Хто винайшов пеніцилін

1. Ернест Дюшен
2. Олександр Флемінг
3. Говард Флорі
4. Ернест Чейн
5. Penicillium chrysogenium (notatum): як знайшли самий «пеніциліновий» грибок

Penicillium chrysogenium (notatum) - один з представників роду Penicillium. «Рекордсмен» з вироблення пеніциліну

Сама ідея застосовувати для боротьби з мікроорганізмами інші мікроорганізми (або те, що вони синтезують), витала в медицині дуже давно.
У самому микробном співтоваристві одні мікроби постійно пригнічують інші і знаходяться в такому динамічній рівновазі.

Ще в 1897 році, задовго до відкриття пеніциліну, Ернест Дюшен використовував в експерименті цвіль для лікування тифу у морських свинок.

Penicillium roqueforti - «благородна цвіль». Використовується для приготування сиру рокфор і дає йому своєрідний смак

Як думаєте, що спільного у морських свинок, сиру з пліснявою і водопровідної води?

Питання досить складне. Здавалося б: нічого спільного. Але якби ви були французьким студентом-медиком кінця 19 століття, то ці предмети були б вашими науковими реагентами.
Ці реагенти використовував блискучий Ернест Дюшен для виявлення антибіотиків, практично за 35 років до того, коли Олександр Флемінг відкрив пеніцилін.

Так що історія антібітіков почалася не з Флемінга, немає. Флемінг не був першим, хто помітив антибактеріальні властивості цвілі. Цвіль застосовували для лікування ран стародавні єгиптяни. І, хоча в Стародавньому Єгипті не було наукової опори багатьом медичним дій, не варто забувати про чудову спостережливості стародавніх лікарів.

Ернест Дюшен

Саме він перший описав антибактеріальні властивості пеніциліну. Про його життя відомо зовсім небагато. Він народився в Парижі, навчався у військовій медичній школі в Ліоні, куди вступив в двадцятирічному віці.
Дюшен був просто зачарований мікробами. Ще б! Відкриття хвороботворних властивостей у мікробів, праці Луї Пастера, Джозефа Лістера просто перевернули світогляд медиків того часу. Ернест Дюшен вирішив написати дисертацію під керівництвом професора мікробіології Габріеля Ру. Габріель Ру тоді керував лабораторією, яка відповідала за якість водопостачання в Ліоні. Дисертаційна робота Дюшена була присвячена наступного спостереження: водопровідна вода ніколи не заплесневала, але цвіль могла добре рости в дистильованої воді. Першим виникло припущення, що бактерії не дають цвілі рости у водопровідній воді.

Ернест вирощував Penicillum glaucum. Ця цвіль застосовується для виготовлення сирів горгондзолой і стилтон. Він поміщав її в ємності з водопровідної і кип'яченою водою. Потім він додав збудника черевного тифу і кишкову паличку - цвіль швидко померла. З'ясувалося, що бактерії в воді вбивають цвіль. Дюшен почав задавати різні умови: температура, кислотність середовища, але цвіль гинула не завжди. Іноді перемога залишалася за грибком.
Знову виникло питання: а цвіль може чимось «відповісти» бактерії? Чи може вона з ними боротися? В експерименті на морських свинках було виявлено зниження вірулентності бактерій. Більш того, шляхом ін'єкції цвілі Дюшен зміг вилікувати тварину. Подібний експеримент проведе Олександр Флемінг, якого нерідко і називають відкривачем пеніциліну.

Про те, як був відкритий пеніцилін Флемінгом, написано дуже багато. Так чому ж Дюшенна не пам'ятають як відкривача пеніциліну? На це є кілька причин. Ну, по-перше він досліджував Penicillum glausum, на відміну від іншого виду цвілі Penicillum notanum. Цвіль, яка фактично цей пеніцилін і синтезує. Вже пізніше було встановлено, що Penicillum glausum продукує інший, більш слабкий антибіотик - патулін (до речі, токсичний і працює в високих концентраціях, тому не застосовується). Ймовірно, якби не здоров'я молодого вченого, а також недовгий життєвий шлях (помер від туберкульозу в 1912 році, втративши задовго до цього від того ж туберкульозу свою дружину), відкриття пеніциліну прінадлекжало б йому.

Олександр Флемінг

Але факт є факт. Автором і першовідкривачем пеніциліну був Олександр Флемінг. Датою відкриття найвідомішого антибіотика є 3 вересня 1928 роки (День народження пеніциліну). Флемінг на той час був уже широко відомий, мав репутацію блискучого дослідника.
Відкриттю пеніциліну людство зобов'язане все ж цього шотландському біохіміку. Після Першої світової війни, в якій «батько пеніциліну» служив військовим лікарем, Флемінг не міг змиритися з тим, що велика кількість солдатів гинули від інфекційних ускладнень. У 1918 році він повернувся з війни працювати в бактеріологічну лабораторію лікарні Св. Марії, де він працював до цього (і де пропрацює до самої смерті). У 1922 році стався випадок, більше звичайно схожий на байку, але тим не менше на шість років випередив відкриття пеніциліну. Застуджений Флемінг випадково чхнув на чашку Петрі, де знаходилися бактеріальні колонії. Через кілька днів він виявив уповільнений ріст бактерій (Micrococcus lysodeikticus) на деяких місцях. Так був відкритий лізоцим (мурамідаза). Це гідролітичні фермент розщеплює стінки бактерій, тобто володіє бактерицидними властивостями. Багато його в виділеннях носової слизу, слині (чому тварини можуть зализувати рани), слізної рідини. Багато його і в грудному молоці (причому помітно більше, ніж у коров'ячому і при годуванні з часом концентрація його не зменшується, а зростає). Звичайно, коли буде відкритий пеніцилін, інтерес до лізоциму помітно впаде, аж до відкриття лізоциму курячого білка.

Як зазначав у подальшому сам Олександр Флемінг, відкриття пеніциліну допоміг випадок. Працюючи в лабораторії і вивчаючи фермент лізоцим, Флемінг не відрізнявся порядком на робочому місці (хоча порядок у вчених свій!). Як це нерідко буває з геніями (згадати хоча б робочий стіл Ейнштейна), в лабораторії вченого був сущий бардак. Флемінг, повернувшись після місяця відсутності зауважив, що на одній чашці з культурами стафілокока з'явилися цвілеві гриби. Колонія грибка розчинила висіяти культуру золотистого стафілокока . Цвіль належала до роду пеніцилової, тому виділене речовина потім і назвали пеніциліном.

Назва пеніциліну перекладається як «пензлик для письма», подібна схожість видно під мікроскопом

Говард Флорі

І хоча, коли мова заходить про відкриття пеніциліну, згадують Олександра Флемінга, практичну користь з цього відкриття витягли інші вчені, зокрема фармаколог Говрад Уолтер Флорі. У 1938 році Флорі, працюючи спільно з Ернестом Чейном і Норманом Хитли в Оксфортском університеті, в Англії, почали проводити експерименти з антибактеріальними властивостями грибка Penicillium notatum. Про властивості грибка пригнічувати бактеріальний зростання писав у своїх працях Флемінг.
Першим пацієнтом, якому було призначено пеніцилін, був Альберт Олександр, лондонський поліцейський. Серезно інфекція, яка зачепила частину обличчя, периорбитальной області очі, волосистої частини голови, почалася з невеликого уколу шипом троянди. Флорі і Чейн дали хворому пеніцилін і протягом першої доби намічалася хороша динаміка. Однак, визначити оптимальну дозу ліків не вдалося (її ще тоді і не знали) і інфекційний процес все ж привів до смерті пацієнта. Експерименти продовжилися, препарат призначали серйозно хворим дітям з вражаючим ефектом. Зараз вважають, що праці Флорі і Чейна врятували понад 80 мільйонів чоловік.

Ернест Чейн

А тепер варто сказати, про згадуваному раніше, біохімік Ернеста Бориса Чейні. Народжений в єврейській родині і проживаючи в Німеччині, був змушений з приходом до влади Гітлера емігрувати в Англію. Як сополучатель в майбутньому Нобелівської премії за відкриття пеніциліну, Чейн був за ту частину роботи, в якій він показав будова пеніциліну і успішно виділив активну речовину. Щоб виділити пеніцилін, для однієї терапевтичної дози, було необхідно переробити близько 500 літрів поживного бульйону з цвіллю!
Чейн писав: «Труднощі, з якими зіткнувся Флемінг, тільки підстьобнули мій інтерес до виявленого Флемінгом пеніциліну. Я сказав Флорі, що ми знайдемо спосіб хоча б частково очистити пеніцилін, незважаючи на його нестійкість ».
У 1938 році Чейн і його колега Норман Хитли швидко прийшли до висновку, що пеніцилін, на відміну від лізоциму - це не фермент, а невелика молекула органічного походження.
Невеликі розміри молекули обнадіяли дослідників: буде легко розшифрувати молекулярну структуру і синтезувати його. Про те, що буде легко, вчені помилялися ...
Було встановлено, що до складу пеніциліну входить комплекс структур, які в подальшому назвали бета-лактамами.

Про можливість існування подібної структури Чейн припускав і раніше, але питання вирішилося тільки в 1949-му.

Коли за допомогою рентгенологічної кристалографії Дороті Ходжкин визначила розташування атомів в кристалічній решітці пеніциліну. Саме після 1949 року, після визначення точної молекулярної структури пеніциліну, стало можливим масове дешевшаючи виробництво препарату.
До речі, Дороті Ходжкин теж отримала Нобелівську премію за дослідження кристалічної решітки в рентгенівських променях, в 1964 році. Ця видатна жінка заклала основи методу, за допомогою якого стало можливим дослідження структури ДНК (програма «Геном людини»).

Чейн і Флорі для отримання пеніциліну в концентрованому вигляді, застосували нову тоді методику лиофилизации. Розчин пеніциліну заморожувався, а потім при низькій температурі і низькому тиску вода виганяли, залишаючи цінний матеріал.

Penicillium chrysogenium (notatum): як знайшли самий «пеніциліновий» грибок

З початку Другої світової війни різко зросла потреба в пеніцилін. Необхідність в такому ліки була очевидна.
У 1940 році група вчених Оксфордського університету (яку і очолювали Флорі і Чейн) дістала із запасників пеніцилін Флемінга і почала шукати способи його виробництва у великій кількості.
Так як почалися бомбардування Лондона і виник ризик окупації, вчені відправилися на переговори в Нью-Йорк (ймовірність висадки німців була така велика, що Чейн навіть просяк свій піджак цілющою цвіллю, пояснивши колегам: у разі чого рятувати в першу чергу цей піджак).
У нью-Йорку приїхали вчених зустріли без особливого ентузіазму: вироблення пеніциліну рідко перевищувала 4 одиниці дії на 1 мілілітр живильного середовища. Це дуже мало: на флаконі з пеніциліном, наприклад, написано «1 000 000 ОД». Для однієї дози препарату потрібно було переробити 250 літрів бульйону.
Відразу обрисувалася мета: знайти самий «урожайний» грибок. Спочатку вчені відправилися в Пеорія (штат Іллінойс), де перебувала дослідна лабораторія з вивчення метаболізму цвілі. Співробітники лабораторії зібрали значну колекцію, але лише деякі штами цвілі могли виробляти пеніцилін.
Почали підключати знайомих: щоб надсилали зразки грунту, цвілевих зерен, фруктів і овочів. Найняли одну жінку, щоб вона обходила магазини, пекарні, сироварні, відшукуючи нові зразки синьо-зеленої цвілі. Її звали міс Мері Хант, за хорошу роботу прозвана «пліснявий Мері».
Хід історії змінила диня кантатула, на якій оселився синьо-зелений грибок. Ця цвіль виробляла 250 одиниць пеніциліну на мілілітр живильного середовища. Один з мутованих з неї штамів став виробляти 50000 одиниць! Всі штами, які продукують пеніцилін на сьогодні - це нащадки тієї самої цвілі, яку знайшли в 1943 році. Це був грибок Penicillium chrysogenium, що раніше називався Penicillium notatum.
З того моменту і почалася епоха промислового виробництва пеніциліну.

Коли в 1945 році Флемингу, Флорі і Чейні вручали Нобелівську премію з фізіології і медицині, Флемінг сказав: «Кажуть, що це я винайшов пеніцилін. Але людина не могла його винайти - це речовина створено природою. Я не винаходив пеніцилін, я всього лише звернув на нього увагу людей і дав йому назву ».

Флемінг, Чейн і Флорі на врученні Нобелівської премії

Якщо ви знайшли помилку в тексті, будь ласка, повідомте мені про це. Виділіть фрагмент тексту і натисніть Ctrl + Enter.