کشف پنسیلین

در تابستان سال 1928 فلمینگ مشغول تحقیق درباره آنفلوانزا بود. ضمن انجام كارهای معمول آزمایشگاهی كه می بایست كشت های باكتریایی را كه در ظرفهای پهن در پوش دار رشد كرده بودند زیر میكروسكوپ بررسی كند، متوجه شد كه در یكی از ظرف ها ناحیه شفافی به وجود آمده است. تحقیقات بیشتر نشان داد كه ناحیه شفاف در اطراف نقطه ای بود كه ظاهراً وقتی سرپوش ظرف گذاشته نشده بود، تكه ای كپك به درون آن افتاده بود. فلمینگ با به خاطر آوردن تجربیاتش در زمینه لیزوزیم، نتیجه گرفت كه كپك چیزی تولید می كرد كه باعث مرگ باكتری های استافیلوكوك در ظرف كشت شده بود. فلمینگ تعریف كرد:

اگر تجربیات قبلی ام نبود[ درباره لیزوزیم] چه بسا مانند كاری كه بسیاری از باكتری شناسان دیگر قبلاً كرده بودند ظرف را به دور می انداختم. به احتمال زیاد برخی از باكتری شناسان هم متوجه تغییراتی مشابه آنچه من دیدم شده بودم، اما چون علاقه ای به مواد ضد باكتریایی طبیعی وجود نداشت، كشتها را به دور اندخته بودند. من به جای آنكه مطابق رسم زمانه كشتهای آلوده را دور بیندازم، تحقیقاتی انجام دادم.

فلمینگ كپك را جدا كرد و آن را به عنوان یكی از اعضای جنس پنی سیلیوم شناخت، و ماده آنتی بیوتیكی را كه تولید می كرد پنی سیلین نامید. بعدها گفت: هزاران كپك مختلف وجود دارد و هزاران باكتری مختلف، و این كه بخت ، كپك را در لحظه مناسب در نقطه مناسب بگذارد مثل برنده شدن در مسابقه بخت آزمایی بود. ذكر هزاران باكتری مختلف آن قدر هم بی مورد نبود، چون گرچه پنی سیلین برای باكتریهای متعددی، ازجمله استافیلوكوك، مرگبار است، اما بر برخی از انواع دیگر باكتری ها اثری ندارد. خوشبختانه باكتری هایی كه پنی سیلین از بین می برد، سبب بسیاری از عفونت های شایع و خطرناك در انسان هستند.

البته در سال 1928 استفاده از كپك برای مقابله با عفونت ، ابتكار كاملاً نوظهوری نبود. لویی پاستور و همكارش ژ. ف. ژوبر در سال 1877 نشان داده بودند كه گاه میكروبی از رشد میكروبی دیگر جلوگیری می كند. نوشته اند كه درعهد باستان مصریان و رومیان از كپك نان استفاده می كردند، اما هزاران كپك مختلف بر نان می رویند كه تنها چند نوع آنها چیزی تولید می كنند كه با عفونت مقابله كند. قاعدتاً فلمینگ هم از این مسئله مطلع بود و به همین سبب در می یابیم كه چرا شگفت زده شد.

فلمینگ در ادامه نشان داد كه پنی سیلین برای جانوران سمی نیست و به یاخته های بدن آسیبی نمی رساند:

همین سمی نبودن پنی سیلین برای گویچه های سفید بود كه باعث شد متقاعد شوم روزی به عنوان ماده ای دارویی شناخته خواهد شد. وقتی پنی سیلین خام در خون انسان آزمایش می شد، رشد استافیلوكوكها را در رقت 1 در 1000 كاملاً مهار كرد، اما اثر سمی آن بر گویچه های سفید چیزی بیش از محیط كشت اولیه نبود. آن را به جانوران نیز تزریق كردم، و ظاهراً هیچ اثر سمی نداشت. چند آزمایش ابتدایی [ بربیماران] نتایج مطلوبی داد اما اتفاق معجزه آسایی نیفتاد، و فهمیدم كه باید آن را غلیظ می كردیم . سعی می كنیم پنی سیلین را تغلیظ كنیم اما دریافتیم كه پنی سیلین به سرعت خراب می شود، و روشهای نسبتاً ساده ما فایده ای نداشتند.

یك شكست:

در همین هنگام موفقیت چشمگیر سولفانیل آمید باعث شده بود كه شیمی درمانی توجه همگان را به خود جلب كند . همكاری هرولد ریستریك و فلمینگ برای جدا سازی و تغلیظ پنی سیلین با شكست مواجه شد، و تا چندین سال بعد دیگر كار مهمی درباره پنی سیلین انجام نگرفت. در اواخر دهه 1930 هاوارد و. فلوری استاد آسیب شناسی دانشگاه آكسفورد همكاری پژوهشی خود را با ارنست بوریس چین ، زیست شیمیدان پناهنده یهودی كه از آلمان هیتلری گریخته بود و به سفارش فلوری به آكسفورد آمده بود، آغاز كرد. آن دو تحقیق درباره لیزوزیم، همان آنزیم ضد باكتریایی كه فلمینگ كشف كرده بود، و نیز دیگر مواد ضد باكتریایی طبیعی را شروع كردند. چندی نگذشت كه پژوهش های آنان بر پنی سیلین كه به نظر آنان امید بخش ترین این عوامل بود متمركز شد.

گروه آكسفورد با بهره گیری از روشهای پیچیده شیمیایی برای جداسازی و تغلیظ، كه امكانات آن در آكسفورد وجود داشت و فلوری و چین با آن آشنا بودند، اما فلمینگ در سن مری نه با آنها آشنایی داشت و نه بدانها دسترسی، موفق شدند پنی سیلین را آن قدر تغلیظ و تصفیه كنند كه خواص درمانی آن را ابتدا در مقابله با عفونت های تجربی در موش و بعداً در افراد بیماری كه از عفونت های استافیلوكوكی و دیگر آلودگی های خطرناك رنج می بردند، به اثبات رسانند ( نخستین پنی سیلین را كه در انسان استفاده می شد، در لگن های بیمارستانی رشد می دادند؛ با آنكه پنی سیلین را از ادرار بیماران جدا می كردند و مجدداً مورد استفاده قرار می دادند، اما برخی آزمایش های بالینی به دلیل كمیاب بودن این دارو ناتمام ماندند).

به سبب ضرورت بهره گیری سریع از توانایی پنی سیلین در مقابله با بیماری ها و درمان زخمهای نظامیان جنگ جهانی دوم، تولید آن در مقیاس گسترده، هم در انگلستان و هم در ایالات متحده، از اولویت های اول بود. فلوری به آمریكا رفت تا روشهای استخراج و تولید پنی سیلین در انگلستان را شرح دهد، و شیمیدانان دو سوی اقیانوس اطلس به طور خستگی ناپذیری كار كردند تا ساختار شیمیایی پنی سیلین را تعیین كنند و از راه تخمیر یا تولید آزمایشگاهی آن را به دست آورند. این مولكول پیچیده و ناپایدار برای نخستین بار سالها پس از پایان جنگ به طور صناعی تهیه شد، اما پیشرفت در گسترش تولید آن از راه تخمیر در مدت جنگ به نحوی استثنایی سریع بود.

بخت یاری در تولید پنی سیلین:

همان طور كه بخت یاری در كشف پنی سیلین نقش داشت، در این مرحله از تولید آن نیز وارد صحنه شد. وقتی فلوری به ایالات متحده رفت تا درباره تولید پنی سیلین در مقیاس وسیع تبادل نظر كند، از آزمایشگاه پژوهشی ناحیه شمال وابسته به وزارت كشاورزی ایالات متحده در پئوریای ایلینویز دیدن كرد. مدتی بود كه در این آزمایشگاه به دنبال كاربردی صنعتی برای محصول غلّه اضافی، و راه حلی برای مشكلی كه در همین رابطه وجود داشت، یعنی دفع ماده چسبناكی كه به عنوان یكی از فراورده های جانبی از فرایند آسیاب كردن ذرت به دست می آمد، جست و جو می كردند. وقتی این ماده استخراج شده به محیط كشت پنی سیلین اضافه شد، بازدهی كپك مورد نظر را به طور نامنتظره ای ده برابر افزایش داد.

دومین كمكی كه آزمایشگاه پئوریا كرد تهیه سویه بهتری از كپك مولّد پنی سیلین بود. صدها كپك از سرتاسر جهان جمع آوری و برای آزمایش به پئوریا فرستاده شدند. شگفت آنكه بهترین كپك را یكی از زنان محلی به نام مری هانت فرستاد، كه به دلیل علاقه اش به جست و جو برای كپك های جدید، مری كپكی لقب گرفته بود. او از یكی از بازارهای میوه پئوریا یك طالبی آورد كه كپكی با ظاهری قشنگ و طلایی روی آن بود. این سویه جدید كپك بازدهی پنی سیلین را دو برابر كرد، بنابراین تركیب دو اكتشافی كه در پئوریا صورت گرفت میزان بازدهی پنی سیلین را به 20 برابر رساند. چه كسی فكر می كرد پئوریا این قدر در تولید داروی معجزه آسایی كه برحسب تصادف در لندن كشف شده بود، نقش پیدا كند؟

اشاره:

استفاده از پنی سیلین نه تنها جان هزاران نفر را طی جنگ جهانی نجات داد، بلكه عاملی شد تا برای كشف آنتی بیوتیك های دیگر، از جمله خانواده ای از تركیبات مشابه شیمیایی پنی سیلین به نام سفالوسپورینها، پژوهش هایی انجام گیرد. برخی از این آنتی بیوتیك های جدید در مبارزه با باكتری هایی كه به پنی سیلین مقاوم اند مؤثر هستند .

فلمینگ، فلوری و چین جایزه نوبل در فیزیولوژی یا پزشكی را در سال 1945 مشتركاً بردند. هر سه متعاقباً به سبب پژوهشهایشان، كه منجر به تسكین آلام و نجات جانهای بی شماری شده بود، به لقب سر نایل شدند.

سِرالكساندر فلمینگ به بهره ای كه از بخت یاری برد، آگاه بود. یك بار گفت: سرگذشت پنی سیلین جنبه عاطفی خاصی دارد و نشان می دهد كه چقدر بخت، اقبال، سرنوشت، تقدیر، یاهر چیزی كه اسمش را می گذارید، در زندگی هر كس نقش دارد . باید اضافه كنم كه اگر هوشمندی یا – اگر بخواهیم جزء اساسی تعریف والپول از بخت یاری را به كار ببریم – ذكاوت فلمینگ نبود، تصادف هایی كه برایش اتفاق افتادند به هیچ چیزی نمی