Naključno odkritje, ki je rešilo sto milijonov življenj
80 let penicilina: Posledica spoznanja, da bolezni povzročajo mikroorganizmi
Odpri galerijo
Penicilin je prvi antibiotik, zaradi razširjenosti in pogoste uporabe pa je bistveno manj učinkovit kot ob odkritju. FOTO: Shutterstock
Ko se je škotski profesor bakteriologije Alexander Fleming 3. septembra 1928 vrnil s počitnic v svoj laboratorij v poslopju St. Mary’s Hospital v Londonu, se je najprej lotil čiščenja. Preden je konec julija odšel na dopust, je namreč proučeval bakterije Staphylococcus aureus, ki med drugim povzročajo pljučnico, in gojišča nespametno pustil na pultu, ne da bi jih razkužil. V umazanih petrijevkah so se bakterije čez poletje namnožile, zato je imel ob vrnitvi veliko dela s pospravljanjem. A v enem od gojišč je opazil nekaj nenavadnega, kar je takoj pritegnilo njegovo pozornost.
Nadstropje niže so v drugem laboratoriju proučevali glive in zaradi spleta okoliščin in nepazljivosti so se trosi nekaterih plesni razširili po zgradbi in se v vročih poletnih mesecih razmnožili tudi v bakterijskih gojiščih v Flemingovem laboratoriju. Med čiščenjem ga je presenetilo, da na eni od petrijevk v bližini razraščene plesni ni bilo bakterij.
Nenavaden pojav je začel podrobneje proučevati in ugotovil, da rast bakterij zavira plesen Penicillium notatum. Pod mikroskopom je opazil, da so v okolici plesni celice bakterij začele razpadati. Nekaj, kar je plesen proizvajala, je uničevalo bakterije in Fleming je to učinkovino poimenoval penicilin.
Kasneje je kot datum odkritja navedel 28. september, poročilo o odkritju je objavil dobrega pol leta pozneje, maja 1929, vendar v znanstveni skupnosti resnega odziva na to izjemno pomembno dognanje ni bilo. Čeprav je penicilin doslej rešil že okoli sto milijonov človeških življenj in velja za eno najpomembnejših zdravil, je trajalo še skoraj deset let, preden so se drugi znanstveniki lotili iskanja načinov, kako bi lahko izloček plesni uporabljali za zdravljenje ljudi.
V drugi polovici osemnajstega stoletja se je v vedah o življenju zgodila revolucija, ki je povsem spremenila razumevanje nastanka večine bolezni. Znanstveniki so lahko pod mikroskopom že nekaj časa opazovali zelo raznolike oblike mikroskopskih živih bitij, vendar se pri tem niso zavedali, da nekateri od teh mikroorganizmov ljudem povzročajo velike težave, če se v njihovem telesu razmnožijo.
Bolezenska stanja so do tedaj razumeli kot posledico neravnovesja telesnih tekočin. Telo so dojemali kot nekakšen hidravlični sistem, in če se v takšnem sistemu nekaj poruši, je treba razmerja ponovno spraviti v ravnovesje. Visoka telesna temperatura je denimo pomenila, da je v telesu preveč krvi, zato so jo zdravili tako, da so bolniku puščali kri.
Teorijo, da bolezni povzroča neravnovesje tekočin, je v osemnajstem stoletju zamenjala hipoteza, da so za večino hudih bolezni krivi mikroorganizmi, ki napadejo telo in se v njem razmnožijo. Pomembna spoznanja o vplivu mikroorganizmov na mnoge procese v naravi je prispeval francoski znanstvenik Louis Pasteur. Med drugim je pokazal, da lahko na mikroorganizme vplivamo s segrevanjem in prekuhavanjem, saj jim vročina škoduje. Prav tako je ugotovil, da se lahko proti okužbam nekaterih mikroorganizmov borimo s cepljenjem. Do podobnih zaključkov je prišel tudi nemški znanstvenik Robert Koch. Temu je uspelo izolirati mikroorganizme, ki povzročajo tuberkulozo in kolero, za kar je dobil eno prvih Nobelovih nagrad.
Da so mikroorganizmi povzročitelji bolezni, so nekateri zdravniki posumili že prej skozi prakso. Na Dunaju je denimo Ignaz Semmelweis opazil, da je pogostost povišane telesne temperature pri novorojenčkih od porodnišnice do porodnišnice zelo različna. V nekaterih je bila smrtnost novorojenčkov zaradi vročičnih stanj večja od 20 odstotkov, v drugih pa manjša od treh odstotkov. Poskušal je ugotoviti, od kod takšna razlika, in prišel do zaključka, da so zdravniki v eni izmed bolnišnic zapored opravljali obdukcije umrlih otrok in nato, ne da bi si temeljito umili roke, pomagali nosečnicam pri porodu. Tako so nevede s trupel na novorojenčke prenašali nevarne bakterije. Ko so si začeli po vsakem posegu roke umivati v klorirani vodi, okužb naenkrat skorajda ni bilo več.
Na podlagi novih spoznanj in podobnih primerov je leta 1865 Joseph Lister, profesor medicine na univerzi v Glasgowu, uvedel obvezno temeljito razkuževanje vseh orodij, ki jih kirurgi uporabljajo pri operacijah, s čimer se je število okužb bistveno zmanjšalo.
Pomen mikroorganizmov za nastanek bolezni je postopoma prišel tudi v zavest širše javnosti. Pisatelj H. G. Wells je v svojem slavnem romanu Vojna svetov opisal invazijo marsovcev, ki jih človeštvo nikakor ne more zaustaviti, a na koncu vseeno pomrejo, saj jih pokončajo zemeljski mikroorganizmi.
Že ko je Alexander Fleming med prvo svetovno vojno kot zdravnik deloval na fronti, je ugotovil, da več vojakov umre zaradi okužb kot zaradi strelnih ran. Vendar dezinfekcijska sredstva, ki so bila učinkovita za sterilizacijo medicinske opreme, niso bila primerna za uporabo na pacientih, saj so poleg bakterij uničevala tudi zdrave človeške celice, kar je povzročilo več škode kot koristi.
Ko je bil nekoč močno prehlajen, mu je nekaj sluzi iz nosu kapnilo na gojišče bakterij, a je namesto, da bi kontaminacijo počistil, petrijevko pustil in opazoval, kaj se bo zgodilo. Ugotovil je, da je učinkovina v sluzi zavirala rast bakterij. Nadaljnje raziskave so pokazale, da gre za encim lizocim, ki razgrajuje bakterijske stene, najdemo pa ga v solzah in nosni sluznici, kjer deluje kot naravni antibiotik.
Šele leta 1938 sta avstralski patolog Howard Florey in nemški begunec in biokemik Ernst Chain na univerzi Oxford ponovno naletela na Flemingova poročila o odkritju penicilina in se odločila, da bosta poskušala najti način, kako bi antibakterijsko delovanje plesni pretvorila v zdravilo. Maja 1940 sta izvedla prvi eksperiment na živalih. Osem miši sta okužila s smrtnimi dozami bakterij in nato polovici vbrizgala penicilin. Štiri miši, ki niso dobile antibiotika, so hitro poginile, druge pa so ozdravele. Takoj sta vedela, da sta odkrila izjemno pomembno učinkovino, ki zna uspešno pobijati bakterije v živem organizmu.
Februarja 1941 so penicilin prvič preizkusili na človeku. Neki policist je imel hudo okužbo in je že umiral, zato so mu poskusno vbrizgali penicilin. Terapija mu je pomagala, a žal takrat še niso znali dovolj hitro izdelati zdravila v ustreznih količinah, da bi mu lahko vbrizgavali vedno nove odmerke, zato je po nekaj tednih umrl.
Ker v Angliji med vojno niso mogli najti farmacevtske tovarne, ki bi se lahko lotila izdelave penicilina, so se s finančno podporo Rockefellerjeve fundacije povezali z nekaterimi ameriškimi farmacevtskimi družbami in skupaj razvili metodo, s katero so lahko izdelovali antibiotik v velikih količinah. V ZDA so leta 1942 s penicilinom kot prvo uspešno pozdravili Anne Miller, ki je že skoraj izgubila boj z bakterijsko okužbo. Po injekcijah penicilina se ji je zdravje dobesedno čez noč izboljšalo, nato pa je živela še do visoke starosti.
Leta 1945 so si Nobelovo nagrado za odkritje penicilina delili Fleming, Florey in Chain. Kasneje so drugi znanstveniki odkrili še več učinkovin z antibakterijskimi učinki, kar je navdalo ljudi z občutkom, da bakterijske okužbe niso več smrtno nevarne. Toda že Fleming je kmalu po začetku uporabe penicilina opozoril, da lahko nepravilna raba dolgoročno izniči njegovo učinkovitost. Če antibiotikov ne uporabljamo ustrezno, postanejo bakterije sčasoma proti njim odporne, kar pomeni, da zdravilo ne deluje več.
Za nekatere bolezni, ki smo jih pred desetletji uspešno zdravili z antibiotiki, danes tako znova nimamo učinkovitih zdravil, ker so bakterije proti njim razvile odpornost. Če antibiotiki ne bodo več učinkoviti pri spopadanju z okužbami, se lahko hitro vrnemo v obdobje pred vznikom moderne medicine, ko je bilo tudi vnetje grla smrtno nevarno.
–––
Sašo Dolenc je urednik Kvarkadabre, spletnega časopisa za popularizacijo znanosti.
Nadstropje niže so v drugem laboratoriju proučevali glive in zaradi spleta okoliščin in nepazljivosti so se trosi nekaterih plesni razširili po zgradbi in se v vročih poletnih mesecih razmnožili tudi v bakterijskih gojiščih v Flemingovem laboratoriju. Med čiščenjem ga je presenetilo, da na eni od petrijevk v bližini razraščene plesni ni bilo bakterij.
Fleming je penicilin odkril, ko so trosi plesni po naključju zašli na vzorec bakterije, ki povzroča pljučnico.
Učinke plesni je opazil 3. septembra 1928, kot datum odkritja penicilina pa je navedel 28. september.
Šele leta 1940 sta Howard Florey in Ernst Chain iz plesni razvila zdravilo.
Leta 1942 so v ZDA s penicilinom kot prvo uspešno pozdravili Anne Miller.
Leta 1945 so si Nobelovo nagrado za odkritje penicilina delili Fleming, Florey in Chain.
Učinke plesni je opazil 3. septembra 1928, kot datum odkritja penicilina pa je navedel 28. september.
Šele leta 1940 sta Howard Florey in Ernst Chain iz plesni razvila zdravilo.
Leta 1942 so v ZDA s penicilinom kot prvo uspešno pozdravili Anne Miller.
Leta 1945 so si Nobelovo nagrado za odkritje penicilina delili Fleming, Florey in Chain.
Nenavaden pojav je začel podrobneje proučevati in ugotovil, da rast bakterij zavira plesen Penicillium notatum. Pod mikroskopom je opazil, da so v okolici plesni celice bakterij začele razpadati. Nekaj, kar je plesen proizvajala, je uničevalo bakterije in Fleming je to učinkovino poimenoval penicilin.
Kasneje je kot datum odkritja navedel 28. september, poročilo o odkritju je objavil dobrega pol leta pozneje, maja 1929, vendar v znanstveni skupnosti resnega odziva na to izjemno pomembno dognanje ni bilo. Čeprav je penicilin doslej rešil že okoli sto milijonov človeških življenj in velja za eno najpomembnejših zdravil, je trajalo še skoraj deset let, preden so se drugi znanstveniki lotili iskanja načinov, kako bi lahko izloček plesni uporabljali za zdravljenje ljudi.
Zanimivo je, da je odkritje bolj ali manj naključna posledica malomarnosti. FOTO: Getty Images/iStockphoto
Nova paradigma razumevanja bolezni
V drugi polovici osemnajstega stoletja se je v vedah o življenju zgodila revolucija, ki je povsem spremenila razumevanje nastanka večine bolezni. Znanstveniki so lahko pod mikroskopom že nekaj časa opazovali zelo raznolike oblike mikroskopskih živih bitij, vendar se pri tem niso zavedali, da nekateri od teh mikroorganizmov ljudem povzročajo velike težave, če se v njihovem telesu razmnožijo.
Bolezenska stanja so do tedaj razumeli kot posledico neravnovesja telesnih tekočin. Telo so dojemali kot nekakšen hidravlični sistem, in če se v takšnem sistemu nekaj poruši, je treba razmerja ponovno spraviti v ravnovesje. Visoka telesna temperatura je denimo pomenila, da je v telesu preveč krvi, zato so jo zdravili tako, da so bolniku puščali kri.
Teorijo, da bolezni povzroča neravnovesje tekočin, je v 18. stoletju zamenjala hipoteza, da so za večino bolezni krivi mikroorganizmi.
Teorijo, da bolezni povzroča neravnovesje tekočin, je v osemnajstem stoletju zamenjala hipoteza, da so za večino hudih bolezni krivi mikroorganizmi, ki napadejo telo in se v njem razmnožijo. Pomembna spoznanja o vplivu mikroorganizmov na mnoge procese v naravi je prispeval francoski znanstvenik Louis Pasteur. Med drugim je pokazal, da lahko na mikroorganizme vplivamo s segrevanjem in prekuhavanjem, saj jim vročina škoduje. Prav tako je ugotovil, da se lahko proti okužbam nekaterih mikroorganizmov borimo s cepljenjem. Do podobnih zaključkov je prišel tudi nemški znanstvenik Robert Koch. Temu je uspelo izolirati mikroorganizme, ki povzročajo tuberkulozo in kolero, za kar je dobil eno prvih Nobelovih nagrad.
Da so mikroorganizmi povzročitelji bolezni, so nekateri zdravniki posumili že prej skozi prakso. Na Dunaju je denimo Ignaz Semmelweis opazil, da je pogostost povišane telesne temperature pri novorojenčkih od porodnišnice do porodnišnice zelo različna. V nekaterih je bila smrtnost novorojenčkov zaradi vročičnih stanj večja od 20 odstotkov, v drugih pa manjša od treh odstotkov. Poskušal je ugotoviti, od kod takšna razlika, in prišel do zaključka, da so zdravniki v eni izmed bolnišnic zapored opravljali obdukcije umrlih otrok in nato, ne da bi si temeljito umili roke, pomagali nosečnicam pri porodu. Tako so nevede s trupel na novorojenčke prenašali nevarne bakterije. Ko so si začeli po vsakem posegu roke umivati v klorirani vodi, okužb naenkrat skorajda ni bilo več.
Antibiotik se skriva v plesni Penicillium notatum.
Iz teorije v prakso umivanja rok
Na podlagi novih spoznanj in podobnih primerov je leta 1865 Joseph Lister, profesor medicine na univerzi v Glasgowu, uvedel obvezno temeljito razkuževanje vseh orodij, ki jih kirurgi uporabljajo pri operacijah, s čimer se je število okužb bistveno zmanjšalo.
Pomen mikroorganizmov za nastanek bolezni je postopoma prišel tudi v zavest širše javnosti. Pisatelj H. G. Wells je v svojem slavnem romanu Vojna svetov opisal invazijo marsovcev, ki jih človeštvo nikakor ne more zaustaviti, a na koncu vseeno pomrejo, saj jih pokončajo zemeljski mikroorganizmi.
Že Fleming je kmalu po začetku uporabe penicilina opozoril, da lahko nepravilna raba antibiotika dolgoročno izniči njegovo učinkovitost.
Že ko je Alexander Fleming med prvo svetovno vojno kot zdravnik deloval na fronti, je ugotovil, da več vojakov umre zaradi okužb kot zaradi strelnih ran. Vendar dezinfekcijska sredstva, ki so bila učinkovita za sterilizacijo medicinske opreme, niso bila primerna za uporabo na pacientih, saj so poleg bakterij uničevala tudi zdrave človeške celice, kar je povzročilo več škode kot koristi.
Ko je bil nekoč močno prehlajen, mu je nekaj sluzi iz nosu kapnilo na gojišče bakterij, a je namesto, da bi kontaminacijo počistil, petrijevko pustil in opazoval, kaj se bo zgodilo. Ugotovil je, da je učinkovina v sluzi zavirala rast bakterij. Nadaljnje raziskave so pokazale, da gre za encim lizocim, ki razgrajuje bakterijske stene, najdemo pa ga v solzah in nosni sluznici, kjer deluje kot naravni antibiotik.
Dolga pot od ideje do zdravila
Šele leta 1938 sta avstralski patolog Howard Florey in nemški begunec in biokemik Ernst Chain na univerzi Oxford ponovno naletela na Flemingova poročila o odkritju penicilina in se odločila, da bosta poskušala najti način, kako bi antibakterijsko delovanje plesni pretvorila v zdravilo. Maja 1940 sta izvedla prvi eksperiment na živalih. Osem miši sta okužila s smrtnimi dozami bakterij in nato polovici vbrizgala penicilin. Štiri miši, ki niso dobile antibiotika, so hitro poginile, druge pa so ozdravele. Takoj sta vedela, da sta odkrila izjemno pomembno učinkovino, ki zna uspešno pobijati bakterije v živem organizmu.
Februarja 1941 so penicilin prvič preizkusili na človeku. Neki policist je imel hudo okužbo in je že umiral, zato so mu poskusno vbrizgali penicilin. Terapija mu je pomagala, a žal takrat še niso znali dovolj hitro izdelati zdravila v ustreznih količinah, da bi mu lahko vbrizgavali vedno nove odmerke, zato je po nekaj tednih umrl.
Ker v Angliji med vojno niso mogli najti farmacevtske tovarne, ki bi se lahko lotila izdelave penicilina, so se s finančno podporo Rockefellerjeve fundacije povezali z nekaterimi ameriškimi farmacevtskimi družbami in skupaj razvili metodo, s katero so lahko izdelovali antibiotik v velikih količinah. V ZDA so leta 1942 s penicilinom kot prvo uspešno pozdravili Anne Miller, ki je že skoraj izgubila boj z bakterijsko okužbo. Po injekcijah penicilina se ji je zdravje dobesedno čez noč izboljšalo, nato pa je živela še do visoke starosti.
Antibiotike je treba skrbno varovati
Leta 1945 so si Nobelovo nagrado za odkritje penicilina delili Fleming, Florey in Chain. Kasneje so drugi znanstveniki odkrili še več učinkovin z antibakterijskimi učinki, kar je navdalo ljudi z občutkom, da bakterijske okužbe niso več smrtno nevarne. Toda že Fleming je kmalu po začetku uporabe penicilina opozoril, da lahko nepravilna raba dolgoročno izniči njegovo učinkovitost. Če antibiotikov ne uporabljamo ustrezno, postanejo bakterije sčasoma proti njim odporne, kar pomeni, da zdravilo ne deluje več.
Če antibiotiki ne bodo več učinkoviti, se lahko hitro vrnemo v obdobje, ko je bilo tudi vnetje grla smrtno nevarno. FOTO: Shutterstock
Za nekatere bolezni, ki smo jih pred desetletji uspešno zdravili z antibiotiki, danes tako znova nimamo učinkovitih zdravil, ker so bakterije proti njim razvile odpornost. Če antibiotiki ne bodo več učinkoviti pri spopadanju z okužbami, se lahko hitro vrnemo v obdobje pred vznikom moderne medicine, ko je bilo tudi vnetje grla smrtno nevarno.
–––
Sašo Dolenc je urednik Kvarkadabre, spletnega časopisa za popularizacijo znanosti.
