Los primeros antibióticos, la penicilina Descubrimiento y desarrollo de la penicilina Figura 7.2. (A) Fórmula química de la bencil- penicilina. (B) Estructura cristalográfica de la sal potásica de la bencil-penicilina determinada por Dorothy Hodgkin en 1945. Los átomos de carbono están coloreados en gris, los de nitrógeno en azul, oxígeno en rojo, azufre en amarillo y potasio en morado. Figura 7.3. (A) Mecanismo de acción de las proteínas de biosíntesis de la pared bacteriana (PBP). Las PBP van creando enlaces entre los péptidos de la pared. (B) Inhibición de las PBP por la penicilina. La penicilina bloquea la PBP impidiendo la formación de enlaces entre péptidos. La casualidad y el rigor científico se aliaron en este logro. Tras finalizar la Primera Guerra Mundial, un capitán del cuerpo médico llamado Alexander Fleming regresó a su puesto como médico en el St. Mary’s Medical School de la Universidad de Londres. Fleming estaba interesado en la búsqueda de sustancias antibacterianas que no dañaran los tejidos animales. A final de julio de 1928, antes de irse de vacaciones, Fleming dejó unas 50 placas inoculadas para que creciera una bacteria patógena, el estafilococo. A su regreso, el 3 de septiembre, al desordenado laboratorio encontró una de esas placas contaminada con un moho. En vez de tirar directamente a la basura ese experimento fallido, la curiosidad de Fleming le impulsó a analizarlo. Observó que alrededor del hongo, las colonias de estafilococos en contacto con el hongo estaban muertas, mientras que las más lejanas se habían reproducido normalmente. Inmediatamente se percató de que el hongo, llamado Penicillium notatum, había liberado alguna sustancia bactericida que Fleming bautizó como penicilina. Como se descubrió más tarde, el azar jugó un papel más importante de lo esperado: en el verano de 1928 Londres sufrió unos cambios de temperatura más bruscos que de costumbre, llegando al inicio de agosto a temperaturas entre 16-20 ºC, y mucho más cálidas después (hasta 30 ºC). Este hecho provocó el desarrollo primero de las esporas de Penicillium notatum (que crecen entre 15 y 20 ºC de temperatura) y posteriormente del estafilococo (cuya temperatura óptima de crecimiento es entre 30-37 ºC). Esta feliz coincidencia hizo que ambas colonias de hongos y bacterias crecieran en la misma placa (¡solo en una de las cincuenta!) y permitió que el efecto bactericida del hongo fuera visible. Fleming no era químico y todos sus intentos de purificar y estabilizar la penicilina fracasaron. La penicilina y su efecto bactericida quedó olvidado durante 10 años hasta que Florey y Chain del Oxford Institute of Pathology se interesaron por este tema. Ambos dirigían un equipo que consiguió purificar a pequeña escala la penicilina y que en 1940 tuvo éxito en la cura de ratones previamente infectados. Mientras que los ratones sin tratamiento morían sin remedio a causa de la infección, aquellos tratados con penicilina sobrevivían, mostrando de manera inequívoca la eficacia de esta como herramienta terapéutica. Fleming, Florey y Chain recibirían en 1945 el Premio Nobel de Fisiología y Medicina por estos descubrimientos.En la década de 1940, la Segunda Guerra Mundial estalló en Europa y la posibilidad de combatir las enfermedades infecciosas de miles de soldados podía significar la diferencia entre la victoria y la derrota. En febrero de 1941 se trató con éxito al primer paciente humano, sin embargo una sola cura supuso utilizar toda la reserva de penicilina de los Estados Unidos. Era evidente que se debería producir penicilina en masa si se quería utilizar a gran escala. La importancia de la penicilina no fue cuestionada en aquellos momentos y un total de 21 compañías norteamericanas se unieron para producir 2,3 millones de dosis en preparación del día D y la invasión de Normandía. Rápidamente la penicilina se conoció como la “droga maravillosa” de la guerra, al curar las enfermedades infecciosas y salvar millones de vidas (figura 7.1). La producción de esta droga requería usar enormes fermentadores donde poder crecer cantidades ingentes del hongo, para después purificar de ellas una ínfima fracción de penicilina. Pero en julio de 1943 un grupo de químicos descubrió por fin el ingrediente activo de la penicilina, una pequeña molécula de tan solo 27 átomos: 11 hidrógenos, 9 carbonos, 4 oxígenos, 2 de nitrógeno y 1 de azufre. Sin embargo, varias moléculas eran posibles con esa formada por 1 anillo de 4 átomos fusionado con otro anillo de 5 conocido como beta-lactama. La solución al problema de la estructura de la penicilina vendría de los estudios de cristalografía de rayos X.