Katar, łzy i bałagan, czyli skąd się wzięły antybiotyki. Zawdzięczamy je przypadkowi? Chyba jednak nie!

Alexander Fleming był ponoć bardzo pracowitym i wytrwałym człowiekiem, ale zarazem niepoprawnym bałaganiarzem. I całe szczęście, bo właśnie nieporządek w jego londyńskim laboratorium miał przyczynić się do jednego z największych odkryć w medycynie. Nie oznacza to jednak, że możemy mówić o zupełnie przypadkowym odkryciu szczęściarza.

To już 20. odcinek cyklu: "Pogromcy chorób". Piszemy w nim o pacjentach, bohaterskich lekarzach, pokręconych ścieżkach prowadzących do znalezienia antidotum... Opowiadamy, jak Wilhelm Roentgen odkrył niezwykłe promienie, o chłopcu, który zbierał kości skazańców, by poszerzać wiedzę o anatomii, a także, dlaczego wciąż nie można lekceważyć gruźlicy. Ku pokrzepieniu serc i nauce. Człowiek bywa bezradny wobec natury, ale może więcej, niż zazwyczaj sądzimy. Ludzki upór i praca bywają nagrodzone, a czasem po prostu mamy szczęście lub pomaga nam przypadek.

Na początku był katar

Jak przypominają badaczki z Narodowego Instytutu Leków, antybiotyki istniały w naszym otoczeniu od zawsze. Pierwsze potencjalnie zdrowotne użycie piwa zawierającego tetracyklinę stwierdzono w starożytnej Nubii około 350-550 lat przed naszą erą. Znany jest również fakt używania pajęczyn zagniecionych z chlebem wraz z rosnącą na nim pleśnią do opatrywania ran. Traktowanie go wyłącznie w wymiarze anegdoty, gdy pozna się historię antybiotyków, nie ma uzasadnienia.

Samo pojęcie: "antybiotyk" (z gr. anti „przeciw” i bios „życie”) wprowadził w 1944 roku Selman Waksman, wybitny uczony, odkrywca wielu antybiotyków, w tym genialnej streptomycyny, pierwszej skutecznej broni przeciw gruźlicy. Przed nim jednak pierwszy lek z tej grupy odkrył w 1928 roku Alexander Fleming (1881-1955). Ten szkocki bakteriolog i lekarz, miał w zwyczaju mawiać:

To natura wyprodukowała penicylinę, ja ją tylko odkryłem

Taka skromność to już doprawdy przesada. Chociaż nie można temu twierdzeniu odmawiać prawdziwości, świat wyciągnął z niego zbyt daleko idące wnioski. Przyjęło się powszechnie sądzić, że "Flemingowi po prostu się udało", "miał szczęście", "znalazł rewolucyjny lek przeciwbakteryjny przez przypadek". Tymczasem Alexander Fleming niewątpliwie doszedł do zamierzonego, konsekwentnie realizowanego celu, chociaż niebanalną ścieżką. Był wizjonerem i od kilku lat szukał substancji, która byłaby stosunkowo bezpieczna dla człowieka, a szkodliwa dla bakterii. Z pewnością nie mógł podejrzewać, że znajdzie ją w pleśni, że nazwie ją penicyliną, że uratuje miliony ludzi. Wierzył jednak, że może być pochodzenia naturalnego, blisko, dosłownie pod nosem...

Niełatwo było zdobyć środki na badania czy w ogóle forsować tę koncepcję, bo kiedy Alexander tego próbował po raz pierwszy, spotkała go nie tylko obojętność, ale nawet drwiny środowisk naukowych. Nikt w jego pomyśle nie widział szczególnego potencjału. Poza samym Flemingiem.

Wszystko zaczęło się jesienią 1922 roku, gdy naukowiec złapał przeziębienie. Zamiast zostać w łóżku i się kurować, ślęczał nad preparatami z bakteriami. Kichnął, a na płytkę trafiły drobinki wydzieliny z nosa. Gdy po kilkunastu dniach Fleming ponownie oglądał próbki, odkrył, że tam, gdzie trafił katar, bakterie dosłownie się rozpuściły.

Nie ma pewności czy Fleming nakichał na bakterie celowo, czy był to wypadek przy pracy. Kiedy jednak zobaczył efekt, zrozumiał, że w ludzkich wydzielinach muszą znajdować się substancje, które stanowią naturalną ochronę przeciwbakteryjną. Założył, że po wyizolowaniu, w odpowiednim stężeniu, mogłaby wreszcie dać ludzkości nadzieję na skuteczną walkę z mikrobami.

Tonąc we łzach

O tym, jak bardzo człowiek potrzebuje broni przeciw bakteriom, przyszły noblista zrozumiał już podczas I wojny światowej. W 1914 roku został członkiem Korpusu Medycznego Brytyjskiej Armii Królewskiej. Był porażony faktem, jak wielu żołnierzy umiera nie bezpośrednio na polu walki czy w wyniku odniesionych ran, a wskutek zakażeń ran czy infekcji, szerzących się swobodnie wśród osłabionych, niedożywionych wojaków.

Po odkryciu, że sam organizm wytwarza ochronne substancje, rozpoczął intensywne poszukiwania takiej, która będzie silna i uniwersalna (skuteczna wobec wielu mikroorganizmów).

W pierwszej kolejności postawił na łzy, gdyż uznał, że tak delikatny organ jak oko musi mieć wyjątkowo skuteczny system ochronny. Przeczucie go nie zawiodło. Odkrył, że jedna kropla łez może rozpuścić kolonię bakterii w probówce w czasie poniżej pięciu sekund.

Tylko skąd brać materiał do badań? Potrzebne było morze łez.

Uczony i współpracownicy zmuszali się do płaczu, wykorzystując skórki cytryny (ich skrawki wciskali do oczu). Torturom poddawali też wszystkich gości pracowni. Materiały źródłowe nie wyjaśniają, dlaczego wybrano akurat tę metodę, zamiast chociażby skuteczniejszej cebuli czy wzruszających lektur. Wiadomo jednak, że za pobraną próbkę płacono trzy pensy.

Wreszcie udało się wyizolować substancję, która niszczyła bakterie. Odkryty enzym nazwano lizozymem, a Fleming przystąpił do dalszych badań. Czegoś silniejszego i przede wszystkim łatwiej dostępnego szukał w ludzkich paznokciach, skórze, ślinie, mleku kobiecym, a nawet w ikrze szczupaka i łodygach roślin. Znajdował kolejne lizozymy, stanowiące naturalne antyseptyki, jednak nie były one skuteczne wobec najgroźniejszych bakterii. Tych, które wywoływały ciężkie, zagrażające życiu, infekcje.

Dlaczego inni uczeni nie widzieli potencjału w badaniach Fleminga? Chociaż trudno w to uwierzyć, powód był w zasadzie jeden. Nie widzieli dla nich praktycznego zastosowania.

Zobacz wideo

Niespodzianka po urlopie

Alexander Fleming był raczej zamożnym człowiekiem. Jako nastolatek odziedziczył dość pokaźny majątek, co pozwoliło mu na dość swobodny wybór ścieżki edukacyjnej czy zawodowej. Stać go było na przeprowadzkę ze Szkocji do Londynu. W Szpitalu Świętej Marii miał możliwość pogłębiania wiedzy w zakresie, który szczególnie go interesował: bakteriologii, badań nad substancjami antyseptycznymi, szczepień. Zarazem: prywatne pieniądze nie były tak duże, by bez ograniczeń realizować marzenia i program badawczy związany z lekami przeciwbakteryjnymi. We wrześniu 1928 roku okazało się jednak, że do Fleminga uśmiechnął się los, bo poszukiwana broń biologiczna dosłownie sama przywędrowała do jego laboratorium.

Dość rzadki gatunek grzyba należącego do rodzaju pędzlaków (Penicillium) pojawił się w gabinecie uczonego i nie ominął próbki z bakteriami. Miał czas i sposobność, bo Fleming był na urlopie. Gdy z niego wrócił, w zasadzie było już po wszystkim.

Fleming był pracowitym człowiekiem, ale w jego pracowni w Szpitalu Świętej Marii w Londynie niemal zawsze panował bałagan. Poza uczonym nikt by tam niczego nie znalazł, bo preparaty były posegregowane według systemu znanego tylko Flemingowi (złośliwi twierdzili, że nie było żadnego systemu, tylko chaos). Laboratorium było ciemne, ciasne, a niewietrzone kilka dni - także zatęchłe.

Po powrocie z urlopu ten stan wyjątkowo naukowcowi przeszkadzał. Zobowiązał się napisać artykuł o paciorkowcach do pracy zbiorowej o bakteriach. Zamierzał przy tym skorzystać z pracy swojego kolegi Merlina Pryce’a, ale nie mógł dogrzebać się do potrzebnych materiałów, a Pryce już w Świętej Marii nie pracował. Szczęśliwie, miał Fleminga odwiedzić i pomóc, więc tym bardziej należało posprzątać...

Pryce przyszedł. Zastał gospodarza w stosie płytek z bakteriami.

Ile razy otworzyć naczynie z hodowlą, zawsze ma się jakąś niemiłą niespodziankę. Różne paskudztwa spadają z powietrza

- miał stwierdził Fleming i zaraz potem zamilknąć. Wreszcie wydusił z siebie tylko: "To zabawne" i pokazał gościowi płytkę. Ten ujrzał niebieskawy wykwit pleśni wśród żółtych kolonii gronkowców, paskudnych bakterii chorobotwórczych. Między grzybami a bakteriami była wyraźna przerwa, jakby gronkowce uległy rozpuszczeniu.

W tym momencie Fleming stracił zainteresowanie wszystkim innym. Zajął się umieszczeniem próbki bezcennej pleśni w probówce z pożywką. Nie chciał za nic stracić swojego skarbu.

Odkrycie zostało jednak w pełni docenione po wielu latach. Czystą penicylinę wyizolował jednak nie Fleming, który nie miał środków na dalsze badania, a uczony z Uniwersytetu Oxfordzkiego - Ernst Boris Chain. Masową produkcję pierwszego antybiotyku umożliwiły badania nad kluczową substancją czynną zawartą w pleśni australijskiego farmakologa Howarda Floreya, również związanego z Oxfordem. Komitet Noblowski uhonorował wszystkich trzech uczonych noblem w 1945 roku.

Wyścig zbrojeń trwa

Dzięki antybiotykom nauczyliśmy się leczyć bardzo poważne zakażenia, które dawniej dziesiątkowały ludzkość, np. zapalenie płuc, zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych, zakażenia krwi. Leki te przyczyniły się też do skutecznej walki z takimi chorobami, jak:

  • gruźlica,
  • trąd,
  • kiła,
  • rzeżączka,
  • czerwonka,
  • bruceloza,
  • dżuma.

Nie ma już się czego bać? Pandemia koronawirusa przypomniała nam dobitnie, że bakterie nie są jedynymi czynnikami odpowiedzialnymi za ciężkie infekcje u ludzi. Ponadto - trzeba się liczyć z pojawieniem się nowych, opornych na dotychczasowe leczenie, szczepów, a nawet gatunków bakterii. To niekończący się wyścig zbrojeń.

Fleming nie dożył czasów, gdy okazało się, że antybiotyki nie są jednak lekiem na całe zło i mają też ciemną stronę. Są bezpieczne, jeśli przyjmujemy je zgodnie z zaleceniami. Powszechne nadużywanie i nieodpowiedzialne stosowanie antybiotyków doprowadziło do ograniczenia ich skuteczności. Wiemy już, że niekiedy mogą wywoływać też niepożądane reakcje organizmu (np. biegunki, wysypki), bo skutecznie niszczą nie tylko bakterie chorobotwórcze, ale też mikroflorę organizmu wspierającą nasz układ odpornościowy.

Ludzkość otrzymała bezcenny prezent w postaci antybiotyków, ale tylko rozsądne korzystanie z tego dobrodziejstwa pozwoli kolejnym pokoleniom myśleć ciepło o szkockim lekarzu, który twórczy bałagan przekuł w końcu w oszałamiający sukces.

Źródła:

Nobel Prize, Focus, www.antybiotyki.edu.pl, Beverley Birch, "Aleksander Fleming", Czytelnik 1992.