Historia pędzlaka, czyli początek antybiotyków

„To natura wyprodukowała penicylinę, ja ją tylko odkryłem” – tak mówił szkocki bakteriolog i lekarz, Alexander Fleming, który w 1945 r. otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny za odkrycie pierwszego antybiotyku. Właśnie mija 75 lat od momentu, kiedy rozpoczęto produkować go na skalę przemysłową.

Wzór penicylin. Źródło: Wikipedia

Jest rok 1928. Szpital Świętej Marii w Londynie. Ciemne i ciasne laboratorium. Fleming schodzi do niego, by zrobić porządek. Jego kolega Merlin Pryce, młody patolog stażysta, został przeniesiony z instytutu do innej pracowni przed ukończeniem badań.

Trzeba powtórzyć niektóre z nich, by nie przepadły wyniki przeprowadzonych wcześniej przez Pryce’a doświadczeń. W laboratorium jest duży bałagan, część próbek otwarta i zanieczyszczona jakimiś „paskudztwami spadającymi z powietrza”, które dostały się przez otwarte okno.

Podczas usuwania kultur bakterii Fleming zauważa, że na jednej z szalek Petriego urosła niebieska pleśń, która zabija znajdujące się tam bakterie. Pomiędzy żółtą kolonią gronkowca a grzybem Penicillium nota tum zarysowała się mokra przestrzeń, w której prawdopodobnie bakterie uległy dezintegracji.

Czy Fleming sam dokonał odkrycia? Zdania są podzielone. Niektórzy badacze twierdzą, że było to odkrycie Pryce’a, który właśnie w dniu robienia porządków odwiedził laboratorium i wyciągnął z kosza na śmieci płytkę z niebieską pleśnią i pokazał ją Flemingowi.

Bez wątpienia dalsze prace badawcze nad penicyliną kontynuował sam Fleming. Przeprowadził jeszcze wiele eksperymentów, zanim doszedł do wyekstrahowania substancji, którą nazwał penicyliną, nazywaną w Polsce pędzlakiem. Miała wyjątkowe właściwości: silne działanie bakteriobójcze, przy jednoczesnym łagodnym działaniu dla człowieka.

Natura i geniusz

Fleming uważał penicylinę za naturalną substancję antyseptyczną, która oddziałuje przede wszystkim na drobnoustroje wywołujące posocznicę i zapalenie płuc. Jej niewątpliwą zaletą było to, że nie wpływała negatywnie na krwinki białe. W latach 30. XX w. wykorzystał penicylinę jako miejscowy środek antyseptyczny.

Sprawdził też jej zastosowanie jako odczynnika laboratoryjnego przy hodowli selektywnej. Od samego początku dostrzegał potencjał „wydzieliny” błękitnej pleśni, jednak ze względu na brak zrozumienia i wsparcia ze strony środowiska przerwał badania.

Pod koniec lat 30. Ernst Boris Chain (biochemik urodzony w Niemczech) i Howard Walter Florey (australijski farmakolog) rozpoczęli badania nad substancjami o właściwościach antybakteryjnych. Zadaniem Chaina było ustalenie, w jaki sposób lizozym (białko kationowe odkryte przez Fleminga w 1922 r.) powoduje rozpad bakterii.

Dotarł on do publikacji z 1929 r. i odnalazł hodowlę Fleminga przechowywaną w Oksfordzie. Floreya właściwie nie interesowała penicylina, wiedział bowiem, że młody patolog Paine, który był współpracownikiem odkrywcy pędzlaka i od jakiegoś czasu wykorzystywał Penicillium do miejscowego leczenia oka, porzucił badania. Zrezygnował z nich również zespół Harolda Raistricka z Londyńskiej Szkoły Higieny.

Mimo wycofania się z badań tych, którzy prowadzili je wcześniej, Florey i Chain postanowili przyjrzeć się bliżej Bacillus subtilis, Bacillus pyocyaneus oraz Penicillium notatum. Naukowcom udało się uzyskać grant badawczy i dotacje. W 1939 r. powrócono więc do badań nad penicyliną, która dawała największe nadzieje na dokonanie przełomowego odkrycia.

Zaczęto produkować przesącz z pleśni i pracować nad oznaczaniem aktywnej penicyliny, a także oczyszczaniem jej. Rozpoczęto też badania na zwierzętach.

Rok później zebrano wystarczająco dużo tej substancji, by sprawdzić jej lecznicze działanie. Zdecydowano się wreszcie na eksperyment kliniczny polegający na wszczepieniu ośmiu myszom paciorkowców, a następnie podaniu po godzinie połowie z nich antybiotyku.

Przeżyły tylko cztery myszy – te, którym podano penicylinę. Kiedy w 1940 r. opublikowano wyniki tego eksperymentu, Fleming, który wcześniej porzucił prace nad penicyliną, spotkał się z Floreyem, by dowiedzieć się więcej.

Czas na produkcję masową

Wojna nie sprzyjała nawiązywaniu współpracy z firmami farmaceutycznymi, które dwoiły się i troiły, by zaspokoić potrzeby frontu. Florey nie chciał czekać. Przekształcił swój zakład badawczy w małą fabrykę farmaceutyczną i przy wsparciu całego zespołu rozpoczął prace nad produkcją penicyliny.

W ceramicznych basenach, skonstruowanych przez angielskiego biochemika Normana Heatleya, kilka pielęgniarek czuwało nad „uprawą” niebieskiej pleśni. Heatley zaprojektował też całą aparaturę, dzięki której można było ekstrahować antybiotyk i go oczyszczać. Kiedy zgromadzono wystarczającą ilość leczniczej substancji, w lutym 1942 r. po raz pierwszy podano penicylinę człowiekowi.

Był nim 43-letni mężczyzna w stanie krytycznym, zakażony paciorkowco-gronkowcem. Stan pacjenta poprawił się znacząco, jednak kiedy zabrakło antybiotyku, co było równoznaczne z zaprzestaniem leczenia, pacjent zmarł.

Florey i Heatley wyjechali do Stanów Zjednoczonych, by tam poszukać sojuszników w walce o możliwość produkowania antybiotyku na masową skalę. Nadszedł czas, kiedy pędzlakiem zaczęło interesować się coraz więcej osób. Kontynuowano prace badawcze w Oksfordzie, a rząd brytyjski zaczął wyrażać chęć rozpoczęcia produkcji.

Również najważniejsze ośrodki naukowe, firmy farmaceutyczne i władze Stanów Zjednoczonych były otwarte na prowadzenie badań i rozpoczęcie wytwarzania antybiotyku. Aktywność wykazał także Fleming, któremu udało się pozyskać wystarczającą ilość penicyliny, by podać ją choremu na posocznicę i zapalenie opon mózgowych. W przypadku tego pacjenta terapia okazała się również skuteczna. I jak to nie raz w historii bywało, sukces zaczął mieć wielu ojców.

Nobel nie dla wszystkich

„Za odkrycie penicyliny i jej leczniczego działania w różnych chorobach zakaźnych” – tak w 1945 r. kapituła noblowska uzasadniała przyznanie Nobla w dziedzinie medycyny. Kto go otrzymał? W gronie wyróżnionych nie znalazł się Norman Heatley. Naukowiec ten nigdy nie otrzymał nawet nominacji do nagrody. Dlaczego? Nie wiadomo.

W 1944 r. po raz pierwszy zgłoszono nominację dla Fleminga oraz jedną dla trójki badaczy: Fleming, Florey i Chain. W 1945 r. Fleming miał już sześć nominacji indywidualnych, osiem przedłożono dla Fleminga i Floreya, zaś trzy dla trójki: Fleming, Florey i Richards (był to kierownik amerykańskiego zespołu badawczego).

Po raz kolejny, tak jak rok wcześniej, nominowano też wcześniejszą trójkę: Fleming, Florey i Chain. I to właśnie tym trzem naukowcom ostatecznie przyznano nagrodę. Odkrycie penicyliny uznano za najważniejsze medyczne wydarzenie XX w. Był to początek ery antybiotyków.

Marta Jakubiak

Artykuł ukazał się w „Gazecie Lekarskiej” nr 11/2014