Robert Koch: La scoperta del bacillo della tubercolosi e la nascita della microbiologia moderna (1905)

Carta Informativa Nobel

• Anno del Premio: 1905
• Settore: Fisiologia o Medicina
• Motivazione del premio: Per le sue ricerche e scoperte in relazione alla tubercolosi.
• Nato: 11 dicembre 1843, Clausthal, Regno di Hannover
• Decesso: 27 maggio 1910, Baden-Baden, Germania
• Nazionalità: Tedesca
• Istituzione: Istituto di Igiene dell'Università di Berlino

Vita e Istruzione

Robert Heinrich Hermann Koch nacque l'11 dicembre 1843 a Clausthal, in Germania. Suo padre, Hermann Koch, era un ingegnere minerario; sua madre, Mathilde Julie Henriette Biewend, era figlia di un ispettore minerario. Terzo di tredici figli, Koch mostrò una forte curiosità per la natura e la scienza fin da piccolo. Si dice che imparò a leggere da solo all'età di quattro anni.

Dopo aver studiato nella sua scuola locale a Clausthal, Koch si iscrisse all'Università di Gottinga nel 1862. Aveva inizialmente pianificato di studiare scienze naturali, ma si orientò verso la medicina. A Gottinga seguì le lezioni del professore di anatomia Friedrich Gustav Jakob Henle. Henle era uno dei pionieri dell'ipotesi che le malattie infettive fossero causate da microrganismi viventi e le sue idee influenzarono profondamente il giovane Koch.

Koch conseguì il dottorato in medicina nel 1866 e lavorò brevemente come medico generico ad Amburgo e poi in varie piccole città. Prestò servizio come medico volontario durante la guerra franco-prussiana del 1870-1871. Dopo la guerra, iniziò a lavorare come ufficiale sanitario distrettuale nella città di Wollstein (ora Wolsztyn, Polonia). Fu proprio in questa piccola città, in condizioni modeste, che Koch iniziò il suo rivoluzionario lavoro in microbiologia.

La moglie di Koch, Emmy, gli aveva regalato un microscopio per il suo ventottesimo compleanno, e quel dono sarebbe diventato uno degli strumenti più prolifici nella storia della scienza. Koch trasformò parte del suo studio in un laboratorio e vi trascorse tutto il tempo che poteva sottrarre alle cure ai pazienti richieste dalla sua professione, al microscopio.

Lavoro scientifico

Il primo grande successo di Koch fu la determinazione del ciclo vitale del bacillo dell'antrace. Mentre lavorava a Wollstein, iniziò a studiare l'antrace, allora comune nel bestiame della zona. Nel 1876 chiarì il completo ciclo vitale del Bacillus anthracis, inclusa la formazione delle spore e il meccanismo di produzione della malattia. Il lavoro fornì la prima prova sperimentale che un specifico microrganismo causa una specifica malattia.

Il lavoro di Koch sull'antrace attirò l'attenzione di Ferdinand Cohn, professore di botanica all'Università di Breslavia. Cohn invitò Koch all'università e esaminò il suo lavoro. Confermata l'accuratezza delle scoperte di Koch, Cohn pubblicò la ricerca sulla sua rivista. Questa pubblicazione portò Koch al riconoscimento nel mondo scientifico.

Nel 1878 Koch pubblicò un'ampia monografia sull'eziologia delle infezioni da ferita. In essa dimostrò sperimentalmente che diverse specie batteriche causano diversi tipi di infezione. Fece anche importanti innovazioni nelle tecniche di colorazione, fotografia e coltura dei batteri. Perfezionò il metodo di coltivare i batteri su mezzi solidi - una tecnica che rese possibile separare diverse specie batteriche e ottenere colture pure.

Nel 1880 Koch fu nominato presso l'Ufficio Imperiale per la Salute di Berlino e poté continuare le sue ricerche in condizioni molto migliori. Le tecniche batteriologiche da lui sviluppate lì divennero la base del moderno laboratorio di microbiologia. Innovazioni come i mezzi gelatinosi a base di agar-agar, il piatto di Petri (sviluppato dal suo assistente Richard Petri), la colorazione dei batteri con coloranti all'anilina e la microfotografia, si diffusero dal laboratorio di Koch al mondo intero.

La Scoperta che ha Portato al Premio Nobel

Il più grande successo di Robert Koch fu la scoperta del bacillo della tubercolosi, che presentò alla Società Fisiologica di Berlino il 24 marzo 1882. Quella data è considerata uno dei giorni più importanti nella storia della medicina ed è ora osservata come la Giornata mondiale della tubercolosi.

La tubercolosi fu la malattia più devastante nel XIX secolo in Europa, dove causò una morte su sette. Conosciuta anche come la Peste Bianca, colpì ogni classe sociale e non esisteva un trattamento definitivo. Erano presenti varie teorie sulla sua causa: tra queste, la predisposizione ereditaria, le condizioni climatiche sfavorevoli, la malnutrizione e l'infezione.

Koch seguì un approccio sistematico nella sua ricerca per scoprire il bacillo della tubercolosi. Prima esaminò al microscopio i tessuti di pazienti morti di tubercolosi. Le tecniche di colorazione esistenti erano inadeguate per mostrare il bacillo, che non assorbiva i coloranti standard a causa della sua parete cellulare ricca di lipidi. Koch sviluppò una nuova tecnica di colorazione utilizzando blu di metilene e vesuvina (marrone di Bismarck), rendendo visibili per la prima volta i bacilli sottili e a forma di bastoncino nei tessuti tubercolotici.

Koch non si limitò a osservare i bacilli, ma riuscì anche a farli crescere in coltura pura. Scoprì che il bacillo della tubercolosi cresce estremamente lentamente: a differenza di altri batteri, impiega settimane per formare colonie visibili. Riuscì a coltivare i bacilli su un terreno solido a base di siero di sangue e produsse sperimentalmente la malattia iniettando la coltura pura in cavie. Isolando nuovamente i bacilli dagli animali infetti, chiuse il cerchio.

Questo lavoro rappresentò l'applicazione più rigorosa dei principi che Koch avrebbe poi formulato come postulati di Koch: 1) Il microrganismo deve essere presente in ogni individuo malato e assente negli individui sani. 2) Il microrganismo deve essere isolato da un ospite malato e coltivato in coltura pura. 3) Quando il microrganismo proveniente dalla coltura pura viene inoculato in un ospite sano, deve produrre la stessa malattia. 4) Lo stesso microrganismo deve essere nuovamente isolato dall'ospite infettato sperimentalmente.

La presentazione di Koch del 24 marzo 1882 è considerata una delle lezioni scientifiche più influenti della storia. Paul Ehrlich, che era tra il pubblico, la descrisse come l'esperienza scientifica più significativa della sua vita. La scoperta di Koch dimostrò senza ombra di dubbio che la tubercolosi è una malattia contagiosa e gettò le basi scientifiche per le misure sanitarie pubbliche contro di essa.

Nel 1890 Koch annunciò una preparazione da lui chiamata tubercolina come cura per la tubercolosi. La tubercolina era un estratto glicoproteico dal filtrato di coltura del bacillo della tubercolosi. La preparazione, che Koch presentò con grandi speranze, si rivelò una delusione come terapia e causò persino il deterioramento di alcuni pazienti. Il fallimento danneggiò seriamente la reputazione di Koch. Tuttavia, la tubercolina divenne successivamente uno strumento estremamente prezioso nella diagnosi della tubercolosi (il test cutaneo alla tubercolina, o test di Mantoux) ed è ancora utilizzata oggi.

Il Premio e Dopo

Nel 1905 il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina fu assegnato a Robert Koch per le sue ricerche e scoperte sulla tubercolosi. Koch ricevette il premio di persona alla cerimonia tenutasi a Stoccolma. Nel suo discorso di accettazione del Nobel sottolineò che la lotta contro la tubercolosi non era ancora finita e che la ricerca doveva continuare.

Dopo il Premio Nobel Koch si concentrò sulle malattie tropicali. Partecipò a numerose spedizioni scientifiche in Africa e lavorò sulla malaria, la malattia del sonno (Tripanosoma), la peste bovina e la febbre della costa orientale. Durante queste spedizioni dimostrò l'efficacia della profilassi con la chinina nella lotta contro la malaria.

L'influenza di Koch continuò anche attraverso i suoi studenti. Tra gli scienziati che si formarono nel suo laboratorio ci furono Emil von Behring, che sviluppò gli antisieri per la difterite e il tetano; Paul Ehrlich, che introdusse il concetto di chemioterapia; Richard Pfeiffer, che lavorò sul colera e la peste; e August von Wassermann, noto per il test di Wassermann.

Robert Koch morì di infarto a Baden-Baden il 27 maggio 1910. Lo scienziato, scomparso all'età di sessantasei anni, entrò nella storia come fondatore della microbiologia moderna.

Eredità e Impatto Oggi

Il lascito scientifico di Robert Koch è una delle fondamenta della medicina moderna. I postulati di Koch sono stati utilizzati per più di un secolo come quadro di base per determinare la causa di una malattia infettiva. Sebbene alcune limitazioni dei postulati siano diventate evidenti nell'era della biologia molecolare e della virologia moderne, il loro quadro concettuale resiste ancora.

Le tecniche batteriologiche sviluppate da Koch costituiscono la base dei laboratori di microbiologia. Tecniche come la produzione di colture pure su mezzi solidi, la colorazione batterica e la microfotografia sono utilizzate nei laboratori di tutto il mondo ancora oggi.

Più di 140 anni dopo la scoperta di Koch, la tubercolosi rimane una delle malattie infettive più letali al mondo. Secondo l'Organizzazione Mondiale della Sanità, ogni anno si verificano circa 10 milioni di nuovi casi di tubercolosi e più di 1,5 milioni di persone ne muoiono. L'emergere di ceppi di tubercolosi multiresistente (MDR-TB) e ampiamente resistente ai farmaci (XDR-TB) mantiene attuale l'importanza della scoperta di Koch.

L'Istituto Robert Koch di Berlino opera oggi come uno dei più importanti enti sanitari pubblici della Germania. Ha svolto un ruolo centrale nella risposta tedesca alla pandemia di COVID-19 e continua a portare il nome di Koch.

Fatti meno noti

• La carriera di Koch in microbiologia iniziò con un microscopio che gli regalò sua moglie. Nelle modeste condizioni della città di Wollstein, trasformò un angolo del suo studio in un laboratorio e cambiò la storia della scienza.
• Vi fu una feroce rivalità scientifica tra Koch e Louis Pasteur. I due scienziati si scontrarono aspramente sulla vaccinazione contro l'antrace e sulle tecniche microbiologiche; la rivalità assunse una dimensione nazionale e divenne un simbolo della competizione scientifica franco-tedesca.
• Lo scandalo della tubercolina fu il periodo più buio della carriera di Koch. Il fallimento della preparazione da lui presentata come cura causò la morte di alcuni pazienti e scosse gravemente la sua credibilità scientifica.
• Nel 1893 Koch divorziò dalla sua prima moglie e sposò la sua studentessa Hedwig Freiberg. Questo fu accolto come uno scandalo nella società conservatrice dell'era vittoriana.
• Durante la spedizione di ricerca sul colera di Koch in Egitto nel 1883, uno dei membri del team morì della malattia. Koch continuò a lavorare in queste condizioni pericolose e isolò il batterio Vibrio cholerae.
• Il 24 marzo, data in cui Koch annunciò la scoperta del bacillo della tubercolosi, è stato dichiarato Giornata mondiale della tubercolosi dall'Organizzazione Mondiale della Sanità.
• Cinque scienziati formati nel laboratorio di Koch sono poi diventati vincitori del Premio Nobel — un esempio di produttività senza eguali nella storia della scienza.