Premio Nobel de Fisiología o Medicina 1954 — Enders, Weller y Robbins: el poliovirus en una placa de cultivo
Lo que aprenderá al leer este artículo
Comprenderá cómo tres científicos lograron cultivar el virus de la poliomiente en células no neuronales humanas, por qué este avance transformó radicalmente la investigación sobre la polio —que hasta entonces requería exclusivamente el uso de monos— y cómo este descubrimiento hizo posible la producción masiva de la vacuna de Salk al año siguiente y, pocos años después, la de Sabin.
Una historia contraintuitiva — ¿Dónde crecen los virus?
Es fácil imaginar los virus como "agentes que invaden y se replican en cualquier célula". En realidad, la mayoría de los virus solo infectan tipos específicos de células. Algunos infectan hepatocitos, otros células epiteliales y otros neuronas. Esta especificidad determina las características de la enfermedad que el virus provoca.
El virus de la poliomielitis es un ejemplo fascinante de este concepto. Hasta la década de 1940, la comunidad científica creía que este virus solo se reproducía en tejido nervioso. Las evidencias parecían sólidas: el virus destruye las neuronas motoras de la médula espinal, causando parálisis, y experimentalmente solo se había cultivado en la médula espinal y el cerebro de monos.
Esta creencia constituía un grave cuello de botella para la investigación. Para realizar experimentos, era necesario infectar monos y utilizar su tejido nervioso, un método costoso, de baja reproducibilidad e imposible de escalar. El desarrollo de vacunas permaneció estancado durante años debido a este obstáculo.
El equipo de Enders desmanteló esta creencia. Lograron cultivar el virus de la poliomielitis en células no neuronales humanas (líneas celulares de piel y músculo). Fue el momento en que se rompió una larga suposición académica, eliminando así el cuello de botella en la investigación de la polio.
Expresado en términos de ciencias de la computación, este descubrimiento fue el establecimiento de un entorno sandbox seguro para manejar procesos peligrosos a gran escala. Antes, para manipular virus peligrosos (procesos), era necesario utilizar monos (servidores físicos costosos); con el establecimiento del sistema de cultivo celular, se pudo ejecutar la cantidad deseada dentro de un contenedor.
El contexto de la época — El clímax del pánico por la polio
1954 fue el año en que el pánico por la poliomielitis alcanzó su punto máximo en Estados Unidos.
Cada verano, la poliomielitis causaba brotes en las ciudades estadounidenses. Los niños sufrían parálisis repentina e incapacidad para caminar; en los casos graves, debido a la parálisis de los músculos respiratorios, debían ser colocados en un pulmón de acero (iron lung), un dispositivo de ventilación mecánica. Tras que el presidente Franklin D. Roosevelt (en el cargo 1933–1945) contrajera la enfermedad y quedara con parálisis en las piernas, la respuesta a la poliomielitis se convirtió en una prioridad nacional, y la campaña benéfica March of Dimes recaudaba fondos masivos para la investigación.
En mayo del mismo año, la Corte Suprema de los Estados Unidos dictó el fallo Brown contra el Consejo de Educación. Esta decisión, que declaró inconstitucional la segregación racial en la educación, se convirtió en un hito fundamental para el posterior movimiento por los derechos civiles en Estados Unidos durante la segunda mitad del siglo XX. El auge del macartismo comenzó a remitir gradualmente ese año, y en diciembre, el senador McCarthy fue censurado mediante una resolución del Senado. Fue un año de profundas transformaciones en la sociedad estadounidense.
Si lo comparamos con la historia de Corea, 1954 fue el año en que Syngman Rhee aprobó la reforma constitucional para un tercer mandato (la reforma de "Sasa-oip" en noviembre). Este acto, que modificó de manera forzada la disposición constitucional que prohibía un tercer mandato presidencial, socavó de forma decisiva la legitimidad política del régimen de Rhee. Mientras que en otras partes del mundo se consolidaban técnicas experimentales sofisticadas, como el cultivo en aislamiento, en la peniente coreana la política estaba socavando los cimientos de la legitimidad.
El equipo de tres
John Franklin Enders nació en una acomodada familia de banqueros en Connecticut, Estados Unidos. Su trayectoria vital fue singular: estudió literatura en Yale antes de cambiar su especialización a microbiología en la escuela de posgrado de Harvard. Más tarde, pasó la mayor parte de su vida en la Facultad de Medicina de Harvard y el Hospital Infantil de Boston.
Alrededor de 1946, su laboratorio comenzó a investigar sistemáticamente el cultivo de tejidos de varios virus, como el sarampión, la varicela y la poliomielitis. Dos jóvenes investigadores se unieron a este equipo: Thomas Huckle Weller y Frederick Chapman Robbins. Ambos eran graduados de la Facultad de Medicina de Harvard y se incorporaron al laboratorio de Enders tras participar en la Segunda Guerra Mundial.
La relación entre los tres fue especial. Aunque Enders era el líder de facto del equipo, la contribución real al descubrimiento se distribuyó de manera relativamente equitativa entre los tres. Weller se encargó de la mejora de las técnicas de cultivo celular, Robbins realizó estudios comparativos de diversas familias de virus, y Enders dirigió la orientación general y la interpretación de los resultados. El hecho de que el Premio Nobel se otorgara por igual a los tres refleja la esencia del equipo. Es otro ejemplo de la gestión del crédito de equipo, en contraste con la controversia del crédito Waxman-Schatz de 1952.
El experimento decisivo: el descubrimiento de 1949
En 1948, el equipo estaba llevando a cabo un proyecto para cultivar el virus de la varicela en células embrionarias humanas. Weller preparó las placas de cultivo, pero solo se utilizaron cuatro; en algunas de las placas restantes, el equipo dejó reposar pequeñas cantidades de virus de la poliomielitis que tenían en el laboratorio. Según el consenso académico de la época (la creencia de que la poliomielitis solo crecía en tejido nervioso), este experimento no debería haber producido ningún resultado.
El resultado fue lo opuesto a la opinión convencional. El virus de la poliomielitis comenzó a crecer en estas células embrionarias humanas no neuronales y produjo un efecto citopático (cytopathic effect). El equipo confirmó repetidamente esta observación y la publicó en la revista Science en 1949.
El significado de este descubrimiento no fue reconocido de inmediato. Los desarrolladores de vacunas, incluido Jonas Salk, adoptaron pronto este método, y en pocos años fue posible producir el virus de la poliomilelitis de forma masiva y en condiciones estandarizadas, sin necesidad de monos.
Desde la perspectiva de la CS, este evento es el momento en que se demostró que las restricciones asumidas en realidad no existían. En el desarrollo de software, es un patrón repetitivo: el momento en que se revela que algo que se creía durante mucho tiempo que "solo funciona en este entorno" funciona, en realidad, en condiciones mucho más flexibles. Este momento suele ser el punto de partida para una gran expansión.
Una nueva herramienta: el cultivo celular
La razón por la que el descubrimiento de estas tres personas fue especial es que no se limitó al virus de la poliomielitis. Establecieron la utilidad de una herramienta general: el cultivo de células humanas, y posteriormente esta herramienta se utilizó en la investigación de muchos otros virus.
Los virus del sarampión, las paperas y la rubéola se cultivaron con el mismo enfoque, lo que sirvió de base para la vacuna contra el sarampión (1963), la vacuna contra las paperas (1967), la vacuna contra la rubéola (1969) y la vacuna integrada MMR (1971).
El uso de la línea celular HeLa también se estableció durante este período. Esta línea celular, aislada en 1951 de un cáncer de cuello uterino de una mujer negra llamada Henrietta Lacks, se multiplicaba infinitamente y fue crucial para el cultivo masivo del virus de la poliomielitis y de otros diversos virus. Aunque el debate ético sobre las células HeLa (su uso sin el consentimiento de Lacks ni de su familia) continúa hoy en día, es evidente que estas células fueron una herramienta decisiva para la virología y la biología celular de finales del siglo XX.
El equivalente en CS de esta expansión es el poder de la infraestructura reutilizable. Una vez que se establece una buena herramienta, se acumulan múltiples aplicaciones sobre ella. Es exactamente el mismo patrón que cuando Docker, Kubernetes o ciertas librerías de código abierto se establecen y, sobre ellos, se crean innumerables aplicaciones.
Salk y Sabin — Dos enfoques para la vacuna contra la poliomielitis
El momento decisivo en que el descubrimiento del equipo de Enders se hizo práctico fue el anuncio de la vacuna inactivada contra la poliomielitis de Salk en 1955. En ensayos clínicos a gran escala, esta vacuna redujo drásticamente la incidencia de la poliomielitis, y el temor prolongado de la sociedad estadounidense comenzó a disiparse.
Posteriormente, hacia 1961, se introdujo la vacuna viva atenuada de Albert Sabin. Se caracterizaba por la administración oral de un virus vivo pero debilitado, ofreciendo la conveniencia de la vacunación masiva y una inmunidad fuerte. Durante la siguiente media centuria, la vacuna de Sabin se convirtió en el eje del programa mundial de erradicación de la poliomielitis.
Es interesante que los enfoques de vacunación de ambos fueran distintos: Salk utilizó virus inactivados y Sabin, virus atenuados. La infraestructura de cultivo celular establecida por el equipo de Enders permitió ambas estrategias de desarrollo de vacunas. Este caso demuestra que una característica de una buena infraestructura es su capacidad para sustentar múltiples aplicaciones distintas.
Hoy en día, la poliomielitis ha sido erradicada en la mayor parte del mundo y solo persiste en algunas regiones (Afganistán y Pakistán). El Programa Mundial de Erradicación de la Poliomielitis de la OMS se acerca a su conclusión, y el primer paso de este viaje fue una placa de cultivo en Boston en 1949.
Por qué es importante
Resumir el legado de estas tres personas es presentar un ejemplo claro del viejo principio de que "la herramienta determina la visión".
La investigación sobre la poliomielitis, que estaba limitada a experimentos con monos, se expandió con una escala y reproducibilidad completamente nuevas al obtener la nueva herramienta del cultivo celular. Esta expansión hizo posible el desarrollo de vacunas, las cuales han logrado la erradicación casi total de la poliomielitis. La cadena herramienta → expansión → aplicación → resultado social traza la trayectoria completa de esta historia.
Este principio se repite hoy en día. Tras el establecimiento de las herramientas de edición genética CRISPR, se han acumulado múltiples aplicaciones sobre ellas; y tras la consolidación de la tecnología de vacunas de ARNm, se está reconfigurando el desarrollo de vacunas contra diversas enfermedades infecculas. El hecho de crear buenas herramientas es, en sí mismo, abrir múltiples futuros, tal como nos recuerdan estas tres personas.
Otra implicación es el reconocimiento honesto del crédito de equipo. El hecho de que los tres recibieran el premio por igual refleja que el descubrimiento fue realmente una colaboración entre ellos. Aunque el reconocimiento honesto de la contribución de equipo sigue siendo un desafío tanto en la academia como en la industria, este caso sirve como un excelente modelo.
Resumen de Enders, Weller y Robbins (1954): Éxito en el cultivo del virus de la poliomielitis en células humanas no neuronales (1949), eliminando el cuello de botella de los experimentos anteriores dependientes de monos. Esta infraestructura de cultivo celular permitió la producción a gran escala de la vacuna de Salk (1955) y la de Sabin (1961), y sirvió como base para el desarrollo posterior de diversas vacunas, como las del sarampión, las paperas y la rubéola.
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