Открытие пенициллина Александром Флемингом

Пенициллин — первый антибиотик, полученный из продуктов жизнедеятельности плесневых грибов рода Penicillium, положивший начало эре антибактериальной терапии. Его открытие в 1928 году шотландским бактериологом Александром Флемингом считается одним из важнейших медицинских достижений XX века, однако внедрение препарата в клиническую практику стало результатом коллективных усилий учёных разных стран на протяжении более чем десяти лет.

Предпосылки открытия

До начала XX века основными средствами борьбы с бактериальными инфекциями были антисептики (карболовая кислота, хлорная известь, йод), которые уничтожали микробы на поверхности ран, но были токсичны для тканей и бесполезны при внутренних инфекциях. Идея «волшебной пули» — вещества, избирательно поражающего бактерии и не вредящего организму — витала в научной среде. В 1909 году Пауль Эрлих создал сальварсан против сифилиса, но это был синтетический препарат на основе мышьяка, а не природное соединение.

Александр Флеминг, работавший в больнице Святой Марии в Лондоне, занимался поиском эффективных антисептиков. В 1922 году он открыл лизоцим — фермент, содержащийся в слюне и слезах, способный разрушать некоторые бактерии. Однако лизоцим действовал лишь на безвредные для человека микроорганизмы, что разочаровало исследователя.

Случайное обнаружение

3 сентября 1928 года Флеминг вернулся в свою лабораторию после отпуска и заметил, что чашка Петри с культурами стафилококка, оставленная на столе, была заражена плесневым грибком. Вокруг колонии плесени стафилококки погибли и растворились. Вместо того чтобы выбросить испорченный образец, как сделал бы большинство исследователей, Флеминг заинтересовался явлением.

Он выделил грибок и определил, что он относится к роду Penicillium notatum. Флеминг установил, что плесень вырабатывает вещество, убивающее не только стафилококки, но и стрептококки, пневмококки, возбудителей дифтерии и сибирской язвы. При этом оно не повреждало лейкоциты — клетки иммунной системы.

Проблема выделения и очистки

Несмотря на успешные лабораторные опыты, Флеминг не смог выделить активное вещество в чистом виде. Пенициллин оказался крайне нестабильным соединением: он разрушался при нагревании, изменении кислотности и даже при простом хранении. Попытки создать стабильный препарат для лечения людей в течение десяти лет не давали результата. Кроме того, Флеминг не смог заинтересовать фармацевтические компании, которые считали производство пенициллина нерентабельным.

В 1929 году Флеминг опубликовал статью о своём открытии в «Британском журнале экспериментальной патологии», но она не привлекла широкого внимания. Сам учёный продолжал использовать пенициллин лишь как лабораторный инструмент для выделения бактерий, устойчивых к антибиотику.

Работа оксфордской группы

Решающий вклад в превращение пенициллина в лекарство внесли учёные Оксфордского университета. В 1938 году австралийский патолог Ховард Флори и немецкий биохимик Эрнст Чейн, бежавший из нацистской Германии, начали систематическое исследование антибактериальных веществ природного происхождения. Ознакомившись с публикациями Флеминга, они сосредоточились на пенициллине.

Чейн разработал методы выделения и очистки пенициллина, применив технику лиофильной сушки — замораживания с последующим удалением влаги в вакууме. К 1940 году оксфордской группе удалось получить достаточно чистый препарат для испытаний на животных. Эксперимент на мышах, заражённых смертельной дозой стрептококков, показал: все мыши, получившие пенициллин, выжили, тогда как контрольная группа погибла.

В 1941 году пенициллин впервые применили для лечения человека — полицейского Альберта Александра с тяжёлым сепсисом. Состояние пациента резко улучшилось, однако запасы препарата закончились, и больной умер. Этот случай продемонстрировал и эффективность, и необходимость наращивания производства.

Промышленное производство и массовое применение

В годы Второй мировой войны проблема массового выпуска пенициллина стала стратегической. Великобритания, осаждённая бомбардировками, не имела ресурсов для промышленного производства, поэтому технологию передали США. Американские учёные и фармацевтические компании подключили к решению задачи лучших микробиологов.

Ключевым прорывом стало обнаружение более продуктивного штамма плесени Penicillium chrysogenum на гнилой дыне из магазина в Пеории (штат Иллинойс). Этот штамм давал в сотни раз больше пенициллина, чем исходный P. notatum. Дополнительно разработали метод глубинной ферментации в больших ёмкостях с добавлением кукурузного экстракта, что позволило наладить промышленный выпуск.

К 1944 году союзные войска получали пенициллин в количестве, достаточном для лечения раненых. Препарат спас тысячи жизней, резко снизив смертность от гангрены, сепсиса и пневмонии. К моменту высадки в Нормандии в июне 1944 года пенициллин уже был стандартным средством в военной медицине.

Нобелевская премия и признание

В 1945 году Нобелевская премия по физиологии и медицине была присуждена троим учёным: Александру Флемингу, Ховарду Флори и Эрнсту Чейну «за открытие пенициллина и его целебного действия при различных инфекционных заболеваниях». Флеминг получил признание как первооткрыватель, Флори и Чейн — как создатели лекарственного препарата.

Сам Флеминг скромно оценивал свою роль, отмечая, что открытие было случайным, но подчёркивал важность наблюдательности. Он также предупреждал об опасности нерационального применения антибиотиков, которая может привести к устойчивости бактерий.

Значение и последствия

Открытие пенициллина произвело революцию в медицине. До его внедрения пневмония, менингит, сепсис, туберкулёз и многие другие бактериальные инфекции были смертельными приговорами. Пенициллин стал первым в классе бета-лактамных антибиотиков, механизм действия которых основан на блокировании синтеза клеточной стенки бактерий.

Успех пенициллина стимулировал систематический поиск новых антибиотиков. В 1943 году Зельман Ваксман открыл стрептомицин, активный против туберкулёза. К 1950-м годам появились тетрациклины, эритромицин и другие препараты, сформировавшие современный арсенал антибактериальной терапии.

В СССР работы по созданию отечественного пенициллина велись под руководством Зинаиды Ермольевой. В 1942 году ей удалось получить препарат из штамма Penicillium crustosum, выделенного из воздуха московского бомбоубежища. Советский пенициллин, названный «крустозином», был менее очищен, чем британский и американский аналоги, но позволил лечить раненых в полевых условиях.

Проблема устойчивости

Уже в 1940-х годах были обнаружены бактерии, устойчивые к пенициллину. Они вырабатывают фермент пенициллиназу, разрушающий антибиотик. Массовое и часто необоснованное применение антибиотиков привело к глобальной проблеме антибиотикорезистентности, которую Всемирная организация здравоохранения называет одной из главных угроз современному здравоохранению. Современные полусинтетические пенициллины (ампициллин, амоксициллин) и их комбинации с ингибиторами бета-лактамаз позволяют частично преодолевать устойчивость, но проблема остаётся актуальной.

Источники

• Флеминг А. «On the antibacterial action of cultures of a penicillium» // British Journal of Experimental Pathology, 1929.
• Лакс Э. «Пенициллин: драма открытия» // Медицинские исследования, 1945.
• Материалы Нобелевского комитета о присуждении премии 1945 года.
• Ермольева З. В. «Пенициллин и его применение в медицине» // Советское здравоохранение, 1946.