Открытие пенициллина.
25 мая 1940 года в Оксфорде патолог Говард Флори поставил решающий опыт: заражённые смертельной инфекцией мыши были вылечены первым антибиотиком - пенициллином. В нарушение всех традиций эксперимент проводился в субботу. Накануне пришло известие, что вермахт окружил британские войска во Франции и Бельгии, прижав их к морю у Дюнкерка. Дело принимало серьёзный оборот - война обещала стать долгой и кровавой. Нужно было как можно быстрее испытать антибиотики, чтобы начать лечение септических раненых. И Флори отменил выходные до конца войны.
В Дюнкерке была блокирована самая боеспособная и опытная часть британской армии - почти 400 тысяч человек. Враг приостановил наступление и безо всякой спешки методично истреблял их огнём артиллерии и бомбёжкой. Узнав об этом, британцы, имевшие частные яхты и катера, двинулись на своих судах к Дюнкерку. Вместе с военно-морским флотом они эвакуировали более 300 тысяч британских и французских солдат. По пути их судёнышки топили подводные лодки, крушили бомбардировщики и поджидали разбросанные с самолётов мины. Но они достигали Англии и возвращались в Дюнкерк, пока там было кого спасать.
Правительство не приказывало им выручать армию, и не приказывало Флори заниматься пенициллином. Мало того, оно и не финансировало его работу в самый трудный период, так что решающая часть исследования была выполнена на иностранный грант.
Учёные, удостоенные Нобелевской премии по физиологии и медицине 1945 года «за открытие пенициллина и его целебного воздействия при различных инфекционных болезнях».
Вверху: биохимик Эрнст Борис Чейн (1906-1979) работает над экстракцией пенициллина.
Внизу слева: патолог Говард Флори (1898-1968).
Внизу справа: бактериолог Александр Флеминг (1881-1955).
В начале была случайная встреча в коридоре. Флори заведовал кафедрой патологии в Оксфордском университете. Сотрудник Флори биохимик Эрнст Борис Чейн под новый 1939 год столкнулся в коридоре с микробиологами, которые несли к себе в лабораторию плесень. Оказалось, это образец организма Penicillium notatum, который вырабатывает пенициллин. В 1928 году именитый врач Александр Флеминг из лондонской больницы Сент-Мери заметил, что плесень пеницилл выделяет яд, который убивает стафилококки и стрептококки, но не трогает гемофильную палочку. Флеминг назвал это избирательное оружие плесени пенициллином. Применялся он в лабораториях для изоляции гемофильной палочки до тех пор, пока Чейн не решил выделить его в чистом виде. Эта задача увлекла биохимика своей сложностью: капризный пенициллин нужно экстрагировать в холоде и отгонять под вакуумом, следя за кислотностью среды. Здесь требуется аппаратура, на которую университет не давал денег, отговариваясь срочным ремонтом центрального отопления.
Когда в 1939 году началась война, Флори написал заявки на гранты своему правительству и в Рокфеллеровский фонд в Нью-Йорке. В заявках он немного сблефовал, на основании одной интуиции утверждая, будто пенициллин не ядовит и у него есть клинические перспективы. Правительство дало 25 фунтов, а Рокфеллер - 1670 фунтов только на зарплаты в течение 5 лет, 600 фунтов на дополнительного биохимика, 500 на химикаты и ещё 1000 на опыты с самим пенициллином. Едва Чейн в марте 40-го выделил первые миллиграммы [не слишком чистого] пенициллина, его тут же вкололи мышам и вздохнули с облегчением: антибиотик действительно оказался не токсичен.
В день Дюнкерка Флори ввёл 8 мышам стрептококк, вызывающий послеродовой сепсис. Четырёх мышей (группу C) приговорили, двум (группе B) ввели разовую дозу, и двум (группе A) кололи пенициллин частями. Группа C издохла ночью, группа B через день, группа A чувствовала себя великолепно.
Результат эксперимента был описан в номере журнала «Ланцет» от 24 августа 1940 года. Статью заметили трое учёных - Александр Флеминг в Лондоне, Мартин Доусон в Нью-Йорке и Зинаида Ермольева в Москве.
Флеминг приехал в Оксфорд посмотреть, как выглядит открытый им пенициллин. Удивлённый Флори говорил потом: «Надо же, я думал, он давно умер». Старик внимательно слушал пояснения о методах очистки, но так ничего и не понял.
Доусон в нью-йоркской Пресвитерианской больнице ввёл нативный пенициллин (концентрат питательной среды, на которой росла плесень) больному, умиравшему от эндокардита. Пациента не спас, но заметил, что пенициллин не ядовит для человека.
Ермольева увидела перевод статьи только летом 41-го, когда Москву уже бомбили. Через Наркомздрав она запросила у союзников штамм плесени, но британское правительство отмалчивалось. Оно понятия не имело, что делает Флори.
А Флори меж тем превратил свою кафедру в пенициллиновую фабрику, несмотря на бомбардировки и ночные дежурства на крыше. Все свободные поверхности были уставлены сосудами с плесенью. Своих детей Флори отправил к друзьям в США, и его жена Этель поступила в травмпункт больницы Рэдклифф медсестрой. Если бы не она, пенициллин могли вообще не внедрить, потому что Этель обеспечила исследователям доступ к больным.
Британские военные идут с дюнкеркского пляжа по мелководью, чтобы подняться на эвакуирующий их военный корабль. Конец мая 1940 года.
Первым 12 февраля 1941 года стал констебль, который порезался шипом розы, подстригая живую изгородь. Он уже месяц лежал в больнице. Считался безнадёжным: всё лицо воспалено, оба глаза пришлось удалить. Пенициллина хватало на три полноценные инъекции. Приходилось извлекать неусвоенный организмом пенициллин из мочи пациента. Каждый раз так выручали до половины введённого антибиотика. На пятый день все 4,4 грамма пенициллина закончились. Констеблю стало лучше; он продержался ещё месяц, но новая инфекция у него вызвала пневмонию, и 15 марта пациент скончался.
Дальше были успехи. 14-летний мальчик, повредивший ногу; 6-месячный младенец с уретритом - первый больной, принимавший пенициллин перорально. Наконец, сам Флори, заразившись стрептококком, полоскал горло пенициллином. Как он сказал, «на вкус отвратительно, но работает». Было необходимо расширять производство, но вне кафедры Флори не мог гарантировать, что технология не попадёт к противнику. Правительство отказалось обеспечивать безопасность, и стало ясно, что пора перебираться в США - отчитаться за грант и организовать выпуск пенициллина в промышленных масштабах. Учёные хотели было запатентовать пенициллин, но правительство отказало им и в этом: «Люди заплатили за исследование, и они должны воспользоваться его плодами». Флори согласился - не до роялти, когда война. Чейн сказал, что это идиотизм, и герои рассорились. При первой же возможности биохимик покинул команду.
Если в Англии продукты давали по карточкам, и найти питательную среду для плесени было проблемой, то в Америке имелась идеальная дармовая питательная среда - «кукурузный ликёр», то есть барда, оставшаяся после экстракции кукурузного крахмала. Миллионы тонн этого «ликёра» просто выливали как отходы, не зная, что с ними делать. Как только на барде стали выращивать плесень, американская правительственная комиссия предложила компаниям «большой фармы» выпускать пенициллин. Компании согласились только с условием, что правительство за счёт бюджета построит и подарит им заводы. Одновременно на бюджетные деньги развивали технологию, да так, что в 1944 году пенициллин стоил уже в 1000 раз дешевле, чем в 1943-м.
Слева: здание Рокфеллеровского центра в Нью-Йорке. Сюда в декабре 1940 года Флори приехал отчитываться за грант, на который был выделен и испытан пенициллин. Доходы от использования связанных с пенициллином технологий делились поровну между Рокфеллеровским фондом и правительственным агентством по сельскому хозяйству.
Справа вверху: «пенициллиновые девушки» на оксфордской фабрике Флори, оборудованной в помещении кафедры патологии университета. В кадре сосуды, внутри которых растёт плесень. Девушки «доили» этот организм - меняли питательную среду, откуда извлекался пенициллин. Срок, за который набиралась та же концентрация пенициллина, каждый раз уменьшается на треть. Плесень выдерживает до 12 таких операций. Помощник Флори биохимик Норман Хитли (1911-2004) нанял 6 девушек, работавших за еду. Их деятельность позволила увеличить производство пенициллина в 1000 раз и приступить к лечению обожжённых пилотов ВВС.
Справа внизу: первые образцы ампул с порошком пенициллина, выпущенные американскими фармацевтическими компаниями «Сквибб», «Пфизер» и «Мерк» в 1943 году.
В Англии дело сдвинул с мёртвой точки Флеминг. 5 августа 42-го года он позвонил Флори и спросил, как вылечить друга, заболевшего менингитом и уже лежавшего в коме. Флори приехал в больницу Сент-Мери, обучил Флеминга дозированию и сказал, что вводить надо в спинномозговой канал. Старик сначала упрямился - «яйца курицу не учат» - и колол внутримышечно, но толку не было, так как препарат не проходил в спинной мозг, где лютовали стрептококки. Наконец, Флеминг решился и 11 августа сделал первую в мире интралюмбальную инъекцию антибиотика. Через несколько дней больной был выписан совершенно здоровым.
Теперь Флемингу было чем похвастаться, и он стал рассказывать об этом случае своим влиятельным друзьям из кабинета министров. 25 сентября глава департамента снабжения созвал группу Флори и заявил: «Джентльмены, правительство предоставит вам любые нужные средства». Оксфордский заводик был тогда единственным производителем пенициллина в Англии, и его продукции едва хватало, чтобы стерилизовать ожоговые раны самых ценных воинов - пилотов и механиков ВВС. Год спустя у союзников было достаточно антибиотика для обеспечения всех раненых во время высадки на Сицилии. На Тегеранской конференции Сталин попросил Черчилля командировать в Москву Флори с образцом его пенициллина.
К тому времени Советский Союз уже производил собственный антибиотик. Пишут, будто образец целительной плесени соскребли со стенки бомбоубежища во время воздушной тревоги. Это враньё. Тамара Балезина, которая получила первый советский пенициллин в институте экспериментальной медицины, рассказывала, что взяла плесень, которая поразила культуру вредоносной бактерии, выращенной в соседней «военной» лаборатории. Это происходило не в бомбоубежище, а на втором этаже здания на Яузском бульваре, где ныне помещается посольство Индии. «Наша» плесень принадлежала к виду Penicillium crustosum, и советский антибиотик носил название пенициллин-крустозин.
Флори прилетел в Москву в феврале 1944 года. Хирург Иван Руфанов в больнице Медсантруд (позднее ГКБ №23, ныне имени Давыдовского) устроил сравнительные испытания британского и советского пенициллинов. Пишут, будто советский оказался лучше. И это тоже враньё. При одинаковом клиническом эффекте доза крустозина была на 10-15% выше. Кроме того, советские врачи не владели методикой быстрой идентификации возбудителя и проверки его на чувствительность к антибиотику - здесь Флори дал мастер-класс. Из достижений гость отметил искусство Галины Улановой (он побывал на балете в Большом театре) и умение советских коллег колоть пенициллин так, чтобы не было больно (союзники к тому времени старались делать повторные инъекции только с прокаином).
Зинаида Ермольева мечтала передать Флори образец своей плесени, чтобы в Англии определили строение крустозина при помощи рентгеноструктурного анализа, которого в СССР не существовало. Занималась этим анализом Дороти Ходжкин, известная своими симпатиями к коммунистам. Несмотря на эти симпатии, и на то, что крустозин был менее эффективен, отправить Penicillium crustosum в Англию «компетентные органы» не позволили. Соответствующий сотрудник отобрал у Ермольевой бумажную полоску с плесенью и перетёр её о такую же полоску, полученную в подарок от Флори. Эту полоску и отправили в Англию. Когда дома Флори посмотрел на полоску в микроскоп и увидел свой же notatum, то решил, что русские так и не сумели выделить чистый штамм.
Органам очень хотелось наказать кого-нибудь за попытку выдать советскую военную тайну, особенно когда Флори выдвинули на соискание Нобелевской премии. Арестовывать Ермольеву, только получившую Сталинскую премию, было как-то неудобно. Поэтому 8 лет за шпионаж дали профессору Вольфу Дорфману - первому советскому врачу, который применил в своей клинической практике пенициллин (сентябрь 1942 года). На свою беду, профессор знал английский язык и выполнял при Ермольевой функции переводчика.
Вверху слева: внутривенное вливание пенициллина в боевой обстановке. 1944, армия США в Европе. Объём одной дозы раствора составлял более 150 миллилитров, часто рекомендовалось использовать капельницу вместо шприца.
Вверху справа: Сталин, Рузвельт и Черчилль позируют для совместной фотографии 29 ноября 1943 года в ходе Тегеранской конференции. В Тегеране был оговорён приезд в Москву британских и американских медиков для передачи опыта советским союзникам, в первую очередь это касалось пенициллина.
Внизу слева: биохимик Дороти Ходжкин (1910-1994), будущий лауреат Нобелевской премии по химии 1964 года, крупнейший специалист по рентгеноструктурному анализу, в 1945 году. У неё в руках аксонометрическое изображение структуры молекулы пенициллина. Установила строение молекул многих важных лекарств и витаминов. С 24 лет страдала ревматоидным артритом, обезобразившим её руки, передвигалась в основном на инвалидном кресле.
Внизу справа: созданная на основе данных Ходжкин и Лоу трёхмерная модель части молекулы пенициллина, 1945 год. Первое сравнительно реалистическое изображение молекулы антибактериального препарата. Изолинии показывают одинаковый уровень электронной плотности.
via