В феврале 2014 года на первом канале телевидения прошел документально-игровой фильм «Плесень», рассказывающий об участии плесневого грибка в многовековой истории человечества. Фильм вызвал заслуженную критику как со стороны микробиологов, так и со стороны историков, но вновь - со времен выхода романа Вениамина Каверина «Открытая книга» (1946−1954, окончательная редакция 1980) и двух его экранизаций (1973 и телесериал в 1977-1979 гг.) - привлек широкое внимание к истории отечественного пенициллина. В «Плесени» рассказывается апокрифическая версия о том, как во время войны негуманные союзники не поделились пенициллином с Советским Союзом, но зато потом хитрые чекисты не отдали им ни грамма нашего, более качественного пенициллина - крустазина. Что же говорят об этом документы и человеческие свидетельства? Как это часто бывало, страницы истории советской науки и техники одновременно оказываются страницами истории сталинских репрессий.
История создания пенициллина в СССР отражает эпоху и тянет на основательный детектив, который связан с борьбой за жизни людей и научные приоритеты, когда Советский Союз, казалось бы, безнадёжно отстал от Запада..
Заместитель наркома здравоохранения СССР А. Г. Натрадзе рассказывал: «Мы направили за границу делегацию для закупки лицензии на производство пенициллина глубинным способом. Они заломили очень большую цену - $ 10 млн. Мы посоветовались с министром внешней торговли А. И. Микояном и дали согласие на закупку. Тогда они нам сообщили, что ошиблись в расчетах и что цена будет $ 20 млн. Мы снова обсудили вопрос с правительством и решили заплатить и эту цену. Потом они сообщили, что не продадут нам лицензию и за $ 30 млн.».
Прояснить многие вопросы, появления в СССР антибиотиков и связанного с этим повышения продолжительности жизни советских людей, помог Юрий Вилович ЗЕЙФМАН, сын Вила Иосифовича Зейфмана, сыгравшего немаловажную роль в появлении отечественного пенициллина. Как и его отец, Юрий Вилович - ученый-химик, поэтому, изучая материалы, связанные с жизнью и деятельностью своего отца, он имел возможность разобраться в этом деле вполне профессионально:
Что оставалось делать в этих условиях? Последовать примеру англичан и доказать свой приоритет в производстве пенициллина. Советские газеты запестрели сообщениями о выдающихся успехах микробиолога Зинаиды Ермольевой, которой удалось произвести отечественный аналог пенициллина под названием крустозин, причем он, как и следовало ожидать, намного лучше американского. Из этих сообщений нетрудно было понять, что американские шпионы выкрали секрет производства крустозина, потому что у себя в капиталистических джунглях они ни за что бы до этого не додумались.
Позже Вениамин Каверин (его брат, ученый-вирусолог Лев Зильбер, был мужем Ермольевой) опубликовал роман «Открытая книга», рассказывающий о том, как главная героиня, прототипом которой была Ермольева, вопреки сопротивлению врагов и бюрократов, подарила народу чудодейственный крустозин. Однако это не более чем художественный вымысел. Зинаида Ермольева на основе грибка Penicillium crustosum действительно наладила производство крустозина, однако по качеству отечественный пенициллин уступал американскому.
Кроме того, пенициллин Ермольевой производился методом поверхностного брожения в стеклянных «матрацах». И хотя они устанавливались везде, где только можно, объем производства пенициллина в СССР в начале 1944 года был примерно в 1000 раз меньше, чем в США, имевшийся у нас препарат получался кустарным способом в количествах, совершенно несоответствующих потребностям отечественного здравоохранения, и к тому же он был малоактивен. Кстати проблема организации, быстрого и качественного серийного производства, какого-либо изобретения и создания на его основе конкурентно способного продукта, до сих слабо решена в нашей стране. Поэтому в 1945 г. во Всесоюзном химико-фармацевтическом институте (ВНИХФИ) для ускорения работ была создана лаборатория технологии пенициллина. А в июне 1946 г. мой отец, отозванный из армии, эту лабораторию возглавил.
Создатель советского пенициллина, Вил Иосифович Зейфман родился в 1911 г. в гор. Кельцы, в польской части Российской империи. Его отец был портным, а мать - белошвейкой. В 1914 г. семья переехала в Коканд (Туркменистан), а в 1921 г. - в Ташкент, где мой отец закончил школу и начал учиться в институте, завершив обучение в 1932 году уже в Москве, в Химико-технологическом институте. Затем он год служил в армии и два года работал в Институте чистых химических реактивов, а в 1936 г. переехал в подмосковный поселок Обухово для работы на заводе «Акрихин» (с 1938-го - в должности начальника технического отдела завода. В начале 1940 г. отец был призван в кадры РККА, а с лета 1943 г. в составе отдельного батальона химической защиты участвовал в боях 3-го Украинского фронта. Украина - Румыния - Венгрия - Чехословакия, боевые ордена и медали, легкое ранение и тяжелая контузия. Так вот, во ВНИХФИ, в подразделении, руководимом отцом, при консультациях профессоров Н. И. Гельперина и Л. М. Уткина, на основании данных советской разведки, добытых агентами Твеном и «Черным» (он же «Питер», «Блэк») в течение 1946 года была создана полузаводская установка, в основу которой были положены как свойства самого пенициллина, так и его продуцента.
Воздух, в котором рос грибок, было необходимо активно аэрировать кислородом - это выполнял созданный аппарат глубинной ферментации; также требовалась стерилизация воздуха и всего оборудования, поскольку продуцент был чрезвычайно чувствителен к примесям микроорганизмов. Кроме того, в начале работ извлечение продукта из культуральной жидкости достигалось с помощью так называемой лиофильной сушки - замораживания жидкой фазы до t`= -50−60оC и удаления воды в виде льда с помощью высокого вакуума. Эта технология в увеличенном масштабе легла в основу первых пенициллиновых заводов, построенных в Москве и Риге. При этом получался желтый аморфный продукт низкой активности, который к тому же был пироформным, то есть вызывал повышение температуры у пациентов. В то же время образцы пенициллина, поступавшего из-за границы, представляли собой кристаллический порошок, устойчивый при хранении и не дающий побочных эффектов. Я хорошо помню часто повторявшиеся домашние разговоры: наш - желтый аморфный, у них - белый кристаллический. Специалистам было ясно, что для достижения такого же результата потребуется много времени, средств и сил, а интересы отечественного здравоохранения требовали скорейшего решения всех этих проблем. Постепенно стало понятно, что в нашей стране этот антибиотик производили с 1944 г., используя метод поверхностного вырашивания гриба. Однако, уже к этому времени США, вложив офомные средства (более 20 млн долларов), разработали и запустили мошные комбинаты по производству пенициллина глубинным способом вырашивания гриба и в том же 1944 г. получили 90% всей мировой продукции антибиотика. Получить же технологию глубинного способа производства пенициллина, с помощью советской разведки уже не получалось, т.к. к тому времени резидентура СССР, уже была под плотным колпаком у ФБР США.
Попытки советского руководства, официально купить лицензию на производство пенициллина глубинным способом у наших союзников по Второй мировой войне не увенчались успехом они отказали нам в приобретении лицензии. Тогдашние руководители медицинской промышленности Натрадзе и Третьяков обосновали перед правительством необходимость послать в США и Англию комиссию специалистов, которая смогла бы помочь советским зарубежным торговым организациям сделать правильный выбор в покупке технологии и новейшего оборудования для производства пенициллина. По указанию А. И. Микояна, который и сам в середине 30-х годов, привез из США множество технологий для пищевой промышленности была создана комиссия в составе директора вновь созданного ВНИИ пенициллина профессора Бородина, сотрудника ВНИХФИ профессора Л. М. Уткина и моего отца, возглавившего во ВНИИП отдел экспериментальной технологии. В августе 1947 г. комиссия выехала в США.
Начавшаяся в то время «холодная война» и политика прямой дискриминации в торговле с СССР чрезвычайно усложнили выполнение задачи, поставленной перед этой комиссией и торгпредствами. Правительство США, несмотря на предварительную договоренность нашего Минторга с рядом американских фирм, запретило им продавать Советам что-либо, связанное с производством пенициллина. Через три месяца комиссии пришлось выехать в Англию. Но и там выяснилось, что английские фирмы, полностью зависимые от американских, отказались от продаж, связанных с пенициллином. Тогда выявилась единственная возможность выполнить поставленную задачу - использовать предложение профессора Чейна, автора и владельца патента на получение пенициллина нужного качества, продать нам свой патент и предоставить имевшиеся у него данные по промышленному производству пенициллина. Цена этой сделки была во много раз меньше, чем ранее требовали англо-американские фирмы. Предложение Чейна было принято, и в течение девяти месяцев отец работал у него в оксфордской лаборатории, где выполнил исследование «Рациональные биологические методы производства пенициллина» и ознакомился с другими работами, проводимыми Чейном. Кроме того, Чейн передал отцу штамм культуры, продуцирующей стрептомицин, который отец нелегально - в кармане пиджака - вывез из Англии и передал во ВНИИП.
Именно этот штамм послужил затем первоосновой производства в Союзе еще одного антибиотика - активного средства борьбы с туберкулезом. В сентябре 1948 г. комиссия, завершив работу, вернулась на родину. Однако в день отплытия из Англии произошло чрезвычайное событие - ее руководитель профессор Бородин (кавалер ордена Ленина, состоявший в приятельских отношениях с Микояном) к отходу парохода не явился, он остался в Англии, а затем уехал в США (жившие в Москве его жена и 12-летний сын исчезли, и наша семья никогда больше о них не слышала). Бородин стал невозвращенцем (ст. 64 УК РСФСР: измена родине в форме бегства за границу)! Позже это событие значительно осложнило положение отца, но тогда, по прибытии в Москву, он сделал доклад Микояну о проделанной работе и его сообщение было принято с одобрением.
Немного собственно химии
В короткий период после возвращения лаборатория, которой руководил отец, продолжала улучшать важные моменты синтеза и выделения пенициллина. После того как Чейну с сотрудниками удалось в результате кропотливой и высококлассной работы определить структуру пенициллина, стало известно, что все полученные путем биосинтеза пенициллины очень близки по своему строению и в основе их молекул лежит бициклическая система, а сами они отличаются природой боковых цепей (четыре варианта), причем все они обладают биологической активностью in vitro (в пробирке), и только один - бензилпенициллин - является собственно лекарством, активным in vivo (в организме). Все дело в том, что отдельные пенициллины различаются между собой характером бокового радикала, который строится грибом-продуцентом из остатков, находящихся в среде для культивирования органических кислот. При этом не все кислоты и не с равной эффективностью гриб способен включать в молекулу пенициллина. Эффективность использования органических кислот в качестве предшественников бокового радикала зависит от ряда факторов - таких, как условия культивирования, штамм продуцента, концентрация предшественника, его форма и окисляемость в процессе ферментации и т. д.
Основным условием, определяющим использование кислоты в биосинтезе, является ее химическая структура. Т. П. Верховцевой (1964) были сформулированы основные химические характеристики веществ, которые потенциально могут быть предшественниками. Было отмечено, что веществами, эффективно включающимися в молекулу пенициллина, являются, как правило, различные β-замещенные уксусной кислоты; α-метиленовая группа уксусной кислоты при этом должна быть свободной. Определенную структуру должны иметь кольцевые системы, замещающие водород у β-углеродного атома уксусной кислоты. Ароматический радикал предшественника не должен содержать более одной, двух замещенных групп. Введение в состав алифатической кислоты спиртовых, кетонных, нитрильных и карбоксильных групп приводит к снижению эффективности ее использования грибом в биосинтезе пенициллина; кислоты, содержащие аминогруппу или атомы галоида, вообще не включаются в молекулу пенициллина.
Касаясь биологического значения биосинтеза молекулы пенициллина с определенным радикалом, М. М. Левитов высказывает точку зрения, согласно которой гриб обезвреживает токсический для него продукт, каковым является предшественник, включая его в молекулу антибиотика. Вещество, добавляемое в среду в качестве предшественника, помимо его основного назначения - построения бокового радикала, может использоваться грибом и по другим путям обмена. При этом некоторые из веществ под воздействием ферментов гриба превращаются в такие соединения, которые в свою очередь могут участвовать в образовании пенициллина. В результате в культуре гриба вместо одного пенициллина накапливается два или несколько новых видов его.
Так, например, при биосинтезе бензил - и феноксиметилпенициллинов в определенных условиях культивирования предшественники могут быть окислены ферментными системами гриба до орто - и параоксизамещенных кислот, которые, включаясь в молекулу пенициллина, приводят к образованию новых типов. Одной из причин высокой эффективности β-замещенных кислот является их сравнительная устойчивость к энзиматическому окислению. В связи с использованием предшественников не только как структурного компонента молекулы пенициллина существенное внимание должно быть уделено их концентрации в среде. Эмпирически подобранная, оптимальная для биосинтеза концентрация предшественников является значительно выше той, которая необходима грибу для построения молекулы антибиотика. При изучении биосинтеза бензилпенициллина различными штаммами наблюдалась определенная корреляция между окислительной способностью культуры и оптимальной концентрацией предшественника. Штаммы, которые более энергично окисляли фенилуксусную кислоту, для достижения максимального уровня антибиотика в среде требовали присутствия большего количества предшественника, чем те, которые расходовали его более экономно. При ведении процесса ферментации в промышленных масштабах установление оптимальной концентрации предшественника имеет решающее значение, ибо недостаток его уменьшает биосинтез пенициллина, а избыток токсичен для гриба и отрицательно влияет на качество готового продукта. Различные штаммы пенициллов отличаются своим отношением к фенилуксусной кислоте или фенилацетамиду как по величине стимулирующего действия предшественников на биосинтез пенициллина, так и по скорости потребления их в процессе ферментации.
Потребление фенилуксусной кислоты начинается с первых часов ферментации, причем в первые часы происходит ее окисление, а использование как предшественника - лишь в период биосинтеза пенициллина. Для более полноценного ее использования необходимо обеспечить такие условия процесса, при которых некоторое количество предшественника сохранялось бы в среде примерно в течение трех-четырех суток. С этой точки зрения фенилацетамид является более эффективным предшественником, чем фенилуксусная кислота. Этот факт, по-видимому, можно объяснить тем, что фенилацетамид более медленно окисляется грибом. Сначала происходит его дезаминирование до образования фенилуксусной кислоты, которая затем входит в состав молекулы бензилпенициллина.
В качестве примера, подтверждающего различную окислительную энзиматическую активность относительно фенилацетамида, могут быть приведены опыты Л. М. Лурье (1963), в которых было показано, что штамм № 369 включает в молекулу пенициллина 90% введенного в среду предшественника; штамм № 194 использует 70% на биосинтез пенициллина, а остальное количество утилизирует по другим путям обмена веществ и штамм № 136 основное количество предшественника окисляет и только 21% его связывает в молекуле антибиотика. Так как высокая концентрация фенилацетамида может оказаться токсической для гриба, а также во избежание образования большого количества пенициллинов с другими радикалами в подобных случаях рекомендуют добавлять предшественник периодически через каждые 12 ч до конца процесса, в количестве 0,4- 0,5%. Имеются рекомендации вводить вместо фенилацетамида менее токсичный продукт - фенилуксусную кислоту.
Введение фенилуксусной кислоты в высоких концентрациях в виде натриевой соли может вызвать защелачивание культуральной жидкости на ранних стадиях ферментации. Во избежание этого применяют предшественник либо в виде кислоты, либо чередуют добавки кислоты и соли в зависимости от pH культуральной жидкости. Существенное влияние на типовой состав пенициллинов имеет pH среды. При защелачивании среды до pH 8,6 количество пенициллина V понижается более чем в два раза. По-видимому, это явление связано с его инактивацией в щелочной среде. Одним из пенициллинов, полученных относительно недавно методом направленного биосинтеза, является 2 карбоксиэтилмеркаптометилпенициллин, эффективно подавляющий рост грамотрицательных бактерий. Получают его путем введения в среду 2-карбоксиэтилмеркаптоуксусной кислоты.
Предшественники значительно стимулируют общий выход пенициллина. Например, один из мутантов Penicillium chrysogenum, образующий в отсутствие предшественника 2500 EД/мл различных пенициллинов и пенициллиноподобных веществ, при культивировании его на среде с фенилуксусной кислотой способен синтезировать до 8000 ЕД/мл бензилпенициллина, без примеси других пенициллинов.
В начале прошлого столетия многие болезни были неизлечимы или с трудом подвергались лечению. Люди умирали от банальной инфекции, сепсиса и пневмонии.
Wikimedia Commons / Carlos de Paz ()
Настоящий переворот в медицине произошел в 1928 году, когда был открыт пенициллин. За всю человеческую историю еще не было такого лекарственного средства, которое спасло бы так много жизней, как этот антибиотик.
За десятки лет он излечил миллионы людей и до сегодняшнего дня остается одним из самых эффективных лекарственных препаратов. Что же такое пенициллин? И кому человечество обязано его появлением?
Что такое пенициллин?
Пенициллин входит в группу биосинтетических антибиотиков и оказывает бактерицидное действие. В отличие от многих других антисептических лекарственных средств он безопасен для человека, поскольку клетки грибков, входящих в его состав, кардинальным образом отличаются от наружных оболочек человеческих клеток.
Действие препарата базируется на угнетении жизнедеятельности болезнетворных бактерий. Он блокирует вырабатываемое ими вещество пептидогликан, благодаря чему препятствует образованию новых клеток и разрушает уже существующие.
Для чего нужен пенициллин?
Пенициллин способен уничтожать грамположительные и грамотрицательные бактерии, анаэробные палочки, гоноккоки и актиномицеты.
С момента своего открытия он стал первым действующим препаратом против воспаления легких, инфекций кожи и желчных путей, сибирской язвы, ЛОР-заболеваний, сифилиса и гонореи.
В наше время многие бактерии сумели адаптироваться к нему, мутировали и образовали новые виды, однако до сих пор антибиотик успешно используется в хирургии для лечения острых гнойных болезней и остается последней надеждой для больных менингитом и фурункулезом.
Из чего состоит пенициллин?
Главная составляющая пенициллина – плесневый грибок пеницилл, который образуется на продуктах и приводит к их порче. Обычно его можно увидеть в виде плесни голубого или зеленоватого цвета. Исцеляющее действие грибка было известно давно. Еще в XIX столетии арабские коневоды снимали плесень с отсыревших седел и смазывали ею раны на спинах лошадей.
В 1897 году французский врач Эрнест Дюшен первым испытал действие плесени на морских свинках и сумел вылечить их от тифа. Результаты своего открытия ученый представил в Институте Пастера в Париже, но его исследование не получило одобрения медицинских светил.
Кто открыл пенициллин?
Первооткрывателем пенициллина стал британский бактериолог Александр Флеминг, сумевший совершенно случайно выделить препарат из штамма грибков.
Долгое время после открытия другие ученые старались улучшить качество лекарства, но лишь спустя 10 лет бактериолог Говард Флори и химик Эрнст Чейн смогли изготовить действительно чистую форму антибиотика. В 1945 году за свои достижения Флеминг, Флори и Чейн получили Нобелевскую премию.
История открытия пенициллина
История открытия препарата достаточно интересна, поскольку появление антибиотика было счастливой случайностью. В те годы Флеминг жил в Шотландии и занимался исследованием в области бактериальной медицины. Он был довольно неряшлив, поэтому не всегда убирал за собой пробирки после анализов. Однажды ученый надолго отлучился из дома, оставив грязными чашки Петри с колониями стафилококка.
Вернувшись, Флеминг обнаружил, что на них вовсю расцвела плесень, а в некоторых местах были области без бактерий. На основании этого ученый пришел к выводу, что плесень способна вырабатывать вещества, убивающие стафилококки.
Wikimedia Commons / Steve Jurvetson ()
Бактериолог выделил из грибков пенициллин, но недооценил свое открытие, посчитав изготовление лекарства слишком сложным. Работу за него закончили Флори и Чейн, которым удалось придумать методы очистки препарата и запустить его в массовое производство.
Вплоть до XX в. бактериальное заражение, к примеру, туберкулезом, означало в большинстве случаев смертный приговор. Шотландский врач Александр Флеминг открыл в 1928 г. вещество, вызывающее гибель бактерий, — пенициллин. Однако его труды долго оставались без внимания.
Систематические исследования
Флеминг работал в бактериологической лаборатории больницы св. Марии в Лондоне, с 1928 г. на должности профессора. Он занимался проблемой роста и свойств стафилококков. Профессор славился неаккуратностью — чашки с остатками бактериальных культур неделями стояли немытыми на его рабочем столе. Неудивительно, что в конце концов в них заводилась плесень. Просматривая чашки перед очередной уборкой, Флеминг заметил, что вокруг пятен плесени (обычного грибка пенициллин) бактерий не было. Ученый исследовал пенициллий и обнаружил, что грибок выделяет вещество, обладающее бактерицидными свойствами. Эту субстанцию Флеминг назвал пенициллином. Впоследствии оказалось, что пенициллин способен уничтожать многие виды бактерий.
Долгий путь к лекарству
Поскольку Флеминг так и не научился получать пенициллин, открытие не вызвало у медиков большого интереса. Лишь в 1939 г. коллективу ученых под руководством Говарда Флори и Эрнста Чейна удалось выделить из плесени чистый пенициллин и создать на его основе прославленный во всем мире антибиотик В 1941 г. в США начались его клинические испытания, в 1944 г. начато промышленное производство. Сперва новое лекарство было доступно лишь вооруженным силам союзников. После окончания Второй мировой войны его стали продавать и гражданскому населению. В 1945 г. Флемингу, Флори и Чейну была присуждена Нобелевская премия по медицине.
Бактерии приобретают устойчивость
С тех пор на фармакологическом рынке постоянно появляются новые антибиотики. Это связано не только с любовью ученых к экспериментам, но и с фактической необходимостью: оказалось, что
- 1877 г.: Луи Пастер провозгласил принцип антибиоза, невозможности существования одних видов в присутствии других, позже подтвержденный действием антибиотиков.
- 1935 г.: в аптеках появился первый сульфонамид под торговым названием «пронтозил».
- 1940 г.: коллектив исследователей под руководством американского микробиолога Зельмана Ваксмана создал антибиотик стрептомицин.
- 1946 г.: Герхард Домагк разработал первое лекарство против туберкулеза.
Как ни печально, до 20 века многие болезни были неизлечимы, а лечение других требовало недюжинных способностей как врача, так и пациента, и изрядной доли везения. Впрочем, медики, всерьёз озабоченные проблемами выживаемости своих пациентов, искали решения, которые позволили бы успешно бороться с заболеваниями.
Когда стало известно, что причиной многих заболеваний, а также послеоперационных осложнений (главным образом в военных полевых госпиталях) являются микроорганизмы - бактерии и микробы, начались поиски способов по из обезвреживанию.
Довольно быстро пришли к выводу, что бороться с болезнетворными бактериями можно с помощью других микроорганизмов, враждебным к болезнетворным. Эта идея возникла еще в 19 веке. Так, например, знаменитый французский микробиолог, Луи Пастер открыл, что бациллы сибирской язвы погибают под действием некоторых других микробов. Но на поиски наиболее действенных способов решения имеющейся задачи требовалось невероятное количество времени, терпения и труда.
Или вмешательства Его Величества Случая, без которого, кажется, не было сделано ни одно по-настоящему великое открытие. С пенициллином вышло именно так: случай и блестящая догадка.
Полезная плесень
Всё начинается с плесени. С самой обыкновенной зеленовато-серой плесени, которая берется неизвестно откуда в углах плохо проветриваемых помещений или покрывает несвежие продовольственные продукты.
Плесень - это микроскопический грибок, возникающий из еще меньших зародышей, тысячи которых носятся в воздухе. При попадании в благоприятную для роста среду, они начинают очень быстро разрастаться.
Об антибактериальном эффекте плесени, а точнее одной из её разновидностей - грибка Penicillium - было известно еще в незапамятные времена. Упоминания об использовании плесени для лечения гнойных заболеваний встречаются в трудах Авиценны (11 век) и Филиппа фон Гогенгейма, более известного под именем Парацельс (16 век).
Бактерицидные свойства плесени активно обсуждались и исследовались и в 19 веке. А в 60-ых годах позапрошлого века между двумя российскими медиками - Алексеем Полотебновым и Вячеславом Манассеиным - даже разгорелась самая настоящая научная дискуссия.
А.Полотебнов утверждал, что плесень - родоначальник всех микробов, в то время как В.Манассеин отстаивал совершенно противоположную точку зрения. Для подтверждения своих утверждений, он занялся исследованиями культур зелёной плесени.
Он посеял споры плесени в питательную среду и по результатам наблюдений отметил: там, где рос плесневой грибок, бактерии не развивались. Из этого был сделан закономерный вывод о том, что плесневой грибок препятствует росту других микроорганизмов.
Тот же процесс затем пронаблюдал и А.Полотебнов, признавший в итоге, что отстаивал неверную точку зрения. Полотебнов настолько заинтересовался результатами опытов, что занялся собственными исследованиями бактерицидных свойств плесени. Он даже применял полученные культуры плесени для лечения трудно заживающих кожных язв.
Попытка увенчалась успехом: язвы, покрытые эмульсией, в которой содержался плесневой грибок, быстро заживали. В одной из своих публикаций 1872 года А.Полотебнов рекомендовал использовать плесень для лечения кожных повреждений, однако его идея не завоевала популярность и была, можно сказать, забыта.
Александр Флеминг
Именно он "открыл" чудодейственный пенициллин повторно, спустя полвека после работ В.Манассеина и А.Полотебнова. Несколько фактов из биографии А.Флеминга.
Александр Флеминг, родился 6 августа 1881 года, шотландский бактериолог, был членом Королевского колледжа хирургов. После вступления Британии в первую мировую войну Флеминг служил капитаном в медицинском корпусе Королевской армии, участвовал в военных действиях во Франции.
Одним из первых открытий Флеминга стало заключение о том, что карболовая кислота (фенол), широко применявшаяся для обработки открытых ран, убивает лейкоциты, создающие в организме защитный барьер, что способствует в итоге выживанию бактерий в тканях.
В 1922 году после ряда неудачных попыток выделить возбудителя простудных заболеваний Флеминг открыл (чисто случайно!) лизоцим - фермент, убивающий некоторые бактерии и не причиняющий вреда здоровым тканям. Название открытого фермента было придумано профессором Райтом.
Увы, о широком применении лизоцима не могло идти и речи: перспективы медицинского использования лизоцима оказались довольно ограниченными. Впрочем, это подтолкнуло Флеминга к поиску других антибактериальных препаратов.
Так в 1928 году, благодаря очередной счастливой случайности и наблюдательности учёного, был открыт пенициллин.
Открытие пенициллина
Какой набор случайных совпадений привёл к эпохальному открытию - достоверно установить проблематично. Даже рассказы о том, как Флеминг обнаружил необычные свойства плесени в чашке Петри на своём лабораторном столе довольно противоречивы.
По одним данным Флеминг не отличался особой аккуратностью и не выбрасывал культуры по 2-3 недели, пока его лабораторный стол не оказывался загроможденным 40-50 чашками. Тогда он принимался за уборку, просматривал культуры одну за другой, чтобы не пропустить что-нибудь интересное.
По другой версии, плесень "надуло" в случайно оставленную открытой чашку Петри с культурой стафилококков из распахнутого настежь окна.
Ну а по третьей версии события развивались несколько иначе. Флеминг был очень аккуратен в обращении с культурами кокков в лабораторной посуде, так как если их оставляли не закрытыми, они моментально покрывались плесенью. На одну из таких случайно забытых чашек Флеминг и обратил своё внимание, когда обнаружил, что культура покрылась плесенью, но как-то по-особенному: между плесенью и колониями бактерий образовались светлые и прозрачные пятна - плесень как бы стесняла микробов, не давая им расти около себя. Тогда Флеминг решил сделать более масштабный опыт: пересадил грибок в большой сосуд и стал наблюдать за его развитием.
Спорить о том, как оно было на самом деле бесполезно. Тем более, сегодня открытие пенициллина - свершившийся факт.
Флеминг проникся значимостью своего открытия не сразу. Первое время он рисовал пенициллином картины . Правда, параллельно с этим он изучал свойства вещества, проводя ряд опытов на животных. Отрицательных реакций не наблюдалось, на содержании лейкоцитов в крови не менялось, а бактерицидный свойства пенициллина были очевидны.
Первым человеком, к которому был применён пенициллин, был ассистент Флеминга доктор Стюарт Греддок, заболевший гайморитом. Ему ввели в гайморову полость небольшое количество вещества, и уже через три часа состояние его здоровья значительно улучшилось.
Так 13 сентября 1929 года на заседании медицинского исследовательского клуба при Лондонском университете Александр Флеминг сообщил о своих исследованиях.
Очистка и массовое производство пенициллина
До широкого применения пенициллина в медицинне было ещё далеко: необходимо было очистить полученное вещество от посторонних примесей. Удалось этого добиться далеко не сразу: только в 1938 году группа ученых Оксфордского университета, получившая на проведение исследований грант в размере $5 тысяч от фонда Рокфеллера, сумела добиться нужного результата.
Возглавлял группу профессор Оксфорда Говард Флори, а в состав группы входили: биохимик Эрнст Чейн, конструктор Норман Хитли, который с успехом использовал новейшие для того времени технологии лиофилизации (выпаривание посредством низких температур), а также Александр Флеминг - душа проекта. За своё открытие учёные в 1945 году получили Нобелевскую премию
Шла Вторая мировая война и наладить массовое производство лекарства в Англии не было никакой возможности. Осенью 1941 года Флори и Хитли отправились в Америку, где предложили технологию производства пенициллина председателю научно-исследовательского медицинского совета США Альфреду Ричардсу. Согласие на финансирование программы было получено на высочайшем уровне.
Американцам удалось разработать эффективную технологию глубинного брожения. Первый завод стоимостью в 200 млн долларов был построен менее чем за год, причем батареи его огромных ферментеров, где выращивалась плесень, напоминали оборудование для обогащения урана.
Вслед за этим в США и Канаде были построены новые заводы. Производство пенициллина росло как на дрожжах: июнь 1943 года - 0,4 млрд. единиц, сентябрь - 1,8 млрд., декабрь - 9,2 млрд., март 1944 года - 40 млрд. единиц. Уже в марте 1945 года пенициллин появился в американских аптеках.
После окончания войны вышел скандал: Америка всерьёз настраивалась присвоить идею и технологию производства себе, но с помощью нескольких публикаций в прессе англичане убедительно доказали всему миру свой приоритет в изобретении пенициллина.
Пенициллин в России
В годы Великой Отечественной Иосиф Сталин добивался увеличения поставок в СССР американского пенициллина. При этом он настаивал на том, что производство этого лекарства должно быть освоено и в СССР. Даже велись переговоры с американцами о покупке лицензии на производство пенициллина.
Представители США озвучили астрономическую сумму, да ещё и дважды её повышали, аргументируя это "ошибкой в предварительных расчётах". В итоге микробиолог Зинаида Ермольева занялась производством отечественного аналога, получившего название крустозин . По своим свойствам это вещество значительно уступало пенициллину, да и технология его производства была невероятно дорогой.
Кончилось всё это тем, что лицензия на производство пенициллина была куплена у Эрнста Чейна, после чего НИИ эпидемиологии и гигиены Красной Армии, под руководством Николая Копылова, освоил эту технологию и запустил ее в производство.
Основным производственным штаммом была культура Penicillium chrysogenum. В 1945 году после испытаний отечественного пенициллина коллектив института во главе с Копыловым был удостоен Сталинской премии. Ермольева же и её крустазин были преданы забвению.
Несмотря на все замечательные свойства антибиотиков вообще и пенициллина в частности, сегодня учёные озабочены тем, насколько быстро большинство бактерий и микробов вырабатывает устойчивость к их воздействию.
Так директором Европейского регионального бюро Всемирной организации здравоохранения был сделан неутешительный вывод: "Ещё Александр Флеминг предостерегал, что чрезмерное увлечение антибиотиками формирует у бактерий сопротивляемость к этим медикаментам. Если все будет идти так же, как и сейчас, то вскоре наступит время, когда против некоторых бактерий просто не будет лекарств".
Наша редакция желает читателям крепкого здоровья и напоминает, что препараты, являющиеся антибиотиками, отпускаются из аптек только по рецепту врача . Будьте здоровы!
ТАСС-ДОСЬЕ /Юлия Ковалева/. 75 лет назад, 12 февраля 1941 г., в Лондоне британские ученые Говард Флори и Эрнст Чейн впервые применили пенициллин для лечения человека. Редакция ТАСС-ДОСЬЕ подготовила материал об истории открытия этого препарата.
Пенициллин - антибиотик, обладающий широким антимикробным действием. Является первым эффективным лекарством против многих тяжелых заболеваний, в частности, сифилиса и гангрены, а также инфекций, вызываемых стафилококками и стрептококками. Его получают из некоторых видов плесневого грибка рода Penicillium (лат. penicillus - "кисть"; под микроскопом спороносные клетки плесени похожи на кисточку).
История открытия
Упоминания об использовании плесени в лечебных целях встречаются в трудах персидского ученого Авиценны (II в.) и швейцарского врача и философа Парацельса (XIV в.). Боливийский специалист по этноботанике Энрике Облитас Поблете в 1963 г. описал применение плесени индейскими знахарями в эпоху инков (XV-XVI вв.).
В 1896 г. итальянский врач Бартоломео Гозио, изучая причины поражения риса плесенью, вывел формулу антибиотика, схожего с пенициллином. Ввиду того, что он не смог предложить практическое применение нового лекарства, его открытие было забыто. В 1897 г. французский военный врач Эрнест Дюшен заметил, что арабские конюхи собирают плесень с сырых седел и лечат ею раны лошадей. Дюшен тщательно обследовал плесень, опробовал ее на морских свинках и выявил ее разрушающее действие на палочку брюшного тифа. Результаты своих исследований Эрнест Дюшен представил в парижском институте Пастера, но они также не были признаны. В 1913 г. американским ученым Карлу Альсбергу и Отису Фишеру Блэку удалось получить из плесени кислоту, обладающую противомикробными свойствами, однако их исследования были прерваны с началом Первой мировой войны.
В 1928 г. британский ученый Александр Флеминг проводил рядовой эксперимент в ходе исследования сопротивляемости человеческого организма бактериальным инфекциям. Он обнаружил, что некоторые колонии стафилококковых культур, оставленные им в лабораторных чашках, заражены штаммом плесени Penicillium Notatum. Вокруг пятен плесени Флеминг заметил область, в которой бактерий не было. Это позволило ему сделать вывод о том, что плесень вырабатывает убивающее бактерии вещество, которое ученый назвал "пенициллином".
Флеминг недооценил свое открытие, полагая, что получить лекарство будет очень трудно. Его работу продолжили ученые из Оксфорда Говард Флори и Эрнст Чейн. В 1940 г. они выделили препарат в чистом виде и изучили его терапевтические свойства. 12 февраля 1941 г. инъекция пенициллина впервые была сделана человеку. Пациентом Флори и Чейна стал лондонский полицейский, умиравший от заражения крови. После нескольких инъекций ему стало лучше, однако запас лекарства быстро закончился, и больной скончался. В 1943 г. Говард Флори передал технологию получения нового препарата американским ученым, в США было налажено массовое производство антибиотика. В 1945 г. Александр Флеминг, Говард Флори и Эрнст Чейн были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине.
В 1870-х гг. исследованием плесени занимались медики Алексей Полотебнов и Вячеслав Манассеин, которые обнаружили, что она блокирует рост других микроорганизмов. Полотебнов рекомендовал использовать эти особенности плесени в медицине, в частности, для лечения кожных заболеваний. Но идея не получила распространения.
В СССР первые образцы пенициллина получили микробиологи Зинаида Ермольева и Тамара Балезина. В 1942 г. они обнаружили штамм Penicillium Crustosum, продуцирующий пенициллин. В ходе испытаний лекарство показало гораздо большую активность, чем его английские и американские аналоги. Однако полученный антибиотик терял свойства при хранении и вызывал повышение температуры у пациентов.
В 1945 г. в Советском Союзе начались испытания пенициллина, разработанного по западному образцу. Технология его производства была освоена НИИ эпидемиологии и гигиены Красной Армии под руководством Николая Копылова.
Признание
Массовое производство пенициллина было налажено во время Второй мировой войны. По некоторым оценкам, благодаря этому антибиотику в годы войны и после нее были спасены около 200 млн человек. Открытие этого препарата не раз признавалось одним из важнейших научных достижений в истории человечества. Большинство современных антибиотиков были созданы именно после исследования лечебных свойств пенициллина.