Alexander Fleming. Нобелевская речь
Я хотел бы рассказать вам историю появления пенициллина, о том, за что я и получил Нобелевскую премию. Меня часто спрашивают, почему я назвал свою находку пенициллином. Я просто последовал принятым правилам и придумал слово, объясняющее происхождение этого вещества из грибов рода Penicillum подобно тому, как много лет назад дигиталин был назван в честь наперстянки (лат. Digitalis). Для моего поколения бактериологов подавление жизнедеятельности одного микроорганизма другим не было чем-то особенным. Нас этому научили, и сейчас для внимательного клинического бактериолога за неделю рутинной работы не заметить в своём микроскопе различных форм антагонизма бактерий - большая редкость.
Нам казалось, тот факт, что механизмы бактериального антагонизма хорошо изучены и широко известны, больше препятствовал, чем помогал началу работ над антибиотиками, что известны нам сегодня.
Конечно, предыдущие работы, посвященные антагонизму, не повлияли на открытие пенициллина. Он появился по счастливой случайности, которая произошла, когда я работал над академической задачей, совершенно не связанной с антагонизмом, плесневыми грибами, антисептиками или антибиотиками.
В своей первой публикации я мог бы отметить, что пришел к заключению в результате серьезного изучения литературы и глубоких раздумий, что значимые антибактериальные субстанции производятся плесневыми грибами и что я намереваюсь изучить этот вопрос. Это было бы неверно, и я предпочел рассказать правду о том, что пенициллин появился благодаря случайному наблюдению. Моя единственная заслуга заключается в том, что я не стал пренебрегать этим наблюдением и продолжил изучать пенициллин как бактериолог. Моя публикация в 1929 году стала отправной точкой для работы тех, кто разрабатывал пенициллин в химических лабораториях.
Пенициллин явился не первым обнаруженным мной антибиотиком. В 1922 году мы описали лизоцим - мощный антибактериальный фермент, оказывающий крайне необычный литический эффект на некоторые бактерии. Плотная взвесь бактерий молочного цвета могла быть полностью очищена за несколько секунд одной каплей человеческой слезы или белка куриного яйца. А если лизоцим-содержащее вещество влить в желобок, сделанный в агаре, а остальную площадь агара засеять микроорганизмами, то через некоторое время рост бактерий прекратится на значительном расстоянии от него.
Но к сожалению, бактерии, на которые сильнее всего действовал лизоцим, не являются патогенными для человека. Моя работа над лизоцимом была продолжена, и позже моими коллегами по этой премии, сэром Говардом Флори и доктором Эрнстом Чейном, были открыты химическая структура и механизм действия. Хотя появление лизоцима в терапевтической практике осталось незамеченным, для меня главным достижением стала возможность применения техники получения лизоцима для получения пенициллина в 1928 году.
Пенициллин был обнаружен в результате загрязнения культуры стафилококка плесневым грибком. Было замечено, что на некотором расстоянии от колоний гриба колонии стафилококка стали прозрачными и, очевидно, происходил лизис. Это стало неожиданным открытием и поводом продолжить исследование, поэтому грибок был изолирован для выращивания чистой культуры и были выявлены некоторые его свойства.
Плесневый гриб относился к роду грибов Penicillum, и в конце концов был идентифицирован как Penicillum notatum, член группы P. chrysogenum, который был впервые выделен Вестлингом из разлагающегося иссопа.
Имея плесень в виде чистой культуры, я пересеял её на другую чашку Петри и после ее культивации при комнатной температуре в течение 4-5 дней я подсаживал различные микроорганизмы по краю чашки. Некоторые размножались беспрепятственно в направлении культуры гриба, а рост других подавлялся за несколько сантиметров.
Это показало, что плесень вырабатывает антибактериальное вещество, которое влияет на одни и не влияет на другие бактерии. То же самое я проделал с другими видами плесневых грибов, но никаких противомикробных веществ они не вырабатывали, что указало мне на то, что я выделил особенную плесень.
Далее плесень была помещена в жидкую питательную среду, чтобы определить появление в жидкости противомикробного вещества. Через несколько дней питательную среду, в которой росла плесень, я проверил тем же способом, которым изучал лизоцим - проделал желобок в агаре и нанёс культуры микроорганизмов в поперечном направлении. Полученный результат [на рис. 3] оказался схожим с тем, что мы наблюдали с лизоцимом, но с важным отличием: наиболее сильно подавлялся рост бактерий, вызывающих заболевания у человека.
Это и было самым главным отличием.
Этим методом и методом серийных разведений я проверял чувствительность многих распространенных болезнетворных для людей бактерий и нашел именно то, что показано на рис. 2: воздействие многих из распространенных патогенов человека было сильно заторможено, в то время как многие другие были не затронуты. Открытие привело нас к первому практическому использованию пенициллина, а именно в приготовлении дифференциальной культурной среды. Было настолько четкое отличие между чувствительными и нечувствительными микробами, что при добавлении пенициллина в среду все чувствительные микробы переставали расти, а нечувствительные продолжали расти без всяких затруднений. Это отличие легко позволило выделить коклюшную палочку (Bordetella pertussis) и палочку Пфайффера (Haemophilus influenzae), в норме живущих в дыхательных путях вместе с огромным числом кокков, чувствительных к пенициллину.
В те далёкие дни я также использовал пенициллин для демонстрации бактериального антагонизма в демонстрационных целях, и я сочетал это свойство с методом, который применял для выращивания хромогенных бактерий. Если положить бумажный диск в чашку с агаром, питательные вещества проникают в бумагу и поддерживают рост бактерий, находящихся на его поверхности. Если бактерии являются хромогенными, например как золотистый стафилококк, серреция или Botrylloides violaceus, то они чудесным образом показывают на белой бумаге свой цвет.
На рисунке 4 показан результат выращивания смеси культур золотистого стафилококка и Botrylloides violaceus на бумажном диске, где ранее была выращена культура Penicillum notatum. Грибок выработал пенициллин, который распространился на значительное расстояние и подавил рост стафилококка. Колонии стафилококка за пределами распространения пенициллина полностью подавили рост B. violaceus, нечувствительного к пенициллину, который превосходно рос в то время, когда пенициллин подавлял рост стафилококка.
Такой же метод работы с культурами на бумаге позволил мне подготовить отличные фиксированные образцы пеницилла и других культур плесневых грибов. Плесневые грибы выращивались на бумажных дисках на поверхности питательной среды, и когда культура развилась, диск извлекался из питательной среды, стерилизовался в парах формалина и затем фиксировался. Я хотел бы, господин Ректор, представить Вам такую культуру.
Но вернемся к свойствам пенициллина. Мы установили его специфичность. Мы обнаружили, что пенициллин настолько мощный, что если жидкую культуру развести в 1000 раз, она всё равно будет подавлять рост стафиллококка. В связи с этим надо напомнить, что фенол при разведении более, чем в 300 раз теряет свою ингибирующую активность. Поэтому стоит признать, что неочищенная жидкая культура, в которой рос грибок, в три раза сильнее фенола.
Что же касается его действия на микроорганизмы. Все эксперименты, о которых я вам рассказал, показали, что пенициллин обладает бактериостатическим действием, то есть подавляет рост микробов, но я также увидел бактерицидное действие - он вообще убивает их. Самое первое наблюдение за пенициллином показало, что он запускает литические процессы в бактерии. Таким образом, очищенный пенициллин обладает бактериостатическим, бактерицидным и бактериолитическим эффектом, что и было продемонстрировано.
Первые описания пенициллина, на которые я ссылаюсь, показали, что он свободно распространяется в агаре. Этим он отличается от старых антисептиков. Это отличие вдохновило нас на следующий эксперимент.
С помощью сверла для пробок были проделаны лунки в агаре. На дно лунок были помещены диски из фильтровальной бумаги, пропитанные антисептиками, после чего сверху они были залиты жидким агаром. Затем поверхность среды была заселена стафилококком. Во время инкубации стафилококк рос, не задерживаясь старыми антисептиками, но его рост задерживался пенициллином на значительном расстоянии, что показало, что пенициллин - единственное вещество из всех испытанных, которое свободно диффундирует. Я считаю, что эта способность к диффузии - важное свойство любого вещества, используемого в качестве антибактериального агента в теле человека.
В период Первой мировой войны я интересовался антисептиками, и в 1924 году я поставил лучший, как мне кажется, эксперимент из когда-либо мной проводимых. Он показал неожиданным образом схожее влияние химических веществ на бактерии и человеческие лейкоциты.
В норме человеческая кровь оказывает бактерицидное действие на типичные кокки, такие как стрептококки и стафилококки, но это действие полностью прекращается, если в крови нет лейкоцитов. Если дефибринированную кровь заразить небольшим количеством стафиллококка (примерно 4000 на 1 мл.) и поместить в капилляре в инкубатор, то выжившие кокки образуют в ней колонии. Их с легкостью можно будет подсчитать, но колонии смогут образовать лишь 5% всех кокков. Однако если в кровь также добавить фенол в концентрации 1:600, все кокки смогут образовать колонии. Так, фенол в концентрации, не оказывающей влияния на рост бактерий, разрушил лейкоциты, являющиеся одним из самых мощных средств защиты от инфекций.
Я испытал все химические вещества, применяемые в качестве антибактериальных агентов, и все они вели себя подобным образом: в определённых концентрациях они разрушали лейкоциты и позволяли бактериям расти. Когда я таким образом испытывал пенициллин на стафилококке, случилась совсем иная история. Неочищенный пенициллин мог подавить рост кокков в крови при разведении 1:10 00, но он не оказывал токсического влияния на лейкоциты, нежели в исходной среде, в которой был выращен грибок. Я также вводил его животным, и он не проявил никакой токсичности. Это было первое испытанное мною вещество, имеющее больше антибактериальный, чем антилейкотический эффект, и это вселило в меня мысль, что однажды его можно будет сконцентрировать и обработать для большей стабильности, чтобы использовать для лечения инфекционных болезней.
Если бы я был врачом-клиницистом, я бы без сомнения применял его гораздо шире, чем для лечения. Бывало, когда у меня было небольшое количество активного пенициллина, я испытывал огромные трудности в поисках подходящего пациента для клинического испытания, и если бы мне подвернулся случай, у меня могло не оказаться пенициллина по причине его нестабильности. Несколько пробных клинических испытаний дали нужный результат, но ничего сверхъестественного, и я убедился, что прежде чем использовать пенициллин более широко, его необходимо сконцентрировать и очистить.
Мы пытались сконцентрировать пенициллин, но, как и другие, обнаружили, что пенициллин легко разрушается, и во всех случаях мы потерпели неудачу. Мы были бактериологами, а не химиками, и наши относительно простые действия были бесполезны, что было неудивительно с точки зрения наличия у химиков проблемы с пенициллином в последние годы. Тем не менее, я сохранил культуру и продолжил её использование в качестве дифференциальной среды.
В 1929 году я опубликовал результаты, которые кратко сейчас вам представил, и предположил, что пенициллин можно использовать для лечения инфекций, вызываемых бактериями, чувствительными к нему. Я делал отсылки к опытам с пенициллином в паре своих работ до 1936 года, но мало кто обратил на них внимания. Только спустя 10 лет после того, как открытие сульфаниламида изменило отношение врачей в пользу применения химиотерапии в лечении бактериальных инфекций, и после того, как Рене Дюбо продемонстрировал грамицидин, мощное антибактериальное вещество, вырабатываемое определенными бактериями, мои коллеги по Нобелевской премии, сэр Говард Флори и доктор Эрнст Чейн, взялись за дело. Они получили мой штамм Penicillum notatum и преуспели в концентрации пенициллина, в результате чего мы сейчас имеем концентрированный пенициллин, о котором я мог только мечтать в те далекие дни.
Их результаты были впервые опубликованы в 1940 году, во время Великой войны, когда экономика находилась в состоянии неопределенности, и стоимость производства не имела значения. У меня была возможность увидеть некоторые американские фабрики по производству пенициллина, которые были построены за бешенные деньги, где в огромных баках выращивался, проветривался и перемешивался грибок. Мне было интересно видеть, как простое наблюдение, сделанное в бактериологической лаборатории одной из лондонских больниц в конечном счете превратилось в огромную индустрию и как то, что все одно время принимали за одну из моих игрушек, путем очищения стало самым большим приближением к созданию идеального вещества для лечения множества известных заболеваний.
И это ещё не конец истории пенициллина. Возможно, мы ещё только в её начале. Мы живем в век химии, и пенициллин может быть изменен химиками так, что он будет лишен всех недостатков, и в итоге мы получим новое вещество, лучше прежнего.
Затем феноменальный успех пенициллина привел к интенсивному исследованию антибактериальных веществ, производимых плесенью и других низших представителей растительного царства. Многие были найдены, но, к сожалению, большинство из них были ядовитыми. Однако существует одно вещество, стрептомицин, открытое Зельманом Ваксманом в Америке, которые обязательно появится в практической терапии, и есть много других, еще не исследованных.
Но я хотел бы озвучить одно предупреждение. Пенициллин во всех случаях нетоксичен, поэтому не стоит бояться передозировки и отравлений. Вообще, опасность кроется в малой дозировке. Не составляет труда создать устойчивые к пенициллину микроорганизмы в лабораторных условиях, выдерживая их в концентрациях, не способных их убить, и то же самое может случайно произойти в вашем теле.
Настанут времена , когда любой сможет купить пенициллин в магазине, поэтому есть опасность, что какой-нибудь несведущий человек может легко принять слишком малую дозу и вырастить в себе микроорганизмы под влиянием низких концентраций лекарства, которые будут устойчивы к пенициллину. Вот гипотетический пример. У мистера X заболело горло. Он покупает пенициллин и принимает его в количестве, недостаточном для уничтожения стрептококка, но достаточном, чтобы научить его сопротивляться пенициллину. Затем он заражает свою жену. У неё возникает пневмония и её лечат пенициллином. Поскольку стрептококк теперь устойчив к пенициллину, то лечение оказывается неэффективным, и миссис X умирает. Кто изначально виноват в её смерти? Её муж, который халатным отношением к пенициллину изменил природу бактерии. Мораль: если вы лечитесь пенициллином, используйте его в достаточном количестве.
Я рассказал вам историю открытия пенициллина. Как плесень, которая никому не была нужна, попала на мои среды. Как пенициллин показал себя, заставив меня его изучить. Как я изучал его свойства и увидел, что он оказывает влияние на известные нам микробы, вызывающие у нас болезни, при этом является почти безвредным для человека и животных. О том, каким нестабильным он был и как мы терпели неудачи в попытках стабилизировать и сконцентрировать его.
Я передаю слово сэру Говарду Флори, чтобы он продолжил рассказ.Источник