Jedna mrlja plijesni na laboratorijskoj zdjelici otvorila je vrata novoj eri medicine. Zahvaljujući penicilinu, infekcije koje su nekoć bile smrtonosne postale su izlječive.
Prije manje od stotinu godina obična ogrebotina, upala pluća ili infekcija nakon poroda mogli su biti smrtonosni. Liječnici su često bili nemoćni pred bakterijskim infekcijama, a bolnice su bile pune pacijenata koji su umirali od sepse nakon naizgled bezazlenih ozljeda.
Sve se promijenilo otkrićem penicilina – prvog pravog antibiotika u povijesti medicine. Njegovo uvođenje u 1940-im godinama označilo je početak ere antibiotika i jedan od najvećih preokreta u liječenju zaraznih bolesti.
Iako je otkriće povezano s imenom škotskog bakteriologa Alexandera Fleminga, razvoj penicilina u lijek koji je mogao spašavati živote bio je rezultat rada cijelog tima znanstvenika, među kojima su bili Howard Florey, Ernst Chain i Norman Heatley.
Slučajno otkriće Alexandera Fleminga
Penicilin je otkriven gotovo slučajno u rujnu 1928. godine u laboratoriju bolnice St. Mary’s u Londonu.
Alexander Fleming, profesor bakteriologije, nakon povratka s odmora pregledavao je Petrijeve zdjelice s bakterijom Staphylococcus aureus, uzročnikom brojnih infekcija, čireva i apscesa. Na jednoj je zdjelici primijetio nešto neobično – bakterije su rasle svuda osim oko područja na kojem se razvila plijesan.
Kasnije je utvrđeno da je riječ o rijetkoj vrsti plijesni Penicillium notatum. Fleming je primijetio da ta plijesan proizvodi tvar koja zaustavlja rast bakterija. Tu je tvar nazvao penicilin.
Njegovo otkriće pokazalo je da bi se prirodna obrana gljivica protiv bakterija mogla iskoristiti za liječenje ljudi. Ipak, Fleming u početku nije uspio razviti dovoljno stabilan i čist oblik penicilina koji bi se mogao koristiti kao lijek.
U radu objavljenom 1929. godine opisao je antibakterijsko djelovanje penicilina, no njegova terapijska primjena tada još nije bila ostvariva.
Od laboratorijskog otkrića do lijeka koji spašava živote
Ključni korak dogodio se gotovo deset godina kasnije na Sveučilištu Oxford.
Howard Florey, profesor patologije i ravnatelj Sir William Dunn School of Pathology, zainteresirao se za Flemingov rad te je zajedno sa svojim timom odlučio istražiti može li se penicilin pretvoriti u učinkovit lijek.
Među njegovim suradnicima bio je biokemičar Ernst Chain, njemački znanstvenik židovskog podrijetla koji je emigrirao u Veliku Britaniju, kao i Norman Heatley, stručnjak koji je razvio ključne metode izdvajanja i pročišćavanja penicilina. Njihov je cilj bio izdvojiti aktivni sastojak iz plijesni, pročistiti ga i dokazati da može liječiti infekcije.
Prvi veliki uspjeh postigli su 1940. godine kada su proveli pokus na miševima zaraženima smrtonosnim streptokokom. Polovica životinja koja nije primila penicilin uginula je od teške sepse, dok su miševi liječeni penicilinom preživjeli.
Rezultati su pokazali da lijek ima ogroman potencijal. No pojavio se novi problem – proizvesti dovoljno penicilina za liječenje ljudi bilo je iznimno teško.
Prvi pacijent i početak kliničke primjene
Prvi čovjek koji je primio oksfordski penicilin bio je britanski policajac Albert Alexander. Godine 1940. Alexander se ogrebao dok je uređivao ruže u vrtu. Rana se zarazila bakterijama, a infekcija se proširila na lice, oči i pluća. Unatoč liječenju, njegovo se stanje pogoršavalo.
Florey i Chain dobili su dopuštenje da pokušaju primijeniti svoj eksperimentalni lijek. Nakon nekoliko dana liječenja Alexander se počeo oporavljati, no zalihe penicilina bile su premale i infekcija se vratila. Pacijent je na kraju preminuo. Iako prvi pokušaj nije završio uspješno, slučaj je pokazao da penicilin može djelovati kod teških bakterijskih infekcija.
U ožujku 1942. godine Anne Miller postala je prva civilna pacijentica uspješno liječena penicilinom. Nakon spontanog pobačaja razvila je tešku infekciju krvi i bila je na rubu smrti, no zahvaljujući antibiotiku oporavila se.
Drugi svjetski rat ubrzao razvoj penicilina
Ratne okolnosti ubrzale su razvoj penicilina. Velika Britanija nije imala dovoljno industrijskih kapaciteta za masovnu proizvodnju, pa su Florey i Heatley 1941. godine otputovali u Sjedinjene Američke Države kako bi pronašli partnere za proizvodnju lijeka. Ključnu ulogu imao je laboratorij Northern Regional Research Laboratory (NRRL) u Peoriji u Illinoisu, koji je radio na poboljšanju proizvodnje.
Američki znanstvenici otkrili su da se količina proizvedenog penicilina može višestruko povećati promjenom hranjive podloge i pronalaskom učinkovitijih sojeva gljivice.
Posebno važan trenutak dogodio se kada je laboratorijska pomoćnica Mary Hunt donijela dinju prekrivenu zlatnom plijesni s lokalne tržnice. Pokazalo se da ta plijesan pripada vrsti Penicillium chrysogenum, koja je proizvodila znatno više penicilina od Flemingove izvorne vrste.
Daljnjim poboljšanjima uz pomoć rendgenskog i ultraljubičastog zračenja dobiven je soj koji je proizvodio čak tisuću puta više penicilina nego prve kulture.
Kako je penicilin postao dostupan milijunima ljudi
Masovna proizvodnja zahtijevala je suradnju znanstvenika, farmaceutskih tvrtki i državnih institucija. Tvrtke poput Pfizera, Mercka, Squibba, Lederlea i Abbott Laboratories razvile su metode industrijske proizvodnje, uključujući fermentaciju u velikim spremnicima.
Dana 1. ožujka 1944. godine Pfizer je otvorio prvu komercijalnu tvornicu za veliku proizvodnju penicilina metodom potopljene fermentacije u Brooklynu u New Yorku. Učinkovitost lijeka ubrzo je potvrđena u liječenju brojnih infekcija – od streptokoknih i stafilokoknih infekcija do gonoreje i sifilisa.
Posebno je važnu ulogu imao tijekom Drugog svjetskog rata. Dok su u Prvom svjetskom ratu infekcije bile jedan od vodećih uzroka smrti vojnika, tijekom Drugog svjetskog rata smrtnost od bakterijske upale pluća pala je s 18 posto na manje od jedan posto.
Do kraja rata američke farmaceutske tvrtke proizvodile su stotine milijardi jedinica penicilina mjesečno. Od 15. ožujka 1945. godine penicilin je postao dostupan i civilnom stanovništvu putem ljekarni u SAD-u, a nakon rata proširio se i u druge zemlje.
Nobelova nagrada i upozorenje koje je postalo stvarnost
Godine 1945. Alexander Fleming, Howard Florey i Ernst Chain dobili su Nobelovu nagradu za fiziologiju ili medicinu za istraživanja penicilina.
Norman Heatley, iako ključan za razvoj metoda proizvodnje i pročišćavanja lijeka, tada nije dobio to priznanje. Sveučilište Oxford mu je 1990. godine dodijelilo počasni doktorat medicine kao priznanje za njegov doprinos.
U svojem govoru prilikom dodjele Nobelove nagrade Fleming je upozorio na opasnost prekomjerne uporabe penicilina i mogućnost razvoja bakterijske otpornosti. Njegovo se upozorenje danas smatra proročanskim. Antimikrobna rezistencija jedan je od najvećih izazova suvremene medicine.
Ipak, otkriće i razvoj penicilina ostaju jedan od najvećih uspjeha u povijesti zdravstva. Od slučajne pojave plijesni u laboratorijskoj zdjelici do lijeka koji je spasio milijune života – priča o penicilinu pokazuje kako znanstvena znatiželja, suradnja i upornost mogu promijeniti cijeli svijet.
(Ordinacija.hr)
