Todo sucedió en el Reino Unido, pero, debido a la Segunda Guerra Mundial, Estados Unidos aprovechó para tomar el protagonismo en su desarrollo productivo a gran escala. Su principal beneficio es que ha salvado millones de vidas al evitar las infecciones. Su creador ganó el Premio Nobel de Medicina en el 1945. Conoce la historia detallada detrás de la penicilina y quién la inventó.
Inventor: Alexander Fleming
Año: 1928
País: Londres, Reino Unido
Alexander Fleming y su descubrimiento: la Penicilina
¿Quién inventó o mejor dicho, quién descubrió la penicilina? La penicilina anunciaba el amanecer de la era antibiótica. Antes de su introducción no había un tratamiento efectivo para infecciones como neumonía, gonorrea, la tuberculosis o fiebre reumática. Los hospitales estaban llenos de personas con una infección contraída por un corte o un rasguño, y los médicos podían hacer poco por ellos, solo esperar y esperar y la mayoría moría.
Los antibióticos son compuestos producidos por bacterias y hongos que son capaces de destruir o inhibir especies microbianas competidoras. Este fenómeno se conoce desde hace tiempo; los antiguos egipcios tenían la práctica de aplicar una cataplasma de pan mohoso a las heridas infectadas. Pero no fue sino hasta 1928 que la penicilina, el primer antibiótico verdadero, fue descubierta por Alexander Fleming (1881-1955), profesor de bacteriología en el hospital de St. Mary en Londres.
Volviendo de las vacaciones el 3 de septiembre de 1928, Fleming comenzó a ordenar a través de placas de Petri que contenían colonias de Staphylococcus, bacterias que causan furúnculos, dolor de garganta y abscesos. Notó algo inusual en un plato. Estaba salpicada de colonias, salvo por una zona en la que crecía una mancha de moho. La zona inmediata alrededor del molde, más tarde identificada como una rara cepa de Penicillium notatum, era clara, como si el molde hubiera segregado algo que inhibiera el crecimiento bacteriano.
Fleming encontró que su “jugo de moho” era capaz de matar una amplia gama de bacterias dañinas, como el estreptococo, el meningococo y el bacilo diftérico. Él entonces fijó a sus ayudantes, Stuart Craddock y Frederick Ridley, la tarea difícil de aislar la penicilina pura del jugo del molde. Resultó ser muy inestable, y sólo fueron capaces de preparar soluciones de material crudo para trabajar.
Fleming publicó sus hallazgos en el British Journal of Experimental Pathology en junio de 1929, con sólo una referencia pasajera a los potenciales beneficios terapéuticos de la penicilina. En esta etapa parecía que su principal aplicación sería aislar bacterias insensibles a la penicilina de bacterias sensibles a la penicilina en un cultivo mixto. Esto al menos fue de beneficio práctico para los bacteriólogos, y mantuvo el interés en la penicilina. Otros, entre ellos Harold Raistrick, profesor de Bioquímica en la Escuela de Higiene y Medicina Tropical de Londres, trataron de purificar la penicilina, pero fracasaron.
Video de la Historia de la Penicilina y su evolución
Investigación de Penicilina en la Universidad de Oxford
Fue Howard Florey, Ernst Chain y sus colegas de la Escuela de Patología de Sir William Dunn de la Universidad de Oxford quienes convirtieron la penicilina de una curiosidad de laboratorio en una droga que salvaba vidas. Su trabajo sobre la purificación y la química de la penicilina empezó en serio en 1939, justo cuando las condiciones de guerra comenzaban a dificultar la investigación. Para llevar a cabo un programa de experimentos con animales y ensayos clínicos, el equipo necesitó procesar hasta 500 litros por semana de filtrado de molde.
Comenzaron a cultivarla en una extraña variedad de recipientes de cultivo tales como baños, cubas de cama, chorros de leche y latas de comida. Más tarde, se diseñó un recipiente de fermentación a medida para facilitar la retirada y, para ahorrar espacio, renovar el caldo bajo la superficie del molde. En efecto, el laboratorio de Oxford estaba siendo convertido en una fábrica de penicilina.
Mientras tanto, el bioquímico Norman Heatley extrajo la penicilina de grandes volúmenes de filtrado que salían de la línea de producción extrayéndola en acetato de amilo y luego de nuevo en agua, usando un sistema a contracorriente. Edward Abraham, otro bioquímico que fue empleado para ayudar a aumentar la producción, luego utilizó la técnica recién descubierta de cromatografía en columna de alúmina para eliminar las impurezas de la penicilina antes de los ensayos clínicos.
En 1940, Florey llevó a cabo experimentos vitales, mostrando que la penicilina podría proteger a los ratones contra la infección de Streptococci mortal. Luego, el 12 de febrero de 1941, un policía de 43 años, Albert Alexander, se convirtió en el primer receptor de la penicilina de Oxford. Se había rascado el lado de la boca mientras podaba las rosas, y había desarrollado una infección que amenazaba la vida con grandes abscesos que afectan sus ojos, cara y pulmones. Se le inyectó penicilina y en pocos días hizo una recuperación notable. Pero los suministros de la droga se agotaron y murió unos días después. Sin embargo, mejores resultados siguieron con otros pacientes y pronto hubo planes para hacer disponible la penicilina para las tropas británicas en el campo de batalla.
Las condiciones de guerra hicieron difícil la producción industrial de penicilina. Un número de compañías británicas, incluyendo Glaxo (ahora GlaxoSmithKline) y Kemball Bishop, una firma de Londres comprada más adelante por Pfizer, asumieron el desafío.
La producción de la penicilina en los Estados Unidos durante la Segunda Guerra Mundial
Se necesitarían cantidades sustanciales de penicilina para los extensos ensayos clínicos necesarios para confirmar la promesa de los primeros resultados y para proporcionar suministros adecuados del fármaco para uso terapéutico si cumplía con su potencial. Florey reconoció que la producción a gran escala de penicilina estaba probablemente fuera de las capacidades de Gran Bretaña, donde la industria química estaba totalmente absorbida en el esfuerzo de guerra.
Con el apoyo de la Fundación Rockefeller, Florey y su colega Norman Heatley viajaron a los Estados Unidos en el verano de 1941 para ver si podían interesar a la industria farmacéutica estadounidense en el esfuerzo de producir penicilina a gran escala.
El fisiólogo John Fulton de Yale ayudó a poner a sus colegas británicos en contacto con personas que podrían ayudarles en su objetivo. Ellos fueron referidos a Robert Thom del Departamento de Agricultura, un micólogo y autoridad principal en el molde de Penicillium, y eventualmente al Laboratorio de Investigación Regional del Norte del Departamento (NRRL) en Peoria, Illinois, debido a la experiencia de su División de Fermentación. Este contacto resultó crucial para el éxito del proyecto, ya que el NRRL fue un contribuyente clave de innovaciones que hicieron posible la producción a gran escala de penicilina.
La Penicilina aumenta sus capacidades
Orville May, Director de la NRRL, acordó que el Laboratorio emprendiera un vigoroso programa para aumentar los rendimientos de penicilina bajo la dirección de Robert Coghill, Jefe de la División de Fermentación. Se acordó que Heatley permanecería en Peoria para compartir su experiencia con sus colegas estadounidenses. En pocas semanas, Andrew Moyer encontró que podría aumentar significativamente el rendimiento de penicilina sustituyendo lactosa por la sacarosa usada por el equipo de Oxford en su medio de cultivo. Poco después, Moyer hizo el descubrimiento aún más importante de que la adición de licor de maíz-empinado al medio de fermentación produjo un aumento de diez veces en el rendimiento. El licor de maíz es un subproducto del proceso de molienda de maíz, y el NRRL, en un intento de encontrar un uso para él, lo probó en esencialmente todo su trabajo de fermentación. Más tarde, el laboratorio de Peoria aumentó aún más el rendimiento de penicilina mediante la adición de precursores de penicilina, tales como ácido fenilacético, al medio de fermentación.
Se reconoció que el método del grupo Oxford de cultivar el molde sobre la superficie de un medio nutriente era ineficiente y que el crecimiento en cultivo sumergido sería un proceso superior. En la fermentación del cultivo sumergido, el moho se cultiva en grandes tanques en una mezcla constantemente agitada y aireada, en lugar de sólo en la superficie del medio. Sin embargo, la cultura de Penicillium de Florey produjo sólo rastros de penicilina cuando se cultivaba en cultivo sumergido. Bajo la dirección de Kenneth Raper, el personal de la NRRL examinó varias cepas de Penicillium y encontró una que produjo rendimientos aceptables de penicilina en cultivo sumergido.
Pronto se inició una búsqueda global para mejores cepas productoras de penicilina, enviándose muestras de suelo al NRRL de todo el mundo. Irónicamente, la cepa más productiva vino de un cantalupo mohoso de un mercado de frutas de Peoria. Un mutante más productivo de la supuesta cepa cantalupo se produjo con el uso de rayos X en la Institución Carnegie. Cuando esta cepa fue expuesta a la radiación ultravioleta en la Universidad de Wisconsin, su productividad se incrementó aún más.
Una nueva era en la medicina
En el año 1945, Alexander Fleming, Howard Florey y Ernst Chain fueron galardonados con el Premio Nobel por su investigación sobre la penicilina. Los esfuerzos cooperativos de químicos estadounidenses, ingenieros químicos, microbiólogos, micólogos, agencias gubernamentales y fabricantes de productos químicos y farmacéuticos fueron iguales. Hoy en día es uno de los medicamentos más usados y más necesarios a la hora de salvar vidas.
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