La historia de la penicilina sigue a observaciones y descubrimientos de evidencia de la actividad antibiótica del moho Penicillium que llevaron al desarrollo de 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, muchas personas observaron la inhibición del crecimiento bacteriano por parte de los mohos. Mientras trabajaba en el Hospital St Mary's de Londres en 1928, el médico escocés Alexander Fleming fue el primero en determinar experimentalmente que un moho de 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 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 , comenzaron a investigar la penicilina. Desarrollaron un método para cultivar el moho y extraerlo, purificarlo y almacenarlo, junto con un ensayo para medir su pureza. Llevaron a cabo experimentos con animales para determinar la seguridad y eficacia de la penicilina antes de realizar ensayos clínicos y pruebas de campo. Derivaron su estructura química 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 de los Aliados , 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.
Después del final de la guerra en 1945, la penicilina estuvo ampliamente disponible. Dorothy Hodgkin determinó su estructura química, por lo 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. La droga se sintetizó en 1957, pero el cultivo del moho sigue siendo el principal medio de producción. Se descubrió que agregar penicilina a la alimentación animal aumentaba el aumento de peso, mejoraba la eficiencia de la conversión alimenticia, promovía un crecimiento más uniforme y facilitaba el control de enfermedades. La agricultura se convirtió en un importante consumidor de penicilina. Poco después de descubrir la penicilina, el equipo de Oxford informó sobre la resistencia a la penicilina en muchas bacterias. La investigación que tiene como objetivo eludir y comprender los mecanismos de 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 en el tratamiento de infecciones . Estos tratamientos a menudo funcionaron porque muchos organismos, incluidas muchas especies de moho, producen antibióticos de forma natural . Sin embargo, los antiguos practicantes 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 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, el pan húmedo se mezclaba con telas de araña (que a menudo contenían esporas de hongos ) para tratar las heridas. La técnica fue mencionada por Henryk Sienkiewicz en su novela de 1884 Con fuego y espada . [4]
En 1871, Sir John Scott Burdon-Sanderson informó que el fluido de cultivo cubierto de moho no produciría crecimiento bacteriano . [5] Joseph Lister , cirujano inglés y 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 se contaminaban con otras bacterias, podían inhibirse con éxito. [10] En un informe publicado en el 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 es puro, las bacterias se multiplican tan rápidamente que en pocas horas sus filamentos llenan el líquido con una tela 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 desaparece por completo. Es sorprendente que el mismo fenómeno se observe en el cuerpo incluso de los animales más susceptibles al ántrax, lo que lleva al sorprendente resultado de que las bacterias del ántrax pueden introducirse en profusión en un animal que aún no desarrolla la enfermedad; sólo es necesario añadir al mismo tiempo algunas "bacterias comunes" al líquido que contiene la suspensión de bacterias del ántrax. Estos hechos tal vez justifiquen las mayores esperanzas depositadas en la terapéutica. [11]
El fenómeno fue descrito por Pasteur y Koch como actividad antibacteriana y el biólogo francés Jean Paul Vuillemin lo denominó antibiosis en 1877. [12] [13] (El término antibiosis , que significa "contra la vida", fue adoptado como antibiótico por un biólogo estadounidense y más tarde Premio Nobel Selman Waksman en 1947. [14] ) Sin embargo, Microbe Hunters de Paul de Kruif de 1926 señala que Pasteur creía que se trataba de contaminación por otras bacterias y no 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] Usando su placa de cultivo a base de gelatina, cultivó dos especies diferentes de bacterias y descubrió que sus crecimientos se inhibían de manera diferente, como informó:
Inoculé en la placa [de gelatina] enfriada intacta, golpes 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 por otra especie de crecimiento más rápido, como en un jardín donde las malas hierbas que crecen exuberantemente matan a las delicadas plantas. . Tampoco se debe a la utilización de los alimentos disponibles 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. [dieciséis]
En 1895, Vincenzo Tiberio , médico italiano de la Universidad de Nápoles , publicó una investigación sobre los mohos encontrados inicialmente en un pozo de agua en Arzano ; De sus observaciones concluyó que estos mohos contenían sustancias solubles que tenían acción antibacteriana. [17] Dos años más tarde, Ernest Duchesne en la École du Service de Santé Militaire en Lyon descubrió de forma independiente las propiedades curativas de un moho P. glaucum , curando incluso a cobayos infectados de tifoidea . Publicó sus resultados en una disertación en 1897. [18] Duchesne estaba utilizando un descubrimiento hecho anteriormente por mozos de cuadra árabes, que usaban moldes para curar llagas en los caballos. No afirmó que el moho contuviera ninguna sustancia antibacteriana, sólo que el moho protegía de alguna manera a los animales. La penicilina no cura la fiebre tifoidea, por lo que aún 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 de la penicilina, la mayoría de las especies de Penicillium se denominaban no específicamente P. glaucum , por lo que es imposible Sabemos la especie exacta y que en realidad era la penicilina la que impedía el crecimiento bacteriano. [10]
Andre Gratia y Sara Dath de la Universidad Libre de Bruselas estudiaron los efectos de muestras de moho sobre las bacterias. En 1924, descubrieron que los cultivos muertos de Staphylococcus aureus estaban contaminados por un moho, un estreptomiceto . Tras más experimentos, demostraron que el extracto de moho podía matar no sólo a S. aureus , sino también a Pseudomonas aeruginosa , Mycobacterium tuberculosis y Escherichia coli . Gratia llamó al agente antibacteriano "micolisado". El año siguiente encontraron otro moho asesino que podía inhibir 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 ya que no se comprendía completamente el agente antibacteriano y su valor médico, y las muestras de Gratia se perdieron. [19] [20]
Mientras trabajaba en el Hospital St Mary's 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 abandonar su laboratorio, inoculó varias placas de cultivo con S. aureus. Dejó los platos a un lado en una esquina de la mesa, lejos de la luz solar directa, para dejar 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 azul verdoso. 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 identificarlo 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 del moho. Repitió el experimento con los mismos resultados de destrucción de bacterias. [21] [24] [25] Concluyó que el moho estaba liberando una sustancia que inhibía el crecimiento bacteriano. [26] Al realizar pruebas con diferentes bacterias, descubrió que el moho podía matar solo ciertas bacterias Gram-positivas . [27] Los estafilococos , los estreptococos y el bacilo de la difteria ( Corynebacterium diphtheriae ) se mataban fácilmente, pero no hubo ningún efecto sobre la bacteria tifoidea ( Salmonella typhimurium ) y una bacteria que alguna vez se pensó que causaba la 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 conferencia Nobel de 1945 dio una explicación más detallada, diciendo:
Con frecuencia me han preguntado por qué inventé el nombre "Penicilina". Simplemente seguí líneas perfectamente ortodoxas y acuñé una palabra que explicaba que la sustancia penicilina se derivaba de una planta del género Penicillium , así como 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 incorporado recientemente a St Mary's como micólogo , y identificó el ejemplar como Penicillium rubrum , identificación utilizada por Fleming en su publicación. [30] [31] En 1931, Thom volvió a examinar diferentes Penicillia , incluida la 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 como sinónimos 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 secuencia 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 del hongo entraron a través de la ventana que daba a Praed Street , [37] pero sus compañeros de trabajo lo cuestionaron, quienes testificaron mucho más tarde que la ventana del laboratorio de Fleming se mantuvo cerrada, [38] y Fleming no pudo alcanzar la ventana para abrirla. [39] Se llegó a un consenso de que el moho provenía del laboratorio de La Touche, un piso debajo del de Fleming, y que las esporas habían entrado a través de las puertas abiertas. [40]
Para el efecto que Fleming observó sobre los cultivos de estafilococos, el moho tenía que estar creciendo antes de que las bacterias comenzaran a crecer, porque la penicilina sólo es eficaz sobre las bacterias cuando se están reproduciendo. Afortunadamente, la temperatura en el laboratorio durante ese 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 la mesa de su laboratorio y los hubiera puesto en una incubadora, el fenómeno no habría ocurrido. [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 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 habían ido a otros trabajos. Debido a este fracaso en el aislamiento del compuesto, Fleming abandonó nuevas investigaciones sobre los aspectos químicos de la penicilina en 1929. [22]
Fleming informó 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 estaba bastante inseguro de la aplicación médica de su trabajo y estaba más preocupado por su aplicación al 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 sucedido. 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 medida olvidado, y sugirió al profesor a cargo de la escuela, el científico australiano Howard Florey , que el estudio de sustancias antibacterianas producidos por microorganismos podría ser una vía de investigación fructífera. [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 investigaciones simultáneas en diferentes líneas construyendo una imagen completa. Este tipo de colaboración era prácticamente desconocida en el Reino Unido en aquel 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 pasó por nuestras mentes cuando comenzamos nuestro trabajo sobre la penicilina". [51]
Se eligió deliberadamente un área temática amplia que requería 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 (equivalente a £20.000 en 2023) para lanzar el proyecto, con £300 para salarios (equivalente a £20.000 en 2023). 23.000 en 2023) y £100 para gastos (equivalente a £8.000 en 2023) al 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 asignó 5.000 dólares estadounidenses (1.250 libras esterlinas) al año durante cinco años. [52] [53]
La primera tarea del equipo de Oxford fue obtener una muestra de moho de penicilina. Esto resultó fácil. Georges Dreyer , predecesor de Florey, había obtenido una muestra del moho en 1930 para sus trabajos sobre los bacteriófagos , virus que infectan a las bacterias. Dreyer había perdido interés por la penicilina cuando descubrió que no era un bacteriófago, pero siguió cultivándola. [55] [56] Dreyer había muerto en 1934, pero Campbell-Renton había continuado cultivando el molde 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 sobre una superficie de medio líquido Czapek-Dox . Al cabo de unos días formó una piel gelatinosa de color amarillo cubierta de esporas verdes. Debajo, el líquido se volvió amarillo y contenía penicilina. El equipo determinó que el rendimiento máximo se lograba 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 contenedores de laboratorio no proporcionaban un área grande y plana, por lo que constituían un uso antieconómico del espacio de la incubadora . [59] Se descubrió que el orinal era práctico y fue la base para los recipientes de cerámica especialmente fabricados por J. Macintyre and Company en Burslem . Estos contenedores tenían forma rectangular y podían apilarse para ahorrar espacio. [60] El MRC aceptó la solicitud de Florey de £300 (equivalente a £21.000 en 2023) y £2 cada uno por semana (equivalente a £138 en 2023) para dos (posteriores) trabajadoras de fábrica. En 1943, Florey pidió que se aumentaran sus salarios a 2 libras esterlinas y 10 chelines cada uno por semana (equivalente a 142 libras esterlinas en 2023). [61] Heatley recogió los primeros 174 de un pedido de 500 embarcaciones el 22 de diciembre de 1940, y fueron sembrados con esporas tres días después. [62]
Se hicieron esfuerzos para convencer al moho de que produjera más penicilina. Heatley intentó añadir varias sustancias al medio, entre ellas azúcares, sales, maltas, alcohol e incluso marmita , sin éxito. [63] Por sugerencia de Paul Fildes , intentó agregar levadura de cerveza . Esto tampoco mejoró el rendimiento, pero sí redujo el tiempo de incubación en un tercio. [59] El equipo también descubrió que si el líquido que contenía penicilina se eliminaba y se reemplazaba por líquido nuevo, se podía preparar un segundo lote de penicilina, [59] pero esta práctica se suspendió 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 mata la penicilina no son una amenaza para el moho; se conjeturó 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 desechos 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 sólo con un pH de entre 5 y 8, pero el proceso requería uno inferior a ese. Manteniendo la mezcla a 0 °C, podría retardar el proceso de descomposición. [68] De esta forma, la penicilina podría extraerse mediante 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 utilizar acetato de amilo, mucho menos inflamable , y descubrieron que también funcionaba. [66] [69] [70] [71]
Heatley pudo desarrollar un proceso de extracción continuo. El disolvente que contenía penicilina se separó fácilmente del líquido, ya que flotaba encima, pero ahora se encontraron con el problema que había obstaculizado 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 fue cómo extraer la penicilina del agua. Los medios habituales para extraer algo del agua eran mediante evaporación o ebullición, pero esto destruiría la penicilina. A Chain se le ocurrió la idea de la liofilización , una técnica desarrollada recientemente en Suecia. Esto permitió eliminar el agua, dando como resultado un polvo marrón seco. [66] [68]
Heatley desarrolló un ensayo de penicilina utilizando placas de agar nutritivo en las que se sembraron bacterias. Luego se colocaron sobre ellos cilindros cortos de vidrio que contenían el líquido que contenía penicilina a analizar y se incubaron durante 12 a 16 horas a 37 °C. Para entonces el líquido 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] Fue una medición arbitraria, ya que aún no se conocía la química; Las primeras investigaciones se realizaron con soluciones que contenían cuatro o cinco unidades Oxford por miligramo. Más tarde, cuando estuvo disponible la penicilina de alta pureza, se descubrió que tenía 2.000 unidades Oxford por miligramo. [72] Sin embargo, al probar la sustancia impura, encontraron 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 sobre los detalles del método de aislamiento en agosto de 1941, con un plan para la extracción a gran escala. [67] En marzo de 1942, informaron que podían preparar un compuesto altamente purificado, [74] [75] y habían elaborado la fórmula química como C
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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 fue más eficaz), meningococos , estreptococos, estafilococos, bacterias del ántrax, actinomyces , bacterias 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 degradaba 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 ningún 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 eficaz de amplio espectro disponible en ese momento, el pus no lo destruía . 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 en los que se administraba 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 indicaban los análisis de 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 se hubieran realizado pruebas con cobayas, la investigación podría haberse detenido en este punto, ya que la penicilina es tóxica para las cobayas. [81]
A las 11:00 am del sábado 25 de mayo de 1940, Florey inyectó a ocho ratones una cepa virulenta de estreptococo y luego inyectó 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 am 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 controles. El martes lo repitieron con dieciséis ratones, administrándoles 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 siguientes semanas realizaron experimentos con lotes de 50 o 75 ratones, pero utilizando bacterias diferentes. Descubrieron que la penicilina también era eficaz contra estafilococos y gangrena gaseosa . [85] Florey recordó a su personal que, por muy prometedores que fueran sus resultados, un ser humano pesaba 3.000 veces más que un ratón. [86]
El equipo de Oxford informó sus resultados en la edición del 24 de agosto de 1940 de The Lancet , una prestigiosa revista médica, como "Penicilina como agente quimioterapéutico" con los nombres de los siete autores conjuntos enumerados alfabéticamente. [82] [87] Concluyeron:
Los resultados son claros y muestran que la penicilina es activa in vivo contra al menos tres de los organismos inhibidos in vitro. Parecería razonable esperar que todos los organismos en alta dilución in vitro puedan ser tratados 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 hicieron un recorrido por los laboratorios de producción, extracción y pruebas, pero él no hizo ningún comentario ni los felicitó por el trabajo que habían realizado. Algunos miembros del equipo de Oxford sospecharon que intentaba atribuirse 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 inspiraron para replicar los resultados del equipo de Oxford. Obtuvieron un cultivo de moho penicillium de Roger Reid en el Hospital Johns Hopkins , 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 la prueba de Oxford. los resultados del equipo. 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 del 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 Estadounidense de Investigación Clínica en Atlantic City, Nueva Jersey , el 5 de mayo de 1941. William informó sobre su artículo. 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 moría de un cáncer incurable, aceptó ser sujeto de prueba para determinar la toxicidad de la penicilina. El 17 de enero de 1941, le inyectó por vía intravenosa 100 mg de penicilina. Su temperatura subió brevemente, pero por lo demás no tuvo efectos nocivos. Florey calculó que la fiebre era causada por los pirógenos de la penicilina; éstos se eliminaron con 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 y que se había desarrollado a partir de una pequeña llaga en la comisura de la boca. Toda su cara, ojos y cuero cabelludo estaban tan hinchados que le extirparon un ojo para aliviar el dolor. [94] [95]
El 12 de febrero, Fletcher administró 200 mg de penicilina, seguidos de dosis de 100 mg cada tres horas. Un día después de recibir penicilina, Alexander comenzó a recuperarse; su temperatura bajó y la secreción de sus heridas supurativas disminuyó. El 17 de febrero, su ojo derecho había vuelto a la normalidad. 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 para producir penicilina, Florey cambió su enfoque hacia el 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 chico de 15 años con una infección estreptocócica tras una operación de cadera. Le administraron 100 mg cada tres horas durante cinco días y se recuperó. Percy Hawkin, un trabajador de 42 años, tenía un carbunclo de 100 milímetros (4 pulgadas) en la espalda. Le administraron 200 mg iniciales el 3 de mayo, seguidos de 100 mg cada hora. El carbunclo desapareció por completo. John Cox, un niño de 4 años semicomatoso, recibió tratamiento a partir del 16 de mayo. Murió el 31 de mayo, pero la autopsia indicó que se debía a una rotura de una arteria en el cerebro debilitada por la enfermedad y que no había signos de infección. El quinto caso, el 16 de junio, fue el de un niño de 14 años con una infección tras una operación de cadera que se recuperó por completo. [96]
Además del aumento de la producción en la Escuela Dunn, la producción comercial de una planta piloto establecida por Imperial Chemical Industries estuvo disponible en enero de 1942, y Kembel, Bishop and Company entregó su primer lote de 910 litros (200 imp gal) el 11 de septiembre. Florey decidió que había llegado el momento de realizar 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 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 a 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 alumnos de investigación de Fleming; Sir Percival Hartley , jefe del MRC; y representantes de empresas farmacéuticas. [99] Esto llevó a la producción masiva de penicilina el 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 devastado por la guerra y a las empresas privadas para que realizaran la producción en masa, pero la respuesta inicial fue silenciosa. El Dr. Blount, director de investigación de los Laboratorios Glaxo , escribió a Florey en Oxford en septiembre de 1940 pero no recibió respuesta. Parecía que Florey ya había pedido ayuda a dos compañías farmacéuticas británicas, pero éstas lo habían rechazado y se había desilusionado de la industria farmacéutica británica. [101]
En abril de 1941, Warren Weaver se reunió con Florey y discutieron la dificultad de producir suficiente penicilina para realizar ensayos clínicos. Weaver dispuso 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 por vía aérea el 27 de junio de 1941. [103] Sabiendo que las muestras de moho guardadas en viales podían perderse fácilmente, untaron los bolsillos de sus 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 informado por Fleming. El 9 de julio, Thom llevó a Florey y Heatley a Washington, DC , para reunirse con Percy Wells, subdirector interino de la Oficina de Química Agrícola e Industrial del USDA y, como tal, jefe de los cuatro laboratorios del USDA. Wells envió un telegrama introductorio a Orville May, director del Laboratorio de Investigación Regional del Norte (NRRL) de la UDSA en Peoria, Illinois . Se reunieron con May el 14 de julio, y él organizó una reunión con Robert D. Coghill, 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 y Desarrollo Científico (OSRD), quien le prometió su apoyo. [107] El 8 de octubre, Richards celebró una reunión con representantes de cuatro importantes empresas farmacéuticas: Squibb , Merck , Pfizer y Lederle . Vannevar Bush , director de OSRD, estuvo presente, al igual que Thom, quien representó al NRRL. Richards les dijo que se suspenderían las leyes antimonopolio , lo que les permitiría compartir información sobre la penicilina. Esto no se legalizó hasta el 7 de diciembre de 1943 y cubría sólo la penicilina y ningún otro fármaco. [108] [109] OSRD acordó con la Junta de Producción de Guerra (WPB) que tuvieran prioridad para el equipo 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 los medios de crecimiento con lactosa . Se produjo un aumento aún mayor cuando Moyer añadió licor de maceración de maíz , un subproducto de la industria del maíz que el NRRL probaba habitualmente con la esperanza de encontrarle más usos. El efecto sobre la penicilina fue espectacular; Heatley y Moyer descubrieron que multiplicaba por diez el rendimiento. [103]
En el Hospital Yale New Haven , en marzo de 1942, Anne Sheafe Miller, esposa del director de atletismo 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 quedarían con él. Fue a Fulton para pedir penicilina. Florey había regresado al Reino Unido, pero Heatley todavía estaba en Estados Unidos, trabajando con Merck. Una llamada telefónica a Richards liberó 5,5 gramos de penicilina destinados a un ensayo clínico, que fue enviado desde Washington, DC, por vía aérea. El efecto fue dramático; en 48 horas su fiebre de 41 °C (106 °F) había disminuido y estaba comiendo de nuevo. Su recuento de hemocultivos había reducido de 100 a 150 colonias de bacterias por mililitro a solo una. Bumstead sugirió reducir la dosis de penicilina de 200 miligramos; Heatley le dijo que no lo hiciera. Posteriormente, Heatley llegó a New Haven, donde recogió su orina; Se recuperaron unos 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 recipiente poco profundo iniciado por el equipo de Oxford, [114] pero el micólogo del NRRL Kenneth Bryan Raper experimentó con la producción de 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 sólo de tres a cuatro unidades Oxford por centímetro cúbico, en comparación con veinte para los cultivos superficiales. [115] Obtuvo la ayuda del Comando de Transporte Aéreo del Ejército de EE. UU. para buscar moho similar en diferentes partes del mundo. Se encontró que los mejores mohos eran los de Chongqing , Bombay y Ciudad del Cabo . La mejor muestra, sin embargo, provino de un melón vendido en un mercado de frutas de Peoria en 1943. El moho fue identificado como Penicillium chrysogenum y designado como NRRL 1951 o cepa de melón . [106] [116] Es posible que las esporas se hayan escapado del NRRL. [117] [a] [b]
Entre 1941 y 1943, Moyer, Coghill y Raper desarrollaron métodos para la producción industrializada de penicilina y aislaron cepas del hongo Penicillium de mayor rendimiento . Para mejorar esa cepa, investigadores de la Carnegie Institution de Washington sometieron a NRRL 1951 a rayos X para producir una cepa mutante denominada X-1612 que produjo 300 miligramos de penicilina por litro de moho, el doble que NRRL 1951. A su vez, Investigadores de la Universidad de Wisconsin utilizaron radiación ultravioleta en 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 que produjera 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 fabricar ácido cítrico , para lo cual había desarrollado técnicas de inmersión profunda . Esto implicó convertir la melaza en ácido cítrico fermentándola en un tanque grande 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, dedicó todos los recursos de Pfizer al 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 proporcionarle el aire necesario para que creciera. Esto se resolvió usando 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 mediante la introducción de un agente antiespumante, el monoricinoleato de glicerilo. La técnica también implicaba enfriar y mezclar. [126]
Pfizer abrió una planta piloto con un fermentador de 7.600 litros (2.000 gal EE.UU.) en agosto de 1943 y Ratajak entregó el primer licor de penicilina el 27 de agosto. Un tanque pronto produjo la mitad de la producción de la empresa. Smith decidió entonces construir una planta de producción a gran escala. La cercana planta de Rubel Ice 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 gal EE.UU.). 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 del esfuerzo. Keogh convocó al capitán Percival Bazeley , con quien había trabajado en Commonwealth Serum Laboratories (CSL) antes de la guerra, y al teniente HH Kretchmar, un químico, y les ordenó que establecieran una instalación de producción para Navidad. Partieron en una misión de investigación a los Estados Unidos, donde visitaron 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 Oxford por semana y había suficiente penicilina. producción para destinar parte al uso civil. [128] [129]
La producción en tiempos de guerra en Australia se realizó en botellas y matraces, pero Bazeley hizo un segundo recorrido por las instalaciones de los Estados Unidos entre septiembre de 1944 y marzo de 1945 y quedó impresionado por los avances realizados en la tecnología de inmersión profunda. En 1946 y 1947 creó una planta piloto sumergida en CSL utilizando pequeños tanques de 45 litros (10 imp gal) para adquirir experiencia con la técnica. En 1948 entraron en funcionamiento dos tanques de 23.000 litros (5.000 imp gal), seguidos de ocho más. Durante las décadas de 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 dejó de producir 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 se sintetizaría. Los resultados de los ensayos clínicos provocaron un cambio de opinión y, en agosto de 1943, el gobierno canadiense pidió 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 renovado a un costo de 1,2 millones de dólares canadienses (equivalente a 21 millones de dólares canadienses en 2023), divididos a partes iguales entre la universidad y el gobierno. La penicilina se cultivó inicialmente en 200.000 botellas que ocupaban 740 metros cuadrados (8.000 pies cuadrados) de espacio de laboratorio con aire acondicionado. La producción se cambió al método de inmersión profunda en noviembre de 1945. [131] [132]
Una traducción del informe de 1941 del equipo de Oxford llegó a Alemania a través de 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 forma 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 viales 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. Allí se producía penicilina en lotes de 300 litros y Öppinger desarrolló un tambor giratorio para un proceso de fermentación en tanques profundos. [133] [135]
Schering también llevó a cabo investigaciones en Berlín utilizando una muestra del moho de Fleming, que no pudieron cultivar; sus esfuerzos por determinar la estructura química de la penicilina tampoco tuvieron éxito. [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 Misión Alsos del Proyecto Manhattan recopiló información sobre la investigación de la penicilina en Alemania y la envió a Florey en el Reino Unido. [138] [d]
Gran parte de la penicilina alemana procedía de Checoslovaquia, donde un equipo que incluía al químico Karel Wiesner llevó a cabo investigaciones en la Universidad Carolina de Praga y en la Compañía Farmacéutica Fragner . También se trabajó en secreto en Francia y en la Universidad Tecnológica de Delft (Países Bajos). [140] En 1946 y 1947, se establecieron fábricas de penicilina en Bielorrusia, Ucrania, Polonia, Italia y Yugoslavia con planta y experiencia de Canadá a través de la Administración de Socorro y Rehabilitación de las Naciones Unidas (UNRRA), de la cual el canadiense Lester B. Pearson era el jefe. de su comité de suministros. 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 . Esto llevó más tiempo de lo esperado y la construcción no comenzó hasta 1948. Mientras tanto, Chain vino al Istituto Superiore di Sanità para dar una serie de conferencias sobre penicilina y Marotta aprovechó la oportunidad para reclutarlo 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 la penicilina. 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 la penicilina semisintética. [142]
Manfred Kiese del Instituto Farmacológico de Berlín publicó un estudio de la literatura sobre antibióticos en el número 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 fue traducido al japonés y el 1 de febrero ya estaba en marcha la producción de penicilina. 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 Banyu Pharmaceutical Company abrió una pequeña planta en Okazaki, Aichi , en enero de 1945. La penicilina se llamaba " Hekiso" por su color azul. En 1948, Japón se había convertido en el tercer país, después de Estados Unidos y el Reino Unido, en volverse autosuficiente en penicilina, y al año siguiente comenzaron las exportaciones a China y Corea. [143] [144]
En el Reino Unido, a principios de 1941 se preguntó a la empresa Kemball, Bishop & Co. si podía producir 45.000 litros (10.000 imp gal) de brebaje 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 imp gal) 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 moho se sembraron el 25 de marzo. [146]
Las condiciones de la guerra, incluidos los bombardeos alemanes, dificultaron el progreso. Las bidones de leche de 55 litros (12 imp gal) necesarios para el envío eran escasos y se hicieron arreglos especiales con el Ministerio de Abastecimiento . Inicialmente, la cerveza se enviaba por ferrocarril para minimizar el uso de gasolina racionada. [147] Los primeros 680 litros (150 imp gal) de cerveza, 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 se convirtió en operativo 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 especialmente construida en Trafford Park , que inicialmente produjo dos millones de unidades. Unidades Oxford de penicilina por semana. La producción aumentó a sesenta millones de unidades por semana cuando se cerró la planta en marzo de 1944; Posteriormente, la producción se trasladó 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]
Los Laboratorios Glaxo abrieron 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 pasó 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 era responsable de 2.570 millones de los 3.500 millones de unidades 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 empresa era responsable del 80 por ciento de la producción del Reino Unido hasta junio de 1944. [150]
En 1944, el Ministerio de Abastecimiento dispuso que la Commercial Solvents Company instalara la primera planta sumergible profunda en Speke y pidió a Glaxo que construyera una también. Esta nueva planta de Glaxo se inauguró en Barnard Castle en enero de 1946 y produjo más penicilina durante los nueve meses siguientes que la que habían producido sus plantas de superficie en todo 1945. Todas las plantas de superficie se cerraron 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, el 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 Oxford en la primera mitad de 1943 a 20 mil millones de unidades en la segunda mitad. [154] El gobierno de Estados Unidos construyó seis plantas de producción a un costo de 7,6 millones de dólares (equivalente a 132 millones de dólares en 2023). Estos fueron vendidos después de la guerra a las empresas que los operaban por 3,4 millones de dólares (equivalentes a 53 millones de dólares en 2023). Otras dieciséis plantas fueron construidas por el sector privado por $22,6 millones (equivalente a $391 millones en 2023), aunque se aprobaron $14,5 millones (equivalentes a $251 millones en 2023) para una depreciación acelerada bajo la cual el costo podría amortizarse en cinco años en lugar de los habituales doce a quince. [155]
La producción estadounidense de penicilina aumentó de 21,192 mil millones de unidades en 1943 a 1,663 mil millones de unidades en 1944, y a un estimado de 6,852 mil millones de unidades en 1945. [156] En junio de 1944, solo Pfizer producía 70 mil millones de unidades por 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 bajó 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]
El presidente del comité de quimioterapia de la NRC, Chester Keefer, fue responsable de administrar la distribución equitativa de penicilina para uso civil en nombre de la CMR. A medida que se difundió la noticia de la eficacia de la penicilina, tuvo que hacer frente a un gran volumen de solicitudes del fármaco. Los suministros para uso civil fueron inicialmente pequeños y la penicilina se proporcionó 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 OSRD sobre los resultados del tratamiento de los primeros 100 pacientes; en agosto, 500 pacientes habían sido tratados. [153] Las necesidades militares consumieron el 85 por ciento de la producción en 1944. Esto cayó al 30 por ciento en 1945, pero las demandas civiles de penicilina excedieron las asignaciones. [73]
En abril de 1944, la oferta y la demanda habían excedido la capacidad de un solo hombre para administrarlas, y la tarea se entregó a un Comité Asesor de la Industria de Productores de Penicilina que distribuyó suministros a través de una red de hospitales de depósito. En 1945, había 2.700 hospitales de depósito que tenían suministros de penicilina y otros 5.000 hospitales recibían suministros a través de ellos. La penicilina estuvo disponible comercialmente a finales de año, cuando Estados Unidos exportaba 200 mil millones de unidades al mes. [73] En 1956, sólo doce de las veintiuna empresas que produjeron penicilina durante la guerra todavía estaban involucradas en su fabricación. [160]
En 1943, el Consejo de Investigación Médica decidió que había llegado el momento de realizar ensayos de campo con la penicilina. La ubicación de los centros de recepción de la droga se mantuvo en secreto para no provocar una demanda de la droga cuando todavía escaseaba. [161] Howard Florey fue enviado al norte de África, donde estaba en curso la campaña en el norte de África . El 29 de junio se le unió Hugh Cairns , otro becario Rhodes de Adelaida, que ahora ostentaba el rango de brigadier en el ejército británico y estaba a cargo del Hospital Militar para lesiones en la cabeza en Oxford, que traía 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 compilaron un informe de más de cien páginas. Florey dio conferencias sobre la penicilina y su informe contenía recomendaciones para la formación de los 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 heridos recientemente, sino aquellos con viejas heridas que no habían sanado; Las bajas en batalla comenzaron a llegar nuevamente después de la invasión aliada de Sicilia en julio. [164]
Florey consideró que la fuente de infección en muchos casos procedía del hospital y no del campo de batalla, y abogó por cambios en la forma de tratar a los pacientes para aprovechar las propiedades de la penicilina. Sostuvo que las heridas deben limpiarse y sellarse rápidamente. Esta fue una idea radical; normalmente habría provocado gangrena gaseosa, pero propuso dejar eso en manos de la penicilina. Se siguieron las recomendaciones de Florey; La Oficina de Guerra estableció un curso de formación para patólogos y médicos en el Hospital Royal Herbert , que utilizó películas que Florey filmó en el norte de África. [164]
Aunque tenía la intención de que la penicilina se utilizara para tratar a los heridos graves, había un gran número de casos de enfermedades venéreas contra las cuales 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 en septiembre estuvieron disponibles 20 millones de unidades por día para la invasión aliada de Italia . [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 ahora desaparecieron casi por completo. Las fracturas abiertas ahora tenían una tasa de recuperación superior al 94 por ciento, y la recuperación de 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 mediante cristalografía de rayos X en Oxford en 1945. [168] [169] En 1945, el Comité de Investigación Médica de EE. UU. y el Consejo Británico de Investigación Médica publicaron conjuntamente en Science análisis químicos realizados en diferentes universidades, compañías farmacéuticas y departamentos de investigación gubernamentales. El informe anunció la existencia de diferentes formas de compuestos de penicilina que compartían el mismo componente estructural llamado β-lactámico . [170] Las penicilinas fueron designadas con números romanos en el Reino Unido (penicilina I, II, III y IV) en el orden de sus descubrimientos, y conocidas por letras (F, G, X y K) en referencia a sus orígenes o fuentes en el Reino Unido. EE. UU., como se muestra a continuación:
Los nombres químicos se basaron 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 ácido-estable para administración oral, la penicilina V. [172] El químico estadounidense John C. Sheehan del 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 desarrollaron 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 6-APA de los medios 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 mediante reacciones químicas. [179] [180] El descubrimiento se publicó en Nature en 1959. [181] Esto allanó el camino para fármacos nuevos y mejorados, ya que todas las penicilinas semisintéticas se producen a partir de la manipulación química de 6-APA. [182]
El antibiótico β-lactámico semisintético meticilina , diseñado para contrarrestar las penicilinasas resistentes de primera generación, se introdujo en el Reino Unido en 1959. Las formas de S. aureus resistentes a la meticilina se observaron por primera vez en el Reino Unido en 1960, hace menos de un año. año después. Es probable que las cepas de MRSA 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 podrían volverse ineficaces debido a las adaptaciones bacterianas causadas por el uso generalizado de otros antibióticos. [183]
Las patentes de penicilina se convirtieron en motivo 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 Asesor Científico del Gabinete británico , y de John William Trevan, director del Laboratorio de Investigación del Wellcome Trust. Los días 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 advirtió que patentar la penicilina no sería 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 admitió más tarde Chain, 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 penicilina. [187] [188] No pudo obtener patentes en los EE. UU. como empleado de la NRRL, pero las solicitó ante la Oficina Británica de Patentes. 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 penicilina y la he dado gratis para beneficio de la humanidad. ¿Por qué debería convertirse en un monopolio lucrativo de fabricantes de otro país? [189]
El patentamiento 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 obtuvieron 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 empresa británica Glaxo firmó acuerdos con Squibb y Merck en virtud de 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 (equivalente a £ 15 763 091 en 2023) en regalías entre 1946 y 1956. [186] [187] La controversia sobre las patentes llevó al establecimiento de la Corporación Nacional de Desarrollo de Investigación (NRDC) del Reino Unido en junio de 1948. Esta organización recaudaba patentes gubernamentales y cobraba regalías por ellas. [192]
Después de que la noticia sobre las propiedades curativas de la penicilina apareciera en un editorial del Times del 27 de agosto de 1942, [193] Fleming disfrutó de la publicidad, pero Howard Florey no: temía que esto crearía una demanda de penicilina que aún no tenía. tengo que dar. [194] Cuando la prensa llegó a la escuela Sir William Dunn, le dijo a su secretaria que "los enviara a hacer las maletas". [195] También prohibió a su equipo hablar con la prensa. [78] La confusión surgió del hecho de que tanto el jugo del moho como el fármaco producido a partir de él se llamaban penicilina . [194] Se publicaron y difundieron relatos distorsionados e inexactos que daban crédito a Fleming por el desarrollo de la penicilina, relatos que Fleming y St. Mary's Hospital hicieron poco o ningún esfuerzo por corregir. [195] [196] La historia que los medios deseaban contar era la familiar 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 objetiva de la modernidad: el contraste entre un individuo alerta (Fleming) que realiza una observación aislada y la explotación de la observación a través del trabajo en equipo y la división científica del trabajo (Florey y su grupo). El descubrimiento era ciencia antigua, pero el fármaco en sí requería nuevas formas de hacer ciencia. [197]
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En 1943, el comité Nobel recibió una única nominación al Premio Nobel de Fisiología o Medicina para Fleming y Florey por parte del bioquímico británico Rudolph Peters . El secretario del comité del Nobel, Göran Liljestrand , hizo una evaluación de Fleming y Florey ese mismo año, pero en ese momento se sabía poco sobre la penicilina en Suecia y concluyó que se necesitaba más información. Al año siguiente, hubo una nominación solo para Fleming y otra para Fleming, Florey y Chain. Liljestrand y Nanna Svartz , profesora de medicina en el Instituto Karolinska , consideraron su trabajo y, aunque ambos consideraron que Fleming y Florey eran igualmente dignos de un Premio Nobel, el comité del 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 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, que nominó a los tres. [200] Liljestrand señaló que trece de las primeras dieciséis nominaciones que llegaron mencionaron a Fleming, pero solo tres lo mencionaron a él solo. [201] Esta vez las evaluaciones fueron hechas por Liljestrand, Sven Hellerström y Anders Kristenson , quienes respaldaron a los tres. [199]
Hubo rumores de que el comité otorgaría el premio solo a Fleming, o la mitad a Fleming y una cuarta parte a Florey y Chain. Fulton y Dale presionaron para que el premio fuera entregado a Florey. [201] La Asamblea Nobel en el Instituto Karolinska consideró otorgar la mitad a Fleming y una cuarta parte a Florey y Chain, pero al final decidió dividirlo en partes iguales en tres partes. [199] El 25 de octubre de 1945, anunció que Fleming, Florey y Chain compartían a partes iguales el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1945 "por el descubrimiento de la penicilina y su efecto curativo en diversas enfermedades infecciosas". [202] [203] Cuando The New York Times anunció que "Fleming y dos compañeros de trabajo" 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]
La estrecha gama de enfermedades tratables o "espectro de actividad" de las penicilinas, junto con la escasa actividad de la penicilina V, activa por vía oral, llevó 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 con respecto a la bencilpenicilina . La ampicilina fue desarrollada por los Laboratorios de Investigación Beecham en Londres. Cuando se introdujo para uso clínico en 1961, fue la primera penicilina semisintética que podía tomarse por vía oral y que era eficaz contra organismos tanto Gram negativos como Gram positivos. [208] Era más ventajosa que la penicilina original ya que ofrecía un espectro de actividad más amplio contra bacterias Gram-positivas y Gram-negativas , mientras que la original solo era efectiva contra Gram-positivas. [208]
Un mayor desarrollo produjo penicilinas resistentes a las β-lactamasas , incluidas la flucloxacilina , la dicloxacilina y la meticilina . Estos fueron importantes por su actividad contra especies bacterianas productoras de β-lactamasa, pero fueron ineficaces contra las cepas de MRSA. [209]
Otro desarrollo de la línea de penicilinas fueron las penicilinas antipseudomonas, como carbenicilina , ticarcilina y piperacilina , útiles por su actividad contra bacterias Gram-negativas. La utilidad del anillo β-lactámico era tal que los antibióticos relacionados, incluidos los mecilinams , los carbapenémicos y, lo más importante, las cefalosporinas , todavía 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 antibióticas diferían de un país a otro: en Europa, la amoxicilina se usaba ampliamente en el Reino Unido y Alemania; Francia, Italia y España prefirieron combinaciones de amplio espectro como coamoxiclav; y los países escandinavos dependían de la penicilina V de espectro reducido. [216]
En 1940, Ernst Chain y Edward Abraham informaron del primer indicio de resistencia a los antibióticos a 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 descubrieron la naturaleza química de la penicilinasa que informaron en Nature como:
La conclusión de que el principio activo es una enzima se desprende del hecho de que se destruye calentándolo a 90° durante 5 minutos y de incubación con papaína activada con cianuro potásico a pH 6, y que no es dializable mediante " celofán ". membranas. [219]
En su conferencia Nobel, Fleming advirtió sobre la posibilidad de resistencia a la penicilina en condiciones clínicas:
Puede llegar el momento en que cualquiera pueda comprar penicilina en las tiendas. Luego existe el peligro de que el hombre ignorante pueda fácilmente tomar una dosis inferior a la suya y, al exponer sus microbios a cantidades no letales de la droga, hacerlos resistentes. [220]
En aquella época, sólo los venenos requerían prescripción médica y la automedicación era una posibilidad real. En 1947 se aprobó en el Reino Unido una legislación que exige prescripción médica de antibióticos. Estados Unidos siguió en 1951. [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] Todavía en 1999, un estudio en el Reino Unido encontró que el 39 por ciento de los encuestados creía erróneamente que los antibióticos podían curar los resfriados y la gripe, y el 12 por ciento creía que eran el mejor tratamiento para ellos. [223] La fe equivocada en los antibióticos tuvo graves consecuencias. Redujo el estatus de los médicos a proveedores de pastillas. Muchas más personas buscaron atención médica para dolencias que antes habrían ignorado y, a menudo, exigieron antibióticos. Por su parte, los médicos con exceso de trabajo estaban cada vez más dispuestos a proporcionárselos incluso si no se les pedía que lo hicieran. [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 inició un estudio de la resistencia a la penicilina mediante 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 más tarde sólo tres de ocho lo eran. Las enfermeras estuvieron expuestas tanto a bacterias como a penicilina y albergaron y transmitieron infecciones bacterianas. Miller descubrió que tres de cada diez estudiantes de partería fueron colonizadas por bacterias cuando llegaron; después de tres meses, siete de cada diez lo eran. El problema fueron las malas prácticas de higiene por parte de los trabajadores de la salud, las malas prácticas médicas como el uso profiláctico de antibióticos y las prácticas administrativas descuidadas, como llevar a los bebés de sus madres a grandes guarderías de hospitales donde podían infectarse entre sí. [226]
En 1952 se informaron infecciones resistentes a los antibióticos en Australia. [226] Durante la pandemia de influenza 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 informó en Boston el primer caso de resistencia a la penicilina en Streptococcus pneumoniae . [228] [229] Desde entonces, otras cepas y especies de bacterias han desarrollado resistencia. [217]
Las investigaciones realizadas por los laboratorios estadounidenses Cyanamid a finales de los años 1940 y principios de los 1950 demostraron que la adición de penicilina al alimento de los polluelos aumentaba su aumento de peso en un 10 por ciento. Las razones de esto todavía eran objeto de debate en el siglo XXI. Investigaciones posteriores indicaron que agregar penicilina a la alimentación 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 y ganado en 1951, las compañías farmacéuticas aumentaron la producción para satisfacer la demanda. [230]
En 1954, Estados Unidos producía 910 t (2 millones de libras) de antibióticos cada año, de las cuales 220 t (490 000 lb) se destinaban a la alimentación animal; En la década de 1990, Estados Unidos producía 23.000 toneladas (50 millones de libras) de antibióticos al año, de las cuales la mitad se destinaba al ganado. El mayor usuario siguió siendo la industria avícola, que consumió 4.800 t (10,5 millones de libras) de antibióticos cada 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 realizado por el Consejo de Ciencia y Tecnología Agrícolas estimó que prohibir su uso en la alimentación animal podría costar a los consumidores estadounidenses hasta 3.500 millones de dólares al año (equivalente 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 el 44 por ciento de la producción de antibióticos fue consumida por animales en 1963. [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 mataba las bacterias necesarias para la elaboración del queso . En 1963, la Organización Mundial de la Salud informó sobre 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 volvieran 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 llamado a reconsiderar la cuestión en 1965. Nuevos estudios habían demostrado que las bacterias no sólo eran capaces de heredar los genes de resistencia a los antibióticos, sino que también podían heredar los genes de la resistencia a los antibióticos. comunicarlos 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 se prohibió allí en 1971. Pronto siguieron muchos otros países europeos. [236]
Cuando Suecia accedió a la Unión Europea (UE) en 1995, llevaba diez años en vigor una prohibición total de los antibióticos promotores del crecimiento (AGP). Esto sería reemplazado por normas de la UE más relajadas, a menos que Suecia pudiera demostrar evidencia científica a favor de una prohibición. Dos científicos suecos, Anders Franklin y Christina Greko, y dos científicos daneses, Frank Aarestrup y Henrik Wegener , emprendieron la lucha. Las probabilidades parecían en contra, pero esto coincidió con el brote de EEB en el Reino Unido , que resultó en 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]