Fab Fungi: Penisilliinin historia

Penisilliinin keksiminen on edelleen todellinen käännekohta, ei vain lääketieteen historiassa vaan koko ihmiskunnan historiassa. Yhtenä maailman ensimmäisistä antibiooteista se merkitsi sitä, että lääkäreillä oli vihdoinkin käytettävissään väline, jolla he pystyivät parantamaan potilaansa tartuntataudeista, jotka olivat ennen olleet kuolemantuomio. Penisilliini on peräisin homeesta nimeltä Penicillium notatum, ja vaikka se tuntuukin vastakkaiselta kuvittelemillemme steriileille lääketieteellisille ympäristöille, hometta on käytetty lääketieteellisessä tutkimuksessa jo pitkään. 

Sieniperhe

Home kuuluu sienisukuun, ja se on herkullisten ruokasienien sekä mielenrauhaa nostattavien trippisienien serkku. Tosin toisin kuin ne, home on paljon vähemmän houkutteleva. Miten siis jokin kuoleman ja mätänemisen synonyymi on lopulta pelastanut lukemattomia ihmishenkiä? No, kuten Albert Hofmannin LSD:n löytäminen (johdettu torajuurisienestä) se oli jonkinlainen vahinko...

Tohtori Fleming palaa sotkuiseen...

Kuvittele tilanne: eletään vuotta 1928, ja bakteriologi tohtori Alexander Fleming on juuri palannut Lontooseen kesälomaltaan Skotlannista. Hänen laboratorionsa St. Mary's Hospitalissa on jäänyt melkoiseen sotkuun, ja hän huomaa, että hänen pesäkkeensä Staphylococcus aureus (bakteerityyppi, natch) ovat homeen saastuttamia. Vähän niin kuin silloin, kun jätät vahingossa mukillisen puoliksi juotua teetä jonnekin ja löydät kokonaisen ekosysteemin kasvavan siellä iloisesti viikkoa myöhemmin. Tätä hometta kutsuttiin Penicillium notatum, ja huutamisen sijaan 'yäk!' ja tyhjentäessään petrimaljojaan Fleming käyttäytyi kuin bakteriologi, joka hän oli, ja päätti vilkaista niitä mikroskoopilla.  

Bakteerien ja homeen välistä vuorovaikutusta tarkkaillessaan Fleming havaitsi hämmästyksekseen, että  Penicillium notatum oli estänyt normaalin kasvun Staphylococcus aureus. Vahvistaakseen havaintonsa Flemingin oli odotettava, että hometta kasvaisi lisää - (mikä on luultavasti vain marginaalisesti parempaa kuin maalin kuivumisen seuraaminen!) Mutta kun se löytyi, Fleming pystyi vahvistamaan uskomattoman löytönsä - että Penicillium-homeella oli kyky estää bakteerien kasvua. Tämä tarkoitti, että se voitaisiin mahdollisesti valjastaa tartuntatautien torjuntaan. 

"En suunnitellut mullistavani lääketiedettä"

Tohtori Fleming kirjoitti myöhemmin tuosta kohtalokkaasta päivästä;

 "Kun heräsin hieman aamunkoiton jälkeen 28. syyskuuta 1928, en todellakaan suunnitellut mullistavani koko lääketiedettä keksimällä maailman ensimmäisen antibiootin eli bakteerien tappajan. Mutta taisin tehdä juuri niin."

Tässä tapauksessa tohtori Flemingiä ei todellakaan voi syyttää siitä, että hän puhuu omaan pussiinsa. Tarina ei kuitenkaan lopu tähän. Ennen kuin sieniä voitaisiin todella käyttää lääketieteellisesti, olisi vielä useita vaiheita. Valitettavasti Flemingillä ei ollut kemian alan koulutusta eikä St. Mary'sissa ollut tiloja, joiden avulla siitä olisi voitu tehdä käyttökelpoinen hoito. Näitä "asioita" olivat penisilliinihomeen aktiivisen ainesosan eristäminen, sen puhdistaminen, sen selvittäminen, mitä bakteereita se voisi torjua, ja sen todellinen käyttö. Niinpä Flemingin tutkimus hiipui löydöstään huolimatta sen jälkeen, kun hän oli julkaissut sitä koskevan artikkelin. Sitä on todella kiitollinen, että voi vain syödä psilosybiinisieniä! 

Bakteerikapula siirtyy

Sattumalta tehtävään tarttui tohtori Howard Florey, patologian professori Oxfordin yliopistosta. Hän oli taitava hakemaan tutkimusapurahoja, ja koota unelmaryhmiä tiedemieskollegoista. Florey oli pitkään kiinnostunut bakteerien ja homeiden välisestä antagonistisesta suhteesta, ja vuonna 1938 hän selaili vanhoja painoksia kirjasta British Journal of Experimental Pathology, kun hän törmäsi Flemingin artikkeliin penicillium homeen bakteereja tappavista ominaisuuksista. Pian hän oli koonnut laboratoriokollegansa yhteen, ja he olivat valmiita selvittämään, mitä Fleming tarkoitti penicillium-mikrobin vaikutuksilla. "antibakteerinen vaikutus."

Ryhmä, johon kuului myös lahjakas biokemisti tohtori Ernst Chain, tuotti pian sarjan alkeellisia uutteita penicillium-homekasvustosta. Kesällä 1940 he tekivät kokeita 50 epäonnisella hiirellä ja tartuttivat ne tappavalla streptokokilla. Puolet kuoli äärimmäiseen verenmyrkytykseen. Mutta toinen puoli, jolle oli annettu penisilliini-injektioita, selvisi hengissä.

Tuotantokysymys

Tämän selvän menestyksen jälkeen tohtori Florey päätti, että hänellä oli tarpeeksi näyttöä lääkkeen testaamiseksi ihmisillä. Mutta siinä oli ongelma. Tarvittiin yli 2 000 litraa hometta, jotta puhdasta penisilliiniä saatiin valmistettua tarpeeksi yhden ihmisen hoitoon. sepsis. Eikä ole yllättävää, että näin suuren homekasvuston kasvattaminen ei ollut maailman helpoin tai tehokkain asia.  

Tohtori Norman Heatley, biokemisti, joka otti tehtäväkseen kasvattaa hometta kaikissa käytettävissä olevissa astioissa, oli tärkeä henkilö tässä prosessissa. (kuulostaa vähän vanhalta kämppikseltäni! 😉) Heatley kasvatti penisilliinimuotia pullosta sänkyastiaan, imi nesteen pois ja kehitti keinoja sen puhdistamiseksi. Nykyään penisilliiniä valmistetaan valtavissa käymissäiliöissä ja käytetään kehittyneitä uuttotekniikoita. Antibiootin tuotanto alkoi kuitenkin tällä vaatimattomalla tavalla. 

Penisilliini ylittää lammen

Vuonna 1941, vähän ennen kuin Yhdysvallat astui toiseen maailmansotaan, Florey ja Heatley matkustivat Yhdysvaltoihin työskennelläkseen amerikkalaisten tiedemiesten kanssa Peoriassa, Illinoisin osavaltiossa, kehittääkseen keinon tuottaa massatuotantona heidän kehitteillä olevaa "ihmelääkettään". 

Ymmärtäen, että heidän OG Penicillin notatum ei koskaan pystyisi tuottamaan tarpeeksi penisilliiniä ihmisten hoitamiseksi luotettavasti, lääkärit etsivät tuottavampaa homelajia. 

Sitten eräänä lämpimänä kesäpäivänä laboratorioapulainen Mary Hunt toi torilta cantaloupe-melonin, joka oli peitetty "kaunis, kultainen, home." Onneksi tämä upea home osoittautui sieneksi, - Penicillium chrysogeum. Sen todettiin tuottavan 200-kertaisen määrän alun perin testattuun lajiin verrattuna. Jopa tätä lajia oli kuitenkin parannettava mutaatioita aiheuttavilla röntgensäteillä ja suodatettava. Lopulta he pystyivät kuitenkin tuottamaan 1 000 kertaa enemmän penisilliiniä kuin alkuperäisessä kokeessa. 

Penisilliini pelastaa sotilaita

Penisilliini osoittautui hyväksi sodan aikana. Sotien suurin tappaja on kautta historian ollut infektio. Ennen penisilliiniä alkaneessa ensimmäisessä maailmansodassa 18% bakteeriperäiseen keuhkokuumeeseen sairastuneista kuoli. Toisessa maailmansodassa kuolleiden määrä laski alle 1%:een. 

Sodan loppuun mennessä amerikkalaiset lääkeyhtiöt tuottivat 650 miljardia yksikköä penisilliiniä kuukaudessa. Tohtori Floreyn ja hänen Oxfordin tutkijaryhmänsä kauhusta uutisoinnit "ihmelääkkeestä" keskittyivät kuitenkin yksinomaan tohtori Flemingiin, ja heidän merkittävä panoksensa jätettiin huomiotta. 

Tämä korjaantui jonkin verran vuonna 1945, kun Fleming, Florey ja Chain saivat Nobelin fysiologian tai lääketieteen palkinnon. Heatleyn panos tunnustettiin vasta vuonna 1990, kun Oxfordin yliopisto myönsi hänelle ensimmäisen lääketieteen kunniatohtorin arvon 800-vuotisen perintönsä aikana.  

Joka syyskuun 28. päivä juhlitaan tohtori Flemingin tekemää penisilliinin keksintöä. On kuitenkin syytä muistaa myös sitä omistautunutta ihmisryhmää, joka auttoi sen synnyttämisessä sellaiseksi kuin se on tänään. 

Lääkinnällisten sienten tulevaisuus

Kuka voi sanoa, mikä on psilosybiinin tulevaisuus maailmanlaajuisena lääkkeenä? Se on tietenkin hyvin erilainen kuin penisilliini, joka auttaa mielenterveyttä ja krooninen kipu pikemminkin kuin infektio. Ja, toisin sanoen, kuka tahansa voi päästä siihen käsiksi. Tarvitset vain sienikasvatussarjan tai taikatryffeleitä, joten se on todellakin hyvin erilainen asia.

Penisillium- ja psilosybiinisieniä yhdistää kuitenkin se, että ne ovat kiehtovia sieniä, jotka jotenkin pystyvät huolehtimaan ihmiskunnasta ja parantamaan sen. Ne ovat sekä salaperäisiä että maagisia. Näyttää siltä, että lääketieteen menneisyys, nykyisyys ja tulevaisuus on..... sieniä 😉.