Fisiopatología

En Alemania, en la década de 1830, Johannes Peter Müller lideró el establecimiento de la investigación fisiológica como autónoma de la investigación médica. En 1843, se fundó la Sociedad Física de Berlín , en parte para purgar la biología y la medicina del vitalismo , y en 1847, Hermann von Helmholtz , quien se unió a la Sociedad en 1845, publicó el artículo "Sobre la conservación de la energía", de gran influencia para reducir los fundamentos de la investigación fisiológica a las ciencias físicas. A finales de la década de 1850, el patólogo anatómico alemán Rudolf Virchow , antiguo alumno de Müller, centró su atención en la célula, estableciendo la citología como el eje de la investigación fisiológica. También reconoció la fisiopatología como una disciplina distinta, argumentando que debía basarse en la observación clínica y la experimentación en lugar de la patología puramente anatómica. ^{[ 4 ]} La influencia de Virchow se extendió a su alumno Julius Cohnheim , pionero de la patología experimental y del uso de la microscopía intravital , impulsando aún más el estudio de la fisiopatología. ^{[ 4 ]}

Hacia 1863, motivado por el informe de Louis Pasteur sobre la fermentación a ácido butírico , su compatriota francés Casimir Davaine identificó un microorganismo como el agente causal crucial de la enfermedad bovina del ántrax , pero su desaparición rutinaria de la sangre llevó a otros científicos a inferir que era un mero subproducto de la putrefacción . ^{[ 5 ]} En 1876, tras el informe de Ferdinand Cohn sobre una diminuta etapa de espora de una especie bacteriana, el también alemán Robert Koch aisló las bacteridas de Davaine en cultivo puro —un paso fundamental que establecería la bacteriología como una disciplina distinta— identificó una etapa de espora, aplicó los postulados de Jakob Henle y confirmó la conclusión de Davaine, una hazaña importante para la patología experimental . Pasteur y sus colegas continuaron con investigaciones ecológicas que confirmaron su papel en el medio ambiente natural a través de las esporas en el suelo.

Además, en cuanto a la sepsis , Davaine inyectó conejos con una pequeña cantidad de sangre pútrida altamente diluida, reprodujo la enfermedad y utilizó el término fermento de putrefacción , pero no estaba claro si esto se refería, como el término fermento de Pasteur , a un microorganismo o, como para muchos otros, a una sustancia química. ^{[ 6 ]} En 1878, Koch publicó Etiología de las enfermedades infecciosas traumáticas —a diferencia de cualquier trabajo anterior— en el que, en 80 páginas, Koch, como señaló un historiador, "pudo demostrar, de manera prácticamente concluyente, que varias enfermedades, que difieren clínica, anatómica y etiológicamente , pueden producirse experimentalmente mediante la inyección de materiales pútridos en animales". ^{[ 6 ]} Koch utilizó la bacteriología y los nuevos métodos de tinción con colorantes de anilina para identificar microorganismos específicos para cada una. ^{[ 6 ]} La teoría microbiana de la enfermedad cristalizó el concepto de "causa" como presumiblemente identificable mediante la investigación científica. ^{[ 7 ]}

El médico estadounidense William Henry Welch se formó en patología alemana entre 1876 y 1878, incluso bajo la tutela de Julius Cohnheim , y abrió el primer laboratorio científico de Estados Unidos —un laboratorio de patología— en el Hospital Bellevue de la ciudad de Nueva York en 1878. ^{[ 8 ]} El curso de Welch atrajo la inscripción de estudiantes de otras facultades de medicina, que respondieron abriendo sus propios laboratorios de patología. ^{[ 8 ]} Una vez nombrado por Daniel Coit Gilman , por consejo de John Shaw Billings , como decano fundador de la facultad de medicina de la recién formada Universidad Johns Hopkins que Gilman, como su primer presidente, estaba planeando, Welch viajó de nuevo a Alemania para formarse en bacteriología de Koch en 1883. ^{[ 8 ]} Welch regresó a Estados Unidos, pero se trasladó a Baltimore, deseoso de reformar la medicina estadounidense, combinando la patología anatómica de Virchow, la patología experimental de Cohnheim y la bacteriología de Koch. ^{[ 9 ]} La facultad de medicina de Hopkins, dirigida por los "Cuatro Jinetes" —Welch, William Osler , Howard A. Kelly y William Stewart Halsted— abrió sus puertas en 1893 como la primera facultad de medicina de Estados Unidos dedicada a la enseñanza de la medicina científica alemana. ^{[ 8 ]}

Los primeros institutos biomédicos, el Instituto Pasteur y el Instituto de Enfermedades Infecciosas de Berlín , cuyos primeros directores fueron Louis Pasteur y Robert Koch , se fundaron en 1888 y 1891, respectivamente. El primer instituto biomédico de Estados Unidos, el Instituto Rockefeller para la Investigación Médica , se fundó en 1901 con Welch, apodado "decano de la medicina estadounidense", como director científico, quien nombró a su antiguo alumno de Hopkins, Simon Flexner, director de los laboratorios de patología y bacteriología. Bajo la influencia de la Primera y la Segunda Guerra Mundial , el Instituto Rockefeller se consolidó como la institución líder mundial en investigación biomédica.

La pandemia de 1918 desencadenó una búsqueda frenética de su causa, aunque la mayoría de las muertes se debieron a neumonía lobar , ya atribuida a la invasión neumocócica . En Londres, en 1928, un patólogo del Ministerio de Salud llamado Fred Griffith documentó la transformación neumocócica , mostrando cómo podía cambiar de virulento a avirulento y alternar entre tipos antigénicos —casi como si fuera una especie diferente— poniendo en duda la causalidad directa de la neumonía. ^{[ 10 ] [ 11 ]} El laboratorio de Oswald T. Avery , del Instituto Rockefeller, uno de los primeros expertos en neumococos, quedó tan preocupado por el informe que se negó a intentar replicarlo. ^{[ 12 ]}

Durante las vacaciones de verano de Avery, Martin Henry Dawson , un británico-canadiense que creía que todo lo que venía de Inglaterra era correcto por defecto, repitió los resultados de Griffith y logró la transformación in vitro , lo que hizo que la investigación fuera más precisa. ^{[ 12 ]} Al regresar, Avery conservó una foto de Griffith en su escritorio mientras sus investigadores seguían el rastro. En 1944, Avery, Colin Munro MacLeod y Maclyn McCarty informaron que el factor de transformación era el ADN , lo cual fue ampliamente puesto en duda entre las estimaciones de que algo debía interactuar con él. ^{[ 13 ]} En el momento del informe de Griffith, no se reconocía que las bacterias tuvieran genes. ^{[ 14 ]}

La primera genética, la genética mendeliana , comenzó en 1900, pero la herencia de los rasgos mendelianos se localizó en los cromosomas en 1903, dando origen a la genética cromosómica . La bioquímica surgió en la misma década. ^{[ 15 ]} En la década de 1940, la mayoría de los científicos consideraban la célula como un "saco de sustancias químicas" —una membrana que contenía solo moléculas sueltas en movimiento browniano— y las únicas estructuras celulares especiales eran los cromosomas, de los que carecen las bacterias como tales. ^{[ 15 ]} Se presumía que el ADN cromosómico era demasiado simple, por lo que se buscaban genes en las proteínas cromosómicas . Sin embargo, en 1953, el biólogo estadounidense James Watson , el físico británico Francis Crick y la química británica Rosalind Franklin dedujeron la estructura molecular del ADN —una doble hélice— y conjeturaron que deletreaba un código. A principios de la década de 1960, Crick ayudó a descifrar el código genético en el ADN, estableciendo así la genética molecular .

A finales de la década de 1930, la Fundación Rockefeller impulsó y financió el programa de investigación en biología molecular —que buscaba una explicación fundamental de los organismos y la vida— liderado principalmente por el físico Max Delbrück en Caltech y la Universidad de Vanderbilt . ^{[ 16 ]} Sin embargo, la existencia de orgánulos en las células era controvertida debido a la visualización poco clara con la microscopía óptica convencional . ^{[ 15 ]} Alrededor de 1940, principalmente a través de la investigación del cáncer en el Instituto Rockefeller, la biología celular surgió como una nueva disciplina que llenó el gran vacío entre la citología y la bioquímica mediante la aplicación de nuevas tecnologías —ultracentrífuga y microscopio electrónico— para identificar y deconstruir estructuras, funciones y mecanismos celulares. ^{[ 15 ]} Las dos nuevas ciencias se entrelazaron: la biología celular y la biología molecular . ^{[ 15 ]}

Inspirado por Griffith y Avery, Joshua Lederberg confirmó la conjugación bacteriana —descrita décadas antes pero controvertida— y recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1958. ^{[ 17 ]} En el Laboratorio Cold Spring Harbor en Long Island, Nueva York, Max Delbrück y Salvador Luria dirigieron el Grupo de Fagos —donde trabajaba Watson— descubriendo detalles de la fisiología celular mediante el seguimiento de los cambios en las bacterias tras la infección con sus virus , el proceso de transducción . Lederberg lideró la apertura de un departamento de genética en la facultad de medicina de la Universidad de Stanford y facilitó una mayor comunicación entre biólogos y departamentos médicos. ^{[ 17 ]}

En la década de 1950, la investigación sobre la fiebre reumática , una complicación de las infecciones estreptocócicas , reveló que estaba mediada por la propia respuesta inmune del huésped, lo que impulsó la investigación del patólogo Lewis Thomas, que condujo a la identificación de enzimas liberadas por las células inmunes innatas macrófagos y que degradan el tejido del huésped. ^{[ 18 ]} A finales de la década de 1970, como presidente del Memorial Sloan-Kettering Cancer Center , Thomas colaboró ​​con Lederberg, quien pronto se convertiría en presidente de la Universidad Rockefeller , para redirigir el enfoque de financiación de los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU . hacia la investigación básica sobre los mecanismos que operan durante los procesos de enfermedad, de los cuales los científicos médicos eran prácticamente ignorantes en ese momento, ya que los biólogos apenas se habían interesado en los mecanismos de las enfermedades. ^{[ 19 ] [ 20 ]}