W ich dramacie uderzają fakty z historii odkrycia penicyliny. Radziecka szkoła mikrobiologiczna, kierowana przez prof. Jermolewę, odkryła unikalną penicylinę

3 września świat obchodzi urodziny penicyliny. Ten lek został odkryty przez Aleksandra Fleminga. W całej historii ludzkości nie było innego leku, który uratowałby tak wiele ludzkich istnień. „Penicylina zrobiła ponad 25 dywizji, aby wygrać II wojnę światową!” Za te słowa Fleming, Cheyne i Flory otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie biologii i medycyny. przygotowałem wybór ciekawostek na temat tego niesamowitego leku.

Fakt #1

Niechlujstwo szkockiego mikrobiologa Alexandra Fleminga doprowadziło do odkrycia penicyliny. Kiedy wrócił do swojego laboratorium 3 września 1928 roku, po miesięcznej nieobecności, zauważył szalkę Petriego, wewnątrz której utworzyła się spleśniała plama. Naukowiec zauważył, że wokół pleśni zniknęły wszystkie kolonie drobnoustrojów. Zjawisko to zainteresowało Fleminga i przeprowadził badanie zawartości kubka. Pleśń należała do rodzaju Penicillium, a naukowiec nazwał substancję, która zabijała drobnoustroje penicyliną.

Fakt #2

Fleming opublikował raport o swoim nowym odkryciu w 1929 roku w brytyjskim czasopiśmie poświęconym patologii eksperymentalnej. W tym samym roku nadal prowadził badania i wkrótce odkrył, że trudno jest pracować z penicyliną, jej produkcja była niezwykle pracochłonna i nie można było jej wyizolować w czystej postaci. Ponadto ekstrakt z pleśni okazał się niestabilny, szybko usuwany z tkanek i nie było możliwe uzyskanie wymaganego stężenia do całkowitego zniszczenia bakterii.

Fakt #3

Fleming kontynuował w szpitalu swoje eksperymenty z miejscowym stosowaniem penicyliny, wykorzystując zewnętrznie ekstrakt z pleśni do leczenia ognisk zapalnych. Wyniki były dość korzystne, ale w żadnym wypadku nie cudowne, ponieważ we właściwym czasie lek stracił swoją aktywność. W 1931 roku, przemawiając w Królewskiej Klinice Stomatologicznej, ponownie opisał penicylinę jako obiecujący lek. W 1932 Fleming opublikował wyniki swoich eksperymentów w leczeniu zakażonych ran w czasopiśmie Pathology and Bacteriology.

Fakt #4

W połowie 1939 roku młody angielski profesor Howard Walter Flory, kierownik Katedry Patologii Uniwersytetu Oksfordzkiego oraz biochemik Ernest Cheyne, na prośbę Fleminga, próbowali uzyskać czystą penicylinę. Dopiero po dwóch latach rozczarowań i porażek udało im się zdobyć kilka gramów brązowego proszku.

Fakt #5

Kiedy Anglia wypowiedziała wojnę Niemcom 3 września 1939 roku, Grupa Oksfordzka, obawiając się niemieckiej okupacji, postanowiła za wszelką cenę ocalić cudowną pleśń. Cheyne i Flory przemycili swój lek do Stanów Zjednoczonych do analizy, mocząc brązowy płyn w podszewce kurtek i kieszeni. Wystarczyło, aby jeden z nich przeżył, by zachowane zarodniki pleśni pozwoliły na wznowienie pracy Dopiero w połowie 1940 roku udało się pozyskać penicylinę w ilości niezbędnej do badań.

Fakt #6

Pierwsze zastrzyki nowego agenta wykonano 12 lutego 1941 r. Jeden z londyńskich policjantów skaleczył się brzytwą podczas golenia. Rozwinęło się zatrucie krwi. Pierwszy zastrzyk penicyliny podano umierającemu pacjentowi. Stan pacjenta natychmiast się poprawił. Ale penicyliny było za mało, jej zapasy szybko się wyczerpały. Choroba powróciła i pacjent zmarł. Mimo to nauka zatriumfowała, ponieważ przekonująco udowodniono, że penicylina cudownie działa przeciwko zatruciu krwi. Kilka miesięcy później naukowcom udało się zgromadzić taką ilość penicyliny, która może wystarczyć, aby uratować ludzkie życie. Szczęściarzem był piętnastoletni chłopiec, który miał zatrucie krwi, którego nie można było wyleczyć. Był pierwszą osobą, której życie uratowała penicylina.

W 1941 r. ZSRR poprosił aliantów o próbkę leku. Jednak nie było odpowiedzi. Następnie w 1942 r. Pod kierownictwem szefa Wszechzwiązkowego Instytutu Medycyny Doświadczalnej Zinaidy Vissarionovny Jermolyeva uzyskano penicylinę domową z pleśni zebranej ze ścian schronu w najtrudniejszych warunkach. Sowiecki lek nazywano „penicyliną-crustosyną”. Jego produkcję rozpoczęto w 1944 roku w przedsiębiorstwach przemysłu chemicznego i farmaceutycznego metodą powierzchniowej uprawy grzyba.

Fakt #8

W 1943 roku penicylina została po raz pierwszy masowo wyprodukowana w Peoria, Illinois, w zakładzie Hiram Walker. Dawno, dawno temu whisky była tu „warzona” z wielkimi umiejętnościami, a winiarnia miała doskonały sprzęt do fermentacji. Szybko jednak okazało się, że te przesłanki są za małe na zwiększenie produkcji leku, co wymagało rozszerzenia działalności.

Fakt #9

Zapotrzebowanie na penicylinę rosło z każdym dniem. Ważne było zwiększenie nie tylko ilości leku, ale także jego działania. Ciekawy test antybiotyków miał miejsce w styczniu 1944 r., kiedy prof. Flory przybył do Moskwy z grupą zagranicznych naukowców. Przywiózł swoją penicylinę i postanowił porównać ją z rosyjską. Nasz preparat okazał się bardziej aktywny niż zagraniczny: 28 jednostek wobec 20 w 1 ml. Następnie profesor Flory i amerykański naukowiec Sanders zaproponowali przeprowadzenie badań klinicznych w celu oceny wpływu leku na pacjentów. I znowu zwyciężyła nasza krajowa penicylina.

Fakt #10

Na prośbę profesora Flory'ego o dostarczenie rosyjskiej penicyliny do dalszych badań, celowo otrzymał amerykański szczep, rzekomo jako jego próbkę. Po powrocie do Ameryki Flory zapoznała się z otrzymanym materiałem i była rozczarowana. W swoim raporcie napisał: „Radziecka pleśń okazała się nie crustosum, ale notatum, jak Fleming. Rosjanie nie odkryli niczego nowego”. Ale radzieccy naukowcy po prostu „wytarli nos” swoim amerykańskim kolegom, ale nie było łatwo wprowadzić na dużą skalę produkcję tego leku w zdewastowanym kraju.

Sama penicylina, pod naciskiem Fleminga, nie została opatentowana. Uważał, że lek, który ratuje ludzkie życie, nie powinien być źródłem dochodu.

Jeśli zapytasz wykształconą osobę o to, kto odkrył penicylinę, w odpowiedzi usłyszysz nazwisko Fleming. Ale jeśli zajrzysz do sowieckich encyklopedii opublikowanych przed latami pięćdziesiątymi ubiegłego wieku, nie znajdziesz tam tej nazwy. Zamiast brytyjskiego mikrobiologa wspomina się, że rosyjscy lekarze Połotebnow i Manassein jako pierwsi zwrócili uwagę na lecznicze działanie pleśni. To prawda, to ci naukowcy już w 1871 roku zauważyli, że glaucum hamuje rozmnażanie wielu bakterii. Więc kto tak naprawdę odkrył penicylinę?

Flamand

Rzeczywiście, pytanie, kto i jak odkrył penicylinę, wymaga bardziej szczegółowych badań. Przed Flemingiem, a nawet przed tymi rosyjskimi lekarzami, Paracelsus i Awicenna wiedzieli o właściwościach penicyliny. Ale nie mogli wyizolować substancji, która daje moc uzdrawiania pleśni. Tylko mikrobiolog św. Mary, to znaczy Fleming. A naukowiec przetestował właściwości antybakteryjne otwartej substancji na swoim pomocniku, który zachorował na zapalenie zatok. Lekarz wstrzyknął do jamy szczękowej niewielką dawkę penicyliny i po trzech godzinach stan pacjenta znacznie się poprawił. Tak więc Fleming odkrył penicylinę, którą ogłosił 13 września 1929 w swoim raporcie. Ta data jest uważana za datę urodzin antybiotyków, ale zaczęto ich używać później.

Badania trwają

Czytelnik już wie, kto odkrył penicylinę, ale warto zauważyć, że nie można było użyć środka zaradczego - trzeba było go wyczyścić. W trakcie procesu oczyszczania formuła stała się niestabilna, substancja bardzo szybko straciła swoje właściwości. I tylko grupa naukowców z Oxford University poradziła sobie z tym zadaniem. Alexander Fleming był zachwycony.

Ale tutaj przed ekspertami pojawił się nowy problem: pleśń rosła bardzo powoli, więc Aleksander postanowił spróbować jej innego rodzaju, odkrywając po drodze enzym penicylazę, substancję, która może neutralizować penicylinę produkowaną przez bakterie.

USA vs Anglia

Ten, który odkrył penicylinę, nie mógł rozpocząć masowej produkcji leku w swojej ojczyźnie. Ale jego asystenci, Flory i Heatley, przenieśli się do Stanów Zjednoczonych w 1941 roku. Tam otrzymali wsparcie i hojne fundusze, ale sama praca była ściśle tajna.

Penicylina w ZSRR

We wszystkich podręcznikach do biologii piszą o tym, jak odkryli penicylinę. Ale nigdzie nie przeczytasz o tym, jak lek zaczął być produkowany w Związku Radzieckim. To prawda, istnieje legenda, że ​​substancja była potrzebna do leczenia generała Vatutina, ale Stalin zabronił używania zagranicznego narkotyku. Aby jak najszybciej opanować produkcję, postanowiono kupić technologię. Wysłali nawet delegację do ambasady USA. Amerykanie zgodzili się, ale w trakcie negocjacji trzykrotnie podnosili koszty i oszacowali swoją wiedzę na trzydzieści milionów dolarów.

Odmawiając, ZSRR zrobił to, co zrobili Brytyjczycy: wystrzelili kaczkę, którą krajowy mikrobiolog Zinaida Yermolyeva wyprodukował crustosin. Ten lek był ulepszony, skradziony przez kapitalistycznych szpiegów. To była fikcja czystej wody, ale kobieta tak naprawdę założyła produkcję narkotyku w swoim kraju, jednak jego jakość okazała się gorsza. Dlatego władze uciekły się do podstępu: kupiły sekret od Ernsta Cheyne'a (jednego z asystentów Fleminga) i zaczęły produkować tę samą penicylinę, co w Ameryce, a crustosin została zapomniana. Jak się więc okazuje, nie ma odpowiedzi na pytanie, kto odkrył penicylinę w ZSRR.

Rozczarowanie

Moc penicyliny, tak wysoko ceniona przez ówczesnych luminarzy medycyny, okazała się nie tak potężna. Jak się okazało, z czasem mikroorganizmy wywołujące choroby uodporniają się na ten lek. Zamiast myśleć o alternatywnym rozwiązaniu, naukowcy zaczęli wymyślać inne antybiotyki. Ale do dziś nie udaje się oszukać drobnoustrojów.

Nie tak dawno WHO ogłosiła, że ​​Fleming ostrzegał przed nadmiernym stosowaniem antybiotyków, co może prowadzić do tego, że leki nie będą w stanie pomóc w dość prostych chorobach, ponieważ nie będą już w stanie szkodzić drobnoustrojom. A znalezienie rozwiązania tego problemu jest już zadaniem innych pokoleń lekarzy. I musisz tego teraz poszukać.

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

13 września 1929 szkocki bakteriolog Alexander Fleming na spotkaniu Medical Research Club w St. Mary University of London po raz pierwszy ogłosił, że odkrył pierwszy antybiotyk – penicylinę. Następnie uznano, że penicylina jest 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, przyznanej specjalnie za odkrycie penicyliny.

W swoim przemówieniu do Nagrody Nobla Fleming oświadczył: „Mówią, że wynalazłem penicylinę. Ale żaden człowiek nie mógł tego wymyślić, ponieważ ta substancja została stworzona przez naturę. Nie wymyśliłem 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 ciężko pracować i zorganizować całą sieć wypadków, aby zmusić ludzi, przede wszystkim samego Fleminga, do odkrycia tej substancji.

Na początek Fleming został lekarzem częściowo przez przypadek. Biorąc pod uwagę cały wachlarz jego talentów, nasz bohater mógł z powodzeniem wybrać inny kierunek naukowy, a nawet zająć się sztuką (od dzieciństwa lubił malarstwo) lub zostać wojskowym. Za radą starszego brata wybrał medycynę i zgłosił się do ogólnopolskiego konkursu na studia medyczne w St. Maryjo. Po uzyskaniu doskonałych wyników na egzaminie i zostaniu chirurgiem po ukończeniu studiów, Fleming był związany z tym szpitalem do końca życia.

Alexander Fleming

Imperialne Muzea Wojenne/Wikimedia Commons

Poszedł do pracy w laboratorium badań nad ranami i pokazał swój talent naukowy, pokazując, że kwas karbolowy, wówczas szeroko stosowany do leczenia otwartych ran, nie nadaje się jako środek antyseptyczny. Faktem jest, że zabija leukocyty, które tworzą barierę ochronną w ciele i ostatecznie przyczynia się do przetrwania bakterii chorobotwórczych w tkankach.

Kolejny wypadek przydarzył się Flemingowi w 1922 roku, kiedy odkrył enzym nazwany później lizozymem. Enzym ten zabił niektóre bakterie, nie uszkadzając zdrowych tkanek. Wypadek polegał na tym, że naukowiec nie był zbyt schludny i nie lubił porządkować swojego stołu laboratoryjnego. Kiedyś, gdy był przeziębiony, kichnął na szalkę Petriego, gdzie hodował bakterie w pożywce i nie dezynfekował jej, jak wymagały przepisy. Kilka dni później, po kolorze pozostałości w tym kubku, odkrył, 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 powoli na większość bakterii, więc Fleming początkowo zaczął używać lizozymu podczas pisania awangardowych obrazów, w których różne kolory na płótnie były tworzone przez różne bakterie. Aby zapobiec pełzaniu tych bakterii z jednej plamki koloru do drugiej, potraktował granice takich plam lizozymem.

Jednak w laboratorium Fleming myślał bardziej o znalezieniu dobrego środka antyseptycznego niż o swoim malarstwie. A w 1928 roku historia powtórzyła się z jego nieścisłością. Jakimś cudem na jednej z jego niedezynfekowanych szalek Petriego, na której wysiewał kolonię Staphylococcus aureus, z sąsiedniego laboratorium dostała pleśń - dość rzadki grzyb pleśniowy Penicillium notatum. Po kilku dniach rozpuściła zasianą kulturę, a 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. To przypuszczenie zostało potwierdzone, a naukowiec uzyskał z tego grzyba intensywnie żółtą substancję, którą nazwał penicyliną.

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

Fleming spędził około roku na badaniu właściwości odkrytej przez siebie substancji i chociaż nie był w stanie uzyskać jej w czystej postaci, postanowił jednak opowiedzieć o niej swoim kolegom.

Penicylina Fleminga stała się prawdziwym antybiotykiem znacznie później, gdy 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 pozyskał 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 przed pewną śmiercią - został 15-letnim nastolatkiem.

Wojna, która wybuchła do tego czasu, nie pozwoliła na masową produkcję penicyliny w Anglii, a latem 1941 r. Grupa Oksfordzka udała się w celu ulepszenia technologii w Stanach Zjednoczonych. Na ekstrakcie z kukurydzy amerykańskiej plon penicyliny wzrósł 20-krotnie. Następnie postanowiliśmy poszukać nowych szczepów pleśni, bardziej produktywnych niż Penicillium notatum, raz wleciał przez okno Fleminga. Laboratorium grupy zaczęło otrzymywać próbki pleśni z całego świata. Grupę uzupełniła również Mary Hunt, która wkrótce zyskała przydomek „Spleśniała Mary”, ponieważ kupowała wszystkie spleśniałe produkty na rynku. Tak się złożyło, że to ona przyniosła z rynku zgniłego melona, ​​w którym znaleziono wysoce produktywny szczep, którego szukali naukowcy - P. Chrysogenum.

W oparciu o ten szczep opracowano technologię masowej produkcji penicyliny. W 1945 roku produkcja tego leku osiągnęła 15 ton rocznie, aw 1950 - 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 rzeżączka została całkowicie wyleczona za pomocą pojedynczego zastrzyku penicyliny w 300 tysiącach jednostek, to na początku lat siedemdziesiątych wymagało to dziesięciokrotnie silniejszych zastrzyków. Od 1998 r. 78% gonokoków rozwinęło oporność na antybiotyki z grupy penicylin. Z tego powodu każdy antybiotyk był i pozostaje głównym lekarstwem XX wieku. W XXI wieku naukowcy stają przed wyzwaniem stworzenia nowego leku, do którego mikroby nie będą się już mogły przyzwyczaić.

Ciekawy jest los narodzin penicyliny w ZSRR. W 1941 roku wywiad otrzymał informację, że cudowny lek przeciwdrobnoustrojowy został stworzony w Anglii na podstawie pewnego rodzaju pleśni. Natychmiast rozpoczęliśmy pracę w tym kierunku, a już w 1942 r. mikrobiolog Zinaida Ermolyeva uzyskała penicylinę z pleśni Penicillium crustosum zabrany ze ściany jednego z moskiewskich schronów przeciwbombowych. W 1944 roku lek został pomyślnie przetestowany na rannych żołnierzach.

Zinaida Ermolyeva

Wikimedia Commons

Jednak sowiecka penicylina, pomimo całego znaczenia tego wyniku, była niedoskonała i nie mogła być produkowana w ilościach niezbędnych na froncie. Ponadto pacjenci z tego powodu znacznie podnosili 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 roku z jego pomocą naszym naukowcom udało się opracować niezbędną technologię, zgodnie z którą jeden z moskiewskich zakładów farmaceutycznych natychmiast zaczął 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 właściwości przeciwbakteryjnych pleśni i innych niższych przedstawicieli świata roślin. Tylko nieliczne z nich mają takie właściwości.

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

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

„Kiedy obudziłem się o świcie 28 września 1928 r., z pewnością nie planowałem rewolucji w medycynie wraz z odkryciem pierwszego na świecie antybiotyku lub bakterii zabójczych” – napisał w tym pamiętniku Alexander Fleming człowiek, który wynalazł penicylinę.

Idea wykorzystania drobnoustrojów do zwalczania zarazków sięga XIX wieku. Już wtedy dla naukowców było jasne, że aby radzić sobie z powikłaniami ran, trzeba nauczyć się paraliżować wywołujące te powikłania drobnoustroje, i że mikroorganizmy można zabić z ich własną pomocą. W szczególności, Ludwik Pasteur odkrył, że pałeczki wąglika są zabijane przez inne drobnoustroje. W 1897 r. Ernest Duchesne używał pleśni, czyli właściwości penicyliny, do leczenia tyfusu u świnek morskich.

W rzeczywistości data wynalezienia pierwszego antybiotyku to 3 września 1928 r. W tym czasie Fleming był już znany i miał reputację błyskotliwego badacza, badał gronkowce, ale jego laboratorium było często nieuporządkowane, co było powodem odkrycia.

Penicylina. Zdjęcie: www.globallookpress.com

3 września 1928 Fleming wrócił do swojego laboratorium po miesięcznej nieobecności. Po zebraniu wszystkich kultur gronkowców naukowiec zauważył, że na jednej płytce z kulturami pojawiły się grzyby pleśniowe, a obecne tam kolonie gronkowców zostały zniszczone, podczas gdy inne kolonie nie. Fleming przypisał grzyby, które rosły na talerzu wraz z jego kulturami, do rodzaju Penicillaceae i nazwał wyizolowaną substancję penicyliną.

W trakcie dalszych badań Fleming zauważył, że penicylina wpływa na bakterie, takie jak gronkowce i wiele innych patogenów wywołujących szkarlatynę, zapalenie płuc, zapalenie opon mózgowych i błonicę. Przyznane przez niego lekarstwo nie pomogło jednak w walce z tyfusem i paratyfusem.

Kontynuując swoje badania, Fleming odkrył, że praca z penicyliną była trudna, produkcja była powolna, a penicylina nie mogła istnieć w ludzkim ciele wystarczająco długo, aby zabić bakterie. Ponadto naukowiec nie mógł wydobyć i oczyścić substancji czynnej.

Do 1942 Fleming ulepszył nowy lek, ale do 1939 nie było możliwe opracowanie efektywnej kultury. W 1940 niemiecko-angielski biochemik Łańcuch Ernsta Borisa oraz Howard Walter Florey, angielski patolog i bakteriolog, aktywnie zaangażowali się w próbę oczyszczenia i wyizolowania penicyliny, a po pewnym czasie udało im się wyprodukować wystarczającą ilość penicyliny, aby leczyć rannych.

W 1941 roku lek został zgromadzony w ilościach wystarczających do skutecznej dawki. Pierwszą osobą, która została uratowana dzięki nowemu antybiotykowi, był 15-letni nastolatek z zatruciem krwi.

W 1945 roku Fleming, Flory i Chain otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny „za odkrycie penicyliny i jej lecznicze działanie w różnych chorobach zakaźnych”.

Wartość penicyliny w medycynie

W szczytowym momencie II wojny światowej w Stanach Zjednoczonych produkcja penicyliny została już umieszczona na przenośniku, co uratowało dziesiątki tysięcy amerykańskich i sojuszniczych żołnierzy przed gangreną i amputacją kończyn. Z biegiem czasu udoskonalono sposób wytwarzania antybiotyków, a od 1952 roku stosunkowo tania penicylina jest stosowana niemal na skalę światową.

Za pomocą penicyliny można wyleczyć zapalenie kości i szpiku, zapalenie płuc, kiłę i gorączkę połogową, można zapobiegać infekcjom po urazach i oparzeniach - zanim wszystkie te choroby były śmiertelne. W trakcie rozwoju farmakologii wyizolowano i zsyntetyzowano leki przeciwbakteryjne innych grup, a także uzyskano inne rodzaje antybiotyków.

lekooporność

Od kilkudziesięciu lat antybiotyki stały się niemal panaceum na wszystkie choroby, ale nawet sam odkrywca Alexander Fleming ostrzegał, że penicyliny nie należy stosować do momentu zdiagnozowania choroby, a antybiotyku nie należy stosować przez krótki czas i w bardzo małych ilościach , ponieważ w tych warunkach bakterie rozwijają oporność.

Kiedy w 1967 r. zidentyfikowano niewrażliwego na penicylinę pneumokoka, a w 1948 r. odkryto oporne na antybiotyki szczepy Staphylococcus aureus, stało się to dla naukowców jasne.

„Odkrycie antybiotyków było największym dobrodziejstwem dla ludzkości, zbawieniem milionów ludzi. Człowiek tworzył coraz więcej antybiotyków przeciwko różnym czynnikom zakaźnym. Ale mikrokosmos opiera się, mutuje, mikroby się dostosowują. Powstaje paradoks - ludzie opracowują nowe antybiotyki, a mikrokosmos rozwija własną odporność ”- powiedziała Galina Kholmogorova, starszy badacz w Państwowym Centrum Badawczym Medycyny Prewencyjnej, kandydat nauk medycznych, ekspert Ligi Zdrowia Narodu.

Zdaniem wielu ekspertów to, że antybiotyki tracą skuteczność w walce z chorobami, jest w dużej mierze winą samych pacjentów, którzy nie zawsze przyjmują antybiotyki ściśle według wskazań lub w wymaganych dawkach.

„Problem odporności jest wyjątkowo duży i dotyczy wszystkich. Jest to bardzo niepokojące dla naukowców, możemy powrócić do ery przedantybiotykowej, ponieważ wszystkie drobnoustroje staną się oporne, nie zadziała na nie ani jeden antybiotyk. Nasze nieudolne działania doprowadziły do ​​tego, że możemy być bez bardzo silnych leków. Po prostu nie będzie nic, co leczyłoby tak straszne choroby, jak gruźlica, HIV, AIDS, malaria – wyjaśniła Galina Kholmogorova.

Dlatego leczenie antybiotykami powinno być traktowane bardzo odpowiedzialnie i przestrzegać kilku prostych zasad, a w szczególności:

W lutym 2014 roku pierwszy kanał telewizyjny wyemitował film dokumentalny „Pleśnia”, który opowiada o udziale pleśni w wielowiekowej historii ludzkości. Film wywołał zasłużoną krytykę zarówno ze strony mikrobiologów, jak i historyków, ale znowu – od czasu wydania powieści Veniamina Kaverina „Otwarta księga” (1946-1954, wydanie końcowe 1980) i jej dwóch ekranizacji (1973 i serialu w 1977-1979)..) - zwrócił uwagę na historię krajowej penicyliny. „Pleśnia” opowiada apokryficzną wersję tego, jak w czasie wojny nieludzcy sojusznicy nie dzielili się penicyliną ze Związkiem Radzieckim, ale potem sprytni czekiści nie dali im ani grama naszej lepszej penicyliny – crustazyny. Co mówią na ten temat dokumenty i ludzkie świadectwa? Jak to często bywało, karty historii sowieckiej nauki i techniki okazują się jednocześnie kartami historii represji stalinowskich.

Historia powstania penicyliny w ZSRR odzwierciedla epokę i czerpie z solidnej kryminału, która wiąże się z walką o życie ludzi i priorytetami naukowymi, gdy wydawałoby się, że Związek Radziecki był beznadziejnie w tyle za Zachodem.

Zastępca Ludowego Komisarza Zdrowia ZSRR A.G. Natradze powiedział: „Wysłaliśmy delegację za granicę w celu zakupu licencji na produkcję penicyliny metodą głęboką. Przebili bardzo wysoką cenę - 10 milionów dolarów.Skonsultowaliśmy się z ministrem handlu zagranicznego A.I.Mikojanem i zgodziliśmy się na zakup. Potem powiedzieli nam, że popełnili błąd w obliczeniach i że cena wyniesie 20 milionów dolarów.Ponownie omówiliśmy sprawę z rządem i postanowiliśmy zapłacić również tę cenę. Potem powiedzieli, że nie sprzedają nam licencji nawet za 30 milionów dolarów”.

Jurij Wiłowicz ZEYFMAN, syn Wila Iosifovicha Zeifmana, który odegrał ważną rolę w pojawieniu się krajowej penicyliny, pomógł wyjaśnić wiele kwestii, pojawienie się antybiotyków w ZSRR i związany z tym wzrost średniej długości życia narodu radzieckiego. Podobnie jak jego ojciec, Jurij Wiłowicz jest chemikiem, dlatego studiując materiały związane z życiem i pracą ojca, miał okazję dość profesjonalnie zrozumieć tę sprawę:

Co pozostało do zrobienia w tych warunkach? Podążaj za przykładem Brytyjczyków i udowodnij ich priorytet w produkcji penicyliny. Radzieckie gazety pełne były doniesień o wybitnych sukcesach mikrobiologa Zinaidy Jermojewej, której udało się wyprodukować krajowy odpowiednik penicyliny o nazwie crustosin i, jak można się spodziewać, jest znacznie lepszy niż amerykański. Nietrudno było zrozumieć z tych doniesień, że amerykańscy szpiedzy wykradli tajemnicę produkcji crustosenu, ponieważ nigdy by o tym nie pomyśleli w swojej kapitalistycznej dżungli.

Później Veniamin Kaverin (jego brat, wirusolog Lew Zilber, był mężem Yermolyeva) opublikował powieść Otwarta księga, która opowiada, jak główny bohater, którego prototypem była Jermolewa, pomimo oporu wrogów i biurokratów, dał ludziom cudowny crustozin. To jednak nic innego jak dzieło sztuki. Zinaida Ermolyeva, oparta na grzybie Penicillium crustosum, naprawdę ustanowiła produkcję crustosyny, ale jakość krajowej penicyliny była gorsza od amerykańskiej.

Ponadto penicylina Yermolyeva została wyprodukowana przez fermentację powierzchniową w szklanych „materacach”. I choć instalowano je wszędzie tam, gdzie było to możliwe, wielkość produkcji penicyliny w ZSRR na początku 1944 r. była około 1000 razy mniejsza niż w USA, lek, który posiadaliśmy, pozyskiwaliśmy rzemieślniczym sposobem w ilościach zupełnie nieodpowiednich dla potrzeb domowa opieka zdrowotna, a poza tym był nieaktywny. Nawiasem mówiąc, problem zorganizowania, szybkiej i wysokiej jakości produkcji seryjnej dowolnego wynalazku i stworzenia na jego podstawie konkurencyjnego produktu jest nadal słabo rozwiązany w naszym kraju. Dlatego w 1945 r. w Ogólnounijnym Instytucie Chemiczno-Farmaceutycznym (VNIHFI) utworzono laboratorium technologii penicylin, aby przyspieszyć prace. A w czerwcu 1946 r. mój ojciec, odwołany z wojska, kierował tym laboratorium.

Twórca sowieckiej penicyliny Vil Iosifovich Zeifman urodził się w 1911 roku w górach. Kielce, w polskiej części Imperium Rosyjskiego. Jego ojciec był krawcem, a matka krawcową. W 1914 rodzina przeniosła się do Kokand (Turkmenistan), a w 1921 do Taszkentu, gdzie mój ojciec ukończył szkołę średnią i rozpoczął studia w instytucie, kończąc studia w 1932 już w Moskwie, w Instytucie Technologii Chemicznej. Następnie przez rok służył w wojsku i przez dwa lata pracował w Instytucie Czystych Odczynników Chemicznych, a w 1936 przeniósł się do wsi Obuchowo pod Moskwą do pracy w zakładzie Akrikhin (od 1938 - jako kierownik działu technicznego zakładu.Na początku 1940 r. mój ojciec został wcielony do Armii Czerwonej, a od lata 1943 r. w ramach odrębnego batalionu obrony chemicznej brał udział w walkach 3 Frontu Ukraińskiego.Ukraina - Rumunia - Węgry - Czechosłowacja, ordery i medale wojskowe, lekka rana i silny wstrząs pociskiem, w VNIHFI, w jednostce kierowanej przez jego ojca, za radą profesorów N. I. Gelperina i L. M. Utkina, w oparciu o sowiecki wywiad uzyskany przez agentów Twaina i „Chernego (aka "Piotr", "Czarny") w W 1946 roku powstała półfabrykatowa instalacja, która opierała się zarówno na właściwościach samej penicyliny, jak i jej producenta.

Powietrze, w którym rósł grzyb, konieczne było aktywne napowietrzanie tlenem - robił to stworzony aparat głębokiej fermentacji; Wymagana była również sterylizacja powietrza i całego sprzętu, ponieważ producent był niezwykle wrażliwy na zanieczyszczenia mikrobiologiczne. Ponadto na początku pracy uzyskano ekstrakcję produktu z płynu hodowlanego metodą tzw. liofilizacji – zamrożenie fazy ciekłej do t`= -50−60°C i usunięcie wody w postaci lodu przy użyciu wysokiej próżni. Technologia ta w powiększonej skali stała się podstawą pierwszych fabryk penicyliny wybudowanych w Moskwie i Rydze. W efekcie powstał żółty, amorficzny produkt o niskiej aktywności, który był jednocześnie piroformą, czyli powodował wzrost temperatury u pacjentów. Jednocześnie próbki penicyliny pochodzące z zagranicy były krystalicznym proszkiem, stabilnym podczas przechowywania i bez skutków ubocznych. Dobrze pamiętam często powtarzane rozmowy w domu: nasza jest żółta amorficzna, ich biała krystaliczna. Dla specjalistów było jasne, że osiągnięcie tego samego wyniku wymaga dużo czasu, pieniędzy i wysiłku, a interesy narodowej służby zdrowia wymagały jak najszybszego rozwiązania wszystkich tych problemów. Stopniowo stało się jasne, że w naszym kraju ten antybiotyk jest produkowany od 1944 roku metodą powierzchniowej hodowli grzyba. Jednak do tego czasu Stany Zjednoczone, po zainwestowaniu oficjalnych środków (ponad 20 milionów dolarów), opracowały i uruchomiły potężne rośliny do produkcji penicyliny metodą głęboką uprawy grzyba, a w tym samym 1944 roku otrzymały 90% cała światowa produkcja antybiotyku. Nie było już możliwe uzyskanie technologii głębokiej metody produkcji penicyliny przy pomocy sowieckiego wywiadu. w tym czasie rezydentura ZSRR była już pod ścisłym limitem ze strony amerykańskiego FBI.

Próby sowieckiego kierownictwa oficjalnego zakupu licencji na dogłębną produkcję penicyliny od naszych sojuszników w czasie II wojny światowej nie powiodły się, odmówiono zakupu licencji od nas. Ówcześni liderzy branży medycznej Natradze i Tretiakow uzasadniali przed rządem konieczność wysłania do USA i Anglii komisji specjalistów, która mogłaby pomóc sowieckim organizacjom handlu zagranicznego dokonać właściwego wyboru w zakupie technologii i najnowszego sprzętu dla produkcja penicyliny. Pod kierunkiem A. I. Mikojana, który sam w połowie lat 30. przywiózł ze Stanów Zjednoczonych wiele technologii dla przemysłu spożywczego, utworzono komisję złożoną z dyrektora nowo utworzonego Wszechrosyjskiego Instytutu Badawczego Penicyliny, profesora Borodin, pracownik VNIHFI, profesor L.M. Utkin i mój ojciec, który kierował działem technologii eksperymentalnej w VNIIP. W sierpniu 1947 r. komisja wyjechała do USA.

Rozpoczęta wówczas zimna wojna i polityka bezpośredniej dyskryminacji w handlu z ZSRR bardzo utrudniały realizację zadania powierzonego tej komisji i misjom handlowym. Rząd Stanów Zjednoczonych, mimo wstępnego porozumienia między naszym Ministerstwem Handlu a kilkoma firmami amerykańskimi, zabronił im sprzedawania Sowietom czegokolwiek związanego z produkcją penicyliny. Trzy miesiące później komisja musiała wyjechać do Anglii. Ale nawet tam okazało się, że brytyjskie firmy, całkowicie zależne od amerykańskich, odmówiły sprzedaży penicyliny. Wtedy pojawiła się jedyna szansa na wykonanie zadania - skorzystanie z propozycji profesora Cheyne'a, autora i właściciela patentu na uzyskanie penicyliny o wymaganej jakości, sprzedanie nam swojego patentu i dostarczenie posiadanych przez niego danych o przemysłowej produkcji penicylina. Cena tej transakcji była wielokrotnie niższa niż wcześniej żądały firmy anglo-amerykańskie. Oferta Cheyne'a została przyjęta i przez dziewięć miesięcy jego ojciec pracował dla niego w laboratorium w Oxfordzie, gdzie ukończył badanie „Rational Biological Methods for the Production of Penicillin” i zapoznał się z innymi pracami wykonanymi przez Cheyne'a. Ponadto Cheyne dał ojcu szczep kultury produkującej streptomycynę, którą jego ojciec nielegalnie - w kieszeni kurtki - wywiózł z Anglii i przeniósł do VNIIP.

To właśnie ten szczep służył wówczas jako podstawowa podstawa do produkcji w Unii kolejnego antybiotyku – aktywnego środka do walki z gruźlicą. We wrześniu 1948 r. komisja po zakończeniu prac wróciła do ojczyzny. Jednak w dniu wyjazdu z Anglii miało miejsce niezwykłe wydarzenie - jego przywódca, profesor Borodin (posiadacz Orderu Lenina, który był w przyjaznych stosunkach z Mikojanem), nie pojawił się na odlot parowca, pozostał w Anglii, a następnie wyjechał do USA (jego żona i 12-letni syn zniknęli, a nasza rodzina już o nich nie słyszała). Borodin został uciekinierem (art. 64 kodeksu karnego RSFSR: zdrada w postaci ucieczki za granicę)! Później to wydarzenie znacznie skomplikowało sytuację ojca, ale potem, po przybyciu do Moskwy, złożył Mikojanowi raport z wykonanej pracy, a jego wiadomość została przyjęta z aprobatą.

Trochę prawdziwej chemii

W krótkim okresie po jego powrocie laboratorium, którym kierował jego ojciec, kontynuowało doskonalenie ważnych punktów w syntezie i izolacji penicyliny. Po tym, jak Cheyne i jego koledzy zdołali w wyniku żmudnej i wysokiej klasy pracy określić strukturę penicyliny, okazało się, że wszystkie penicyliny otrzymane w wyniku biosyntezy mają bardzo podobną strukturę, a ich cząsteczki są oparte na układzie bicyklicznym, a one same różnią się charakterem łańcuchów bocznych (cztery opcje ), a wszystkie mają aktywność biologiczną in vitro (in vitro), a tylko jeden - penicylina benzylowa - jest w rzeczywistości lekiem aktywnym in vivo (w organizmie). Chodzi o to, że poszczególne penicyliny różnią się charakterem rodnika bocznego, który jest budowany przez producenta grzyba z pozostałości w pożywce do hodowli kwasów organicznych. Jednocześnie nie wszystkie kwasy i nie z jednakową wydajnością są w stanie włączyć grzyba do cząsteczki penicyliny. Efektywność stosowania kwasów organicznych jako prekursorów rodników bocznych zależy od wielu czynników, takich jak warunki hodowli, szczep producenta, stężenie prekursora, jego forma i utlenialność podczas fermentacji itp.

Głównym warunkiem determinującym zastosowanie kwasu w biosyntezie jest jego budowa chemiczna. TP Verkhovtseva (1964) sformułowała główne właściwości chemiczne substancji, które potencjalnie mogą być prekursorami. Zauważono, że substancjami skutecznie zawartymi w cząsteczce penicyliny są z reguły różne β-podstawione kwasy octowe; Grupa α-metylenowa kwasu octowego musi być wolna. Układy pierścieniowe zastępujące wodór przy atomie węgla β kwasu octowego muszą mieć określoną strukturę. Rodnik aromatyczny prekursora nie może zawierać więcej niż jednej lub dwóch podstawionych grup. Wprowadzenie do składu kwasu alifatycznego grup alkoholowych, ketonowych, nitrylowych i karboksylowych prowadzi do zmniejszenia efektywności jego wykorzystania przez grzyby w biosyntezie penicyliny; kwasy zawierające grupę aminową lub atomy fluorowca na ogół nie są zawarte w cząsteczce penicyliny.

Jeśli chodzi o biologiczne znaczenie biosyntezy cząsteczki penicyliny z pewnym rodnikiem, M. M. Levitov wyraża pogląd, zgodnie z którym grzyb neutralizuje produkt, który jest dla niego toksyczny, będący prekursorem, włączając go w cząsteczkę antybiotyku. Substancja dodawana do pożywki jako prekursor, oprócz swojego głównego celu – budowy rodnika bocznego, może być wykorzystywana przez grzyba w innych szlakach metabolicznych. Jednocześnie część substancji pod wpływem enzymów grzybowych jest przekształcana w takie związki, które z kolei mogą uczestniczyć w tworzeniu penicyliny. W rezultacie zamiast jednej penicyliny w kulturze grzyba gromadzą się dwa lub więcej nowych jej rodzajów.

Na przykład podczas biosyntezy benzylo- i fenoksymetylopenicylin w określonych warunkach hodowli prekursory mogą być utleniane przez układy enzymatyczne grzybów do kwasów orto- i parahydroksy-podstawionych, które zawarte w cząsteczce penicyliny prowadzą do powstania nowych typów . Jednym z powodów wysokiej skuteczności β-podstawionych kwasów jest ich porównawcza odporność na utlenianie enzymatyczne. W związku ze stosowaniem prekursorów nie tylko jako składnika strukturalnego cząsteczki penicyliny, należy zwrócić uwagę na ich stężenie w pożywce. Empirycznie dobrane, optymalne stężenie prekursorów do biosyntezy jest znacznie wyższe niż wymagane przez grzyba do budowy cząsteczki antybiotyku. Badając biosyntezę penicyliny benzylowej przez różne szczepy, zaobserwowano pewną korelację między zdolnością oksydacyjną hodowli a optymalnym stężeniem prekursora. Szczepy, które silniej utleniały kwas fenylooctowy, wymagały obecności większej ilości prekursora, aby osiągnąć maksymalny poziom antybiotyku w pożywce, niż te, które spożywały go oszczędniej. Przy prowadzeniu procesu fermentacji na skalę przemysłową decydujące znaczenie ma ustalenie optymalnego stężenia prekursora, ponieważ jego niedobór ogranicza biosyntezę penicyliny, a jej nadmiar jest toksyczny dla grzyba i niekorzystnie wpływa na jakość gotowego produktu. Różne szczepy penicillium różnią się stosunkiem do kwasu fenylooctowego lub fenyloacetamidu, zarówno pod względem siły stymulującego działania prekursorów na biosyntezę penicyliny, jak i szybkości ich zużycia podczas fermentacji.

Zużycie kwasu fenylooctowego zaczyna się już od pierwszych godzin fermentacji, aw pierwszych godzinach ulega on utlenieniu, a zastosowanie jako prekursor - tylko podczas biosyntezy penicyliny. Dla jego pełniejszego wykorzystania konieczne jest zapewnienie takich warunków procesu, w których pewna ilość prekursora pozostawałaby w pożywce przez około trzy do czterech dni. Z tego punktu widzenia fenyloacetamid jest skuteczniejszym prekursorem niż kwas fenylooctowy. Fakt ten najwyraźniej można wytłumaczyć faktem, że fenyloacetamid jest wolniej utleniany przez grzyby. Najpierw ulega deaminacji, tworząc kwas fenylooctowy, który jest następnie częścią cząsteczki penicyliny benzylowej.

Jako przykład potwierdzający różną utleniającą aktywność enzymatyczną w odniesieniu do fenyloacetamidu można przytoczyć doświadczenia L.M. Lurie (1963), w których wykazano, że szczep nr 369 zawiera 90% prekursora wprowadzonego do cząsteczki penicyliny; szczep nr 194 wykorzystuje 70% do biosyntezy penicyliny, a reszta jest wykorzystywana przez inne szlaki metaboliczne, a szczep nr 136 utlenia główną ilość prekursora i tylko 21% wiąże go w cząsteczce antybiotyku. Ponieważ wysokie stężenie fenyloacetamidu może być toksyczne dla grzyba, a w celu uniknięcia tworzenia się w takich przypadkach dużej ilości penicylin z innymi rodnikami, zaleca się okresowe dodawanie prekursora co 12 godzin aż do zakończenia procesu , w ilości 0,4-0,5%. Istnieją zalecenia dotyczące wprowadzenia mniej toksycznego produktu, kwasu fenylooctowego, zamiast fenyloacetamidu.

Wprowadzenie kwasu fenylooctowego w wysokich stężeniach w postaci soli sodowej może powodować alkalizację płynu hodowlanego we wczesnych stadiach fermentacji. Aby tego uniknąć, albo prekursor stosuje się w postaci kwasu, albo dodaje się kwas i sól naprzemiennie w zależności od pH cieczy hodowlanej. Odczyn podłoża ma istotny wpływ na typowy skład penicylin. Gdy pożywka jest alkalizowana do pH 8,6, ilość penicyliny V zmniejsza się ponad dwukrotnie. Podobno zjawisko to związane jest z jego inaktywacją w środowisku alkalicznym. Jedną z penicylin otrzymanych stosunkowo niedawno w drodze ukierunkowanej biosyntezy jest 2ylina, która skutecznie hamuje wzrost bakterii Gram-ujemnych. Otrzymuje się go przez wprowadzenie do pożywki kwasu 2-karboksyetylomerkaptooctowego.

Prekursory znacząco stymulują ogólną wydajność penicyliny. Na przykład jeden z mutantów Penicillium chrysogenum, który przy braku prekursora tworzy 2500 U/ml różnych penicylin i substancji penicylinopodobnych, hodowany na pożywce z kwasem fenylooctowym jest w stanie zsyntetyzować do 8000 U/ ml penicyliny benzylowej bez domieszki innych penicylin.