Serendipia e Investigación en Microbiología

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Rev. Col. de MQC de Costa Rica (2001) vol. 8 número 1

Serendipia e Investigación en Microbiología Dr. Francisco Hernández-Chavarría1,2 y Dra. Patricia Rivera3 1Facultad

de Microbiología y de Microscopía Electrónica, Universidad de Costa Rica 3Hospital Nacional de Niños, CCSS, San José, Costa Rica.

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Serendipia es un término relativamente común en la literatura científica en inglés, que desafortunadamente es poco conocido en español e incluso no es registrado en el diccionario de la Real Academia Española.

El diccionario enciclopédico de lengua inglesa Webster define “serendipity” como: (1) la aptitud de hacer descubrimientos deseables por accidente; o (2) buena fortuna o suerte. La primera acepción es más acorde con el significado que se le da a este término en las ciencias.

Tal vez el ensayo más completo sobre el origen y aplicación en biomedicina de este término, en español, fue escrito por el Dr. Ruy Pérez-Tamayo (1980), quien lo define como “la capacidad de hacer descubrimientos por accidente y sagacidad, cuando se está buscando otra cosa”. Esta definición involucra a la sagacidad del individuo que realizó la observación casual, para percatarse de que realmente encontró algo valioso y continuar o reorientar la investigación ante tal descubrimiento. O sea, es algo diferente de una chiripa o del simple premio de la lotería, en los cuales cualquier individuo daría por sentado el golpe de suerte y allí acabaría el hecho fortuito. Por el contrario, el hallazgo relacionado con serendipia puede haberle ocurrido a muchos; pero solo aquellas mentes preparadas, como pregonaba Pasteur, serán capaces de

comprender y explotar ese hallazgo. Por ejemplo, desde Adán hasta Newton, cuántos individuos habían visto caer manzanas u otras frutas, pero solo este último se planteó la ley universal de la gravedad.

El término serendipity fue acuñado por un noble inglés, Hugh Walpole, quien también inventó otra serie de términos que no tuvieron la misma acogida (Pérez-Tamayo, 1980; Krasse, 1996).

Walpole menciona el término de marras en una carta que escribió a un amigo, en la que agradece una pintura que este le regaló y gracias a la cual hizo el hallazgo por serendipia, de que el pintor había sido uno de los favorecidos por los Medici, y para explicarle a su amigo el origen del término le menciona el cuento “Los tres príncipes de Serendipo” y escribe:

“...sus altezas viajaban siempre haciendo descubrimientos, por accidentes y sagacidad, de cosas que no estaban buscando; por ejemplo, uno de ellos descubrió que una mula tuerta del ojo derecho había pasado por el mismo camino recientemente, porque el pasto solo había sido comido del lado izquierdo, donde era menos bueno que en el lado opuesto ¿entiendes ahora lo que es serendipia?” (Pérez-Tamayo, 1980).

Existe una lista muy amplia de grandes descubrimientos en los cuales la fortuna tocó a un investigador con una mente lo suficientemente sagaz para percatarse de que estaba ante algo nuevo. Mencionamos previamente a Newton y la manzana que cayó; pero en física también sobresalen descubrimientos como el realizado por W.C. Röntgen en 1895, cuando experimentaba con la fluorescencia en tubos de rayos catódicos y descubrió una fuente energética desconocida, a la que llamó rayos X. Otro ejemplo fue el de James Watt, quien en 1761, al mirar la tapa de la tetera saltando

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por el vapor del agua hirviendo, tuvo la idea de emplear esa fuerza para mover piezas y con ello imaginó la máquina de vapor, que patentó en 1769. En la química de colorantes, los ejemplos de accidentes llevaron a la síntesis de tintes para telas, como los logrados por W.H. Purkin en 1856 y por A.G. Dandridge en 1928. También, Hilaire de Chardonnet, uno de los asistentes de Pasteur, en 1870 sacó provecho del accidente que tuvo al romper un frasco de colodión: al día siguiente, cuando fue a limpiar el desastre, se encontró que el producto parcialmente polimerizado era pegajoso y formaba hilos como de seda, inventando así la seda sintética, que más tarde se llamó rayón.

Pero las ciencias biomédicas brindan un caudal abundante de ejemplos, como la observación de Von Mering y Minkowski de que las jaulas de unos perros usados para ciertas prácticas quirúrgicas se llenaban de hormigas, lo que motivó a investigar y se encontró que realmente era la orina de esos perros la que atraía a las hormigas; a esos animales se les había resecado el páncreas y así se encontró la relación entre este órgano y el umbral renal para la glucosa. O bien, el caso de Ignaz Semmelweis, un austríaco que en 1847 trataba de descubrir por qué había más casos de fiebre puerperal en los partos que atendían los estudiantes de medicina que en los que atendían las parteras; la muerte de un médico amigo suyo tras una herida que se hizo durante una autopsia le llevó a comprender esa diferencia.

Sin embargo, los tres ejemplos más atractivos en microbiología, al menos a nuestro parecer, son los que llevaron al descubrimiento de la penicilina, al hallazgo de Helicobacter pylori, y al diseño del método de cultivo en agar para la búsqueda de Strongyloides stercoralis, por lo que los comentamos a continuación.

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Penicilina y serendipia Posiblemente Alexander Fleming no era el dechado de orden y limpieza que esperamos de un microbiólogo moderno en el laboratorio. En 1922, encontró un principio bacteriolítico en las secreciones lacrimales y nasales cuando, estando resfriado, consciente o accidentalmente contaminó con sus secreciones nasales un plato de cultivo donde crecían colonias de Staphylococcus y encontró que las bacterias eran destruidas. Ese principio lo llamó lisozima y en pos de su purificación y caracterización trabajó por mucho tiempo, por lo que su laboratorio estaba atestado de platos de Petri con cultivos de las bacterias de sus experimentos; pero estos se acumulaban, ya que no acostumbraba a descartar con frecuencia los platos examinados. Por esa razón, un día de 1928, al regresar de unas vacaciones se encontró con la sorpresa de que en uno de tantos platos había crecido un hongo verde contaminante; pero alrededor del hongo no había colonias de bacterias. ¿Cuántos bacteriólogos habrían experimentado lo mismo y solo habían atinado a descartar los platos contaminados?

Fleming dedujo que ese hongo había secretado algo que inhibía el crecimiento de las bacterias y que llamó “penicilina”, por derivarse de un hongo del género Penicillium. Continuó trabajando en su purificación sin mucho éxito; pero la ayuda, los fondos necesarios y el impulso para explotar la penicilina vino con la Segunda Guerra Mundial, ante la necesidad de buscar drogas antimicrobianas para controlar las infecciones secundarias a las heridas; pues en esa época las únicas disponibles eran las sulfas. Así, en 1939 sus trabajos fueron retomados por Florey y Chain, quienes lograron purificar y probar el nuevo antibiótico en un paciente y con ello nació la era de los antibióticos: ¡todo por un hallazgo casual, por serendipia!

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El descubrimiento de muchos antibióticos en la segunda mitad del siglo XX obedeció a observaciones similares (Kaul, 1998) y la investigación de nuevos tratamientos contra el cáncer ha encontrado en la serendipia una fuente de avances importantes (Markman y Peereboom, 1997).

Helicobacter pylori: un ejemplo moderno de serendipia.

La historia del descubrimiento de Helicobacter pylori se inicia en 1979 cuando el Dr. John Robin Warren, patólogo del Hospital Royal Perth en Australia, hace la controversial observación de que en la mucosa gástrica de algunos pacientes con gastritis había bacterias (Marshall, 1988; Hernández y Rivera, 1989; Mosley, 1994).

Esa observación no era aceptada por la comunidad científica: ¡a quién se le podía ocurrir que en la barrera ácida que nos protege de las infecciones pudiesen vivir bacterias!

Entonces aparece un joven gastroenterólogo buscando un tema de investigación, el Dr. Barry J. Marshall, a quien se le asigna la investigación de esas bacterias gástricas. Marshall buscó ayuda con el microbiólogo del laboratorio de ese hospital, el Dr. C. Steward Goodwin, quien analizó el problema de esta forma: se trataba de una bacteria curva, Gram-negativa, por lo que podría ser una especie del género Campylobacter, y como tal se intentó aislar; o sea, se inició el estudio inoculando las muestras e incubándolas por 48 horas a 35°C, en una atmósfera microaerofílica. Sin embargo, los resultados siempre eran negativos, aún cuando en esas mismas muestras se observaban las bacterias en los cortes histológicos.

Entró en juego la casualidad: llegó la Semana Santa de 1982 y con ella las vacaciones y a Marshall se le olvidó sacar de la incubadora los platos inoculados. Cinco

días más tarde, cuando regresó de sus vacaciones, fue a revisar los platos y encontró que en todos había crecimiento: aparecían unas pequeñas colonias convexas y transparentes, y al hacerles una tinción de Gram confirmó que se trataba de una bacteria morfológicamente similar a las que había observado tantas veces en los cortes de mucosa gástrica... habían aislado la escurridiza bacteria. En efecto, se trataba de un bacilo microaerofílico, Gram-negativo, de crecimiento lento, que requería por lo menos 5 días de incubación a 35°C para lograr formar colonias de menos de 1 mm de diámetro. Sus primeros hallazgos fueron publicados en la revista The Lancet, con el título de aislamiento de una bacteria similar a Campylobacter y se bautizó al nuevo agente como Campylobacter pyloridis, nombre que luego se enmendó a C. pylori y finalmente se reclasificó en el nuevo género Helicobacter, para constituir su especie tipo.

El género actualmente incluye unas 20 especies adicionales, la mayoría de las cuales habitan el estómago de sus hospederos.

La explicación de cómo sobrevive H. pylori en el estómago, con un pH menor de 4, se debe a otro hallazgo interesante: estas bacterias siempre se observan en los surcos intercelulares, justo por donde se excreta la urea en el estómago. La bacteria tiene una actividad de ureasa tan exacerbada, que la reacción de hidrólisis, aún in vitro, tarda menos de un minuto. Pues bien, en el estómago, desdobla la urea produciendo CO2 y NH4+, que neutraliza su entorno, y con ello también se inicia parte de la patología que induce esta bacteria, pues el NH4+ desdobla el moco gástrico y debilita el gradiente de bicarbonato, otra barrera protectora que evita el daño del ácido sobre la propia mucosa. Lo importante de nuestro relato es que, al final de cuentas, un olvido o la casualidad permitieron los primeros aislamientos de H. pylori.

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El método de cultivo en agar para Strongyloides stercoralis: El nombre de este método puede llevar erróneamente a pensar que se trata de cultivar las larvas del parásito en agar. En realidad lo que se cultiva son las bacterias de las heces del paciente que toman un patrón especial de surcos sinuosos en los casos en los cuales hay larvas de S. stercoralis, pues estas migran del inóculo inicial “sembrando” las bacterias que arrastran en su cuerpo. El método consiste en colocar una porción de aproximadamente 2 g de heces en el centro de una placa de agar nutritivo o agar tripticasa-soya e incubar a 37°C por 24 horas o más. Luego de la incubación se observa el patrón de colonias: si la muestra es negativa, solo habrá una gran masa de colonias en el sitio de inoculación; pero, si es positiva, aparecerán caminos sinuosos de colonias.

Una descripción detallada del método ha sido presentada en una revisión reciente (Hernández-Chavarría, 2001).

La descripción de este método se basó en una observación casual, cuando se detectaron trazos sinuosos de colonias de bacterias en una placa de un coprocultivo, cuyo análisis al estereoscopio reveló la presencia de larvas de S. stercoralis (Panosian et al., 1986). Ello inspiró a Arakaki y colaboradores (1990) a utilizar ese hallazgo como una forma de evidenciar la presencia de tales larvas.

En conclusión, los hallazgos motivados por la casualidad o un accidente son tan importantes en la investigación científica, que nuestras mentes deben estar preparadas para esperar lo inesperado y para poder reconocer e interpretar tales hechos (Mechanic, 2001).

Referencias Arakaki, T., Masaaki, I., Fukunori, K., Atsushi, S., Ryuji, A. y Tsuyoshi, I.

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(1990) Efficiency of agar plate culture in detection of Strongyloides stercoralis infection. J. Parasitol. 76, 425-428.

Hernández, F. y Rivera, P. (1989) Helicobacter pylori (Campylobacter pylori): I. Un nuevo agente infeccioso asociado con gastritis y úlceras pépticas.

Rev. Cost. Cienc. Méd. 10, 47-56.

Hernández-Chavarría, F. (2001) Strongyloides stercoralis: un parásito subestimado. Parasitol. al Día 25, 40-49.

Kaul, P.N. (1998) Drug discovery: past, present and future. Prog. Drug Res. 50, 9-105.

Krasse, B. (1996) Serendipity or luck: stumbling on gingival crevicular fluid. J. Dent. Res. 75, 1627-1630.

Markman, M. y Peereboom, D.M. (1997) From serendipity to design: the evolution of drug of development in oncology.

Clevel. Clin. J. Med. 64, 155-163.

Marshall, B.J. (1988) Campylobacter pylori story. Scand. J. Gastroenterol. 23, 58-66.

Mechanic, D. (2001) Lessons from the unexpected: the importance of data infrastructure, conceptual models, and serendipity in health services research.

Milbank Q. 79, 459-477.

Mosley, M. (1994) Ulcer wars. Brit. Med. J. 309, 132.

Panosian, K., Marone, P. y Edberg, S.C. (1986) Elucidation of Strongyloides stercoralis by bacteria-colony desplacement. J. Clin. Microbiol. 24, 8995.

Pérez-Tamayo, R. (1980) Serendipia.

Ensayos sobre ciencia médica y otros sueños, 236 pp. Siglo Veintiuno Editores, México D.F.

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El Manejo de Calidad “6 Sigma” llegará pronto al Cuidado de la Salud James O. Westgard *

Artículo traducido por: Dr. Walter Cartín Sánchez, MQC Especialista en Hematología La tendencia más reciente en el manejo de la calidad se llama “6 Sigma” y usted puede esperar ver aplicaciones dentro del ámbito del cuidado de la salud en un futuro cercano. “6 Sigma” representa la evolución del Manejo de Calidad Total (MCT) con una evaluación más cuantitativa del proceso del desempeño y metas más claras para el proceso de mejoramiento. El poder de “6 Sigma” se debe a que tiene una medida universal del proceso de ejecución en la escala de Sigma para facilitar los puntos de referencia a través de procesos e industrias.

Los procesos “6 Sigma” no son realmente nuevos. Se iniciaron hace una década con el método de MCT Motorola. Esta empresa estableció una meta de que “6 Sigma” (o desviaciones estándar) deberían adaptarse dentro de los límites de tolerancia para el proceso; de aquí su nombre. Muchos de los líderes de “6 Sigma” trabajaron originalmente para Motorola.

La evaluación del proceso de desempeño en la escala Sigma es muy fácil para procesos de pruebas analíticas. Los límites de tolerancia máxima pueden tomarse del CLIA ‘88 (Clinical Improvement Amendments 1988) y la variación del proceso y el error sistemático se pueden calcular de procedimientos de validación de métodos, resultados de pruebas de aptitud y

datos de rutina del control de calidad. Para calcular la métrica Sigma, usted puede tomar el criterio de CLIA, restarle el error sistemático observado y dividirlo por la desviación estándar (SD) o coeficiente de variación (CV) de su método.

Para el colesterol, por ejemplo, el criterio de CLIA es de 10%. Con un método dado con un error sistemático de 0% y un CV de 2%, el proceso estaría caracterizado con un desempeño de 5 Sigma (10-0)/2. Ya que la meta para calidad de clase mundial es de 6 Sigma, se deduce que la meta de imprecisión para el método de colesterol debería ser de 1,7% (10/6). Por comparación, las pautas del NCEP (National Cholesterol Educational Program) para los métodos de colesterol especifican un CV de 3% (o mejor) y un error sistemático de 3% (o mejor) que podría conducir a un proceso cuyo desempeño es tan pobre como 2,3 Sigma (10-3)/3. En cualquier otra industria, un proceso que tenga un desempeño menor de 3 Sigma, ni siquiera sería considerado para producción de rutina ni para operación. Con este único ejemplo, se puede ver como el “6 Sigma” impactará nuestra manera de pensar y de comprender el proceso de desempeño y cambiaríamos nuestras metas y especificaciones para los métodos analíticos.

Pero el impacto será aún mayor porque la metodología de “6 Sigma” tiene aplicaciones amplias en cualquier momento en que el resultado de un proceso pueda ser valorado.

Para muchos procesos, los resultados pobres se pueden contar como errores o defectos, expresados por millón (DPM), después convertirlos a la métrica Sigma utilizando una tabla modelo disponible en cualquier texto de “6 Sigma”. En estos momentos, cuando los resultados son de gran interés en el campo del cuidado de la salud, “6 Sigma” provee una metodología general para describir el resultado del proceso en escala de Sigma.

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Para ilustrar este cálculo, considere el conocido problema con las llantas Firestone en los automóviles Ford SUVs. Un pobre resultado o defecto puede definirse como un reventón de llanta que cause un accidente.

Utilizando información disponible al público, han ocurrido 2.000 accidentes en vehículos equipados con 6.000.000 de llantas; por lo tanto, el porcentaje de defecto es 333 DPM (2.000/6.000.000). Utilizando el DPM con la tabla de conversión Sigma, esta cifra corresponde a un desempeño de 4,9 Sigma.

Probablemente solo algunos procesos en el cuidado de la salud se ejecuten tan bien como el de la producción de las citadas llantas. Estoy seguro de que encontrará esta declaración alarmante, pero las tasas de error de 1 a 2% son comúnmente aceptadas para los procesos del cuidado de la salud.

Estas tasas de error corresponden a 10.00020.000 DPM o al proceso de ejecución de 3,6-3,8 Sigma. Deberíamos estar luchando por tasas de error de 0,1% (4,6 Sigma) a 0,01% (5,2 Sigma) y aún más por un 0,001% (5,8 Sigma).

La primera aplicación de métricas Sigma en información de laboratorio fue publicada en el año 2000 por Nevalainene y colaboradores, en lo que algún día será reconocido como un documento muy importante. En la exactitud se observó una tasas de error de 1,8% (o 18.000 DPM), lo cual corresponde a 3,6 Sigma. La aceptación de especímenes hematológicos mostró una tasa de error de 0,38%, lo cual da un desempeño de 4,15 Sigma. El mejor desempeño se observó en errores de reporte, los cuales eran solo 0,0477, lo cual es un desempeño de 4,8 Sigma. El peor desempeño fue en las determinaciones de seguimiento de drogas terapéuticas, con un error del 24,4%, lo cual es un desempeño de 2,2 Sigma.

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Con el propósito de tener puntos de comparación, Nevalainene citó las siguientes cifras: el manejo de equipaje en aerolíneas muestra una tasa de error de 0,4% o 4000 DPM lo cual es un desempeño de 4,15 Sigma. La seguridad en las aerolíneas (del sistema normal de causas al azar, no las causas asignables como el reciente atentado terrorista) tiene un tasa baja de fatalidad de 0,43 muertes por millón de millas pasajero, lo cual es mejor que un desempeño 6 Sigma. Y como se ilustró anteriormente, la producción de llantas Firestone está cerca del nivel de desempeño de 5 Sigma. ¿Les gustaría explicarles a los pacientes por qué los procesos para el cuidado de la salud son solamente tan buenos como los procesos para el manejo de equipaje y probablemente no tan buenos como la producción de llantas Firestone? La razón es que nosotros mismos no hemos entendido bien como valorar la calidad de nuestros procesos y a fijar metas para procesos de mejoramiento. “6 Sigma” cambiará eso para siempre.

Los laboratorios son afortunados porque los conceptos pueden ser fácilmente aplicados y proveerán una metodología más cuantitativa para manejar la calidad de los servicios de Laboratorio.

Referencia original Westgard, J. (2001) Management Sciences, boletín informativo de setiembre. * James Westgard, PhD, es profesor de Patología y Medicina de Laboratorio en la Escuela de Medicina de la Universidad de Wisconsin; Director de Servicios de Calidad de los Laboratorios Clínicos en el UW Hospital and Clinics; y Presidente de Westgard QC, Inc.