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曲折的青霉素發現歷史

2022年09月10日 14:51 PDF版 分享轉發
青霉素、弗萊明研究(網路視頻截圖)
的曲折發現歷史(網路視頻截圖)

【希望之聲2022年9月9日】(編輯:郭強)1928年9月3日,英國著名細菌學家、醫學家弗萊明發現青霉素,為使用抗生素治療傳染病開闢了道路,也標志著人類進入了合成新葯的新時代。

青霉素是怎麼產生的?青霉素的誕生又有什麼意義?

弗萊明(網路視頻截圖)
英國著名細菌學家、醫學家亞歷山大·弗萊明(網路視頻截圖)

一個偶然的發現

1928年夏,英倫三島的天氣特別悶熱——倫敦大學聖瑪麗醫學院賴特研究中心也破例放了暑假。細菌學教授亞歷山大·弗萊明(1881~1955)連實驗台上雜亂無章的器皿都沒有收拾好,就準備到海濱去度假了——這是他多年科研生涯中的第一次。9月初,天氣漸涼,度假的人們陸續回來了。弗萊明跨進他離開多日的實驗室。「糟了,長黴菌了!」弗萊明小心翼翼地取出一個個培養細菌的器皿,取到第五個時,突然驚奇地叫了起來。

此前,弗萊明曾從病人的膿中提取了葡萄球菌,放在盛有果子凍的玻璃器皿中培養,繁殖起來的金黃色葡萄球菌他稱為「金」,密密麻麻地出現在果子凍上。這「金妖精」使人生癤、長癰、患,引起,很難對付。他培養它,就是為了找到能殺死它的方法。現在,他看到玻璃器皿里有一個地方沾上綠色的霉,開始向器皿四周蔓延,所以驚叫起來。

培養液受到污染而發霉,就不能再用來做實驗了。通常的做法,就是把它一倒了之。但弗萊明卻沒有這樣做,他要看是哪種黴菌在搗亂。於是拿起培養皿來仔細觀察,想了解為什麼發霉的培養液就不能再用了。對著亮光,他發現了一個奇特的現象:在青綠色的霉花周圍出現一圈空白——原來生長旺盛的「金妖精」不見了!

青黴菌(維基百科)
青黴菌(維基百科)

弗萊明立即意識到,可能出現了某種了不起的東西。他興奮地迅速從培養器皿中刮出—點黴菌,小心翼翼地放在顯微鏡下觀察。透過厚厚的鏡片,他終於發現這種能殺死「金妖精」的青綠色黴菌是青黴菌。隨後,他把青黴菌分離出來。他還發現,「金妖精」每次要和青黴菌「短兵相接」之前,都會「望而卻步」——在青黴菌前2.5厘米處「安營紮寨」。

弗萊明繼續在培養液中繁殖了許多青黴菌,然後把過濾過的培養液滴到「金妖精」中去。奇迹出現了——幾小時之內「金妖精」們全部死亡。他又把培養液稀釋1/2、1/4……直到1/800,分別滴到「金妖精」中。結果,他發現「金妖精」們全部「死光光」。他還發現,青綠色霉花還能殺滅白喉菌、炭疽菌、鏈球菌和球菌等——青黴菌具有高強而廣泛的殺菌作用被類似的實驗證實了。

1928年9月15日,弗萊明在聖瑪麗醫學院公布了他的發現。他還於1929年2月13日向倫敦醫學俱樂部提交了有關論文《青霉素——它的實際應用》,並被刊登在《新英格蘭醫學雜誌》上。

神奇的黃色粉末

人類大規模地使用青霉素是什麼時候?第二次世界大戰的時候,那至少是 1939 年之後,也就是說從 1928 年發現這個東西到真正使用中間差著這幾年呢。這十幾年幹什麼了?

青霉素真正被運用於臨床治療是 20 世紀40年代的事了,這完全得益於牛津大學病理學家弗洛里(Howard Walter Florey, 1898~1968)和生物化學家錢恩(ErnstBoris Chain,1906~1979)的工作。

弗洛里 1898 年出生於,1921 年前往牛津大學讀書,后在牛津大學擔任病理學教授。他在 1938~1939 年對已知的由微生物產生的抗生物質進行了系統的研究。弗萊明發現的青霉素是最引起他注意的物質之一。

弗洛里花了大量的精力,招聘了一堆女孩兒給極低的工資,就靠這些女孩培養黴菌,當時牛津大學,你要是那個時候穿越回去看,沒法看,所有能夠裝水的地方,甭管是一個燒杯還是浴缸全部在培養青黴菌,這些女孩被稱之為青黴女孩,她們拚命試拚命試,至少證明一點青霉素是有效的,但是剛才我們講的劑量問題仍然沒有解決。

黴菌(Piqsels)
黴菌(Piqsels)

人類非常幸運,第二個巧遇和神秘時刻很快就到來了。有一天佛羅裏手下一個研究員在水果市場上買水果,發現一隻在角落裡的哈密瓜長滿了黴菌,就是已經發霉了,沒法吃了,但是這個實驗員一看這個哈密瓜上的黴菌骨骼清奇,望之不似池中之物長得很奇怪,於是馬上跑到實驗室。

一做實驗發現,果然這種青黴的菌種可以把劑量提高兩千多倍,這是一個多麼幸運的時刻,當然不止這個人,當時美國人也參与進來,美國的那些大的製藥公司也參与進來,就這樣從一到兩千多倍,到幾萬倍幾十萬倍,這樣一點一點地提高。

1939年,他和德裔生物化學家錢恩決定對青黴菌培養物中的活性物質——青霉素進行提取和純化,經過18個月的艱苦努力,他們終於得到了 100mg 純度可滿足人體肌肉注射的黃色粉末狀的青霉素。

他們發現,加入100萬倍溶劑配製成的青霉素溶劑,就可以阻止老鼠身上鏈球菌的生長。接著他們進行了人體實驗,開始情況不錯,但病人體內的細菌尚未完全消滅前,他們提煉的青霉素卻已經用完了,雖然病人最終不治身亡,但青霉素的有效性卻已得到了充分的證明。

1940年春天,他們又進行多次動物感染實驗,結果都非常令人滿意。於是同年8月,錢恩和弗洛里等人把對青霉素的重新研究的全部成果都刊登在著名的《柳葉刀》雜誌上。

抗生素史上的重要里程碑

青霉素的發現標志著抗生素紀元即化學治療的黃金時代的開始。青霉素大量應用以後,許多曾經嚴重危害人類的疾病,那些曾是不治之症的猩紅熱、化膿性咽、白喉、以及各種結核病、敗血病、肺炎、傷寒等,都受到了有效的抑制。

青霉素(網路圖片)
青霉素–抗生素史上的重要里程碑(網路圖片)

青霉素奇迹般的療效,開啟了利用抗菌物質殺滅人體內致病菌的新思路。青霉素的發現促使科學家們在世界各地到處尋找新的抗菌物質。

1943年,俄國出生的生化學家瓦克斯曼博士發現另一種有效的抗生素——鏈黴素。這是一種由生長在土壤里的放線菌所產生的物質,它可以有效地治療包括肺結核在內的一些疾病。此後的短短20餘年內人們又陸續地發現了氯黴素、金黴素等數十種各有功效的抗生素。

抗生素的廣泛應用,不僅充分地展示了它神奇的功效,同時,也尖銳地暴露出它的問題。在全世界應用青霉素總數超過億劑后,出現了第一起由青霉素引發的死亡報告。後來,人們發現,多達 10%的人對青霉素有過敏反應,而且某些細菌也逐漸對青霉素產生耐藥性。

儘管如此,青霉素的發現和成功應用仍然是劃時代的成就,它為使用抗生素治療傳染病開闢了道路。為此,弗萊明、弗洛里和錢恩三人一起分享了1945年的諾貝爾生理學或醫學獎。

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原文鏈接:曲折的青霉素發現歷史

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