Odkrycie penicyliny, pierwszego znanego antybiotyku. Penicylina (historia wynalazku)

Współczesnemu człowiekowi trudno wyobrazić sobie dziedzinę medycyny bez antybiotyków. Z ich pomocą leczą najbardziej złożone choroby zakaźne, ratując życie milionom ludzi. Wydaje się fantastyczne, że odkrycie penicyliny (pierwszego środka przeciwdrobnoustrojowego) jest zjawiskiem przypadkowym. Na początku XX wieku naukowiec Fleming znalazł grzyba, który okazał się całkowicie nieszkodliwe dla ludzi, ale fatalny dla złośliwy mikroorganizmy.

Nawet w szkole znamy różne opowieści starożytnego świata o krótkim i szybkim życiu ludzi. Tych, którzy dożyli 13 roku życia, uważano za długowiecznych, ale ich zdrowie było w opłakanym stanie:

• skóra była pokryta naroślami, wrzodami;
• zęby zgniły i wypadły;
• narządy wewnętrzne pracowały z zaburzeniami spowodowanymi złym odżywianiem i nadmiernym wysiłkiem fizycznym.

Śmiertelność niemowląt była powszechna. Śmierć kobiet po porodzie uznano za codzienność. W XVI wieku oczekiwana długość życia człowieka nie przekraczała 30 lat, a nawet na początku XX wieku nawet niewielkie skaleczenie mogło być śmiertelne.

Przed wynalezieniem antybiotyków stosowano przerażające i bolesne metody leczenia chorób.

1. W przypadku zakażenia wskazane było upuszczanie krwi (dokonywano nacięcia w dużym naczyniu lub stosowano pijawki). Celem jest wydobycie krwi wraz z czynnikami sprawczymi patologii.
2. Węgiel drzewny lub brom wylewano na otwarte rany, aby wyciągnąć ropę. Pacjent doznał poważnego oparzenia, ale bakterie również zginęły.
3. Rtęci używano do leczenia kiły. Substancję przyjmowano doustnie lub wstrzykiwano do cewki moczowej cienkimi pręcikami. Jedyną alternatywą był jeszcze bardziej niebezpieczny arszenik.

Historia odkrycia penicyliny

Historia odkrycia penicyliny, co dziwne, rozpoczęła się wraz z wielką rewolucją naukową i technologiczną. W XIX-XX wieku ludzkość opanowała wiele nowych dziedzin:

• połączenie i ;
• radio i rozrywka;
• ruch (samochody i samoloty);
• zaczęły pojawiać się światowe koncepcje rozwoju Ziemi i kosmosu.

Ale wszystkie osiągnięcia naukowe i techniczne zostały przekreślone przez życie ludzi i najtrudniejszą sytuację epidemiologiczną. Setki tysięcy ludzi nadal masowo umierało na tyfus, czerwonkę, gruźlicę i zapalenie płuc. Sepsa była wyrokiem śmierci.

Tło odkrycia penicyliny krótko w faktach

Wielu naukowców szukało rozwiązania problemu i wynalezienia skutecznego lekarstwa na dolegliwości. Przeprowadzano eksperymenty, których wyniki były zazwyczaj negatywne. Pomysł, że drobnoustroje mogą być zabijane przez specjalne bakterie, pojawił się dopiero w XIX wieku.

1. Ludwik Pasteur. Przeprowadził badania, które wykazały, że pod wpływem pewnych mikroorganizmów pałeczki wąglika giną.
2. W 1871 roku rosyjscy naukowcy Manassein i Polotebnov odkryli niszczycielski wpływ pleśni na bakterie. Ale ich pracy nie poświęcono należytej uwagi.
3. W 1867 roku chirurg Lister ustalił, że bakterie powodują stany zapalne i zaproponował zwalczanie ich kwasem karbolowym, pierwszym uznanym środkiem antyseptycznym.
4. Ernesta Duchesne'a. W swojej rozprawie zauważył, że w 1897 roku z powodzeniem zastosował pleśń przeciwko wielu bakteriom infekującym organizm ludzki.
5. W 1984 Miecznikow użył bakterii acidophilus ze sfermentowanych produktów mlecznych do leczenia zaburzeń jelitowych.

Kto wynalazł penicylinę w Rosji?

W Związku Radzieckim mikrobiolog Yermolyeva pracował nad tworzeniem i badaniem antybiotyków. Była pierwszą ze wszystkich sowieckich naukowców, która zaczęła badać interferon jako lek przeciwwirusowy. W 1942 Ermolyeva otrzymał penicylinę.. Badania i eksperymenty naukowca doprowadziły do ​​​​tego, że po kilku latach w ZSRR antybiotyk zaczął być produkowany w dużych ilościach.

Kto wynalazł penicylinę, wkład Fleminga

Naukowiec Alexander Fleming jest uznawany za odkrywcę antybiotyku penicyliny. Za swoje odkrycie naukowiec otrzymał Nagrodę Nobla w 1945 roku. Antybiotyk pojawił się przypadkiem: Fleming był niechlujny i często nie czyścił probówek. Przed długą nieobecnością naukowiec zapomniał umyć szalki Petriego, w których znajdowały się kolonie gronkowca.

Po przybyciu na miejsce naukowiec odkrył, że w filiżankach pojawiła się pleśń, a niektóre obszary były całkowicie wolne od bakterii. Fleming doszedł do wniosku, że pleśń wytwarza substancje zabijające gronkowce. Bakteriolog wyizolował penicylinę z grzybów, ale był sceptycznie nastawiony do swojego odkrycia.

Później naukowcy Flory i Cheyne dokończyli rozpoczętą pracę. Po 10 latach ulepszyli lek i wypuścili czystą postać penicyliny.

W 1942 roku zaczęto stosować penicylinę w leczeniu ludzi. Pierwszym pacjentem, który wyzdrowiał, było dziecko z zatruciem krwi. Podczas II wojny światowej produkcja penicyliny w Stanach Zjednoczonych została uruchomiona. Dzięki temu setki tysięcy żołnierzy zostało uratowanych od gangreny i amputacji kończyn.

Jak działa penicylina?

Zasada antybiotyku polega na tym, że zatrzymuje on lub zatrzymuje reakcję chemiczną potrzebną do utrzymania życia bakterii. Penicylina hamuje aktywność cząsteczek biorących udział w produkcji nowych warstw komórek bakteryjnych. Antybiotyk nie działa na ludzi ani zwierzęta, ponieważ zewnętrzne powłoki komórek ludzkich znacznie różnią się od komórek bakteryjnych.

Mechanizm i cechy działania.

• Cząsteczki penicyliny mają właściwości bakteriobójcze: mają szkodliwy wpływ na różne bakterie.
• Głównym przedmiotem działania są białka wiążące penicylinę. Są to enzymy końcowego etapu syntezy ściany komórkowej bakterii.
• Kiedy lek zaczyna hamować syntezę, rozpoczyna się proces, który prowadzi do całkowitej śmierci bakterii.

Mikroby w końcu nauczyły się bronić: zaczęli izolować specjalny składnik, który niszczy antybiotyk. Ale dzięki pracy naukowców zaczęły pojawiać się ulepszone leki zawierające inhibitory. Takie antybiotyki nazywane są chronionymi penicyliną.

Wpływ odkrycia na nasze czasy

Ludzkość przeszła dość skomplikowaną i zagmatwaną ścieżkę swojego rozwoju. Dokonano wielu ważnych odkryć i wielkich wynalazków w różnych dziedzinach działalności. Decydujące odkrycia na dużą skalę, które zrewolucjonizowały medycynę, obejmują stworzenie penicyliny.

Penicylina jest stosowana na całym świecie od 1952 roku. Ze względu na swoje unikalne właściwości zaczęto go stosować w leczeniu różnych patologii:

• zapalenie szpiku;
• syfilis;
• zapalenie płuc;
• gorączka podczas porodu;
• infekcja po ranach lub oparzeniach.

Później wyizolowano różne leki przeciwbakteryjne. Antybiotyki przez wiele lat zaczęto uważać za lekarstwo na wszystkie choroby. Dzięki wynalezieniu antybiotyku poprawiła się walka z poważnymi chorobami zakaźnymi, a życie ludzi wydłużyło się o 35 lat.

3 września to oficjalny dzień odkrycia penicyliny na całym świecie. Przez cały czas istnienia ludzkości nie wynaleziono żadnego innego leku, który uratowałby tyle ludzkich istnień.

Penicillium chrysogenium (notatum) należy do rodzaju Penicillium. „Rekordzista” w produkcji penicyliny

Sama idea wykorzystania innych mikroorganizmów (lub tego, co one syntetyzują) do zwalczania mikroorganizmów krąży w medycynie od bardzo dawna.
W samej społeczności drobnoustrojów niektóre drobnoustroje nieustannie tłumią inne i znajdują się w tak dynamicznej równowadze.

Już w 1897 roku, na długo przed odkryciem penicyliny, Ernest Duchene użył pleśni w eksperymencie do leczenia tyfusu u świnek morskich.

Penicillium roqueforti - „szlachetna pleśń”. Używany do produkcji sera Roquefort i nadaje mu charakterystyczny smak

Jak myślisz, co mają wspólnego świnki morskie, niebieski ser i woda z kranu?

Pytanie jest dość skomplikowane. Wydawałoby się: nic wspólnego. Ale gdybyś był francuskim studentem medycyny z końca XIX wieku, to te tematy byłyby twoimi odczynnikami naukowymi.
Odczynniki te zostały użyte przez genialnego Ernesta Duchena do odkrycia antybiotyków, prawie 35 lat przed odkryciem penicyliny przez Alexandra Fleminga.

Tak więc historia antybitów nie zaczęła się od Fleminga, nie. Fleming nie był pierwszym, który zauważył antybakteryjne właściwości pleśni. Pleśń była używana do leczenia ran przez starożytnych Egipcjan. I choć w starożytnym Egipcie nie było naukowego poparcia dla wielu działań medycznych, nie należy zapominać o niezwykłej sile obserwacji starożytnych uzdrowicieli.

Ernesta Duchena

To on jako pierwszy opisał antybakteryjne właściwości penicyliny. Bardzo niewiele wiadomo o jego życiu. Urodzony w Paryżu, studiował w wojskowej szkole medycznej w Lyonie, do której wstąpił w wieku dwudziestu lat.
Duchenne był po prostu zafascynowany mikrobami. Nadal tak! Odkrycie właściwości chorobotwórczych drobnoustrojów, dzieła Louisa Pasteura, po prostu zmieniło światopogląd ówczesnych lekarzy. Ernest Duchen postanowił napisać swoją rozprawę pod kierunkiem profesora mikrobiologii Gabriela Roux. Gabriel Roux kierował wówczas laboratorium odpowiedzialnym za jakość zaopatrzenia w wodę w Lyonie. Rozprawa Duchenne'a była poświęcona następującej obserwacji: woda z kranu nigdy nie pleśniała, ale pleśń mogła dobrze rosnąć w wodzie destylowanej. Pierwsza sugestia była taka, że ​​bakterie zapobiegają rozwojowi pleśni w wodzie z kranu.

Ernest wyhodował Penicillum glaucum. Ta forma jest używana do produkcji serów Gorgonzola i Stilton. Umieścił go w pojemnikach z kranem i przegotowaną wodą. Potem dodał dur brzuszny i E. coli – pleśń szybko obumarła. Okazało się, że bakterie w wodzie zabijają pleśń. Duchenne zaczął ustalać różne warunki: temperaturę, kwasowość środowiska, ale pleśń nie zawsze umierała. Czasami grzyb wygrywał.
Ponownie pojawiło się pytanie: czy pleśń może jakoś „zareagować” na bakterie? Czy potrafi z nimi walczyć? W eksperymencie na świnkach morskich stwierdzono spadek zjadliwości bakterii. Co więcej, wstrzykując pleśń, Duchene był w stanie wyleczyć zwierzę. Podobny eksperyment przeprowadzi Alexander Fleming, często nazywany odkrywcą penicyliny.

Wiele napisano o tym, jak Fleming odkrył penicylinę. Dlaczego więc Duchenne nie jest pamiętany jako odkrywca penicyliny? Jest tego kilka powodów. Cóż, przede wszystkim badał Penicillum glausum, w przeciwieństwie do innego rodzaju pleśni, Penicillum notanum. Pleśń, która faktycznie syntetyzuje tę penicylinę. Później okazało się, że Penicillum glausum wytwarza inny, słabszy antybiotyk - patulinę (nawiasem mówiąc, jest toksyczna i działa w dużych stężeniach, dlatego się jej nie stosuje). Prawdopodobnie gdyby nie stan zdrowia młodego naukowca, a także krótka droga życiowa (zmarł na gruźlicę w 1912 r., tracąc żonę na długo przed tą samą gruźlicą), odkrycie penicyliny należało by do jego.

Alexander Fleming

Ale fakt jest faktem. Alexander Fleming był wynalazcą i odkrywcą penicyliny. Data odkrycia najsłynniejszego antybiotyku to 3 września 1928 r. (Urodziny penicyliny). Fleming w tym czasie był już powszechnie znany, miał reputację genialnego badacza.
Ludzkość nadal zawdzięcza odkrycie penicyliny temu szkockiemu biochemikowi. Po pierwszej wojnie światowej, w której „ojciec penicyliny” służył jako lekarz wojskowy, Fleming nie mógł pogodzić się z faktem, że duża liczba żołnierzy zmarła z powodu powikłań zakaźnych. W 1918 wrócił z wojny do pracy w laboratorium bakteriologicznym Szpitala Mariackiego, gdzie pracował wcześniej (i gdzie będzie pracował do śmierci). W 1922 roku miał miejsce incydent, który oczywiście wyglądał bardziej jak bajka, niemniej jednak sześć lat przed odkryciem penicyliny. Fleming, który był przeziębiony, przypadkowo kichnął na szalkę Petriego, na której znajdowały się kolonie bakterii. Kilka dni później stwierdził zahamowanie wzrostu bakterii (Micrococcus lysodeikticus) w niektórych miejscach. W ten sposób odkryto lizozym (muramidazę). Ten enzym hydrolityczny rozkłada ściany bakterii, czyli ma właściwości bakteriobójcze. Dużo tego w wydzielinach śluzu nosowego, ślinie (dlaczego zwierzęta mogą lizać swoje rany), płynie łzowym. W mleku matki jest go dużo (zresztą jest go zauważalnie więcej niż w mleku krowim, a podczas karmienia jego stężenie nie spada z czasem, a wzrasta). Oczywiście, gdy odkryta zostanie penicylina, zainteresowanie lizozymem wyraźnie spadnie, aż do odkrycia lizozymu białka kurzego.

Jak zauważył później sam Alexander Fleming, przypadek pomógł w odkryciu penicyliny. Pracując w laboratorium i badając enzym lizozym, Fleming nie różnił się kolejnością w miejscu pracy (choć naukowcy mają własną kolejność!). Jak to często bywa z geniuszami (pamiętajcie przynajmniej pulpit Einsteina), w laboratorium naukowca panował prawdziwy bałagan. Fleming, wracając po miesięcznej nieobecności, zauważył, że na jednej filiżance z kulturami gronkowców pojawiły się grzyby pleśniowe. Kolonia grzybów rozpuściła inokulowaną kulturę. Pleśń należała do rodzaju Penicillaceae, dlatego wyizolowaną substancję nazwano później penicyliną.

Nazwę penicylina tłumaczy się jako „pędzel do pisania”, podobne podobieństwo widać pod mikroskopem.

Howarda Flory'ego

I chociaż Alexander Fleming jest pamiętany, jeśli chodzi o odkrycie penicyliny, inni naukowcy, w szczególności farmakolog Govrad Walter Flory, wykorzystali to odkrycie w praktyce. W 1938 roku Florey, współpracując z Ernestem Cheyne i Normanem Heatleyem na Uniwersytecie Oksfordzkim w Anglii, rozpoczął eksperymenty z właściwościami przeciwbakteryjnymi grzyba Penicillium notatum. Fleming pisał w swoich pismach o właściwościach grzyba do hamowania wzrostu bakterii.
Pierwszym pacjentem, któremu przepisano penicylinę, był londyński policjant Albert Alexander. Poważna infekcja, która objęła część twarzy, okolice oczu, skórę głowy, zaczęła się od małego ukłucia kolcem róży. Flory i Cheyne podali pacjentowi penicylinę iw ciągu pierwszego dnia nastąpiła dobra tendencja. Nie udało się jednak ustalić optymalnej dawki leku (jeszcze wtedy nie było to znane), a mimo to proces zakaźny doprowadził do śmierci pacjenta. Eksperymenty kontynuowano, lek podawano ciężko chorym dzieciom z imponującymi efektami. Obecnie uważa się, że praca Flory'ego i Cheyne'a uratowała ponad 80 milionów ludzi.

Ernesta Łańcucha

A teraz warto powiedzieć o wspomnianym wcześniej biochemiku Erneście Borisie Cheyne. Urodzony w rodzinie żydowskiej i mieszkający w Niemczech, po dojściu Hitlera do władzy został zmuszony do emigracji do Anglii. Jako współtwórca przyszłej Nagrody Nobla za odkrycie penicyliny, Cheyne był za tę część pracy, w której pokazał budowę penicyliny iz powodzeniem wyizolował substancję czynną. Aby wyizolować penicylinę, na jedną dawkę terapeutyczną trzeba było przetworzyć około 500 litrów bulionu odżywczego z pleśnią!
Cheyne napisał: „Trudności napotkane przez Fleminga tylko pobudziły moje zainteresowanie odkryciem penicyliny przez Fleminga. Powiedziałem Flory'emu, że znajdziemy sposób na przynajmniej częściowe oczyszczenie penicyliny, pomimo jej niestabilności.
W 1938 roku Cheyne i jego kolega Norman Heatley szybko doszli do wniosku, że penicylina, w przeciwieństwie do lizozymu, nie jest enzymem, ale małą cząsteczką pochodzenia organicznego.
Niewielki rozmiar cząsteczki zachęcił badaczy: łatwo będzie rozszyfrować strukturę molekularną i zsyntetyzować ją. O tym, że będzie łatwo, naukowcy się mylili...
Stwierdzono, że skład penicyliny obejmuje kompleks struktur, które później nazwano beta-laktamami.


Cheyne sugerował możliwość istnienia takiej struktury już wcześniej, ale problem został rozwiązany dopiero w 1949 roku.

Kiedy za pomocą krystalografii rentgenowskiej Dorothy Hodgkin określiła układ atomów w sieci krystalicznej penicyliny. Dopiero po 1949 roku, po ustaleniu dokładnej struktury molekularnej penicyliny, stała się możliwa masowa i tania produkcja leku.
Nawiasem mówiąc, Dorothy Hodgkin również otrzymała Nagrodę Nobla za badanie sieci krystalicznej w promieniach rentgenowskich w 1964 roku. Ta wybitna kobieta położyła podwaliny pod metodę, dzięki której stało się możliwe badanie struktury DNA (program „Human Genome”).

Cheyne i Flory zastosowali nową technikę liofilizacji, aby otrzymać penicylinę w postaci skoncentrowanej. Roztwór penicyliny zamrożono, a następnie w niskiej temperaturze i pod niskim ciśnieniem usunięto wodę, pozostawiając cenny materiał.

Penicillium chrysogenium (notatum): jak znaleźli najbardziej „penicylinowy” grzyb

Od początku II wojny światowej zapotrzebowanie na penicylinę dramatycznie wzrosło. Potrzeba takiego leku była oczywista.
W 1940 roku grupa naukowców z Uniwersytetu Oksfordzkiego (kierowana przez Flory'ego i Chaina) wycofała penicylinę Fleminga z zapasów i zaczęła szukać sposobów na jej produkcję w dużych ilościach.
Odkąd zaczęło się bombardowanie Londynu i pojawiło się ryzyko okupacji, naukowcy udali się na negocjacje do Nowego Jorku (prawdopodobieństwo niemieckiego lądowania było tak duże, że Cheyne nawet zamoczył sobie kurtkę leczniczą pleśnią, tłumacząc kolegom: w takim razie, przede wszystkim zachowaj tę kurtkę).
W Nowym Jorku przybywających naukowców witano bez większego entuzjazmu: produkcja penicyliny rzadko przekraczała 4 jednostki działania na 1 mililitr pożywki. To bardzo mało: na przykład na butelce penicyliny jest napisane „1 000 000 jednostek”. Na jedną dawkę leku trzeba było przetworzyć 250 litrów bulionu.
Cel został natychmiast nakreślony: znaleźć najbardziej „wydajny” grzyb. Najpierw naukowcy udali się do Peorii (Illinois), gdzie znajdowało się laboratorium badawcze do badania metabolizmu pleśni. Personel laboratorium zgromadził znaczną kolekcję, ale tylko kilka szczepów pleśni mogło wytwarzać penicylinę.
Zaczęliśmy łączyć znajomych: wysyłać próbki gleby, ziarna pleśni, owoce i warzywa. Zatrudnili jedną kobietę do chodzenia po sklepach, piekarniach, serowarniach w poszukiwaniu nowych próbek niebiesko-zielonej pleśni. Nazywała się Miss Mary Hunt, nazywana „Spleśnioną Mary” za dobrą robotę.
Bieg historii zmienił melon cantatula, na którym zadomowił się niebiesko-zielony grzyb. Ta pleśń wytwarzała 250 jednostek penicyliny na mililitr pożywki wzrostowej. Jeden ze szczepów, które z niego zmutowały, zaczął produkować 50 000 jednostek! Wszystkie dzisiejsze szczepy produkujące penicylinę są potomkami tej samej pleśni, która została znaleziona w 1943 roku. Był to grzyb Penicillium chrysogenium, dawniej znany jako Penicillium notatum.
Od tego momentu rozpoczęła się era przemysłowej produkcji penicyliny.

Kiedy Fleming, Florey i Chain otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 1945 roku, Fleming powiedział: „Mówią, że wynalazłem penicylinę. Ale człowiek nie mógł tego wymyślić - ta substancja została stworzona przez naturę. Nie wynalazłem penicyliny, po prostu zwróciłem na nią uwagę ludzi i nadałem jej nazwę”..

Fleming, Cheyne i Flory podczas Nagrody Nobla

Jeśli znajdziesz literówkę w tekście, daj mi znać. Zaznacz fragment tekstu i kliknij Ctrl+Enter.

TASS-DOSIER / Julia Kowalowa /. 75 lat temu, 12 lutego 1941 roku, w Londynie brytyjscy naukowcy Howard Florey i Ernst Cheyne po raz pierwszy zastosowali penicylinę w leczeniu ludzi. Redakcja TASS-DOSIER przygotowała materiał na temat historii odkrycia tego leku.

Penicylina jest antybiotykiem o szerokim działaniu przeciwdrobnoustrojowym. Jest to pierwszy skuteczny lek przeciwko wielu poważnym chorobom, w szczególności kiły i gangrenie, a także infekcjom wywołanym przez gronkowce i paciorkowce. Pozyskuje się go z niektórych rodzajów grzybów z rodzaju Penicillium (łac. penicillus – „pędzel”; pod mikroskopem zarodnikowe komórki pleśni wyglądają jak pędzel).

Historia odkrycia

Wzmianki o wykorzystaniu pleśni do celów leczniczych znajdują się w pismach perskiego naukowca Awicenny (II w.) oraz szwajcarskiego lekarza i filozofa Paracelsusa (XIV w.). Boliwijski etnobotanik Enrique Oblitas Poblete w 1963 roku opisał stosowanie pleśni przez indyjskich uzdrowicieli w epoce Inków (XV-XVI w.).

W 1896 roku włoski lekarz Bartolomeo Gosio, badając przyczyny pleśni na ryżu, opracował formułę antybiotyku podobną do penicyliny. Ze względu na to, że nie mógł zaoferować praktycznego zastosowania nowego leku, jego odkrycie zostało zapomniane. W 1897 roku francuski lekarz wojskowy Ernest Duchen zauważył, że arabscy ​​stajenni zbierali pleśń z wilgotnych siodeł i leczyli nią rany koni. Duchen dokładnie zbadał pleśń, przetestował ją na świnkach morskich i stwierdził jej destrukcyjny wpływ na pałeczkę duru brzusznego. Ernest Duchen przedstawił wyniki swoich badań w Instytucie Pasteura w Paryżu, ale one również nie zostały rozpoznane. W 1913 roku amerykańskim naukowcom Carlowi Alsbergowi i Otisowi Fisherowi Blackowi udało się uzyskać z pleśni kwas o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych, jednak ich badania przerwał wybuch I wojny światowej.

W 1928 roku brytyjski naukowiec Alexander Fleming przeprowadził zwykły eksperyment w trakcie badania odporności organizmu ludzkiego na infekcje bakteryjne. Odkrył, że niektóre kolonie kultur gronkowcowych, które pozostawił w naczyniach laboratoryjnych, zostały zakażone szczepem pleśni Penicillium Notatum. Wokół plam pleśni Fleming zauważył obszar wolny od bakterii. To pozwoliło mu dojść do wniosku, że pleśń wytwarza substancję zabijającą bakterie, którą naukowiec nazwał „penicyliną”.

Fleming nie docenił swojego odkrycia, wierząc, że uzyskanie lekarstwa będzie bardzo trudne. Jego prace kontynuowali naukowcy z Oksfordu Howard Florey i Ernst Chain. W 1940 roku wyizolowali lek w czystej postaci i zbadali jego właściwości terapeutyczne. 12 lutego 1941 roku po raz pierwszy podano człowiekowi zastrzyk z penicyliny. Pacjentem Flory'ego i Cheyne'a był londyński policjant, który umierał z powodu zatrucia krwi. Po kilku zastrzykach poczuł się lepiej, ale zapasy lekarstw szybko się skończyły i pacjent zmarł. W 1943 roku Howard Flory przekazał technologię otrzymywania nowego leku naukowcom amerykańskim, a w USA uruchomiono masową produkcję antybiotyku. W 1945 roku Alexander Fleming, Howard Florey i Ernst Chain otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny.

w 1870 roku Pleśń była badana przez lekarzy Aleksieja Polotebnowa i Wiaczesława Manasseina, którzy stwierdzili, że blokuje ona rozwój innych mikroorganizmów. Polotebnov zalecał stosowanie tych cech pleśni w medycynie, w szczególności w leczeniu chorób skóry. Ale pomysł się nie przyjął.

W ZSRR mikrobiolodzy Zinaida Ermolyeva i Tamara Balezina otrzymali pierwsze próbki penicyliny. W 1942 roku odkryli wytwarzający penicylinę szczep Penicillium Crustosum. Podczas testów lek wykazywał znacznie większą aktywność niż jego angielskie i amerykańskie odpowiedniki. Jednak powstały antybiotyk tracił swoje właściwości podczas przechowywania i powodował wzrost temperatury u pacjentów.

W 1945 roku w Związku Radzieckim rozpoczęto testy penicyliny opracowanej na wzór zachodni. Technologia jego produkcji została opanowana przez Instytut Badawczy Epidemiologii i Higieny Armii Czerwonej pod kierownictwem Nikołaja Kopyłowa.

Wyznanie

Masowa produkcja penicyliny rozpoczęła się podczas II wojny światowej. Według niektórych szacunków dzięki temu antybiotykowi w latach wojny i po niej uratowano około 200 milionów ludzi. Odkrycie tego leku zostało wielokrotnie uznane za jedno z najważniejszych osiągnięć naukowych w historii ludzkości. Większość współczesnych antybiotyków powstała właśnie po badaniu leczniczych właściwości penicyliny.

Ludzkość przeszła trudną i ciernistą ścieżkę na ścieżce swojego rozwoju. W ciągu ostatnich tysiącleci dokonano tysięcy wielkich odkryć i wybitnych wynalazków w różnych dziedzinach życia człowieka. Jednym z tych największych odkryć, które dokonało prawdziwej rewolucji w medycynie, było wynalezienie penicyliny pierwszy na świecie antybiotyk. Na początku XX wieku ludzkość całkowicie opanowała takie wynalazki, jak telegraf, telefon, radio, samochód, samolot i marzenia o eksploracji kosmosu. A wraz z tym tysiące ludzi na całym świecie nadal umierało na tyfus, czerwonkę, dżumę płucną, a nawet zapalenie płuc, a sepsa stała się wyrokiem śmierci. Pomysł zwalczania drobnoustrojów za pomocą samych drobnoustrojów został wysunięty w XIX wieku. Tak więc w wyniku badań przeprowadzonych przez Louisa Pasteura stwierdzono, że pałeczki wąglika giną pod wpływem niektórych drobnoustrojów. Niedawno odkryta rozprawa doktorska studenta medycyny Ernesta Duchesne'a wskazuje, że już w 1897 roku używał on pleśni (zawartej w niej penicyliny) do zwalczania bakterii infekujących organizm ludzki. Wykonywał swoje eksperymenty na świnkach morskich w leczeniu tyfusu. Niestety otwarcia nie dokończono z powodu nagłej śmierci E. Duchesne.

Oficjalnie brytyjski bakteriolog Alexander Fleming jest uważany za wynalazcę pierwszego antybiotyku (penicyliny), a data jego odkrycia to 3 września 1928 roku. Badając gronkowce, naukowiec zauważył, że po miesiącu na jednym z płytki z kulturami, niszczenie osadzonych tam wcześniej kolonii gronkowców. Grzyby wyhodowane na talerzu z gronkowcami, Fleming przypisał rodzajowi Penicillaceae, wyizolowaną substancję nazwał penicyliną. Dalsze badania wykazały, że oprócz gronkowców penicylina wpływa również na patogeny wywołujące szkarlatynę, błonicę, zapalenie płuc i zapalenie opon mózgowych. Niestety, na dur brzuszny i paratyfus lekarstwo, które wyizolował, okazało się bezsilne. W 1929 roku naukowiec opublikował raport o swoim odkryciu w English Journal of Experimental Pathology. Dalsze badania wykazały, że produkcja penicyliny jest powolna, naukowiec nie był w stanie oczyścić i wyekstrahować substancji czynnej. Do 1939 roku Flemingowi nie udało się opracować skutecznej kultury, nowy lek był bardzo niestabilny. Fleming pracował nad jego ulepszeniem do 1942 roku.

W 1940 biochemik E.B. aktywnie próbował oczyścić i wyizolować penicylinę. Łańcuch i bakteriolog H.W. Flory, już w 1941 roku zgromadzono wystarczającą ilość penicyliny na skuteczną dawkę. 15-latek z zatruciem krwi jako pierwszy został uratowany dzięki zastosowanemu antybiotykowi. Za odkrycie penicyliny E. Chain, A. Fleming i W. X. Flory otrzymali w 1945 roku Nagrodę Nobla za trzy osoby. Wszyscy trzej odmówili patentów na wynalezienie penicyliny, uważając, że narzędzie, które może ocalić ludzkość, nie powinno stać się źródłem zysków. To jedyny raz, kiedy nikt nigdy nie zgłosił praw autorskich do wynalazku tej wielkości. Dzięki penicylinie i zwycięstwu nad niebezpiecznymi chorobami zakaźnymi medycynie udało się przedłużyć życie człowieka o 30-35 lat.

W czasie II wojny światowej w Stanach Zjednoczonych rozpoczęto produkcję penicyliny na skalę przemysłową, co uratowało życie dziesiątkom tysięcy rannych żołnierzy. Po wojnie sposób produkcji antybiotyków znacznie się poprawił, od 1952 roku znajduje praktyczne zastosowanie na skalę światową. Za pomocą penicyliny wyleczono takie wcześniej śmiertelne choroby, jak zapalenie kości i szpiku, kiła, zapalenie płuc, gorączka połogowa, wykluczono rozwój infekcji po urazach i oparzeniach. Wkrótce wyizolowano leki przeciwbakteryjne. Antybiotyki od kilkudziesięciu lat są panaceum na wszystkie choroby. W Związku Radzieckim wielką zasługę w tworzeniu wielu antybiotyków należy do wybitnego mikrobiologa ZV Ermolyeva. Jest pierwszym rosyjskim naukowcem, który zbadał interferon jako środek przeciwwirusowy. Według samego profesora W. X. Flory, penicylina, którą otrzymał Z. V. Ermolyeva, była 1,4 razy skuteczniejsza niż anglo-amerykańska. Pierwsze porcje penicyliny uzyskała Jermoljewa w 1942 roku. Wkrótce dzięki niej rozpoczęła się masowa produkcja sowieckiego antybiotyku.

Ile wypadków doprowadziło do odkrycia jednego z najskuteczniejszych leków XX wieku i jak pomogło w tym okno laboratorium i ściana schronu - czytamy w dziale Historia nauki.

13 września 1929 roku szkocki bakteriolog Alexander Fleming na spotkaniu Medical Research Club w St. Mary University of London jako pierwszy ogłosił, że odkrył pierwszy antybiotyk – penicylinę. Następnie uznano, że penicylina była jednym z największych odkryć medycznych XX wieku, a wiek ten był już bardzo bogaty w odkrycia w medycynie. Tak czy inaczej, w 1945 roku Fleming został jednym z laureatów Nagrody Nobla, przyznawanej specjalnie za odkrycie penicyliny.

W swoim przemówieniu Nobla Fleming stwierdził następnie: „Mówią, że wynalazłem penicylinę. Ale żaden człowiek nie mógł tego wymyślić, ponieważ ta substancja została stworzona przez naturę. Nie wynalazłem penicyliny, po prostu zwróciłem na nią uwagę ludzi i nadałem jej nazwę”. W rzeczywistości sytuacja z penicyliną jest jeszcze ciekawsza: wydaje się, że natura musiała się napracować i zaaranżować całą sieć wypadków, aby zmusić ludzi, przede wszystkim samego Fleminga, do odkrycia tej substancji.

Przede wszystkim Fleming został lekarzem częściowo przez przypadek. Biorąc pod uwagę cały wachlarz jego talentów, nasz bohater równie dobrze mógł wybrać inny kierunek naukowy, zająć się nawet sztuką (od dzieciństwa lubił malować) lub zostać wojskowym. Za radą swojego starszego brata wybrał medycynę i zgłosił się do ogólnokrajowego konkursu na przyjęcie do szkoły medycznej w St. Maryja. Po uzyskaniu doskonałych wyników na egzaminie i zostaniu chirurgiem po ukończeniu studiów, Fleming był związany z tym szpitalem do końca życia.

Alexander Fleming

Imperial War Museums/Wikimedia Commons

Podjął pracę w laboratorium badań ran i wykazał się talentem naukowym, wykazując, że kwas karbolowy, wówczas szeroko stosowany w leczeniu otwartych ran, nie nadawał się jako środek antyseptyczny. Faktem jest, że zabija leukocyty, które tworzą barierę ochronną w organizmie i ostatecznie przyczynia się do przetrwania bakterii chorobotwórczych w tkankach.

Następny wypadek przydarzył się Flemingowi w 1922 roku, kiedy odkrył enzym nazwany później lizozymem. Enzym ten zabił niektóre bakterie bez szkody dla zdrowej tkanki. Przypadek polegał na tym, że naukowiec nie był zbyt schludny i nie lubił porządkować swojego stołu laboratoryjnego. Pewnego razu, gdy był przeziębiony, kichnął na szalkę Petriego, na której wyhodował bakterie w pożywce i nie zdezynfekował jej zgodnie z przepisami. Kilka dni później, sądząc po kolorze osadu w tym kubku, stwierdził, że w miejscach, gdzie spadła jego ślina, bakterie zostały zniszczone.

Grzyb zawierający penicylinę

Wikimedia Commons

To prawda, że ​​​​lizozym nie działał zbyt dobrze jako środek antyseptyczny: działał bardzo wolno na większość bakterii, więc Fleming początkowo zaczął używać lizozymu podczas pisania awangardowych obrazów, w których różne bakterie tworzyły różne kolory na płótnie. Aby zapobiec pełzaniu tych bakterii z jednej plamy barwnej na drugą, potraktował brzegi takich plam lizozymem.

Jednak w laboratorium Fleming bardziej myślał o znalezieniu dobrego środka antyseptycznego niż o swoim malowaniu. A w 1928 roku historia powtórzyła się z jego niedokładnością. Jakimś cudem na jednej z jego niezdezynfekowanych szalek Petriego, na której wysiewał kolonię Staphylococcus aureus, pojawiła się pleśń z sąsiedniego laboratorium - dość rzadki grzyb pleśniowy Penicillium notatum. Po kilku dniach rozpuściła zasianą kulturę i tam, gdzie wpadła do kubka, zamiast żółtej mętnej masy pojawiły się krople podobne do rosy.

Tutaj Fleming doznał objawienia: zasugerował, że grzyb pleśniowy ma śmiertelny wpływ na bakterie. Przypuszczenie to potwierdziło się, a naukowiec uzyskał z tego grzyba intensywnie żółtą substancję, którą nazwał penicyliną.

Stwierdzono, że nawet rozcieńczona 500-800 razy penicylina hamuje wzrost nie tylko gronkowców, ale także paciorkowców, pneumokoków, gonokoków, pałeczek błonicy i wąglika, ale nie działa na Escherichia coli, pałeczki duru brzusznego i patogeny grypy, duru paratyfusowego, cholera. Niezwykle ważnym odkryciem był brak szkodliwego działania penicyliny na ludzkie leukocyty, nawet w dawkach wielokrotnie większych niż dawka śmiertelna dla gronkowców. Oznaczało to, że penicylina była nieszkodliwa dla ludzi.

Fleming spędził około roku badając właściwości odkrytej przez siebie substancji i choć nie był w stanie uzyskać jej w czystej postaci, zdecydował się jednak powiedzieć o tym swoim kolegom.

Penicylina Fleminga stała się prawdziwym antybiotykiem znacznie później, po tym jak jego badania w 1938 roku kontynuowali profesor Uniwersytetu Oksfordzkiego, patolog i biochemik Howard Flory oraz chemik Ernst Boris Chain, którzy wyemigrowali z Niemiec po dojściu nazistów do władzy. Po roku prób naukowcom udało się zrobić to, czego nie udało się Flemingowi - zdobyć pierwsze 100 miligramów czystej penicyliny. Jednak grzyb, z którego uzyskano penicylinę, okazał się zbyt kapryśny, konieczne było znalezienie dla niego bardziej „posłusznego” i skutecznego zamiennika.

Howard Flory i Ernst Boris Chain

Wikimedia Commons

W tym celu Cheyne przyciągnął do pracy innych specjalistów: bakteriologów, chemików i lekarzy. Powstała tak zwana Grupa Oksfordzka. Praca grupy zakończyła się sukcesem, aw 1941 roku penicylina po raz pierwszy uratowała osobę z zatruciem krwi od pewnej śmierci - został 15-letnim nastolatkiem.

Wojna, która wybuchła do tego czasu, nie pozwoliła na masową produkcję penicyliny w Anglii, a latem 1941 roku grupa oksfordzka udała się w celu ulepszenia technologii w Stanach Zjednoczonych. Na ekstrakcie z amerykańskiej kukurydzy wydajność penicyliny wzrosła 20-krotnie. Następnie postanowiliśmy poszukać nowych szczepów pleśni, bardziej produktywnych niż Penicillium notatum, kiedyś wleciał przez okno Fleminga. Laboratorium grupy zaczęło otrzymywać próbki pleśni z całego świata. Do grupy dołączyła również Mary Hunt, która wkrótce zyskała przydomek „Moldy Mary”, ponieważ kupowała wszystkie spleśniałe produkty na rynku. Tak się złożyło, że to ona przyniosła z targu zgniłego melona, ​​w którym znalazł się poszukiwany przez naukowców wysoce produktywny szczep - P.Chrysogenum.

Na bazie tego szczepu opracowano technologię masowej produkcji penicyliny. W 1945 r. produkcja tego leku osiągnęła 15 ton rocznie, aw 1950 r. – 150 ton.

Mechanizm działania penicylin okazał się bardzo złożony i dopiero w 1957 roku wyjaśnił go amerykański badacz James Park, który odkrył nukleotyd hamujący wzrost ściany komórkowej wielu drobnoustrojów.

Model budowy chemicznej penicyliny

Wikimedia Commons

Dalsze badania wykazały główną wadę penicylin: patogeny szybko przyzwyczaiły się do ich obecności. Tak więc, jeśli w 1945 roku rzeżączkę całkowicie wyleczono pojedynczym zastrzykiem penicyliny w 300 tysiącach jednostek, to na początku lat siedemdziesiątych wymagało to dziesięciokrotnie mocniejszych zastrzyków. Od 1998 roku 78% gonokoków rozwinęło oporność na antybiotyki z grupy penicylin. Z tego powodu każdy antybiotyk był i pozostaje głównym lekarstwem XX wieku. W XXI wieku przed naukowcami stoi wyzwanie stworzenia nowego leku, do którego drobnoustroje nie będą już mogły się przyzwyczaić.

Ciekawy jest los narodzin penicyliny w ZSRR. W 1941 roku wywiad otrzymał informację, że w Anglii powstaje cudowny lek przeciwdrobnoustrojowy oparty na jakimś rodzaju pleśni. Natychmiast rozpoczęliśmy prace w tym kierunku i już w 1942 roku mikrobiolog Zinaida Ermolyeva uzyskała penicylinę z pleśni Penicillium crustosum zdjęty ze ściany jednego ze schronów w Moskwie. W 1944 roku lek został pomyślnie przetestowany na rannych żołnierzach.

Zinaida Ermolyeva

Wikimedia Commons

Jednak radziecka penicylina, mimo całego znaczenia tego wyniku, była niedoskonała i nie mogła być produkowana w ilościach niezbędnych na froncie. Ponadto pacjenci z tego powodu znacznie podnieśli temperaturę, podczas gdy zachodnia penicylina nie powodowała żadnych skutków ubocznych. W Stanach Zjednoczonych nie można było kupić technologii masowej produkcji tego „leku stulecia”, ponieważ za granicą obowiązywał zakaz sprzedaży jakichkolwiek technologii związanych z penicyliną.

Sytuację uratował wówczas Ernst Chain, który był autorem angielskiego patentu na penicylinę. Zaoferował swoją pomoc Związkowi Radzieckiemu, aw 1948 r. Z jego pomocą naszym naukowcom udało się opracować niezbędną technologię, zgodnie z którą jedna z moskiewskich fabryk farmaceutycznych natychmiast zaczęła produkować lekarstwa.

W 1945 roku Alexander Fleming, Howard Flory i Ernst Boris Chain otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny. W wykładzie Nobla Fleming zauważył, że „fenomenalny sukces penicyliny doprowadził do intensywnych badań przeciwbakteryjnych właściwości pleśni i innych niższych przedstawicieli królestwa roślin. Tylko nieliczne z nich mają takie właściwości.

W pozostałych dziesięciu latach życia naukowiec otrzymał 25 stopni honorowych, 26 medali, 18 nagród, 30 odznaczeń i honorowe członkostwo w 89 akademiach nauk i towarzystwach naukowych.

Fleming zmarł 11 marca 1955 roku na zawał mięśnia sercowego. Został pochowany w katedrze św. Pawła w Londynie - obok najbardziej szanowanych Brytyjczyków. W Grecji, gdzie naukowiec przebywał, w dniu jego śmierci ogłoszono żałobę narodową. A w Barcelonie w Hiszpanii wszystkie kwiaciarki z tego miasta wysypały bukiety kwiatów ze swoich koszy na tablicę pamiątkową z nazwiskiem wielkiego bakteriologa i lekarza.