INDUSTRIA Y TECNOLOGIA.

EXPERTO EN INDUSTRIA Y TECNOLOGIA: por Sergio Romero

Ver lo que otros no ven: el descubrimiento de la penicilina

Como un simple accidente en el laboratorio, pudo convertirse en uno de los mayores descubrimientos de la ciencia médica. Esto ocurrió hace muchos años, en Londrés, alrededor de 1928, Alexander Fleming se encontraba trabajando en su laboratorio con un cultivo de bacterias pero accidentalmente estas fueron contaminadas con un hongo. Fleming
Para otra persona esto significaba perder tiempo y esfuerzo, pero para Fleming fue diferente. Le extraño algo que, observó en el crecimiento de ese hongo: Lo que vieron sus ojos muy feliz, dió sentido a muchos meses posteriores de investigación.
Observa la imagen de la caja de petri.

Foto original tomada por Fleming Foto actual

El hongo había evitado el crecimiento de las bacterias que estaban cerca de él. Para explicar lo que estaba sucediendo, Fleming un año más tarde en un articulo para el Journal of Experimental pathology, revista de patología experimental, menciona que el hongo al que llamó Penicilum notatum produce una sustancia química a la que llamó “principio activo”, capaz de matar a las bacterias. Este hecho, paso sin pena ni gloria para los lectores médicos y cientificos de su época.
Años más tarde de lo ocurrido en ese laboratorio de Londrés, llamó la atención a otros cientificos que vieron la posibilidad de aislar esta sustancia para ser utilizada con fines médicos y matar las bacterias pero que se encontraban en los humanos.
Howard Florey y Ernst Chain, retomaron las investigaciones de Fleming, aislando ese “principio activo” que llamaron penicilina. En 1940, fueron los primeros en utilizar la penicilina en seres humanos. Florey investigó la actividad biológica de diversos mohos y bacterias, y eligió la penicilina descubierta por Fleming para sus investigaciones. En 1940, gracias a la sólida formación química de Ernst Chain, consiguen aislar la penicilina. A partir de este año el fármaco comenzó a aplicarse en seres humanos, pero su uso no se generalizó hasta la Segunda Guerra Mundial, cuando la necesidad de curar las heridas de los soldados hizo que se aplicara en diferentes soluciones.

Fotos: Florey el que tiene lentes y Chain.

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.
Existen varias fuentes principales para desarrollar nuevos fármacos, entre ellas tenemos:
1. Diseño racional de fármacos
Por medio de esta técnica el químico debe ser capaz de:
Ÿ Visualizar moléculas
Ÿ Estudiar la estructura de las moléculas
Ÿ Comparar la estructura y propiedades de las moléculas
Ÿ Estudiar interacciones entre las moléculas
Ÿ Estudiar mecanismos de reacción
Ÿ Predecir la estructura y propiedades de las moléculas
Ÿ 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:
Ÿ Se construyen moléculas en el editor con base en la geometría estándar, por ejemplo la distancia promedio de enlaces y ángulos entre diferentes átomos.
Ÿ Por métodos que permitieron conocer la geometría de moléculas como cristalografía de rayos X.
2. Tamizaje de productos naturales
Aunque los primeros agentes farmacológicos realmente eficaces fueron obtenidos de fuentes naturales ( penicilina, opioides, insulina, etc.), el tamizaje de productos naturales fue hasta cierto punto dejado de lado por un tiempo considerable. Pero esta metodología ha sido importante y fue utilizada por cientificos como Selman Waskman para encontrar antibióticos nuevos. Para eso, se realiza un arduo y sistemático trabajo de búsqueda o rastreo, llamado “screening”, que se podría resumir en los siguientes pasos:
Se obtiene la mezcla de microorganismos que hay en diferentes muestras de tierra o de agua.
a. Se analiza la capacidad que tiene cada muestra de producir algún tipo de antibiótico a través de antibiogramas u otros tipo de ensayos.
b. 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.
c. Se estudia de qué tipo de antibiótico se trata para comprobar que no sea uno ya conocido.
d. Se estudia de qué bacteria u hongo se trata para ver cómo puede crecer en cultivo.
e. Se ensaya la producción del antibiótico haciendo crecer al microorganismo en pequeños fermentadores, para pasar luego a más grandes.
2. Fase preclínica
Una vez hallada una molécula que pudiera suponer un avance en la terapéutica, la siguiente fase consiste en la realización de pruebas físicas y químicas, básicamente orientadas a determinar la susceptibilidad a la degradación de moléculas potencialmente útiles. Usualmente las moléculas más inestables son rápidamente descartadas o, en el mejor de los casos, se modifican químicamente para aumentar su estabilidad.
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.
Los estudios clínicos, presentan tres fases:
La fase 1: es la inroducción inicial de un fármaco nuevo e seres humanos. Estos estudios se vigilan rigurosamente y pueden realizar se en pacientes, pero por lo general se realizan en voluntarios saludables. Su proósito es determinar los efectos metabílicos y farmacológicos del fármaco en seres humanos, los efectos colaterales realcionados con mayores dósis, y si fuera posible, obtener las primeras pruebas de eficacia
La fase 2. incluyen los primeros estudios clínicos controlados que intentan conseguir datos preliminares sobre la eficacia del fármaco e indicaciones especificas en pacientes enfermos o en mal estado de salud. Esta fase del estudio ayuda a determinar efectos colaterales a corto plazo y los riesgos comunes del fármaco. Se realiza por lo general con un número pequeño de pacientes, por lo general de varios cientos de personas.
La fase 3: Los estudios de la fase 3, son estudios mas extensos, controlados y no controlados. Se realizan después que los estudios preliminares de la fase 2 han indicado la eficacia del fármaco, y están concebidos para adquirir información adicional sobre la eficacia y seguridad del fármaco. La fase 3 incluyen usualmente desde varios cientos hasta miles de pacientes.
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.

Video sobre el uso de los antibióticos
Antibióticos para el engorde de animales
Desde el descubrimiento de la penicilina, los antibióticos han resultado ser los medicamentos de primera línea con las cuales cuentan los principales centros de salud del mundo para combatir las enfermedades infecciones. En los últimos tiempos ha tenido otros usos, como es el engorde de animales.
Esta situación ha llevado a que ciertos antibióticos utilizados en medicina pierdan su eficacia, esto es debido a que la resistencia que adquieren las bacterias de estos animales, se puede pasar por reproducción a las bacterias de nuestra flora bacteriana.
Investigaciones en la búsqueda de nuevos antibióticos
Hallar nuevos antibióticos para su comercialización, es una tarea que como vimos en el tema de desarrollo de un fármaco puede durar mas de 15 años, pasado este tiempo las industrias farmacéuticas que invirtieron esfuerzos científicos y económicos, quieren obtener beneficios rentables para el nuevo medicamento. En el caso de los antibióticos, se encuentran situaciones no alentadoras, como:
a. Los antibióticos son medicamentos recetados por un corto periodo de tiempo en comparación de otros que se utilizan para enfermedades mas largas y a su vez más rentables en cuanto a la venta, como la insulina y medicamentos para la hipertensión.
b. En poco tiempo los antibióticos pueden perder su eficacia si se utilizan como activadores de crecimiento. En Europa, por ejemplo, se ha prohibido su uso para este fin ya que las bacterias se resistentes mas resistentes a los antibióticos como las tetraciclinas.Parece ser que, la era dorada de los antibióticos comienza a diluirse y con ello la posibilidad aumenta en que una epidemia puede ponernos en verdaderos aprietos, sino existe un nuevo antibiótico nuevo capaz de eliminarlo. Esto es alarmante pero se crean otras posibilidades y sustancia que pueden ser eficaces, el problema ahora es el tiempo para que estas sean seguras para su comercialización, bajen su costos y sean accesibles para el resto de la población.