В 1939 году первые полученные химическим путем антибиотики – сульфаниламиды – применялись для лечения фурункулов, инфицированных ран, пневмонии и других. В следующем году сульфаниламидные препараты сократили смертность от эпидемии менингита с ожидавшихся 65% до 20%. Однако сульфаниламиды уничтожали не все бактерии.
Вскоре были открыты другие антибиотики естественного происхождения. В 1948 году использование стрептомицина позволило излечивать туберкулез. В том же году начали применять еще два природных антибиотика – хлорамфеникол (левомицетин) и тетрациклин, которые эффективны против ряда бактерий. Позже хлорамфеникол был получен синтетически. В 1969 году антибиотик группы сульфаниламидов – сульфаметоксазол – был включен в еще более широко применяемый препарат – котримоксазол.
Антибиотики побеждают многие инфекционные заболевания, хотя они бессильны против вирусов, вызывающих, например, грипп или ОРЗ.
Флеминг: жизнь борца со смертью.
Из вересковых пустошей.
В Лондоне в соборе св. Павла, где спят вечным сном лишь самые прославленные англичане, рядом с монументальными могилами Нельсона и Веллингтона находится скромная плита, на которой начертаны инициалы - "А.Ф.". Здесь покоится прах Александра Флеминга. Рядом на стене прикреплена плита из греческого мрамора и на ней - чертополох, эмблема Шотландии - родины Флеминга, и лилия, эмблема Сент-Мэри - медицинского центра, где Флеминг проработал всю жизнь.
Флеминг (рис.1) - фамилия, довольно распространенная в Шотландии. Ее, без сомнения, носили фламандские ткачи и фермеры, которые, спасаясь от религиозных преследований, переселились за море. Хью Флеминг был владельцем большой фермы, где и родились его девять детей. Александр появился на свет 6 августа 1881 г., став восьмым ребенком в этой дружной семье.
В пять лет Алек пошел в школу. Путь длиною в одну милю вел по бездорожью вересковых пустошей. Флеминг вспоминал, что в сильные морозы мать давала каждому ребенку по две горячие картофелины, чтобы дети по дороге согревали себе руки, а, придя в школу, могли поесть. Занятия со всеми детьми, независимо от возраста, вела одна преподавательница. Трудно сказать, чему она могла научить будущего лауреата Нобелевской премии, но, тем не менее, Флеминг, как истый джентльмен, с уважением относящийся ко всем и каждому, всю жизнь утверждал, что ему крупно повезло, поскольку самую важную роль в его образовании сыграла маленькая шотландская школа на торфяниках, да еще ежедневные прогулки туда и обратно.
Городские мальчики учатся по книжкам; книгой маленького Флеминга была живая природа.
|
|
В 13 лет Александр перебирается в Лондон, в 20 поступает в медицинское училище при больнице Сент-Мэри, а годом спустя - в университет.
Флеминг был прирожденным естествоиспытателем - целеустремленным, работоспособным, наблюдательным. Он был необщителен из-за присущей ему шотландской сдержанности, однако с юмором дело у него обстояло неплохо. Он презирал озлобленных и вечно жалующихся людей. "Алек всегда был в веселом настроении и работал очень искусно, - пишет один из его товарищей. - В нем никогда не чувствовалось ни горечи, ни усталости. К своим исследованиям он, казалось, относился с юмором и в то же время серьезно".
|
|
Как истый шотландец, он успел послужить в знаменитом Лондонском шотландском полку (том самом, который в медвежьих шапках несет стражу у Букингемского дворца), а в 1908 г. выдержал выпускные экзамены, не прекращая работы в бактериологической лаборатории больницы Сент-Мэри. Флеминг занял первое место и получил золотую медаль Лондонского университета. Одновременно он без всякой подготовки принял участие в конкурсе на звание члена Королевского хирургического колледжа и добился этого звания. Наконец, он написал работу "Острые микробные инфекции" на факультетский конкурс Сент-Мэри и тоже получил золотую медаль.
На соплях.
Но настоящая слава пришла к Флемингу (рис.2) лишь к концу Второй мировой войны, когда звания и почести посыпались на него как из рога изобилия. Он стал Нобелевским лауреатом, пэром Англии, почетным профессором самых престижных университетов мира. И тем не менее, ученый любил повторять: "Моя жизнь - в лаборатории".
В лаборатории Флеминг занялся поиском вещества, способного убивать патогенные микробы. Он был убежден, что наиболее простой и эффективный способ борьбы с инфекциями - биологический. Ученый решил "столкнуть лбами" антагонистов - патогенного микроба и его противника-грибка в больном человеческом организме. В этой борьбе человек выступал как tertius gaudens ("двое дерутся, а третий радуется"). Первым открытием на этом пути стал лизоцим.
Лизоцим - антисептик, присущий самому организму. Например, слезы, которые содержат лизоцим, являются прекрасным антибактериальным средством, естественным образом защищая наши глаза от микробных опасностей. Кстати, именно опыты со слезами помогли Флемингу открыть лизоцим.
Один из его коллег позже вспоминал с весьма смешанным чувством об опытах, в которых он непосредственно участвовал: "Мы срезали с лимона цедру, выжимали ее себе в глаза, глядя в зеркальце микроскопа, после этого пастеровской пипеткой с закругленным над пламенем горелки концом набирали слезную жидкость и переливали ее в пробирку". Именно таким мучительным способом было определено, что в слезах содержится вещество, способное растворять с удивительной быстротой некоторые микробы.
|
|
Впрочем, поговаривают, что первое открытие Флеминга проистекает не столько из опытов по героическому слезовыделению, сколько из удачи, которая улыбнулась сильно простуженному естествоиспытателю. Однажды во время занятий лабораторными опытами, когда Флеминг привычно "сеял микробы", из его носа на одну из посадок упала сопля.
Пытливый ученый приметил, куда попали выделения его организма, а впоследствии с удивлением обнаружил, что именно там-то как раз микробная культура и не выросла. Первый удар по смертоносным болезням был нанесен.
У этого открытия Флеминга (рис.3) оказалось весьма перспективное будущее, поскольку лизоцим незаменим при предохранении продуктов питания от гниения; к нему прибегают для консервирования икры; а коровье молоко, обогащенное лизоцимом, воспроизводит состав женского молока. Кроме того, лизоцим широко применяют при кишечных и глазных заболеваниях.
Флеминг очень гордился своим открытием, справедливо полагая, что именно здесь таится загадка выживаемости человека. Не был ли лизоцим в доисторические времена могучим оружием, которым природа снабдила первобытного человека для защиты против всех микробов? Не являются ли патогенные микроорганизмы потомками микробов, которые, сопротивляясь лизоциму, становились все более устойчивыми и, в конце концов, приобрели способность побеждать защитные силы организма?
Впоследствии, правда, выяснилось, что в главном деле, которому посвятил себя Флеминг, лизоцим не слишком помогает. Он проявляет поразительную эффективность против бактерий, не являющихся возбудителями серьезных заболеваний, но бессилен против серьезных болезнетворных бацилл.
Тем не менее, исследования лизоцима продолжались, но, к сожалению, в самой лаборатории учителя Флеминга - Элмрота Райта - атмосфера, скорее, была враждебной, нежели благосклонной, к работе Флеминга. Ситуация усугублялась тем, что сам Райт был убежден, будто единственным способом помочь защитным силам организма оставалась иммунизация. Однако Флеминг не сдавался.
Именно открытие, встреченное в 1921 г. в Лондоне ледяным молчанием, в последующие годы помогло Флемингу подойти к вершине своего исследовательского Эвереста, к открытию пенициллина. Тем не менее, где бы он ни выступал, во всех речах джентльмена всегда звучала благодарность его учителю Райту и коллегам по бактериологической лаборатории в Сент-Мэри. И, в конечном счете, именно Райт будет тем ученым, который в 1942 г. опубликует в газете "Таймс" письмо, где публично признается в своем восхищении и преклонении перед гением Александра Флеминга, своего непокорного ученика.
.
Чудодейственное лекарство влетает в окно.
«Меня обвиняли в том, что я «изобрел» пенициллин, однако никто никогда не смог бы сделать это. Природа …производила его тысячи лет. Я лишь обнаружил».
Александр Флеминг.
В один из пасмурных сентябрьских дней 1928 года английский микробиолог Александр Флеминг работал в своей тесной лаборатории лондонской больницы Св. Марии. Он готовил доклад по стафилококку – распространенной бактерии, которая считалась возбудителем кожных инфекций – абсцессов и фурункулов. Он надеялся найти лекарство для лечения этих заболеваний, а также и других, приводящих к летальному исходу.
|
| Отчет о действии плесени. Под рисунком Флеминг дал описание, как плесень постепенно уничтожает находящиеся рядом с ней колонии бактерий. |
Все столы и стулья были заставлены стеклянной посудой, в которой можно было наблюдать за развитием бактерий. Беседуя с коллегой, Флеминг вдруг обратил внимание на какую-то странную зеленую плесень, покрывавшую дно одной из лабораторных чашек с посевом бактерий. Было, похоже, что бактерии «съежились»: они выглядели не как обычно, а как капельки росы. Таинственная плесень как будто растворяла бактерии. «Посмотри, - сказал Флеминг. – Это интересно и может оказаться действительно важным!» Его коллега согласился с ним, и Флеминг, отставив чашку в сторону, решил исследовать ее содержимое позднее. Тогда он знал лишь то, что какая-то посторонняя спора или какой-то крошечный организм, способный размножаться, влетел, возможно, в открытое окно лаборатории на втором этаже и попал в посуду с культурой.
Утром следующего дня 47-летний ученый предпринял попытку идентифицировать загадочную плесень. Он начал рассматривать ее под микроскопом и увидел, что она покрыта зелеными крапинками. Это были типичные образцы тех видов плесени, которые позднее будут идентифицированы как Penicillium notatum (от лат. рenicillus – «кисть, щетка»). Флеминг сделал название короче «пенициллин».
Последующие несколько дней он был занят изучением новой плесени. Он поместил ее в банку с «бульоном» - питательным раствором, который она потребляла, и ждал результата: будет ли она расти в этой жидкости.
Она разрослась по всей поверхности и окрасила всю жидкость в желтый цвет. Выяснилось, что желтый пигмент был примесью и не имел ничего общего с самим пенициллином, но эту субстанцию позднее стали называть золотистым чудом.
Флеминг установил, что желтые капли убивали бактерии так же, как и сама плесень. Потом он растворил пенициллин в соотношении 1:1000, и все равно раствор убивал различных возбудителей инфекции, в том числе те микробы, которые вызывали дифтерию, пневмонию, фурункулез, ангину и другие заболевания.
Испытания пенициллина.
Следующий этап состоял в том, чтобы испытать пенициллин на предмет токсичности на здоровых кроликах и белых мышах, а затем на людях. Животные выдержали клинические испытания. Тогда Флеминг использовал одного из своих помощников, Стюарта Крэдока, в качестве «подопытного кролика». Крэдок с готовностью проглотил немного плесени, что не принесло ему вреда, а позднее Флеминг успешно лечил его пенициллином от синусита.
|
| Рис.4 |
Ученый сообщил о своих изысканиях сэру Элнроту Райту, возглавлявшему отдел микробиологии в больнице Св Марии, который обещал ему поддержку. Однако Флеминг оставался в своей тесной лаборатории, а двое его помощников – Крэдок и Фредерик Ридли – по-прежнему работали в узком и плохо освещенном коридоре.
Исследователи обнаружили, что, несмотря на свои высокие потенциальные возможности, свойства пенициллина убивать микробы сохранялось всего несколько дней, после чего плесень превращалась в статичную клейкую массу. Таким образом, главная задача заключалась в том, чтобы попытаться закрепить свойства чудодейственного лекарства. И еще необходимо было испытать другие виды плесени, чтобы выяснить, оказывают ли они такое же воздействие на микробы, как пенициллин (рис.4).
Наконец микробиолог подготовил доклад и в феврале 1929 года прочитал его в лондонском Обществе медицинских исследований. Зал был переполнен, но его сухая, монотонная речь убила интерес у собравшихся. Так же холодно был встречен и опубликованный отчет. Однако ученый был убежден, что пенициллин сможет спасти множество человеческих жизней.
В 30-е годы он продолжал выращивать плесень для очистки противогриппозной вакцины, которую производили под его руководством в больнице Св. Марии. По запросам он высылал образцы пенициллина в различные лаборатории по всему миру для аналогичных исследований.
Но только весной 1940 года вера Флеминга в целебную силу пенициллина была подтверждена двумя учеными, работавшими в Оксфорде. И тогда началась эра антибиотиков.
Микробиоживопись.
Но открытие Флеминга опять (как и в случае с лизоцимом) не вызвало интереса, поскольку явление антибиоза было уже давно известно, причем все предыдущие опыты показали, что любое вещество, губительное для микробов, разрушало также и ткани человека. Казалось, это не подлежало сомнению. Раз вещество токсично для определенных живых клеток, почему же оно не будет столь же токсично для других клеток, таких же хрупких? Тем не менее, упрямый шотландец не сдавался. Он выделил раствор, который был мало токсичен, но обладал огромной антибактериальной силой, задерживая рост стафилококков, однако, не нарушая функций лейкоцитов. Теперь необходимо было выделить чистый пенициллин. И здесь-то возникли проблемы.
Это оказалась задача, которую Флеминг сам решить был не способен. Требовались серьезные исследования в области химии и биохимии, но собственных знаний не хватало, и, к сожалению, он не мог найти заинтересованных исследователей, готовых сотрудничать с ним Флеминг писал статьи, выступал с докладами, но все было тщетно. Научный мир не заинтересовался его чудодейственной плесенью. В 1936 г. состоялся 2-й Международный конгресс микробиологов. Флеминг рассказал о пенициллине и проделал на глазах у своих коллег соответствующий опыт. Но, как и ранее, сообщение вызвало очень слабый интерес.
В результате Флеминг использовал пенициллин не для инъекций, а в виде "бульона" для наружного применения. Эффективность подобного лечения была не слишком большой.
Кроме того, Флеминг использовал пенициллин в своих живописных опытах. Всякий британский джентльмен, как известно, должен иметь хобби, и у Флеминга оно появилось. Картины, которые он создавал, привлекали внимание публики не столько благодаря своим художественным качествам, сколько потому, что были написаны разноцветными штаммами микробов. Трудившийся овсом и другими сельхозкультурами художник Феофан Мухин из "Золотого теленка" явно был творческим собратом Флеминга, хотя и не стал нобелевским лауреатом.
Флеминг шел в ногу со временем и был настоящим авангардистом, умело сочетавшим различные цвета. Картины, правда, были недолговечны, поскольку микробы не желали лежать в том месте полотна, которое отводил для них живописец, и переползали на соседнюю территорию, нарушая весь творческий замысел.
Рассказывают, что впоследствии к визиту королевы, вознамерившейся как-то посетить его лабораторию, Флеминг даже написал сине-красный британский флаг. Однако Елизавета восторга не проявила, возможно, задумавшись о том, насколько патриотично создавать национальный флаг в подобной технике.
"Покойный" классик.
Тем временем о работах бактериолога из маленькой больничной лаборатории к концу 30-х годов почти забыли. Неудивительно, что когда Флеминг (рис.5) поехал в Оксфорд, чтобы лично познакомиться с разработчиками технологий получения чистого пенициллина, то один из руководителей знаменитой Оксфордской группы биохимик Чейн был крайне удивлен его появлением, поскольку считал Флеминга уже давно умершим.
К его счастью, работа над пенициллином в полном смысле захватила ученых Оксфордской группы. В результате кропотливых экспериментов в 1940 г. был получен первый результат. Но шла война. После Дюнкерка можно было ожидать вторжения немцев на Британские острова.
Было решено, что, если немцы действительно высадятся, Оксфордская группа должна будет любой ценой спасти чудодейственную плесень, огромное значение которой теперь не подлежало сомнению. Ради этого придумали хитроумный маневр. Ученые пропитали коричневой жидкостью подкладку своих пиджаков и карманов. Достаточно, чтобы хоть один из них спасся, и он сохранит на себе споры, а благодаря этому сможет вырастить новые культуры.
Без Оксфордской группы, возглавляемой английским биохимиком Эдуардом Чейном и австралийским патологоанатомом Говардом Флори, открытие Флеминга так бы и продолжало пылиться на лабораторных полках в томах отчетов о проделанных опытах. Ведь именно остроумные технические предложения Чейна и проверки наработанного в клинике д-ром Флори позволили пенициллину из гениальной догадки стать общедоступным лекарством.
Более того, только благодаря организаторским талантам Флори и Чейна фармацевтическая промышленность США сделала шаг навстречу качественно новому препарату. Уже в 1943 г. американские компании наладили производство пенициллина, которым тут же воспользовалась армия и дала заказ на сто двадцать миллионов единиц препарата.
Как ни кощунственно это звучит, но страшная война стала еще одним "соавтором" в деле открытия пенициллина. Это была последняя "удача" Флеминга. Огромные потребности фронта в антибиотиках способствовали тому, что в воюющих странах было развернуто по-настоящему массовое их производство. Эффективность и острая необходимость нового лекарства больше уже не подлежали сомнению.
В фармацевтическую промышленность теперь вкладывались огромные деньги, и новые, еще более эффективные антибиотики стали один за другим появляться на свет в американских лабораториях. Но даже это еще не было самым важным следствием, проистекающим из открытия Флеминга.
До появления пенициллина фармацевтика, которая вроде бы является одной из наиболее древних отраслей человеческой деятельности, была все же совершенно несопоставима по своему значению с фармацевтикой современной. По пальцам одной руки можно было пересчитать синтетические лекарственные препараты, использовавшиеся для лечения разных болезней. В основном же, данная отрасль покоилась на применении природных веществ.
Массовое производство антибиотиков и полученные благодаря этому доходы фармацевтических компаний позволили вложить гигантские средства в проведение дальнейших научных исследований. Начиная с 50-х гг. отрасль росла бешеными темпами. Фактически не только современные противоинфекционные препараты, но и сердечно-сосудистые, противораковые, психотропные являются наследниками пенициллина. Если не в биохимическом смысле, то уж во всяком случае в смысле экономическом.
Имела место своеобразная цепная реакция. Средства, полученные от реализации одних лекарств, шли на разработку других. Ученые трудились в прекрасных лабораториях крупнейших компаний мира, далеко уйдя от тех условий, в которых открывал пенициллин Флеминг. Но у истоков этого процесса стояли именно он и его соавторы.
Поэтому Чейн и Флори вместе с Флемингом удостоились звания лауреатов Нобелевской премии в области медицины, которую они все вместе получили в 1945 г. - именно тогда, когда завершилась война, в которой они приняли благодаря своему открытию самое непосредственное участие.
И эпилогом к жизнеописанию Флеминга могут послужить его собственные слова: "Новую тему открывает ученый один, но чем сложнее становится мир, тем труднее нам успешно завершить что бы то ни было без сотрудничества других".