Progreso (II): Salud (I)
Plague Doctor Schnabel (i.e. “Beak”) from Rome /
El Doctor Schnabel (“Pico”) de la plaga de Roma
Far from perfection, the plague, (or diseases in general) is perhaps the horseman of the Apocalypses that we have managed to dismount with greater success for most of humanity (1-3). That is true despite the fact that COVID-19 has reminded us that we are only a fragile animal species and that an invisible virus could end our civilization and decimate our species. Once again, if we overcome this pandemic, it will be thanks to science and our capacity for cooperation.
One hundred and fifty years after the bubonic plague, also called the Black Death, devastated Europe, humanity comprised 500 million people. Since about 1492 the world population has increased sixteen times, production over three hundred times (2019 data), and calorie consumption more than one hundred and fifteen times (4,5). The average human life expectancy grew from just around twenty-six to thirty years in the first quarter of the nineteenth century, due to a child mortality rate of approximately 50%, to exceed seventy-two years in 2017 to 2020 (2,3). Obviously, we can find extreme differences in life expectancy depending on countries and income, and this is one of the challenges to correct, the sooner the better, for our civilization.
Dr. John Snow
Countless scientific advances have contributed to this progress in health and life expectancy, such as the development of epidemiology and the discovery of antibiotics. Dr. John Snow, a British physician, is acknowledged as one of the fathers of modern epidemiology. In 1854 he discovered that a water source was contaminated with cholera and the cause of an epidemic in London. On the other hand, we all know the relevance of Alexander Fleming’s discovery of penicillin. The availability of germfree water and easy access to antibiotics to treat infections are just two examples of the progress made on health-related matters.
The WHO and other health agencies indicate that infant mortality continues to decline (6-8). The highest mortality rate from infectious diseases occurs in the first five years of life (1), but child mortality fell from 50% in 1800 to 9% in 1990 and to 4% in 2018, while the world’s population grew from 1 billion to about 8 billion. In other words, from one of every two children dying before their fifth birthday in 1800 worldwide, the child mortality rate has dropped to less than one in twenty—still too many—in 2018. Two to three million lives are saved every year thanks to vaccines, which we could define as the best invention of humanity (9). In Africa alone, 75 thousand children were paralyzed each year by polio. Although a poliovirus strain derived from the vaccine is still circulating, it can only affect people in areas where there are low numbers of immunized people. The original poliovirus strain was eradicated from Africa by mid-2020 and is only circulating now in Afghanistan and Pakistan (10). This disease could finally be eradicated from the world as soon as 2026, unless some socio-religious positions prevent it (11). It would be the second viral disease eliminated thanks to vaccines, after smallpox.
In October 2021 the WHO approved the first vaccine against a parasite, Plasmodium falciparum, the deadliest species of Plasmodium that causes malaria in humans and is responsible for about 50% of all malaria cases. This disease kills more than 250,000 children under five years of age in Africa. The Ebola virus caused international alarm and a large number of deaths in West Africa in 2014 and 2015, and it is still active in several African countries. Now the world has an approved first and partially efective vaccine against Ebola that is stockpiled for use when needed (12). Another impressive example of vaccination success is the nearly complete eradication of cervical cancer in young women following the introduction of the human papillomavirus vaccine in certain countries (12). Unfortunately, the COVID-19 pandemic has prevented millions of children getting vaccines against other communicable diseases, according to WHO and UNICEF data.
By the end of 2020 there began the largest global immunization campaign in history, the same year that an unprecedented number of vaccines were developed in the shortest time ever. In addition, a new technology was consolidated for their rapid development, based on messenger RNA (mRNA). Let us briefly review what the progress of vaccination development and implementation means for us (1,13).
The greatest success of vaccination has been the eradication of smallpox in 1980. The word smallpox comes from the Latin term variola, meaning small pustule. In 1722 this disease caused about 30% of infant mortalities in London. Lady Mary Wortley Montagu introduced the practice of extracting liquid from the pustules of patients and superficially injecting it into the skin of a healthy person to be inoculated—a practice she learned while staying in Turkey. This procedure, which used natural virus, had been used to combat smallpox in the Far East since the mid-sixteenth century, but it did not always work and the person sometimes developed serious illness, what physicians would now call a “serious adverse event.” Edward Jenner, a British physician, was the first to realize that people who milked cows had pustules on their hands and passed on mild forms of smallpox, which they called cowpox. He assumed that the contents of those pustules could also immunize against smallpox with less risk. He tried it, published his successful findings in 1798, and coined the word “vaccination,” of which the root word is derived from the Latin word “vacca,” meaning cow. It was the basis of the first generation of vaccines using natural but attenuated agents.
Dr. Edward Jenner
Almost a 100 years later Louis Pasteur developed the first vaccine against rabies. This was followed in a very short time by many others developing vaccines against diphtheria, typhus, and pertussis. Later examples of first-generation vaccines are those against measles, mumps, rubella, flu, tuberculosis, and the oral polio vaccine, which appeared much later, in 1961.
The next generation of vaccines appeared in the late 1800s or the early 1900s. They used inactivated— “dead”—viruses (pertussis, poliomyelitis, influenza, hepatitis A, rabies, and others) and, in the second decade of the twentieth century, toxins—poisonous substances—produced by the agents of diphtheria or tetanus.
Molecular Biology, Biochemistry, and Microbiology developed very rapidly in the second half of the past century. They allowed the characterization of many agents causing infectious diseases, and the synthesis of their proteins and fragments of their proteins. These products were used in a new generation of vaccines (for instance, against whooping cough, influenza, hepatitis B, meningitis, pneumonia, typhus, and hepatitis A).
With each step in this path, the development of vaccines—their manufacture, safety, and quality control—improved. The goal was to avoid the previously mentioned serious adverse events that could be worse than the disease to be prevented. It should be borne in mind that unlike other pharmaceutical products used to treat disease, vaccines are preventative, intended for a healthy population, including children. Therefore, the safety requirements (following a risk-to-benefit ratio) needed for the production of vaccines are much higher than for other classes medicines (1,13,14).
The penultimate generation of vaccines to date is based on viral vectors. We could think of these vectors as domesticated viruses that do not cause disease and are produced pharmaceutically. They contain nucleic acids capable of producing fragments of proteins from the original virus that act as immunizing substances once injected.
The latest generation of vaccines approved by the largest health agencies is based on mRNA. This is a technology that has been researched in the laboratory and in animals for more than twenty years. Those many years of research allowed the development of the first COVID-19 vaccines within a few months (15,16). The first two vaccines that were available against SARS-CoV-2, the coronavirus causing the COVID-19 pandemic, are based on previous projects to develop vaccines against other known coronaviruses, such as SARS-CoV (which causes Severe Acute Respiratory Syndrome, SARS) and MERS-CoV (which causes Middle East Respiratory Syndrome, MERS). That knowledge allowed acceleration of the initial development phase, which otherwise can take years.
More about how Progress is dismounting the four horsemen of the Apocalypse in future posts.
You may visit a previous post on Progress using the link below:
To view other posts in this web use this link. You may also be interested in the series of posts on the climate emergency and biodiversity loss.
Versión en español:
Lejos de la perfección, la peste, (o las enfermedades en general) es quizás el jinete del Apocalipsis que hemos logrado desmontar con mayor éxito para la mayoría de la humanidad. (1-3). Eso es cierto a pesar del hecho de que COVID-19 nos ha recordado que solo somos una especie animal frágil y que un virus invisible podría terminar con nuestra civilización y diezmar nuestra especie. Una vez más, si superamos esta pandemia, será gracias a la ciencia y a nuestra capacidad de cooperación.
Ciento cincuenta años después de que la peste bubónica, también llamada Peste Negra, devastara Europa, la humanidad comprendía 500 millones de personas. Desde aproximadamente 1492, la población mundial ha aumentado dieciséis veces, la producción más de trescientas veces (datos de 2019) y el consumo de calorías más de ciento quince veces (4,5). La esperanza de vida humana promedio creció de alrededor de veintiséis a treinta años en el primer cuarto del siglo XIX, debido a una tasa de mortalidad infantil de aproximadamente el 50%, hasta superar los setenta y dos años en 2017 a 2020 (2,3). Obviamente, podemos encontrar diferencias extremas en la esperanza de vida dependiendo de los países y los ingresos económicos, y este es uno de los desafíos a corregir, cuanto antes mejor, para nuestra civilización.
Innumerables avances científicos han contribuido a este progreso en salud y esperanza de vida, como el desarrollo de la epidemiología y el descubrimiento de los antibióticos. El Dr. John Snow, un médico británico, es reconocido como uno de los padres de la epidemiología moderna. En 1854 descubrió que una fuente de agua estaba contaminada con cólera y era la causa de una epidemia en Londres. Por otro lado, todos conocemos la relevancia del descubrimiento de Alexander Fleming de la penicilina. La disponibilidad de agua libre de gérmenes y el fácil acceso a los antibióticos para tratar las infecciones son sólo dos ejemplos de los progresos realizados en cuestiones relacionadas con la salud.
La OMS y otros organismos de salud indican que la mortalidad infantil sigue disminuyendo (6-8). La tasa de mortalidad más alta por enfermedades infecciosas ocurre en los primeros cinco años de vida (1), pero la mortalidad infantil cayó del 50% en 1800 al 9% en 1990 y al 4% en 2018, mientras que la población mundial creció de 1.000 millones a unos 8.000 millones. En otras palabras, de uno de cada dos niños que fallecían antes de cumplir cinco años en 1800 en todo el mundo, la tasa de mortalidad infantil se ha reducido a menos de uno de cada veinte—todavía demasiados—en 2018. De dos a tres millones de vidas se salvan cada año gracias a las vacunas, que podríamos definir como el mejor invento de la humanidad (9). Sólo en África, 75.000 niños quedan paralizados cada año por la poliomielitis. Aunque una cepa de poliovirus derivada de la vacuna todavía está circulando, solo puede afectar a personas en áreas donde hay un bajo número de personas inmunizadas. La cepa original del poliovirus fue erradicada de África a mediados de 2020 y solo está circulando ahora en Afganistán y Pakistán (10). Esta enfermedad podría finalmente ser erradicada del mundo tan pronto como en 2026, a menos que algunas posiciones socio-religiosas lo impidan (11). Sería la segunda enfermedad viral eliminada gracias a las vacunas, después de la viruela.
En octubre de 2021, la OMS aprobó la primera vacuna contra un parásito, Plasmodium falciparum, la especie más mortal de Plasmodium que causa malaria en humanos y es responsable de aproximadamente el 50% de todos los casos de malaria. Esta enfermedad mata a más de 250.000 niños menores de cinco años en África. El virus del Ébola causó alarma internacional y un gran número de muertes en África Occidental en 2014 y 2015, y todavía está activo en varios países africanos. Ahora el mundo tiene una primera vacuna aprobada y parcialmente eficaz contra el ébola que se almacena para su uso cuando sea necesario. (12). Otro ejemplo impresionante del éxito de la vacunación es la erradicación casi completa del cáncer de cuello uterino en mujeres jóvenes tras la introducción de la vacuna contra el virus del papiloma humano en ciertos países (12). Desafortunadamente, la pandemia de COVID-19 ha impedido que millones de niños reciban vacunas contra otras enfermedades transmisibles, según datos de la OMS y UNICEF.
A finales de 2020 comenzó la mayor campaña mundial de inmunización de la historia, el mismo año en que se desarrolló un número sin precedentes de vacunas en el menor tiempo posible. Además, se consolidó una nueva tecnología para el desarrollo acelerado de vacunas, basada en ARN mensajero (ARNm). Repasemos brevemente lo que significa para nosotros el progreso del desarrollo e implementación de la vacunación (1,13).
El mayor éxito de la vacunación ha sido la erradicación de la viruela en torno a 1980. La palabra viruela proviene del término latino variola, que significa pústula pequeña. En 1722 esta enfermedad causó alrededor del 30% de la mortalidad infantil en Londres. Lady Mary Wortley Montagu introdujo la práctica de extraer líquido de las pústulas de los pacientes e inyectarlo superficialmente en la piel de una persona sana para ser inoculado, una práctica que aprendió durante su estancia en Turquía. Este procedimiento, que utilizaba virus naturales, se había utilizado para combatir la viruela en el Lejano Oriente desde mediados del siglo XVI, pero no siempre funcionaba y la persona a veces desarrollaba una enfermedad grave, lo que los médicos ahora llamarían un "evento adverso grave". Edward Jenner, un médico británico, fue el primero en darse cuenta de que las personas que ordeñaban vacas tenían pústulas en las manos y transmitían formas leves de viruela, a las que llamaban viruela bovina. Asumió que el contenido de esas pústulas también podría inmunizar contra la viruela con menos riesgo. Lo probó con éxito, publicó sus hallazgos en 1798 y acuñó la palabra "vacunación", que se deriva de la palabra latina "vacca", que significa vaca. Fue la base de la primera generación de vacunas que utilizan agentes naturales pero atenuados.
Casi 100 años después, Louis Pasteur desarrolló la primera vacuna contra la rabia. Esto fue seguido en muy poco tiempo por muchos otros que desarrollaron vacunas contra la difteria, el tifus y la tos ferina. Ejemplos posteriores de vacunas de primera generación son las dirigidas contra el sarampión, las paperas, la rubéola, la gripe, la tuberculosis y la vacuna oral contra la poliomielitis, que apareció mucho más tarde, en 1961.
La siguiente generación de vacunas apareció a finales de 1800 o principios de 1900. Utilizaron virus inactivados ("muertos") de la tos ferina, poliomielitis, gripe, hepatitis A, rabia y otros) o, en la segunda década del siglo XX, toxinas —sustancias venenosas— producidas por los agentes de la difteria o el tétanos.
La biología molecular, la bioquímica y la microbiología se desarrollaron muy rápidamente en la segunda mitad del siglo pasado. Permitieron la caracterización de muchos agentes causantes de enfermedades infecciosas y la síntesis de sus proteínas o fragmentos de sus proteínas. Estos productos se utilizaron en una nueva generación de vacunas (por ejemplo, contra la tos ferina, la gripe, la hepatitis B, la meningitis, la neumonía, el tifus y la hepatitis A).
Con cada paso en este camino, el desarrollo de vacunas (su fabricación, control de calidad y seguridad) mejoró. El objetivo era evitar los eventos adversos graves mencionados anteriormente que podrían ser peores que la enfermedad a prevenir. Debe tenerse en cuenta que, a diferencia de otros productos farmacéuticos utilizados para tratar enfermedades, las vacunas son preventivas, destinadas a una población sana, incluidos menores de edad. Por lo tanto, los requisitos de seguridad (siguiendo una relación riesgo-beneficio) necesarios para la producción de vacunas son mucho más altos que para otras clases de medicamentos (1,13,14).
La penúltima generación de vacunas hasta la fecha se basa en vectores virales. Podríamos pensar en estos vectores como virus domesticados que no causan enfermedades y se producen farmacéuticamente. Contienen ácidos nucleicos capaces de producir fragmentos de proteínas del virus original que actúan como sustancias inmunizantes una vez inyectadas.
La última generación de vacunas aprobadas por las mayores agencias de salud mundiales se basa en el ARNm. Esta es una tecnología que se ha investigado en el laboratorio y en animales durante más de veinte años. Esos muchos años de investigación permitieron el desarrollo de las primeras vacunas COVID-19 en pocos meses (15,16). Las dos primeras vacunas que estaban disponibles contra el SARS-CoV-2, el coronavirus causante de la pandemia de COVID-19, se basan en proyectos anteriores para desarrollar vacunas contra otros coronavirus conocidos, como el SARS-CoV (que causa el síndrome respiratorio agudo severo, SARS) y el MERS-CoV (que causa el síndrome respiratorio de Oriente Medio, MERS). Ese conocimiento permitió acelerar la fase de desarrollo inicial, que de otro modo puede llevar años.
Más sobre cómo el progreso está desmontando a los cuatro jinetes del Apocalipsis en futuras publicaciones.
Puede visitar una publicación anterior sobre el progreso utilizando el siguiente enlace:
Para ver otros posts en esta web utiliza este enlace. También te puede interesar la serie de posts sobre la emergencia climática y la pérdida de biodiversidad.
Images / Imágenes
Plague Doctor Schnabel (i.e. “Beak”) from Rome / El Doctor Schnabel (“Pico”) de la plaga de Roma. Author / Autor: Columbina & Paul Fürst. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Paul_F%C3%BCrst,_Der_Doctor_Schnabel_von_Rom_(Holl%C3%A4nder_version).png. Public domain, via Wikimedia Commons.
Dr. John Snow. Author / Autor: Thomas Jones Barker. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Barker--John_Snow--1847.jpg. Public domain, via Wikimedia Commons.
Dr. Edward Jenner. Author / Autor: John Raphael Smith. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Edward_Jenner.jpg. Public domain, via Wikimedia Commons.
References / Referencias
1. Pollard, A.J., Bijker, E.M. A guide to vaccinology: from basic principles to new developments. Nat Rev Immunol 21, 83–100 (2021). https://doi.org/10.1038/s41577-020-00479-7.
2. Hans Rosling. Factfulness. Ten Reasons We’re Wrong About the World - And Why Things Are Better Than You Think. Sceptre, London, 2018.
3. Thomas Piketty. Una breve historia de la igualdad. Deusto, Barcelona 2021.
4. Yuval N. Harari. Sapiens. A Brief History of Humankind. Random House UK. London, 2015.
5. World Bank. Gross Domestic Product. https://data.worldbank.org/indicator/NY.GDP.MKTP.CD?end=2019&start=1960&view=chart. Accessed on July 17, 2021.
6. World Health Organization (WHO), 2014. New data show child mortality rates falling faster than ever. https://www.who.int/news/item/16-09-2014-new-data-show-child-mortality-rates-falling-faster-than-ever. Accessed on July 3, 2021.
7. World Health Organization (WHO), 2022. Child mortality and causes of death. https://www.who.int/data/gho/data/themes/topics/topic-details/GHO/child-mortality-and-causes-of-death. Accessed on January 10, 2022.
8. Josh Katz, Alicia Parlapiano, Margot Sanger-Katz, 2019. Almost Everywhere, Fewer Children Are Dying. https://www.nytimes.com/interactive/2019/09/17/upshot/child-mortality.html. Accessed on July 3, 2021.
9. World Health Organization (WHO). Immunization Coverage. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/immunization-coverage. Accessed on July 3, 2021.
10. Ruth Maclean. Africa Celebrates the End of the Wild Poliovirus (but Not the End of All Polio). https://www.nytimes.com/2020/08/24/world/africa/polio-africa-eradicated.html. Accessed on July 3, 2021.
11. Global Polio Eradication Initiative. Polio eradication strategy 2022-2026: Delivering on a Promise. https://polioeradication.org/gpei-strategy-2022-2026/. Accessed on July 17, 2021; Leslie Roberts. House-to-house polio vaccination to resume in Afghanistan. Science 2021, DOI: 10.1126/science.acx9378.
12. Gretchen Vogel, 2021. In landmark decision, WHO greenlights rollout in Africa of the first malaria vaccine. https://www.science.org/content/article/landmark-decision-who-greenlights-rollout-africa-first-malaria-vaccine. Accessed on October 8, 2021; UNICEF, WHO, IFRC and MSF, 2021. UNICEF, WHO, IFRC and MSF announce the establishment of a global Ebola vaccine stockpile https://www.who.int/news/item/12-01-2021-unicef-who-ifrc-and-msf-announce-the-establishment-of-a-global-ebola-vaccine-stockpile. Accessed on October 8, 2021; Milena Falcaro et al. The effects of the national HPV vaccination programme in England, UK, on cervical cancer and grade 3 cervical intraepithelial neoplasia incidence: a register-based observational study. The Lancet, 2021. DOI: 10.1016/S0140-6736(21)02178-4.
13. Alexandra Flemming, 2020. Nature Milestones in Vaccines. https://www.nature.com/immersive/d42859-020-00005-8/index.html. Accessed on July 17, 2021.
14. David M. Knipe et al. Ensuring vaccine safety. Science 11 Dec 2020: Vol. 370, Issue 6522, pp. 1274-1275. DOI: 10.1126/science.abf0357.
15. Fan Wu et al. A new coronavirus associated with human respiratory disease in China. Nature 579: 265-269, 2020. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2008-3; Anthony S. Fauci. The story behind COVID-19 vaccines. Science372 (6538), 109. DOI: 10.1126/science.abi 8397; Katalin Karikó, Michael Buckstein, Houping Ni, Drew Weissman. Suppression of RNA Recognition by Toll-like Receptors: The Impact of Nucleoside Modification and the Evolutionary Origin of RNA.Immunity, Volume 23 (2): 165-175, 2005. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2005.06.008, (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1074761305002116); Alice Park and Jamie Ducharme. Vaccine Scientists Are TIME's 2021 Heroes of the Year. https://time.com/heroes-of-the-year-2021-vaccine-scientists/. Accessed on January 6, 2022.
16. Krammer, F. SARS-CoV-2 vaccines in development. Nature 586, 516–527 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2798-3.