemente como su asistente. Los médicos tendían a derivar al ensayo a pacientes que se encontraban en circunstancias desesperadas en lugar de los más adecuados, pero cuando la penicilina tuvo éxito, aumentó la confianza en su eficacia. [97]
Ethel y Howard Florey publicaron los resultados de los ensayos clínicos de penicilina en The Lancet el 27 de marzo de 1943, informando del tratamiento de 187 casos de sepsis con penicilina. [98] Fue sobre esta evidencia médica que el Gabinete de Guerra británico creó el Comité de Penicilina el 5 de abril de 1943. El comité estaba formado por Cecil Weir , Director General de Equipos, como presidente; Alexander Fleming; Howard Florey; VD Allison, otro de los antiguos estudiantes de investigación de Fleming; Sir Percival Hartley , el jefe del MRC; y representantes de compañías farmacéuticas. [99] Esto condujo a la producción en masa de penicilina al año siguiente. [100]
Sabiendo que la producción a gran escala para uso médico era inútil en un laboratorio, el equipo de Oxford intentó convencer al gobierno británico, desgarrado por la guerra, y a las empresas privadas de que se realizara una producción en masa, pero la respuesta inicial fue moderada. El Dr. Blount, director de investigación de los Laboratorios Glaxo , escribió a Florey en Oxford en septiembre de 1940, pero no recibió respuesta. Al parecer, Florey ya había solicitado ayuda a dos compañías farmacéuticas británicas, pero estas habían rechazado su solicitud y se había desilusionado con la industria farmacéutica británica. [101]
En abril de 1941, Warren Weaver se reunió con Florey y hablaron sobre la dificultad de producir suficiente penicilina para realizar ensayos clínicos. Weaver hizo los arreglos para que la Fundación Rockefeller financiara una visita de tres meses a los Estados Unidos para que Florey y un colega exploraran la posibilidad de producir penicilina allí. [102] Florey y Heatley partieron hacia los Estados Unidos en avión el 27 de junio de 1941. [103] Sabiendo que las muestras de moho guardadas en frascos podían perderse fácilmente, se mancharon los bolsillos de los abrigos con el moho. [78]
Florey se reunió con el neurofisiólogo John Fulton , quien le presentó a Ross Harrison , presidente del Consejo Nacional de Investigación (NRC). Harrison refirió a Florey a Thom, el micólogo jefe de la Oficina de Industria Vegetal del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) en Beltsville, Maryland , y el hombre que había identificado el moho reportado por Fleming. El 9 de julio, Thom llevó a Florey y Heatley a Washington, DC , para reunirse con Percy Wells, el jefe asistente interino de la Oficina de Química Agrícola e Industrial del USDA y como tal, el jefe de los cuatro laboratorios del USDA. Wells envió un telegrama de presentación a Orville May, el director del Laboratorio de Investigación Regional del Norte (NRRL) del UDSA en Peoria, Illinois . Se reunieron con May el 14 de julio, y él organizó una reunión con Robert D. Coghill, el jefe de la división de fermentación del NRRL , quien planteó la posibilidad de que la fermentación en grandes recipientes pudiera ser la clave para la producción a gran escala. [104] [105] [106]
El 17 de agosto, Florey se reunió con Alfred Newton Richards , presidente del Comité de Investigación Médica (CMR) de la Oficina de Investigación Científica y Desarrollo (OSRD), quien prometió su apoyo. [107] El 8 de octubre, Richards mantuvo una reunión con representantes de cuatro importantes compañías farmacéuticas: Squibb , Merck , Pfizer y Lederle . Vannevar Bush , director de la OSRD, estuvo presente, al igual que Thom, que representaba al NRRL. Richards les dijo que las leyes antimonopolio se suspenderían, lo que les permitiría compartir información sobre la penicilina. Esto no se legalizó hasta el 7 de diciembre de 1943, y solo cubría la penicilina y ningún otro fármaco. [108] [109] La OSRD hizo arreglos con la Junta de Producción de Guerra (WPB) para que tuvieran prioridad para el equipamiento de laboratorios y plantas piloto. [110]
Coghill puso a Andrew J. Moyer a disposición para trabajar en penicilina con Heatley, mientras que Florey se fue para ver si podía conseguir que una compañía farmacéutica fabricara penicilina. Como primer paso para aumentar el rendimiento, Moyer reemplazó la sacarosa en el medio de crecimiento con lactosa . Un aumento aún mayor se produjo cuando Moyer agregó licor de maceración de maíz , un subproducto de la industria del maíz que el NRRL probó rutinariamente con la esperanza de encontrar más usos para él. El efecto sobre la penicilina fue dramático; Heatley y Moyer descubrieron que aumentó el rendimiento diez veces. [103]
En el Hospital de Yale New Haven , en marzo de 1942, Anne Sheafe Miller, la esposa del director deportivo de la Universidad de Yale , Ogden D. Miller, sucumbía a una septicemia estreptocócica contraída después de un aborto espontáneo . Su médico, John Bumstead, también estaba tratando a John Fulton por una infección en ese momento. Sabía que Fulton conocía a Florey y que los hijos de Florey se estaban quedando con él. Fue a Fulton para pedirle algo de penicilina. Florey había regresado al Reino Unido, pero Heatley todavía estaba en los Estados Unidos, trabajando con Merck. Una llamada telefónica a Richards liberó 5,5 gramos de penicilina destinados a un ensayo clínico, que se envió desde Washington, DC, por aire. El efecto fue dramático; en 48 horas su fiebre de 41 °C (106 °F) había remitido y estaba comiendo de nuevo. El recuento de bacterias en el hemocultivo había disminuido de 100 a 150 por mililitro a solo una. Bumstead sugirió reducir la dosis de penicilina de 200 miligramos; Heatley le dijo que no lo hiciera. Heatley luego fue a New Haven, donde recogió su orina; se recuperaron alrededor de 3 gramos de penicilina. Miller se recuperó por completo y vivió hasta 1999. [111] [112] [113]
Hasta mayo de 1943, casi toda la penicilina se producía utilizando el método de la cubeta poco profunda iniciado por el equipo de Oxford, [114] pero el micólogo del NRRL Kenneth Bryan Raper experimentó con la producción por inmersión profunda, en la que el moho de penicilina se cultivaba en una tina en lugar de en un plato poco profundo. Los resultados iniciales fueron decepcionantes; la penicilina cultivada de esta manera produjo solo de tres a cuatro unidades Oxford por centímetro cúbico, en comparación con las veinte de los cultivos de superficie. [115] Obtuvo la ayuda del Comando de Transporte Aéreo del Ejército de los EE. UU . para buscar mohos similares en diferentes partes del mundo. Se encontró que los mejores mohos eran los de Chongqing , Bombay y Ciudad del Cabo . Sin embargo, la mejor muestra fue de un melón vendido en un mercado de frutas de Peoria en 1943. El moho se identificó como Penicillium chrysogenum y se designó como NRRL 1951 o cepa de melón . [106] [116] Las esporas pueden haber escapado del NRRL. [117] [a] [b]
Entre 1941 y 1943, Moyer, Coghill y Raper desarrollaron métodos para la producción industrial de penicilina y aislaron cepas de mayor rendimiento del hongo Penicillium . Para mejorar esa cepa, los investigadores de la Institución Carnegie de Washington sometieron a NRRL 1951 a rayos X para producir una cepa mutante denominada X-1612 que producía 300 miligramos de penicilina por litro de moho, el doble que NRRL 1951. A su vez, los investigadores de la Universidad de Wisconsin utilizaron radiación ultravioleta sobre X-1612 para producir una cepa denominada Q-176. Esto produjo más del doble de penicilina que X-1612, pero en forma de la menos deseable penicilina K. [c] Se añadió ácido fenilacético para cambiarla a producir la muy potente penicilina G. Esta cepa podía producir hasta 550 miligramos de penicilina por litro. [122] [116]
Pfizer era una pequeña empresa de Brooklyn que se especializaba en la fabricación de ácido cítrico , para lo cual había desarrollado técnicas de inmersión profunda . Esto implicaba convertir la melaza en ácido cítrico fermentándola en un gran tanque en el que se agitaba y se controlaba cuidadosamente el pH. [123] El vicepresidente de Pfizer, John L. Smith , cuya hija había muerto a causa de una infección, puso todos los recursos de Pfizer en el desarrollo de una técnica práctica de inmersión profunda. [124] La empresa invirtió 2,98 millones de dólares en penicilina en 1943 y 1944 (equivalente a 52 millones de dólares en 2023). Los científicos de Pfizer Jasper H. Kane , GM Shull, EM Weber, AC Finlay y EJ Ratajak trabajaron en el proceso de fermentación mientras que R. Pasternak, WJ Smith, V. Bogert y P. Regna desarrollaron técnicas de extracción. [125]
Ahora que tenían un moho que crecía bien sumergido y producía una cantidad aceptable de penicilina, el siguiente desafío era proporcionar el aire necesario para que el moho creciera. Esto se resolvió utilizando un aireador , pero la aireación provocó una fuerte formación de espuma en el macerado de maíz. El problema de la formación de espuma se resolvió con la introducción de un agente antiespumante, el monorricinoleato de glicerilo. La técnica también implicaba enfriamiento y mezcla. [126]
Pfizer abrió una planta piloto con un fermentador de 7.600 litros (2.000 galones estadounidenses) en agosto de 1943 y Ratajak entregó el primer licor de penicilina desde allí el 27 de agosto. El único tanque pronto producía la mitad de la producción de la empresa. Smith decidió entonces construir una planta de producción a gran escala. La cercana planta de hielo Rubel fue adquirida el 20 de septiembre de 1943 y convertida en la primera planta de producción de inmersión profunda, con catorce tanques de 130.000 litros (34.000 galones estadounidenses). El trabajo se llevó a cabo en cinco meses bajo la dirección de John E. McKeen y Edward J. Goett, y la planta se inauguró el 1 de marzo de 1944. [124] [125] [127]
A mediados de 1943, el Gabinete de Guerra australiano decidió producir penicilina en Australia. El coronel EV (Bill) Keogh , director de Higiene y Patología del ejército australiano, fue puesto a cargo de la iniciativa. Keogh convocó al capitán Percival Bazeley , con quien había trabajado en los Laboratorios de suero de la Commonwealth (CSL) antes de la guerra, y al teniente HH Kretchmar, un químico, y les ordenó establecer una instalación de producción para Navidad. Partieron en una misión de investigación a los Estados Unidos, donde visitaron el NRRL y obtuvieron cultivos de penicilina de Coghill. También inspeccionaron la planta de Pfizer en Brooklyn y la planta de Merck en Rahway, Nueva Jersey . Se estableció una planta de producción en las instalaciones de CSL en Parkville, Victoria , y la primera penicilina de fabricación australiana comenzó a llegar a las tropas en Nueva Guinea en diciembre de 1943. En 1944, CSL producía 400 millones de unidades de Oxford por semana, y había suficiente producción de penicilina para destinar una parte a uso civil. [128] [129]
En Australia, durante la guerra, la producción se hacía en botellas y frascos, pero Bazeley realizó una segunda visita a las instalaciones de los Estados Unidos entre septiembre de 1944 y marzo de 1945 y quedó impresionado por el progreso logrado en la tecnología de inmersión profunda. En 1946 y 1947 creó una planta piloto de inmersión profunda en CSL utilizando pequeños tanques de 45 litros (10 galones imperiales) para adquirir experiencia con la técnica. En 1948, entraron en funcionamiento dos tanques de 23.000 litros (5.000 galones imperiales), seguidos de ocho más. Durante los años 1950 y 1960, CSL también produjo penicilina semisintética . La penicilina también fue producida por FH Faulding en Australia del Sur, Abbott Laboratories en Nueva Gales del Sur y Glaxo en Victoria. En la década de 1970 hubo un exceso mundial de penicilina y Glaxo cesó su producción en 1975 y CSL en 1980. [130]
Durante su visita a Norteamérica en agosto de 1941, Howard Florey se acercó a los Laboratorios Connaught de la Universidad de Toronto , donde se reunió con el director, RD Defries, y Ronald Hare. Florey fue rechazado; Defries argumentó que los laboratorios no tenían el espacio y expresó su creencia de que construir instalaciones para cultivar penicilina sería un desperdicio ya que pronto sería sintetizada. Los resultados de los ensayos clínicos provocaron un cambio de opinión y, en agosto de 1943, el gobierno canadiense solicitó a los Laboratorios Connaught que iniciaran la producción en masa de penicilina. El edificio Spadina fue comprado por la Universidad de Toronto para este propósito y remodelado a un costo de 1,2 millones de dólares canadienses (equivalentes a 21 millones de dólares canadienses en 2023), divididos en partes iguales entre la universidad y el gobierno. La penicilina se cultivó inicialmente en 200.000 frascos que ocupaban 740 metros cuadrados (8.000 pies cuadrados) de espacio de laboratorio con aire acondicionado. La producción pasó al método de inmersión profunda en noviembre de 1945. [131] [132]
Una traducción del informe de 1941 del equipo de Oxford llegó a Alemania vía Suecia al año siguiente. [133] Como la mayoría de las investigaciones en Alemania en tiempos de guerra, la investigación sobre la penicilina se llevó a cabo de manera fragmentaria y con poca coordinación. [133] El 6 de diciembre de 1943, el Ministerio de Salud del Reich ordenó a la comunidad médica que realizara investigaciones sobre la penicilina y otros antibióticos. [134] Tres frascos de penicilina capturados por el Afrika Korps llegaron a Alemania en 1943 y uno fue enviado a Heinz Öppinger en Hoechst en Frankfurt , y comenzó a realizar experimentos con mohos. La penicilina se produjo allí en lotes de 300 litros, y Öppinger desarrolló un tambor giratorio para un proceso de fermentación en tanque profundo. [133] [135]
Schering también llevó a cabo investigaciones en Berlín utilizando una muestra del moho de Fleming, que no lograron cultivar; sus esfuerzos por determinar la estructura química de la penicilina también fueron infructuosos. [136] Maria Brommelhues, del Laboratorio Bacteriológico de IG Farben en Elberfeld, catalogó diferentes especies de penicilina. [137] El médico personal de Hitler, Theodor Morell , trató a Hitler con penicilina por las heridas sufridas en el intento de asesinato del 20 de julio de 1944. [134] La información sobre la investigación de la penicilina en Alemania fue recopilada por la Misión Alsos del Proyecto Manhattan y enviada a Florey en el Reino Unido. [138] [d]
Gran parte de la penicilina alemana procedía de Checoslovaquia, donde la investigación se llevaba a cabo en la Universidad Charles de Praga y en la Compañía Farmacéutica Fragner por un equipo que incluía al químico Karel Wiesner . También se trabajaba en secreto en Francia y en la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos. [140] En 1946 y 1947, se establecieron fábricas de penicilina en Bielorrusia, Ucrania, Polonia, Italia y Yugoslavia con plantas y experiencia de Canadá a través de la Administración de las Naciones Unidas para el Socorro y la Rehabilitación (UNRRA), de la que el canadiense Lester B. Pearson era el jefe de su comité de suministro. La UNRRA se disolvió en 1948 y sus responsabilidades en materia de penicilina se transfirieron a la Organización Mundial de la Salud (OMS). [141]
En Italia, Domenico Marotta negoció con la UNRRA la construcción de una planta de penicilina en Roma, cerca de la Universidad La Sapienza de Roma . La construcción tardó más de lo previsto y no comenzó hasta 1948. Mientras tanto, Chain llegó al Istituto Superiore di Sanità para impartir una serie de conferencias sobre penicilina y Marotta aprovechó la oportunidad para contratarlo como colega. Chain sugirió que, en lugar de construir una planta piloto, utilizaran el dinero de la UNRRA para construir un instituto de investigación sobre penicilina. Este se convirtió en el más grande de su tipo en el mundo, con más de cien químicos, bioquímicos, microbiólogos y técnicos, y pronto estuvo a la vanguardia de la investigación sobre penicilina semisintética. [142]
Manfred Kiese del Instituto Farmacológico de Berlín, publicó un estudio de la literatura sobre antibióticos en la edición del 7 de agosto de 1943 de Klinische Wochenschrift que incluía las publicaciones del equipo de Oxford. La embajada japonesa en Berlín adquirió una copia y la llevó a Japón en el submarino japonés I-8 , que atracó en Kure, Hiroshima , el 21 de diciembre de 1943. El artículo se tradujo al japonés y la producción de penicilina estaba en marcha el 1 de febrero de 1944. A mediados de mayo, un equipo de investigación dirigido por Hamao Umezawa había probado 750 cepas diferentes de moho y descubrió que 75 exhibían actividad antibiótica. Se realizaron experimentos en ratones para determinar la eficacia y la toxicidad. La compañía Morinaga Milk tenía una pequeña planta de producción de penicilina en funcionamiento en Mishima, Shizuoka , a finales de año, y la Compañía Farmacéutica Banyu abrió una pequeña planta en Okazaki, Aichi , en enero de 1945. La penicilina se llamó "Hekiso" por su color azul. En 1948, Japón se había convertido en el tercer país, después de los EE. UU. y el Reino Unido, en ser autosuficiente en penicilina, y las exportaciones a China y Corea comenzaron el año siguiente. [143] [144]
En el Reino Unido, a principios de 1941 se le preguntó a la empresa Kemball, Bishop & Co. si podía producir 45.000 litros (10.000 galones imperiales) de infusión de penicilina cruda. [145] Al igual que Pfizer, con la que tenía una relación comercial, era una empresa pequeña, pero con experiencia en técnicas de fermentación como fabricante de ácido cítrico. [146] No pudo hacerlo en ese momento, [145] pero el 23 de febrero de 1942, Florey recibió una oferta de Kemball, Bishop & Co. de un esfuerzo más modesto de 910 litros (200 galones imperiales) cada diez días. [147] El trabajo comenzó en su planta de Bromley-by-Bow el 5 de marzo de 1942 y las primeras bandejas de molde se sembraron el 25 de marzo. [146]
Las condiciones de guerra, incluidos los bombardeos alemanes, dificultaron el progreso. Los bidones de leche de 55 litros (12 galones imperiales) necesarios para el envío escaseaban, y se hicieron arreglos especiales con el Ministerio de Abastecimiento . El brebaje se envió inicialmente por ferrocarril para minimizar el uso de gasolina racionada. [147] Los primeros 680 litros (150 galones imperiales) de brebaje, que contenían 6,1 millones de unidades a 9 unidades por ml, se entregaron a Florey el 28 de octubre de 1942. [146] Kemball, Bishop & Co. construyó una planta de extracción, que entró en funcionamiento el 24 de noviembre de 1943. [147]
Mientras tanto, Imperial Chemical Industries (ICI) había establecido una pequeña unidad de producción en su planta de Blackley y había comenzado los envíos en diciembre de 1941. En mayo de 1942, la producción se trasladó a una planta construida especialmente en Trafford Park , que inicialmente produjo dos millones de unidades de penicilina Oxford por semana. La producción se incrementó a sesenta millones de unidades por semana cuando se cerró la planta en marzo de 1944; la producción se trasladó posteriormente a una nueva planta que producía 300 millones de unidades por semana. [147] [148] En 1947, ICI decidió construir una nueva planta para producir 32.000 litros (7.000 imp gal) de penicilina por día mediante el método de inmersión profunda. [149]
Glaxo Laboratories abrió una pequeña planta de producción en Greenford en diciembre de 1942 que producía 70 litros de caldo de penicilina por semana. En febrero de 1943, abrió una segunda planta en Aylesbury . Inicialmente utilizó las técnicas desarrolladas en Oxford, pero en septiembre de 1943 cambió a utilizar licor de maceración de maíz como medio, y pasó a utilizar la cepa de moho NRRL 1249.B21 proporcionada por Coghill. En 1943, Glaxo fue responsable de 2.570 millones de los 3.500 millones de unidades de Oxford producidas en el Reino Unido. Glaxo abrió una tercera fábrica en Watford en febrero de 1944 y una cuarta en Stratford, Londres , en enero de 1945. La compañía fue responsable del 80 por ciento de la producción del Reino Unido hasta junio de 1944. [150]
En 1944, el Ministerio de Abastecimiento hizo los arreglos para que la Commercial Solvents Company instalara la primera planta de inmersión profunda en Speke , y le pidió a Glaxo que también construyera una. Esta nueva planta de Glaxo se inauguró en Barnard Castle en enero de 1946 y produjo más penicilina durante los siguientes nueve meses que sus plantas de superficie habían producido en todo 1945. Las plantas de superficie se cerraron todas en 1946. [151] La producción de penicilina en el Reino Unido aumentó de 25 millones de unidades por semana en marzo de 1943 a 30 mil millones por semana en 1946. [152]
El 16 de julio de 1943, la WPB colocó la penicilina bajo un sistema de asignación en tiempos de guerra. Todos los suministros fueron designados para su uso por las fuerzas armadas y el Servicio de Salud Pública . [153] La producción de penicilina en los Estados Unidos aumentó de 800 millones de unidades de Oxford en la primera mitad de 1943 a 20 mil millones de unidades en la segunda mitad. [154] El gobierno estadounidense construyó seis plantas de producción a un costo de $ 7,6 millones (equivalentes a $ 132 millones en 2023). Estas se vendieron después de la guerra a las empresas que las operaban por $ 3,4 millones (equivalentes a $ 53 millones en 2023). Otras dieciséis plantas fueron construidas por el sector privado por $ 22,6 millones (equivalentes a $ 391 millones en 2023), aunque $ 14,5 millones (equivalentes a $ 251 millones en 2023) fueron aprobados para la depreciación acelerada bajo la cual el costo podría amortizarse en cinco años en lugar de los doce a quince habituales. [155]
La producción estadounidense de penicilina aumentó de 21.192 millones de unidades en 1943 a 1.663 millones de unidades en 1944 y a un estimado de 6.852 millones de unidades en 1945. [156] En junio de 1944, Pfizer producía 70.000 millones de unidades al mes. [157] La producción mensual disminuyó después de julio de 1945 debido a la escasez de licor de maíz. El precio ofrecido por el CMR por un millón de unidades cayó de 200 dólares en 1943 (equivalente a 4.000 dólares en 2023), que estaba por debajo de su coste de fabricación, a 6 dólares en 1945 (equivalente a 102 dólares en 2023). [154] [153]
Chester Keefer , presidente del comité de quimioterapia del NRC, era responsable de administrar la distribución equitativa de penicilina para uso civil en nombre del CMR. A medida que se difundía la noticia de la eficacia de la penicilina, tuvo que hacer frente a un gran volumen de solicitudes de la droga. Los suministros para uso civil eran inicialmente escasos y la penicilina se proporcionaba inicialmente sólo para casos con una alta tasa de mortalidad que no respondían a otras formas de tratamiento. [158] [159] [73] En enero de 1943, informó a la OSRD sobre los resultados del tratamiento de los primeros 100 pacientes; en agosto, se había tratado a 500 pacientes. [153] Las necesidades militares consumieron el 85 por ciento de la producción en 1944. Esta cifra se redujo al 30 por ciento en 1945, pero las demandas civiles de penicilina superaron las asignaciones. [73]
En abril de 1944, la oferta y la demanda habían superado la capacidad de administración de una sola persona, y la tarea fue encomendada a un Comité Asesor de la Industria de Productores de Penicilina, que distribuía los suministros a través de una red de hospitales de depósito. En 1945, había 2.700 hospitales de depósito que almacenaban suministros de penicilina, y otros 5.000 hospitales que recibían suministros a través de ellos. La penicilina se comercializó a finales de año, momento en el que Estados Unidos exportaba 200.000 millones de unidades al mes. [73] En 1956, sólo doce de las veintiuna empresas que produjeron penicilina durante la guerra seguían participando en su fabricación. [160]
En 1943, el Consejo de Investigación Médica decidió que había llegado el momento de realizar ensayos de campo con penicilina. La ubicación de los centros que recibirían el fármaco se mantuvo en secreto para no provocar una demanda del mismo cuando todavía era escaso. [161] Howard Florey fue enviado al norte de África, donde se estaba llevando a cabo la campaña norteafricana . El 29 de junio se le unió Hugh Cairns , otro becario Rhodes de Adelaida, que ahora tenía el rango de brigadier en el ejército británico y estaba a cargo del Hospital Militar para lesiones en la cabeza en Oxford, que trajo consigo una reserva de 40 millones de unidades de penicilina. [162] [163]
Durante los dos meses siguientes, Florey y Cairns trataron más de cien casos y redactaron un informe de más de cien páginas. Florey dio conferencias sobre la penicilina y su informe contenía recomendaciones para la formación de los oficiales médicos en su uso. Los combates en el norte de África terminaron en mayo de 1943, por lo que la mayoría de los casos que vio Florey no eran soldados recientemente heridos, sino soldados con heridas antiguas que no se habían curado; las bajas en combate comenzaron a llegar de nuevo después de la invasión aliada de Sicilia en julio. [164]
Florey consideró que la fuente de infección en muchos casos era el hospital en lugar del campo de batalla, y abogó por cambios en la forma en que se trataba a los pacientes para aprovechar las propiedades de la penicilina. Sostuvo que las heridas debían limpiarse y sellarse rápidamente. Esta era una idea radical; normalmente habría provocado gangrena gaseosa, pero propuso dejar eso en manos de la penicilina. Las recomendaciones de Florey se llevaron a cabo; el Ministerio de Guerra estableció un curso de capacitación para patólogos y médicos en el Royal Herbert Hospital , que utilizó películas que Florey filmó en el norte de África. [164]
Aunque pretendía que se utilizara penicilina para tratar a los heridos graves, había un gran número de casos de enfermedades venéreas contra las que la penicilina era particularmente eficaz, y desde un punto de vista militar, poder curar la gonorrea en 48 horas fue un gran avance. La situación del suministro mejoró y se dispuso de 20 millones de unidades por día para la invasión aliada de Italia en septiembre. [164] [165]
Durante la campaña en Europa occidental de 1944-1945, la penicilina se utilizó ampliamente tanto para tratar heridas infectadas como como profiláctico para evitar que las heridas se infectaran. La gangrena gaseosa había matado a 150 de cada 1.000 víctimas en la Primera Guerra Mundial, pero los casos de esta enfermedad habían desaparecido casi por completo. Las fracturas expuestas tenían ahora una tasa de recuperación de más del 94 por ciento, y la recuperación de las quemaduras de una quinta parte del cuerpo o menos era del 100 por ciento. [166]
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La estructura química de la penicilina fue sugerida por primera vez por Abraham en 1942. [167] Dorothy Hodgkin determinó la estructura química correcta de la penicilina usando cristalografía de rayos X en Oxford en 1945. [168] [169] En 1945, el Comité de Investigación Médica de los Estados Unidos y el Consejo de Investigación Médica Británico publicaron conjuntamente en Science un análisis químico realizado en diferentes universidades, compañías farmacéuticas y departamentos de investigación del gobierno. El informe anunció la existencia de diferentes formas de compuestos de penicilina que compartían el mismo componente estructural llamado β-lactama . [170] Las penicilinas fueron designadas por números romanos en el Reino Unido (penicilina I, II, III y IV) en orden de sus descubrimientos, y conocidas por letras (F, G, X y K) que hacen referencia a sus orígenes o fuentes en los EE. UU., como se muestra a continuación:
Los nombres químicos se basaban en las cadenas laterales de los compuestos. En 1948, Chain introdujo los nombres químicos como nomenclatura estándar, señalando que esto "haría que la nomenclatura fuera lo más inequívoca posible". [171]
En Kundl , Tirol , Austria , en 1952, Hans Margreiter y Ernst Brandl de Biochemie desarrollaron la primera penicilina estable a los ácidos para administración oral, la penicilina V. [172] El químico estadounidense John C. Sheehan en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) completó la primera síntesis química de penicilina en 1957. [173] [174] [175] Sheehan había comenzado sus estudios sobre la síntesis de penicilina en 1948, y durante estas investigaciones desarrolló nuevos métodos para la síntesis de péptidos , así como nuevos grupos protectores , grupos que enmascaran la reactividad de ciertos grupos funcionales. [175] [176] Aunque la síntesis inicial desarrollada por Sheehan no era apropiada para la producción masiva de penicilinas, uno de los compuestos intermedios en la síntesis de Sheehan fue el ácido 6-aminopenicilánico (6-APA), el núcleo de la penicilina. [177] [178]
Un avance importante fue el descubrimiento del propio 6-APA. En 1957, investigadores de los Laboratorios de Investigación Beecham en Surrey aislaron el 6-APA del medio de cultivo de P. chrysogenum . Se descubrió que el 6-APA constituía el núcleo central de la penicilina (y posteriormente de muchos antibióticos β-lactámicos) y se modificaba químicamente fácilmente uniendo cadenas laterales a través de reacciones químicas. [179] [180] El descubrimiento se publicó en Nature en 1959. [181] Esto allanó el camino para medicamentos nuevos y mejorados, ya que todas las penicilinas semisintéticas se producen a partir de la manipulación química del 6-APA. [182]
El antibiótico β-lactámico semisintético de segunda generación meticilina , diseñado para contrarrestar las penicilinasas resistentes de primera generación, se introdujo en el Reino Unido en 1959. Las formas resistentes a la meticilina de S. aureus se observaron por primera vez en el Reino Unido en 1960, menos de un año después. Es probable que las cepas de SARM ya existieran muchos años antes de que se introdujera la meticilina. Esto demostró que los nuevos medicamentos destinados a eludir los mecanismos de resistencia conocidos podían volverse ineficaces por las adaptaciones bacterianas causadas por el uso generalizado de otros antibióticos. [183]
Las patentes de penicilina se convirtieron en un tema de preocupación y conflicto. Chain había querido solicitar una patente, pero Florey se había opuesto, argumentando que la penicilina debería beneficiar a todos. [78] Florey buscó el consejo de Sir Henry Dale , presidente del Wellcome Trust y miembro del Panel Científico Asesor del Gabinete Británico , y John William Trevan, director del Laboratorio de Investigación del Wellcome Trust. El 26 y 27 de marzo de 1941, Dale y Trevan se reunieron en la Escuela de Patología Sir William Dunn de la Universidad de Oxford para discutir el tema. Dale le advirtió que patentar la penicilina sería poco ético. Sin inmutarse, Chain se acercó a Sir Edward Mellanby , entonces Secretario del Consejo de Investigación Médica, quien también se opuso por motivos éticos. Como Chain admitió más tarde, tuvo "muchas peleas amargas" con Mellanby, [184] [185] pero la decisión de Mellanby fue aceptada como definitiva. [186]
En 1945, Moyer patentó los métodos de producción y aislamiento de la penicilina. [187] [188] No pudo obtener patentes en los EE. UU. como empleado del NRRL, pero presentó solicitudes de patentes en la Oficina de Patentes Británica. Le dio la licencia a una empresa estadounidense, Commercial Solvents Corporation . [187] Cuando Fleming se enteró de las patentes estadounidenses sobre la producción de penicilina, se indignó y comentó:
Encontré la penicilina y la he distribuido gratuitamente para beneficio de la humanidad. ¿Por qué debería convertirse en un monopolio lucrativo de fabricantes de otro país? [189]
La patente de tecnologías relacionadas con la penicilina por parte de empresas estadounidenses dio lugar a un mito en el Reino Unido de que los científicos británicos habían hecho el trabajo, pero los estadounidenses se llevaron las recompensas. [187] Cuando la Fundación Rockefeller publicó su informe anual en 1944, The Evening News contrastó el generoso apoyo de la fundación al trabajo del equipo de Oxford con el del parsimonioso MRC. [190] [191] En abril de 1945, la firma británica Glaxo firmó acuerdos con Squibb y Merck bajo los cuales pagaba regalías del 5 por ciento sobre sus ventas de penicilina durante cinco años a cambio del uso de sus técnicas de fermentación por inmersión profunda. Glaxo pagó casi £500.000 (equivalentes a £15.763.091 en 2023) en regalías entre 1946 y 1956. [186] [187] La controversia sobre las patentes condujo al establecimiento de la Corporación Nacional de Investigación y Desarrollo del Reino Unido (NRDC) en junio de 1948. Esta organización recolectaba patentes gubernamentales y cobraba regalías por ellas. [192]
Después de que las noticias sobre las propiedades curativas de la penicilina se publicaran en un editorial en The Times el 27 de agosto de 1942, [193] Fleming disfrutó de la publicidad, pero Howard Florey no: temía que esto creara una demanda de penicilina que aún no tenía para satisfacer. [194] Cuando la prensa llegó a la Escuela Sir William Dunn, le dijo a su secretaria que "los mandara a empacar". [195] También prohibió a su equipo hablar con la prensa. [78] La confusión resultó del hecho de que tanto el jugo del moho como el fármaco producido a partir de él se llamaban penicilina . [194] Se publicaron y transmitieron relatos distorsionados e inexactos que le daban crédito a Fleming por el desarrollo de la penicilina, relatos que Fleming y el Hospital St. Mary's hicieron poco o ningún esfuerzo por corregir. [195] [196] La historia que los medios querían contar era la conocida del científico solitario y el descubrimiento fortuito. El historiador médico británico Bill Bynum escribió más tarde:
El descubrimiento y desarrollo de la penicilina es una lección de modernidad: el contraste entre un individuo alerta (Fleming) que hace una observación aislada y la explotación de la observación mediante el trabajo en equipo y la división científica del trabajo (Florey y su grupo). El descubrimiento era ciencia antigua, pero el fármaco en sí mismo exigía nuevas formas de hacer ciencia. [197]
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En 1943, el comité Nobel recibió una única nominación para el Premio Nobel de Fisiología o Medicina para Fleming y Florey del bioquímico británico Rudolph Peters . El secretario del comité Nobel, Göran Liljestrand , realizó una evaluación de Fleming y Florey en el mismo año, pero se sabía poco sobre la penicilina en Suecia en ese momento, y concluyó que se necesitaba más información. El año siguiente, hubo una nominación para Fleming solo y otra para Fleming, Florey y Chain. Liljestrand y Nanna Svartz , profesora de medicina en el Instituto Karolinska , analizaron su trabajo y, aunque ambos juzgaron a Fleming y Florey igualmente merecedores de un Premio Nobel, el comité Nobel estaba dividido y decidió otorgar el premio ese año a Joseph Erlanger y Herbert S. Gasser "por sus descubrimientos relacionados con las funciones altamente diferenciadas de las fibras nerviosas individuales". [198] [199]
Hubo un gran número de nominaciones para Florey y Fleming o ambos en 1945, y una para Chain, de Liljestrand, quien nominó a los tres. [200] Liljestrand notó que trece de las primeras dieciséis nominaciones que llegaron mencionaron a Fleming, pero solo tres lo mencionaron solo. [201] Esta vez, las evaluaciones fueron realizadas por Liljestrand, Sven Hellerström y Anders Kristenson , quienes respaldaron a los tres. [199]
Hubo rumores de que el comité otorgaría el premio sólo a Fleming, o la mitad a Fleming y una cuarta parte a cada uno de Florey y Chain. Fulton y Dale presionaron para que el premio se le diera a Florey. [201] La Asamblea Nobel en el Instituto Karolinska consideró otorgar la mitad a Fleming y una cuarta parte a cada uno de Florey y Chain, pero al final decidió dividirlo equitativamente entre tres. [199] El 25 de octubre de 1945, anunció que Fleming, Florey y Chain compartían por igual el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1945 "por el descubrimiento de la penicilina y su efecto curativo en varias enfermedades infecciosas". [202] [203] Cuando The New York Times anunció que "Fleming y dos colaboradores" habían ganado el premio, Fulton exigió -y recibió- una corrección en un editorial al día siguiente. [204] [205] [206]
Dorothy Hodgkin recibió el Premio Nobel de Química en 1964 "por sus determinaciones mediante técnicas de rayos X de las estructuras de importantes sustancias bioquímicas". Se convirtió en la tercera mujer en recibir el Premio Nobel de Química, después de Marie Curie en 1911 e Irène Joliot-Curie en 1935. [207]
El estrecho espectro de enfermedades tratables o "espectro de actividad" de las penicilinas, junto con la escasa actividad de la penicilina V activa por vía oral, condujo a la búsqueda de derivados de la penicilina que pudieran tratar una gama más amplia de infecciones. El aislamiento de 6-APA , el núcleo de la penicilina, permitió la preparación de penicilinas semisintéticas, con varias mejoras sobre la bencilpenicilina . La ampicilina fue desarrollada por los Laboratorios de Investigación Beecham en Londres. Cuando se introdujo en uso clínico en 1961, fue la primera penicilina semisintética que podía tomarse por vía oral y que era eficaz contra organismos tanto gramnegativos como grampositivos. [208] Era más ventajosa que la penicilina original, ya que ofrecía un espectro más amplio de actividad contra bacterias tanto grampositivas como gramnegativas , mientras que la original solo era eficaz contra las grampositivas. [208]
Un desarrollo posterior produjo penicilinas resistentes a la β-lactamasa , entre ellas flucloxacilina , dicloxacilina y meticilina . Estas fueron importantes por su actividad contra las especies bacterianas productoras de β-lactamasa, pero fueron ineficaces contra las cepas de SAMR. [209]
Otro desarrollo de la línea de penicilinas fueron las penicilinas antipseudomonas, como la carbenicilina , la ticarcilina y la piperacilina , útiles por su actividad contra bacterias gramnegativas. La utilidad del anillo β-lactámico fue tal que los antibióticos relacionados, incluidos los mecillinams , los carbapenémicos y, más importante, las cefalosporinas , aún lo conservan en el centro de sus estructuras. [180] [210]
Las penicilinas β-lactámicas se convirtieron en los antibióticos más utilizados en el mundo. [211] La amoxicilina , una penicilina semisintética desarrollada por Beecham Research Laboratories en 1970, [212] [213] fue la más utilizada de todas. [214] [215] A principios del siglo XXI, las preferencias por los antibióticos diferían de un país a otro: en Europa, la amoxicilina se usaba ampliamente en el Reino Unido y Alemania; Francia, Italia y España preferían combinaciones de amplio espectro como co-amoxiclav; y los países escandinavos dependían de la penicilina V de espectro estrecho. [216]
En 1940, Ernst Chain y Edward Abraham informaron sobre el primer indicio de resistencia a los antibióticos de la penicilina, una cepa de E. coli que producía la enzima penicilinasa , que era capaz de descomponer la penicilina y anular su efecto antibacteriano. [217] [43] [218] Chain y Abraham determinaron la naturaleza química de la penicilinasa, que informaron en Nature como:
La conclusión de que la sustancia activa es una enzima se desprende del hecho de que se destruye por calentamiento a 90° durante 5 minutos y por incubación con papaína activada con cianuro de potasio a pH 6, y que no es dializable a través de membranas de " celofán ". [219]
En su discurso del Nobel, Fleming advirtió sobre la posibilidad de resistencia a la penicilina en condiciones clínicas:
Puede llegar el día en que cualquiera pueda comprar penicilina en las tiendas. En ese caso existe el peligro de que el ignorante se administre fácilmente una dosis insuficiente y, al exponer sus microbios a cantidades no letales del fármaco, los vuelva resistentes. [220]
En aquella época, sólo los venenos requerían receta médica y el autotratamiento era una posibilidad real. En 1947, se aprobó una ley en el Reino Unido que exigía receta médica para los antibióticos, y en 1951 se hizo lo mismo en Estados Unidos. [221] En otras partes del mundo, la exportación de productos farmacéuticos occidentales se difundió más rápido que el conocimiento y las prácticas médicas occidentales, y los practicantes de la medicina tradicional solían dispensar penicilina. [222] En 1999, un estudio en el Reino Unido reveló que el 39% de los encuestados creía erróneamente que los antibióticos podían curar los resfriados y la gripe, y el 12% creía que eran el mejor tratamiento para ellos. [223] La confianza equivocada en los antibióticos tuvo graves consecuencias, ya que redujo el estatus de los médicos a proveedores de píldoras. Muchas más personas buscaban atención médica para dolencias que antes habrían ignorado y a menudo exigían antibióticos. Por su parte, los médicos, sobrecargados de trabajo, estaban cada vez más dispuestos a proporcionárselos aunque no se les pidiera. [224]
En 1942, algunas cepas de Staphylococcus aureus habían desarrollado una fuerte resistencia a la penicilina y muchas cepas eran resistentes en la década de 1960. [225] En 1946, la bacterióloga Mary Barber comenzó un estudio de la resistencia a la penicilina a través de la selección natural en el Hospital Hammersmith de Londres. Descubrió que en 1946, siete de cada ocho infecciones bacterianas eran susceptibles a la penicilina, pero dos años después solo lo eran tres de cada ocho. Las enfermeras estaban expuestas tanto a las bacterias como a la penicilina y albergaban y transmitían infecciones bacterianas. Miller descubrió que tres de cada diez parteras estudiantes estaban colonizadas por bacterias cuando llegaron; después de tres meses, siete de cada diez lo estaban. El problema eran las prácticas de higiene descuidadas por parte de los trabajadores de la salud, las malas prácticas médicas como el uso profiláctico de antibióticos y las prácticas administrativas descuidadas, como sacar a los bebés de sus madres a grandes salas de cuidados de los hospitales donde podían infectarse entre sí. [226]
En 1952 se registraron infecciones resistentes a los antibióticos en Australia. [226] Durante la pandemia de gripe de 1957-1958 hubo 16.000 muertes en el Reino Unido y 80.000 en los EE. UU. por complicaciones bacterianas; el 28 por ciento de los que contrajeron neumonía murieron. La mayoría de los casos de neumonía se contrajeron en hospitales, y muchos de ellos eran cepas resistentes a los antibióticos que se habían criado allí. [227] En 1965, se registró el primer caso de resistencia a la penicilina en Streptococcus pneumoniae en Boston. [228] [229] Desde entonces, otras cepas y especies de bacterias han desarrollado resistencia. [217]
Las investigaciones realizadas por los laboratorios American Cyanamid a finales de los años 1940 y principios de los años 1950 demostraron que añadir penicilina al pienso de los pollos aumentaba su ganancia de peso en un 10 por ciento. Las razones de esto todavía eran objeto de debate en el siglo XXI. Investigaciones posteriores indicaron que añadir penicilina al pienso animal también mejoraba la eficiencia de conversión alimenticia , promovía un crecimiento más uniforme y facilitaba el control de enfermedades. Después de que la Administración de Alimentos y Medicamentos aprobara el uso de penicilina como aditivo alimentario para aves de corral y ganado en 1951, las empresas farmacéuticas aumentaron la producción para satisfacer la demanda. [230]
En 1954, Estados Unidos producía 910 t (2 millones de libras) de antibióticos al año, de las cuales 220 t (490.000 libras) se destinaban a la alimentación animal; en la década de 1990, Estados Unidos producía 23.000 t (50 millones de libras) de antibióticos al año, de las cuales la mitad se destinaba al ganado. El mayor usuario seguía siendo la industria avícola, que consumía 4.800 t (10,5 millones de libras) de antibióticos al año, en comparación con 4.700 t (10,3 millones de libras) para los cerdos y 1.700 t (3,7 millones de libras) para el ganado vacuno. Un estudio de 1981 del Consejo de Ciencia y Tecnología Agrícola estimó que prohibir su uso en la alimentación animal podría costar a los consumidores estadounidenses hasta 3.500 millones de dólares al año (equivalentes a 11.730 millones de dólares en 2023) en aumento de los precios de los alimentos. [230] La historia fue similar en el Reino Unido, donde en 1963 el 44 por ciento de la producción de antibióticos era consumida por animales. [231]
A mediados de la década de 1950, hubo informes en los Estados Unidos de que la leche no se cuajaba para hacer queso. La FDA descubrió que la leche estaba contaminada con penicilina, que estaba matando las bacterias necesarias para la fabricación del queso . En 1963, la Organización Mundial de la Salud informó de altos niveles de penicilina en la leche en todo el mundo. Las personas alérgicas a la penicilina ahora podían sufrir una reacción al beber leche. [232] En 1960, se creó en el Reino Unido un comité presidido por Lord Netherthorpe para investigar el uso de antibióticos en la alimentación animal. En 1962, el comité recomendó que se relajaran las restricciones al uso de antibióticos en animales. Sostuvo que los beneficios eran sustanciales y que, incluso si las bacterias se volvían resistentes, pronto se desarrollarían nuevos antibióticos, y no había evidencia de que la resistencia bacteriana en los animales afectara la salud humana. [233] [234]
Las conclusiones del comité de Netherthorpe fueron socavadas por nuevas investigaciones incluso antes de que fueran publicadas, y el comité fue convocado para reconsiderar la cuestión en 1965. Nuevos estudios habían demostrado que las bacterias no sólo eran capaces de heredar los genes de la resistencia a los antibióticos, sino que también podían comunicárselos entre sí. [235] En 1967, una cepa multirresistente de E. coli mató a quince niños en el Reino Unido. El uso de antibióticos en animales para uso no terapéutico fue prohibido allí en 1971. Muchos otros países europeos siguieron pronto su ejemplo. [236]
Cuando Suecia se adhirió a la Unión Europea (UE) en 1995, llevaba diez años en vigor una prohibición total de los antibióticos promotores del crecimiento (AGP). Esta prohibición sería sustituida por normas más laxas de la UE a menos que Suecia pudiera demostrar pruebas científicas a favor de la prohibición. Dos científicos suecos, Anders Franklin y Christina Greko, y dos científicos daneses, Frank Aarestrup y Henrik Wegener , se unieron a la lucha. Las probabilidades parecían estar en su contra, pero esto coincidió con el brote de EEB en el Reino Unido , que dio lugar a una intensa presión política. En diciembre de 1996, el Comité Permanente de Salud y Bienestar del Parlamento Europeo votó a favor de prohibir el uso de AGP. La UE fue más allá y recomendó amplias restricciones al uso de antibióticos. [237] [238]