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Ciencia

Cómo se produjo penicilina de forma masiva en plena Guerra Mundial

Descubre la historia detrás de la creación de la penicilina y cómo se produjo en un ambiente de guerra, donde gran parte de los recursos eran utilizados para el armamento.

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Alexander Fleming fue un joven médico escocés que, tras quedar horrorizado por la gran mortalidad causada por las heridas de metralla infectadas durante la I Guerra Mundial, decidió buscar un nuevo antiséptico.


Alexander Fleming. Wikipedia

Un día de verano de 1928, al volver de vacaciones, descubrió que unos cultivos de estafilococos se habían contaminado con un hongo. Este fue más tarde identificado como Penicillium notatum, y la sustancia antibacteriana que segrega recibió el nombre de penicilina.

El descubrimiento hubiera quedado en una mera curiosidad de laboratorio si otros muchos científicos no hubieran trabajado para producir el nuevo producto con la suficiente pureza y a gran escala para dar lugar al antibiótico que hoy todos conocemos.

Hasta aquí llega la historia que mucha gente conoce, pero ¿cómo fue posible sacar a la penicilina del laboratorio y empezar a producirla a gran escala?

Howard Florey. Wikipedia

Primero tenemos que desplazarnos de Londres a Oxford, al laboratorio de Howard Florey y Ernst Chain. Allí se desarrolló el método de fermentación en superficie, primero en botellas de leche reutilizadas y luego en recipientes diseñados para tal fin.

Para los estudios con animales y el ensayo clínico necesitaban purificar unos 500 litros de caldo de cultivo a la semana. Este increíble trabajo lo hacía un grupo de mujeres, las llamadas “chicas de la penicilina”, que cobraban 2 libras a la semana.

En febrero de 1941 se hizo la primera prueba en humanos. El policía Albert Alexander se había arañado la boca mientras podaba unos rosales y había desarrollado un infección en cara y pulmones. Se recuperó en pocos días, pero acabó muriendo porque las reservas de antibiótico se acabaron.

Penicillin girls.

Como la II Guerra Mundial impedía seguir con la investigación en Europa, las farmacéuticas inglesas cedieron sus resultados al Gobierno de los Estados Unidos. Era muy importante producir suficiente penicilina para las tropas aliadas, puesto que los alemanes ya usaban la sulfamida.

Howard Florey llevó muestras de penicilina a Andrew Moyer, un investigador del Departamento de Agricultura, en Illinois. En pocas semanas propuso mejoras en el proceso, principalmente sustituir el cultivo en superficie por una fermentación con cultivo sumergido.

¿Quién tendría experiencia en fermentaciones de cultivo sumergido en Estados Unidos? Jasper Kane y John McKeen trabajaban en Pfizer, principal productora de ácido cítrico en fermentadores en profundidad. Como la guerra impedía traer cítricos de Italia, se ideó una forma de sintetizar ácido cítrico con microorganismos. Había una gran demanda de este producto por la ya boyante industria de las bebidas azucaradas.

En un plazo de 6 meses, y a pesar de las limitaciones de la guerra, Pfizer puso a punto una planta de 14 fermentadores de 28 500 litros cada uno. Hacía falta tanto volumen de reacción porque solo se producían 4 gramos de penicilina por cada 10 litros de caldo, y más del 60 % de ellos se perdía durante su purificación.

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Biorreactor para producción de penicilina. Wikipedia

Utilizando reactores cada vez mayores, cepas de mayor productividad y mejores métodos de recuperación, en 5 años se multiplicó por 800 la producción de penicilina.

Por todo ello, Fleming, Florey y Chain fueron galardonados con el Premio Nobel de Medicina en 1945. En la misma ceremonia de entrega el propio Fleming nos advertía del peligro de generar resistencia a los antibióticos por su uso indiscriminado.

Dorothy Hodgkin. Wikipedia

También hay una protagonista femenina en esta historia. La cristalógrafa Dorothy Hodgkin fue galardonada algunos años después con el Nobel de Química por determinar la estructura de muchas biomoléculas, entre otras, la de la penicilina.

Solo unas semanas después de que el proceso industrial de la penicilina estuviera a punto tuvo lugar una de las operaciones más famosas de la II Guerra Mundial: el Desembarco de Normandía. En las primeras 24 horas desembarcaron en Francia 150 000 soldados aliados. Todos contaban en su kit médico con una dosis de penicilina para utilizarla si eran heridos.

Campaña de la penicilina. Wikipedia

De esta manera se cumplía el sueño que Fleming había tenido, 25 años antes, también en Francia. Por cierto, una de las barcazas de desembarco del ejército inglés iba pilotada por el oficial Alec Guinness, que tres décadas después interpretaría en el Episodio IV de Star Wars al maestro jedi Obi-Wan Kenobi.

La penicilina se convirtió en un producto de lujo en la Europa devastada por la guerra, ya que se reservaba su uso para las tropas aliadas. Para muestra la película El tercer hombre (1949), con guión de Graham Greene, en el que se retrata un mercado negro de penicilina adulterada en Viena.

El tercer hombre. Wikipedia

Hubo que esperar hasta el final de la guerra, y ya a los años 50 en España, para que la penicilina llegara al mercado de forma masiva.

Hoy se minusvalora el descubrimiento de Fleming, atribuido a la serendipia. Pero, como dijo Thomas Jefferson, “cuanto más duro trabajo, más suerte tengo”.The Conversation

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

Ciencia

Los supermicrobios amenazan con ser más letales que el cáncer

La resistencia a los antibióticos se cierne como un peligro para nuestro estado del bienestar.

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Dragana Gordic / Shutterstock

Si de algo puede presumir España es de ser uno de los países con personas más longevas. Cada vez hay más octogenarios con una excelente calidad de vida. Sin embargo, no siempre ha sido así. Hace un siglo la esperanza media de vida en Europa no llegaba a los 50 años. Muchas personas morían a edades tempranas por infecciones que hoy pueden prevenirse con vacunas o tratarse con antibióticos.

No obstante, este «milagro terapéutico» podría tener sus días contados. Porque la resistencia a los antibióticos se cierne como un peligro para nuestro estado del bienestar. Estos «supermicrobios» resistentes vuelven ineficaces a muchos antibióticos. Sin la ayuda de estos fármacos, los trasplantes y otras cirugías complejas, la quimioterapia contra el cáncer o muchas pruebas diagnósticas serían irrealizables debido a las complicaciones infecciosas que surgirían.

¿El fin de un «milagro terapéutico»?


Diez millones de personas podrían estar en riesgo mortal por culpa de las infecciones por bacterias resistentes a antibióticos en el año 2050. Para hacernos una idea, esta mortalidad superaría a la causada por el cáncer (ocho millones de muertes anuales). Además, el coste de su tratamiento se dispararía, con una caída estimada del PIB mundial de entre el 1,2 y el 4%.

Ante esta situación, es fácil entender por qué la lucha contra las resistencias microbianas se ha convertido en un objetivo prioritario. La Organización Mundial de la Salud propone eliminar de una vez por todas el empleo innecesario de antibióticos. No en vano se estima que, en atención médica primaria, solo uno de cada cinco tratamientos con antibióticos es realmente necesario.

Microbios sublevados


Para entender por qué surgen resistencias hay que empezar por saber que un microbio resistente a un antibiótico adquiere una ventaja evolutiva sobre otros competidores.

Unas veces surgen por mutaciones genéticas aleatorias (y poco frecuentes) que se pueden transmitir a la descendencia.

Otras, los genes responsables de esta resistencia se adquieren del medio ambiente (transformación bacteriana), de bacterias afines (conjugación) o de virus bacteriófagos (transducción). La presencia de genes de resistencia en plásmidos (anillos de ADN extracromosómico) facilita también su propagación.

Por regla general, un tratamiento antibiótico correcto disminuye la selección de microbios resistentes. El problema surge cuando se le da un mal uso, por ejemplo consumiéndolo injustificadamente y sin prescripción médica (automedicación). O interrumpiendo un tratamiento antes de tiempo.

Por otra parte, el uso inadecuado de los antibióticos para el engorde de los animales, la depuración incorrecta de aguas residuales y residuos orgánicos, la manipulación sin garantías de los alimentos o la higiene deficiente, también aumentan la frecuencia de bacterias resistentes.

A este problema se suma el consumo de antibióticos caducados, falsificados o que no contienen la dosis suficiente. Los antibióticos fraudulentos son, con frecuencia, los únicos asequibles en los mercados de muchos lugares del planeta. Además de que Internet facilita la venta de estos productos engañosos.

Kateryna Kon / Shutterstock

Mueren más personas a manos de superbacterias que en accidentes de tráfico


La resistencia a los antibióticos es un problema global. Existen bacterias resistentes tanto en países muy industrializados (Estados Unidos o Japón), como en islas prácticamente deshabitadas (las Svalbard en el Océano Ártico), o incluso en tribus aisladas en las selvas de la Amazonia. En la diseminación y persistencia de estos supermicrobios intervienen muchos factores, como el cambio climático, la migración de poblaciones, el transporte de mercancías o la contaminación del medio ambiente.

El mayor consumo de antibióticos se observa en países con economías emergentes (India, China, Indonesia, Nigeria o Sudáfrica). En Europa son los países del Mediterráneo y del Este los que se llevan la palma. No parece que sea casualidad que casi la mitad de las infecciones en estos países estén causadas por microbios resistentes.

La Sociedad Española de Enfermedades Infecciosas y Microbiología Clínica ha estimado que, solo en 2018, las superbacterias resistentes a los antibióticos causaron infecciones a 180 600 personas, en 82 centros sanitarios, de las que 35 400 murieron. Si comparamos estas cifras con las 1 098 muertes en accidentes de tráfico notificadas por la Dirección General de Tráfico en 2019, ¡las superbacterias fueron 32 veces más letales!

Staphylococcus aureus MRSA CDC. Author provided

Últimamente a los supermicrobios clásicos, como Staphylococcus aureus resistente a la meticilina, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae y otras enterobacterias multirresistentes, como Acinetobacter baumannii y Pseudomonas aeruginosa se han añadido unos cuantos nuevos. Como el bacilo de la tuberculosis, el parásito Plasmodium falciparum o los hongos Candida auris y Candida glabrata.

Lo preocupante del asunto es que estas infecciones requieren de tratamientos más prolongados y menos eficaces, con fármacos no exentos de toxicidad. Y también suponen una estancia más prolongada en el hospital, que continúa siendo su reservorio principal por la presencia de pacientes graves tratados con múltiples fármacos.

Y hace poco saltaron las alarmas porque están apareciendo resistencias a los llamados antibióticos de último recurso, como aztreonam, carbapenems, linezolid o vancomicina, que son a los que recurrimos cuando otros no funcionan.

«Una Salud»


La salud humana, la de los animales y la del ambiente están íntimamente relacionadas. Muchos supermicrobios habitan los intestinos de las personas y de los animales y se propagan por las aguas residuales o contaminan el suelo. Para preservar esta salud global hay que realizar un esfuerzo importante.

Necesitamos mejores técnicas de diagnóstico rápido para realizar un tratamiento antibiótico más apropiado y temprano. Los científicos se han lanzado a buscar dianas terapéuticas nuevas y alternativas que eviten la selección de mutantes microbianos resistentes. Además, la modificación de los antibióticos clásicos podría mejorar el espectro antibacteriano y disminuir el uso de otros antibióticos más recientes.

Pero no es una batalla que involucre solo a los científicos. A luchar contra los supermicrobios podemos contribuir todos. ¿Cómo? Aplicando el sentido común:

  • No automedicándonos
  • Evitando tomar antibióticos contra el resfriado y otras infecciones por virus
  • Siguiendo el tratamiento que nos aconseja nuestro médico hasta el final
  • No usando antibióticos caducados, de otras personas o de procedencia dudosa (Internet)
  • Actualizando nuestro calendario de vacunación
  • Preparando los alimentos de manera higiénica
  • Y, muy importante, lavándonos las manos con frecuencia.The Conversation

Guillermo Quindós Andrés, Catedrático de Microbiología Médica, Departamento de Inmunología, Microbiología y Parasitología, Facultad de Medicina y Enfermería, Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

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Ciencia

Mitos y realidades sobre la gripe y su vacuna

La OMS incluyó entre las diez principales amenazas a la salud en 2019 la amenaza de pandemia gripal, destacando el papel de la vacunación. Aún así, le seguimos poniendo pegas (infundadas) a la vacuna.

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“La vacuna de la gripe me sienta fatal”. O “aunque me vacune, me resfrío igual”. O “ya no me vacuno porque un año lo hice y cogí más gripes que nunca” O, también, “es que la vacuna me produce gripe”. Son algunos de los tópicos que se escuchan cada invierno coincidiendo con la campaña de vacunación de la gripe. Tópicos en los que caen también algunos profesionales de la salud.

En muchos casos se debe a la habitual confusión entre gripe y resfriado. Y en otros, a que coinciden en el tiempo haber sido vacunado y contraer un catarro. O simplemente a que todo “lo malo” que sucede después de haber recibido cualquier vacuna puede ser erróneamente imputado a la vacunación, confundiendo consecuencia con secuencia.

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Pero empecemos por el principio: entender de qué hablamos cuando hablamos de gripe. Se trata de una infección viral aguda de las vías respiratorias superiores (nariz, garganta, tráquea y bronquios) y, ocasionalmente, de las inferiores (pulmones). La infección evoluciona generalmente en una semana y normalmente se caracteriza por la aparición súbita de fiebre alta, dolores musculares, cefalea, malestar general, tos seca, dolor de garganta y rinitis.

Gripe vs resfriado

¿Y qué la distingue de un catarro o resfriado común? Para empezar que en el resfriado el inicio es progresivo. Y también que cuando estamos acatarrados suele haber congestión nasal, secreción nasal abundante y estornudos frecuentes. Pero ni rastro de fiebre o dolores musculares.

La gravedad es otra distinción importante. La mayoría de los afectados por gripe se recuperan sin tratamiento médico. Pero los niños pequeños, las personas mayores, los pacientes con enfermedades previas y las embarazadas, pueden sufrir complicaciones importantes, incluso mortales.

Con todo y con eso, lo más normal es que de la gripe uno salga sano y salvo. Lo que pasa es que, como todas las personas sufren varias infecciones gripales a lo largo de la vida, al final la enfermedad tiene un impacto importante en la salud mundial.

Así, la OMS ha estimado que cada año se registran en el mundo cerca de 1.000 millones de casos, de los cuales entre 3 y 5 millones son graves. Y los números dicen que entre 290.000 y 650.000 personas fallecen por causas respiratorias relacionadas con la gripe.

El resfriado común pueden causarlo cerca de 200 virus, mayoritariamente rinovirus y coronavirus, mientras que los virus responsables de la gripe pertenecen a la familia Orthomyxoviridae. La gripe humana está causada por los géneros Influenzavirus A y B y, esporádicamente, por Influenzavirus C.

Ambos se transmiten con facilidad de una persona a otra a través de pequeñas partículas expulsadas con la tos o los estornudos. Especialmente en situaciones de aglomeración y en tiempo frío.

Además, como los virus gripales dañan el epitelio respiratorio, puede haber complicaciones por infecciones secundarias, principalmente causadas por estreptococos y estafilococos.

Representación en 3D de un virus de la gripe. Naeblys / Shutterstock

Por qué es imposible erradicar la gripe

Gripe no hay una sino varias. La más omnipresente es la gripe A, cuyo principal reservorio natural son las aves salvajes migratorias. Aunque también infecta a aves domésticas (pollos, patos y pavos) y a numerosas especies de mamíferos terrestres y marinos, como cerdos, felinos, focas y ballenas. Sin olvidarnos, por supuesto, del hombre.

Además de ser ubicuos, los virus de la gripe A tienen varios “superpoderes” que nos lo ponen difícil a la hora de plantarles cara. Por un lado, su alta variabilidad genética, asociada a cambios en las proteínas de la cubierta viral. Cuando dos cepas de subtipos diferentes coinfectan a un mismo huésped, intercambian material genético que puede dar lugar a nuevos virus. Los virus gripales tienen capacidad además, de “saltar de especie”, es decir, virus que son propios de aves o de cerdos consiguen infectar y, a veces, propagarse en la especie humana.

Las constantes mutaciones dan lugar a nuevos virus que causan las epidemias estacionales de gripe por virus A y por virus B. Por eso, aunque existen vacunas antigripales con alta efectividad y seguridad para controlar la gripe, deben actualizarse y administrarse cada año. Y por eso también, la erradicación de la gripe es del todo imposible.

Soldado norteamericano se rocía la garganta para prevenir la gripe durante la pandemia de gripe Everett Historical / Shutterstock

La cosa se complica aún más cuando las mutaciones son tan grandes, el virus es tan “nuevo”, que pasamos de epidemia a pandemia (epidemia escala mundial). Durante el siglo XX se registraron tres pandemias por virus, fundamentalmente de origen aviar: la “española” (1918, subtipo A H1N1), la asiática (1957, subtipo A H2N2) y la de Hong Kong (1968, subtipo A H3N2). La pandemia de 2009 tuvo un origen porcino (A H1N1pdm).

El peligro es no vacunarse

¿Vacuna sí o no? Claramente, sí. La OMS no titubea en eso: la vacunación antigripal es la medida más efectiva para prevenir la aparición de la enfermedad y limitar su propagación en la población con mayor riesgo de complicaciones.

La vacunación reduce las enfermedades respiratorias y las muertes relacionadas con la gripe. Disminuye además las consultas médicas, las hospitalizaciones y el absentismo laboral.

Como mínimo, la vacunación se recomienda a las personas con alto riesgo de sufrir complicaciones en caso de padecer la gripe, a los mayores de 60-65 años y a las embarazadas. Y es ineludible cuando hablamos de personal sanitario, que se vacuna para proteger a los pacientes que trata, pero también para profesionales necesarios para que la sociedad funcione (fuerzas y cuerpos de seguridad del Estado y bomberos, entre otros). Sin olvidarnos de las personas que conviven con población en riesgo (los “convivientes”, en la jerga).

Cada año la OMS elabora recomendaciones sobre la composición de la vacuna a partir de la vigilancia realizada por la Red Mundial de Vigilancia de la Gripe. Porque sí, como hemos dicho antes, hay que vacunarse anualmente. La efectividad de la vacunación está relacionada con el grado de concordancia entre las cepas vacunales y las cepas circulantes salvajes. Por término medio la eficacia vacunal es de un 65%.

Las vacunas de la gripe son seguras y bien toleradas. Las reacciones más frecuentes son dolor y enrojecimiento en el lugar de administración, que desaparecen en 1 o 2 días sin tratamiento. Más raramente hay febrícula, dolores musculares y malestar a las pocas horas de la vacunación, que también se esfuman espontáneamente.

Con todo y con eso, hay quienes no miran a estas vacunas con buenos ojos. La OMS ya incluyó entre las “10 principales amenazas a la salud en 2019” la amenaza de pandemia gripal, destacando la importancia de la vacunación, además de la vigilancia epidemiológica y los tratamientos antivirales. Pero además señaló que otra de las grandes amenazas es el rechazo o retraso en la aceptación de las vacunas, a pesar de estar disponibles en los servicios de salud.

Un problema que, dicho sea de paso, no solo afecta a la gripe. Los movimientos con desafección y rechazo a las vacunas, paradójicamente relacionados con los grandes logros conseguidos en la eliminación de numerosas enfermedades, nos sale cara. Porque está favoreciendo la reemergencia de algunas de ellas, como el sarampión, incluso en áreas geográficas donde había desaparecido.The Conversation

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

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Cambios del eje terrestre pueden producir terremotos y erupciones volcánicas

Una nueva investigación sugiere que las fuerzas que tiran de la superficie de la Tierra a medida que el planeta gira pueden desencadenar terremotos y erupciones en los volcanes.

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Una nueva investigación indica que los cambios del eje terrestre pueden desencadenar terremotos y erupciones volcánicas. Lo anterior, debido a las últimas observaciones a Monte Etna en Italia.


Durante los últimos meses, científicos han estudiado la actividad sísmica y las explosiones de magma en el sector. Los cuales han ido en aumento cuando el eje de la tierra se alejaba de su punto geográfico. Revisa el video de a continuación.

La causa de esto es porque el giro de la tierra no siempre se alinea perfectamente con sus polos. En cambio, estos a menudo giran como si estuviese en una cima - mirándose desde el espacio-, pero cada 6,4 años ocurre algo particular. Los ejes se alinean y la oscilación se desvanece por un periodo corto de tiempo, hasta que vuelve a la normalidad y comienza a girar en espiral.

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Todo lo anterior tiene el nombre de movimiento polar, en consecuencia de cambios en el clima por las estaciones, el derretimiento de las capas de hielo o el movimiento de las placas tectónicas. A medida que fluctúa el movimiento polar, las fuerzas que alejan al planeta del sol tiran de la corteza terrestre, al igual que las mareas debido a la atracción gravitacional del sol y la luna.

Tanto así que la marea del movimiento polar hace que la corteza se deforme en el transcurso de las estaciones o años. Esta distorsión es más fuerte a 45 grados de latitud, donde la corteza se mueve aproximadamente 1 centímetro (0.4 pulgadas) por año.

"Es la primera vez que encontramos esta relación"


Es por ello que un estudio publicado en la revista Geophysical Research Letters de AGU sugiere que el movimiento polar y los cambios posteriores en la corteza terrestre pueden aumentar la actividad volcánica.

El geofísico del Observatio de París y autor del estudio, Sébastien Lambert, declaró que se siente a gusto con los resultados."Me resulta bastante emocionante saber que si bien el clima impulsa el giro de la Tierra, su rotación también puede conducir a los volcanes y la sismicidad".

Pese al hallazgo, estos no permiten pronosticar terremotos o actividades volcánicas, aunque sí nos aproximan a ellos. En el caso de las erupciones volcánicas pueden expulsar más lava cuando la distancia entre los ejes geográficos y rotacionales están en su punto máximo.

Pero los resultados apuntan a un concepto interesante. "Es la primera vez que encontramos esta relación en esta dirección desde la rotación de la Tierra hasta los volcanes", dijo Lambert. "Es un pequeño proceso de excitación, pero si acumula una pequeña excitación durante mucho tiempo, puede tener consecuencias medibles".

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