La casualidad trajo consigo el mayor descubrimiento médico: la penicilina

EXPERTO EN INDUSTRIA Y TECNOLOGIA: por Jaider Hernández

La casualidad trajo consigo el mayor descubrimiento médico: la penicilina

En una hospital de la ciudad de Londres, un bacteriólogo llamado Alexander Fleming en 1928 estaba trabajando sobre los métodos de asepsia y profilaxis. Accidentalmente, uno de sus cultivos de bacterias de tipo estafilococos se contaminó con un hongo, mala suerte para Fleming así que decidió deshacerse de ello, no obstante observó en este accidente casual un detalle que podría pasar desapercibido. Observa la imagen de la caja de petri.

Foto original tomada por Fleming Foto actual

El hongo crece en el cultivo pero a su alrededor hay un espacio que lo separa de las bacterias. Tratando de dar una explicación a este hecho, Fleming publica en una revista científica en 1929 lo acontecido mencionado que existía un “principio activo” producido por un hongo al que llamó Penicillum notatum capaz de matar a las bacterias. Este acontecimiento no tuvo mucha importancia por la comunidad científica de su época.

Foto de la primera penicilina producida en laboratorio

En 1938 fueron los ingleses Howard Walter Florey y Ernst Boris Chain quienes retomaron las investigaciones de Fleming, aislaron la penicilina y realizaron los experimentos claves en ratones. Los ensayos clínicos se iniciaron en 1941, y en 1943 comenzó la producción comercial en Estados Unidos. Fleming compartió en 1945 el Premio Nobel de Fisiología y Medicina con Florey y Chain por sus contribuciones al desarrollo de la penicilina.

Etapas de desarrollo de un antibiótico

Esquema que muestra las etapas de desarrollo de un antibiótico

1. Rastreo o “screening”
Los nuevos antibióticos generalmente se obtienen por modificación química de los que ya se usan, para otorgarles nuevas propiedades.
Uno de las técnicas utilizadas por los químicos en medicamentos, es el diseño racional de farmacos. Por medio de esta técnica el químico debe ser capaz de:

Visualizar moléculas
Estudiar la estructura de las moléculas
Comparar la estructura y propiedades de las moléculas
Estudiar interacciones entre las moléculas
Estudiar mecanismos de reacción
Predecir la estructura y propiedades de las moléculas
Predecir mecanismos de reacción

Para lograrlo se utilizan programas que ayudan al modelaje molecular y constan de un editor y un programa de visualización. El editor permite construir la molécula en el computador y ajustarla a una geometría lo mas cercana posible a la estructura real, muchas veces implica un proceso de cálculos, de acuerdo al número y tipos de enlaces presentes en la molécula, observa una imagen generada por uno de estos programas:

Los datos para el modelaje molecular que pueda utilizar el programa de edición provienen de:
Se construyen moléculas en el editor con base en la geometría estándar, por ejemplo la distancia promedio de enlaces y ángulos entre diferentes átomos.
Por métodos que permitieron conocer la geometría de moléculas como cristalografía de rayos X.
Sin embargo, el mayor desafío es encontrar antibióticos completamente nuevos. Para eso, se realiza un arduo y sistemático trabajo de búsqueda o rastreo, llamado “screening”, que se podría resumir en los siguientes pasos:
1) Se obtiene la mezcla de microorganismos que hay en diferentes muestras de tierra o de agua.
2) Se analiza la capacidad que tiene cada muestra de producir algún tipo de antibiótico a través de antibiogramas u otros tipo de ensayos.
3) Si el resultado es positivo, se aíslan los diferentes componentes de la muestra, se los cultiva por separado y se analiza su efecto antibacteriano, con el objetivo de individualizar al microorganismo productor de antibióticos.
4) Se estudia de qué tipo de antibiótico se trata para comprobar que no sea uno ya conocido.
5) Se estudia de qué bacteria u hongo se trata para ver cómo puede crecer en cultivo.
6) Se ensaya la producción del antibiótico haciendo crecer al microorganismo en pequeños fermentadores, para pasar luego a más grandes.

2. Fase preclínica
Tras el descubrimiento de estas moléculas con posible acción terapéutica, se inicia un largo proceso cuyo objetivo final es la comercialización del nuevo medicamento. Este proceso, que suele durar varios años, comienza con la fase preclínica, que incluye una serie completa de estudios para:
- conocer el perfil farmacocinético de los fármacos (cómo se distribuyen en el organismo, cómo se metabolizan, cómo se eliminan, etc.),
- desarrollar moléculas potencialmente activas (farmacodinámica)
- estudios toxicológicos para garantizar la seguridad de los productos.
Esta fase requiere entre 3 y 5 años. De las 250 moléculas analizadas, sólo alrededor de cinco pasan a la fase de estudios clínicos. Así se completa el desarrollo preclínico de un nuevo principio activo.

3. Ensayos clínicos
Luego comienzan los ensayos clínicos en humanos, previa autorización de las autoridades sanitarias.

4. Aprobación por las agencias reguladoras
Al finalizar los ensayos clínicos, las autoridades sanitarias evalúan la documentación del medicamento, antes de autorizar y aprobar su puesta en el mercado y su comercialización.

Agencias reguladoras
Un gran número de países disponen en su administración de organismos o agencias encargados de evaluar los nuevos medicamentos para su posterior aprobación. En Estados Unidos existe la FDA (Food and Drug Administration) que con el tiempo se ha ido convirtiendo en la agencia de referencia para los restantes países. Su equivalente en la Unión Europea es la EMEA (European Agency for the Evaluation of Medicinal Products) creada en 1993 y en España la AGEMED (Agencia Española del Medicamento). En Colombia ese organismo regulador corresponde al INVIMA (Instituto Nacional de Vigilancia de Medicamentos y Alimentos).

El INVIMA
El INVIMA, inició labores el primero de febrero de 1995. El objetivo es ejecutar las políticas formuladas por el ministerio de la protección social en materia de vigilancia sanitaria y de control de calidad de: medicamentos, productos biológicos, alimentos, bebidas alcohólicas, cosméticos, dispositivos, elementos médico quirúrgicos, odontológicos, productos naturales, homeopáticos y los generados por biotecnología, reactivos de diagnóstico y otros que puedan tener impacto en la salud individual y colectiva Actuar como institución de referencia nacional y promover el desarrollo científico y tecnológico referido a los productos descritos en el artículo anteriormente señalado.
El INVIMA tiene jurisdicción en todo el territorio nacional; el domicilio y sede de sus órganos administrativos principales está en la ciudad de Bogotá D.C.

Uso de los Antibióticos
Actualmente los antibióticos se están utilizando como medicamentos en caso de enfermedades infecciosas y como activadores del crecimiento para el engorde de animales.
Su uso en animales, ha levantado controversia en cuanto:
1. Se depositan con el tiempo en el suelo y en el agua
2. El uso de antibióticos (ATB), lleva al desarrollo de gérmenes resistentes en el hombre y en los animales.
Esta ultima consecuencia es la más grave a corto plazo, esto lleva a que los ATB que utilizamos pierdan eficacia contra las bacterias que causan infecciones.
Con el agravante de que la industria farmacéutica a dedicado sus esfuerzos y apoyo económico, hacia investigaciones de nuevos medicamentos que curen enfermedades crónicas de mayor duración porque le es mas rentable que producir un medicamento como un antibiótico que se receta por un corto periodo de tiempo y que puede curar mas rápidamente.

Video del uso de los antibióticos

Antibióticos para el engorde de animales
El problema de consumir animales en los que se utilizó ATB para su engorde no es solamente que la misma carne actúe común ATB. La resistencia que adquieren las bacterias de estos animales, se puede pasar por reproducción a las bacterias que se encuentran en la flora bacteriana del ser humano. Esto lo descubrieron los científicos del instituto Robert Koch, al examinar carne de pollo encontraron enterococos resistentes, además comprobaron que consumida la carne de pollo los enterococos transmitían su resistencia a las bacterias intestinales en el organismo humano. Gérmenes resistentes, han sido hallados también en otros alimentos como la leche cruda, quesos y salamis.

Investigaciones en la búsqueda de nuevos antibióticos

Como la última reserva de antibióticos representados por la vancomicina empieza a flaquear, urge tener una sustancia nueva para salvar la vida de ciertos pacientes.
Antes siempre había ATB nuevos, listos para ser utilizados pero esta vez la industria farmacéutica se ha dedicado a campos mas rentables: diabétes, hipertensión que son enfermedades mas lucrativas.
Para la industria farmacéutica, es más lucrativo diseñar medicamentos para enfermedades crónicas que necesiten ser formuladas para 10 años que para una semana como en el caso de los antibióticos.
Sin ATB nuevos, nuestro sistema de defensa contra los nuevos gérmenes se debilita y estamos a expensas de brotes de epidemias y en el peor de los casos esto sea demasiado tarde para reaccionar. Se necesitan nuevos ATB.
Los 15 o mas años que demora un ATB nuevo, así como los costos de mas de 20 millones de dólares, explican el porque la industria farmacéutica no quiere producir mas ATB. Invertir tiempo y dinero que no va a ser para nada rentable para un medicamento que se usará en una escala muy reducida.