Rewolucja w medycynie

Rewolucja w medycynie

04.12.2017
Czyta się kilka minut
Sto lat temu każdy zabieg medyczny mógł skończyć się śmiertelną infekcją, choroby weneryczne oszpecały na całe życie, a poród wiązał się z ogromnym ryzykiem dla matki i dziecka. Wszystko zmieniły antybiotyki.
Ciasto pizzy pokryte pleśnią
B

Budzisz się z ogromnym bólem gardła. Przełyka się ciężko, czujesz się fatalnie, pojawia się gorączka. Lekarz stawia szybką diagnozę – angina ropna. Przepisuje antybiotyk. Po dziesięciu dniach jesteś zdrów jak ryba. Tak wygląda nasza codzienna koegzystencja z bakteriami chorobotwórczymi. One atakują, my się bronimy. Arsenał, jak na razie, mamy bogaty. Nasi pradziadkowie takiego szczęścia nie mieli. Na początku XX w. najdrobniejszy zabieg medyczny mógł skończyć się śmiertelną infekcją, zwykłe skaleczenie amputacją, choroby przenoszone drogą płciową oszpecały na całe życie, a poród wiązał się z ogromnym ryzykiem zarówno dla matki, jak i dla dziecka. Ta dramatyczna era się zakończyła, gdy powszechnie dostępne stały się antybiotyki.

Ich odkrycie większości z nas kojarzy się z postacią Aleksandra Fleminga. Sporo osób słyszało, jak to brytyjski naukowiec zostawił w swoim laboratorium płytkę z bakteriami, na której wyrosła pleśń. Fleming zauważył, że grzyb zahamował rozwój bakterii, i tak oto odkrył pierwszy antybiotyk – penicylinę. Jednak w świecie odkryć naukowych nic nie dzieje się z dnia na dzień.

Chleb z pajęczyną

Bakterie chorobotwórcze towarzyszą człowiekowi od wieków. Przed nastaniem ery antybiotyków zbierały ogromne żniwo. Choć dawniej nie było dostępu do aptek wypełnionych substancjami bakteriobójczymi, to nasi przodkowie nie byli bezbronni. Już starożytni Grecy i Egipcjanie stosowali wyciągi z pleśni i roślin, którymi skutecznie leczyli infekcje. W medycynie ludowej stosowano takie specyfiki jak chleb zagnieciony z pajęczyną (metoda ta opisana została przez Henryka Sienkiewicza w „Ogniem i mieczem”) czy okłady z ciepłej ziemi. Spełniały one swoją leczniczą rolę dzięki obecności mikroorganizmów produkujących substancje bakteriobójcze, jednak daleko było im do specyficznych i skutecznych leków, które są dostępne dzisiaj.

Rewolucja w walce z bakteriami chorobotwórczymi nastała dopiero pod koniec XIX w. Właśnie wtedy naukowcy dokonali przełomowych odkryć w dziedzinie mikrobiologii. Przede wszystkim po raz pierwszy udowodniono, że to właśnie bakterie są czynnikiem wywołującym choroby takie jak gruźlica, trąd, syfilis czy wąglik. Wcześniej ludzie twierdzili, iż infekcje wywoływane są m.in przez miazmaty, czyli opary unoszące się w powietrzu, pochodzące od rozkładających się szczątków roślin i zwierząt. Trujące powietrze miało krążyć niczym duch i atakować podatnych osobników prowadzących nieodpowiedni tryb życia. Nikt nie podejrzewał, że to właśnie mikroskopijne, niewidoczne dla gołego oka organizmy są przyczyną śmiertelnych infekcji. Znając przyczynę choroby, badacze mogli skoncentrować się na wynajdowaniu leku, który uderzałby w nią bezpośrednio. Za poszukiwania zabrali się więc chemicy.

Substancja 606

Jednym z pionierów terapii z użyciem związków chemicznych był Paul Ehrlich, niemiecki chemik i bakteriolog. Swoje poszukiwania substancji antybakteryjnych oparł na założeniu, że infekcja wywołana przez mikroorganizm może zostać zwalczona, jeśli zastosuje się lek, który specyficznie w niego uderzy. Hipoteza w dzisiejszych czasach dosyć oczywista, jeszcze sto lat temu, gdy dominowało leczenie ogólnoustrojowe, była przełomowa. Aby ją potwierdzić, Ehrlich rozpoczął intensywne testy przesiewowe ponad sześciuset związków chemicznych, spośród których dopiero ten o numerze 606 okazał się być strzałem w dziesiątkę. Działał na krętka bladego, bakterię wywołującą kiłę. Na początku XX w. kiła była przewlekłą, ciężką i rozpowszechnioną chorobą, która nieleczona prowadziła często do groźnych powikłań, oszpeceń, utraty wzroku, psychoz, a nawet śmierci. Zidentyfikowanie związku pozwalającego na jej zwalczenie było ogromnym osiągnięciem. Związek o numerze 606 nazwano salwarsanem i wprowadzono na rynek w 1911 r., na wiele lat przed penicyliną. W ciągu pięciu lat zachorowalność na kiłę w krajach europejskich spadła o połowę.

Jednakże salwarsan, choć skuteczny, miał sporo wad. Po pierwsze, bardzo szybko tracił swoje właściwości w kontakcie z powietrzem, co utrudniało jego podawanie pacjentom. Trzeba było błyskawicznie przygotować roztwór wodny i wstrzyknąć go choremu. Dodatkowo salwarsan wykazywał groźne działania niepożądane, wywołując wysypki i uszkodzenia wątroby. No i najważniejsze: nie był to lek uniwersalny. Wprawdzie leczył kiłę, chorobę bardzo rozpowszechnioną w Europie na początku XX w., ale nie działał na inne bakterie chorobotwórcze. Walka z mikrobami trwała dalej i to one wciąż wygrywały.

Czerwony barwnik

Kolejny przełom pojawił się dopiero kilkanaście lat później w laboratorium niemieckiej firmy chemicznej IG Farben. W 1927 r. zatrudniła ona Gerharda Domagka, lekarza, którego wojenne doświadczenia z rannymi żołnierzami silnie zmotywowały do poszukiwania skutecznego leku na infekcje bakteryjne. Chemicy pracujący w IG Farben produkowali setki różnorodnych związków, które potencjalnie mogły okazać się skuteczne w walce z bakteriami. Gerhard Domagk zaczął więc testy na zwierzętach. Wyizolował od chorego na sepsę pacjenta bardzo zjadliwy szczep bakterii paciorkowca, którym zakażał myszy laboratoryjne. Bakteria była tak niebezpieczna, że zakażenie nią gwarantowało śmierć gryzoni. Następnie chorym myszom podawał poszczególne związki chemiczne i obserwował, które zwierzęta przeżyły. Dzięki temu testowi udało mu się zidentyfikować sulfanilamid, czerwony barwnik z grupy sulfonamidów, który zaczął być produkowany pod nazwą prontosil. Domagk był tak bardzo przekonany o skuteczności czerwonego barwnika, że zdecydował się podać go swojej kilkuletniej córce Hildegardzie, u której doszło do śmiertelnie groźnej sepsy po tym, jak ukłuła się w palec igłą. Po kilku dniach od przyjęcia leku Hildegarda wyszła ze szpitala cała i zdrowa.

W 1936 r. zaczęły pojawiać się pojedyncze doniesienia w prasie naukowej o skuteczności prontosilu. Kilka opisanych przypadków dotyczyło leczenia kobiet z częstym wówczas zakażeniem połogowym, wywoływanym przez paciorkowce. Pojedynczym lekarzom udało się uratować życie wielu kobiet i dzieci dzięki terapii prontosilem. Mimo że ogłaszali to w periodykach naukowych i na sympozjach, to lek ten nadal nie był powszechnie stosowany. Do światowego sukcesu potrzebne było znane nazwisko i publikacja w prasie, którą przeczytaliby nie tylko naukowcy. Szczęście w nieszczęściu, w 1936 r. syn prezydenta Franklina Roosevelta zachorował na anginę. W leczeniu zastosowano prontosil, a szybki powrót do zdrowia tak ważnej persony opisał „New York Times”. Od tego momentu lek zyskał sławę i szeroką akceptację. Chemicy zaczęli go ulepszać i produkować pochodne. Sulfonamidy weszły do kanonu leków antybakteryjnych i były powszechnie stosowane aż do lat 80. ubiegłego wieku. Wraz z pojawieniem się antybiotyków, substancji bardziej uniwersalnych i mniej toksycznych, powoli zaczęły tracić na popularności.

Dziś mało kto pamięta o osiągnięciach Ehrlicha i Domagka, a to dzięki ich pionierskiej pracy uratowano życie wielu chorym. Kluczowe było nie tylko wprowadzenie leczenia salwarsanem i prontosilem, ale i ogólna zmiana w dogmacie leczenia pacjentów. Przed 1935 r. pomysł, że można leczyć ogólnoustrojową infekcję bakteryjną przez systematyczne podawanie jednej substancji chemicznej, był niedorzeczny i nieakceptowalny przez lekarzy i naukowców. Ta rewolucja w myśleniu o terapii wytyczyła nowy kierunek badań – naukowcy rozpoczęli poszukiwania innych związków, które mogą działać na podobnych zasadach. Sam Fleming powiedział kiedyś: „Bez Domagka nie byłoby sulfonamidów, bez sulfonamidów nie byłoby penicyliny”.

Interesujący grzyb

Letni dzień w Londynie, 1928 rok. Aleksander Fleming wraca do swojego laboratorium w szpitalu św. Marii po kilku tygodniach urlopu. Laboratorium jest w nieładzie. Wszędzie leżą porozrzucane szalki Petriego, na których badacz hodował różnorodne szczepy bakterii. Fleming przegląda szalki, część wyrzuca, część pozostawia na stole laboratoryjnym. Jego uwagę przykuwa jedna płytka, na której rosły szczepy chorobotwórczych paciorkowców. Rośnie na niej coś jeszcze. Na pierwszy rzut oka wygląda na pleśń. Wokół niej zaś kolonie bakterii zniknęły. „Interesujące” – mruczy pod nosem.

Fleming był mikrobiologiem z wieloletnim stażem. Już od jakiegoś czasu interesował się substancjami zwalczającymi bakterie. Nic więc dziwnego, że zobaczywszy płytkę, na której „coś” zabiło bakterie, nie wyrzucił jej do kosza, tylko zaczął się zastanawiać, co tam się stało. Przy wsparciu mykologów pracujących w tym samym szpitalu Fleming zidentyfikował szczep pleśni, która zakaziła jego płytkę. Był to grzyb z rodzaju Penicillium. Tak narodziła się nazwa penicyliny, czyli związku o działaniu antybakteryjnym, produkowanego przez tę pleśń. Fleming rozpoczął intensywne badania penicyliny i ustalił m.in., że może ona niszczyć paciorkowce, pneumokoki, meningokoki oraz bakterie wywołujące rzeżączkę i dyfterię. Wykazał też, że substancja ta jest nietoksyczna dla zwierząt. Swoje obserwacje spisał i opublikował w formie rozprawy naukowej jeszcze w tym samym roku.

Mogłoby się wydawać, że w tym momencie kończy się historia odkrycia penicyliny. Jednak to był dopiero początek długiej drogi, jaką lek musiał przejść, by trafić na apteczne półki. Antybiotyk ten stał się powszechnie dostępny dopiero w 1942 r. Co więc działo się z nim w międzyczasie? Dlaczego udostępnienie tak ważnego dla ludzkości leku zajęło aż 14 lat? Odpowiedź jest dosyć złożona. Fleming po opublikowaniu swojej przełomowej obserwacji stracił zapał do pracy nad penicyliną. Ponieważ był człowiekiem małomównym i raczej introwertycznym, trudno było mu przekonać środowisko naukowe do zasadności dalszych badań. A sam nie był w stanie zrobić wszystkiego. Przede wszystkim konieczne było wyizolowanie czystej penicyliny z ekstraktu pleśni i dalsza analiza tego związku chemicznego. Fleming zaś nie był chemikiem. Dodatkowo publikacja opisująca penicylinę, która ukazała się w niszowym czasopiśmie, nie wzbudziła powszechnego zainteresowania tematem, a sam autor nie miał daru do publicznych wystąpień i nie promował swojego odkrycia. Trzeba do tego jeszcze dodać konflikt z przełożonym, który nie wspierał Fleminga i nie wierzył w potencjał penicyliny. Nagromadzone przeciwności spowodowały, że Fleming zaniechał dalszej pracy nad antybakteryjnym działaniem tej substancji.

Kto wie, być może era antybiotyków nadeszłaby jeszcze później, gdyby nie dojście nazistów do władzy w Niemczech, poprzedzające wybuch II wojny światowej. W obliczy nadchodzącego zagrożenia młody Żyd Ernst Chain zdecydował się opuścić Europę kontynentalną i przenieść do Wielkiej Brytanii, gdzie został zatrudniony jako biochemik w grupie Howarda Floreya na Uniwersytecie Oksfordzkim. ­Chain, szukając pomysłu na nowy projekt badawczy, przekopywał starą literaturę i natknął się na publikację Fleminga z 1928 r. Zainteresowany tematem zaczął pracować z pleśnią i wyizolował z niej czystą penicylinę, a następnie przetestował na myszach. Wyniki były spektakularne, w związku z czym w 1941 r. jego przełożony, doktor Florey, postanowił sprawdzić, czy lek jest równie skuteczny w przypadku ludzi. Potrzebny był pacjent, który pełniłby rolę królika doświadczalnego. Wybór padł na mężczyznę, który zadrapał się kolcem róży. Ten błahy incydent zakończył się groźną infekcją bakteryjną, która rozprzestrzeniła się w organizmie pacjenta. Jego stan był terminalny, więc dr Florey stwierdził, że nawet jeśli penicylina nie pomoże, to i tak już na pewno nie zaszkodzi. Po podaniu leku stan pacjenta uległ znaczącej poprawie, gorączka spadła, wrócił apetyt. Pełni nadziei badacze podawali kolejne dawki, jednak w pewnym momencie lek się skończył. Naukowcy jednorazowo byli w stanie wyprodukować tylko małe jego ilości. W wyniku przerwanej terapii stan pacjenta znów się pogorszył i w końcu zmarł. Dr Florey wstrząśnięty takim zakończeniem pierwszej próby klinicznej penicyliny stwierdził, iż trzeba zrobić wszystko, co konieczne, aby lek ten był dostępny w odpowiednich ilościach dla wszystkich potrzebujących.

Dzięki jego wysiłkom ustalono strukturę chemiczną penicyliny i zaczęto syntetyzować ją chemicznie. Kluczowe okazało się również zainteresowanie dużych firm farmaceutycznych, które chcąc dostarczyć lek żołnierzom sił alianckich, rozpoczęły produkcję na dużą skalę. Po zakończeniu wojny penicylina weszła na rynek i stała się powszechnie dostępna, a Fleming, Florey i Chain za wspólną pracę nad tym przełomowym związkiem zostali uhonorowani w 1945 r. Nagrodą Nobla.

Przykład penicyliny świetnie obrazuje, jak w rzeczywistości wyglądają epokowe odkrycia. Rzadko kiedy są rezultatem nagłego olśnienia, zwieńczonego okrzykiem „Eureka!”. Zazwyczaj, aby dokonać przełomu w nauce, potrzeba pracy wielu ludzi, czasu, szczęścia, kooperacji i kontaktów. Opisani tu badacze to główni, choć nie jedyni bohaterowie historii odkryć substancji antybakteryjnych. Gdyby nie ich praca, naukowy entuzjazm i wiara w swoje pomysły, nasze życie wyglądałoby dziś zupełnie inaczej. ©

Autorka obroniła doktorat z biologii molekularnej, obecnie pracuje na Uniwersytecie Cambridge. Należy do Stowarzyszenia Rzecznicy Nauki i jest współzałożycielką Fundacji Polonium, która zajmuje się tworzeniem sieci kontaktów między polskimi naukowcami pracującymi za granicą.

Dodaj komentarz

Usługodawca nie ponosi odpowiedzialności za treści zamieszczane przez Użytkowników w ramach komentarzy do Materiałów udostępnianych przez Usługodawcę.

Zapoznaj się z Regułami forum
Jeśli widzisz komentarz naruszający prawo lub dobre obyczaje, zgłoś go klikając w link "Zgłoś naruszenie" pod komentarzem.

Zaloguj się albo zarejestruj aby dodać komentarz

© Wszelkie prawa w tym prawa autorów i wydawcy zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów i innych części czasopisma bez zgody wydawcy zabronione [nota wydawnicza]. Jeśli na końcu artykułu znajduje się znak ℗, wówczas istnieje możliwość przedruku po zakupieniu licencji od Wydawcy [kontakt z Wydawcą]