Fab Fungi: De geschiedenis van penicilline

De ontdekking van penicilline blijft een waar keerpunt; niet alleen voor de medische geschiedenis, maar voor de menselijke geschiedenis in het algemeen. Als een van 's werelds eerste antibiotica betekende het dat artsen eindelijk een middel hadden om hun patiënten te genezen van infectieziekten die ooit een doodvonnis waren geweest. Penicilline is afgeleid van een schimmel genaamd Penicillium notatum, En hoe tegenstrijdig het ook mag lijken met de steriele medische omgevingen die we ons voorstellen, schimmel wordt al heel lang gebruikt in medisch onderzoek. 

De schimmelfamilie

Schimmel maakt deel uit van de schimmelfamilie en is een neefje van zowel heerlijke culinaire paddenstoelen als geestverruimende trippy paddenstoelen. Maar in tegenstelling tot die paddenstoelen is schimmel veel minder aantrekkelijk. Dus hoe heeft iets dat synoniem staat voor dood en bederf uiteindelijk ontelbare levens kunnen redden? Nou, net als Albert Hofmann's ontdekking van LSD (afkomstig van de moederkoren schimmel) het was een soort ongeluk...

Dr. Fleming keert terug naar een puinhoop...

Stel je voor: het is 1928 en bacterioloog Dr. Alexander Fleming is net terug in Londen van zijn zomervakantie in Schotland. Zijn laboratorium in het St. Mary's Hospital is nogal rommelig achtergelaten en hij merkt dat zijn kolonies van Staphylococcus aureus (een soort bacterie, natuurlijk) zijn besmet met schimmel. Net zoiets als wanneer je per ongeluk een mok halfgedronken thee ergens laat staan en er een week later gelukkig een heel ecosysteem groeit. Deze schimmel heette Penicillium notatum, en in plaats van te schreeuwen Bah! en het legen van zijn petrischalen, gedroeg Fleming zich als de bacterioloog die hij was en besloot hij ze onder zijn microscoop te bekijken.  

Fleming observeerde de interactie tussen de bacteriën en de schimmel en was verbaasd te ontdekken dat de  Penicillium notatum de normale groei van de Staphylococcus aureus. Om zijn bevindingen te bevestigen, moest Fleming wachten tot er meer van de schimmel groeide. (wat waarschijnlijk maar een fractie beter is dan kijken hoe verf droogt!) Maar toen dat eenmaal het geval was, kon Fleming zijn ongelooflijke ontdekking bevestigen - dat de Penicillium schimmel het vermogen had om de groei van bacteriën te remmen. Dit betekende dat het mogelijk kon worden ingezet om infectieziekten te bestrijden. 

"Ik was niet van plan om de geneeskunde te revolutioneren"

Dr. Fleming schreef later over die noodlottige dag;

 "Toen ik op 28 september 1928 net na zonsopgang wakker werd, was ik zeker niet van plan om een revolutie in de geneeskunde teweeg te brengen door 's werelds eerste antibioticum, of bacteriedoder, te ontdekken. Maar ik denk dat dat precies was wat ik deed."

In dit geval kun je het Dr. Fleming niet echt kwalijk nemen dat hij zijn eigen hoorn ophemelt. Maar daar houdt het verhaal niet op. Er zouden nog heel wat stappen volgen voordat de schimmels daadwerkelijk medisch gebruikt konden worden. En helaas had Fleming noch de scheikundige opleiding, noch de faciliteiten in St. Mary's om de dingen te doen die er een levensvatbare behandeling van konden maken. Deze 'dingen' waren: het isoleren van het actieve ingrediënt in de penicillineschimmel, het zuiveren ervan, uitwerken welke ziektekiemen het kon bestrijden en hoe het daadwerkelijk te gebruiken. Dus ondanks zijn ontdekking, nadat hij er een artikel over had gepubliceerd, stopte Fleming's onderzoek. Het maakt je dankbaar dat je gewoon psilocybine paddenstoelen kunt eten! 

De bacteriële knuppel wordt doorgegeven

Dus werd deze taak bij toeval opgepakt door Dr. Howard Florey, een professor in de pathologie aan de Universiteit van Oxford. Hij was bedreven in het aanvragen van onderzoeksbeurzen, en in het samenstellen van droomteams van wetenschappelijke collega's. Al lang geïnteresseerd in de antagonistische relatie tussen bacteriën en schimmels, bladerde Dr. Florey in 1938 door een paar oude edities van Het Britse tijdschrift voor experimentele pathologie, toen hij Fleming's artikel over de bacteriedodende eigenschappen van penicilliumschimmel onder ogen kreeg. Al snel had hij zijn laboratoriumcollega's bijeengebracht en waren ze klaar om te ontrafelen wat Fleming bedoelde met penicillium's "antibacteriële werking."

Het team, waartoe ook de begaafde biochemicus Dr. Ernst Chain behoorde, produceerde al snel een reeks primitieve extracten van de penicillium schimmelcultuur. In de zomer van 1940 experimenteerden ze op 50 onfortuinlijke muizen door ze te infecteren met de dodelijke streptokok. De helft stierf aan extreme sepsis. Maar de andere helft, die penicilline-injecties had gekregen, overleefde.

Een productiekwestie

Na dit duidelijke succes besloot Dr. Florey dat hij genoeg bewijs had om het medicijn op mensen te testen. Maar er was een probleem. Er was meer dan 2000 liter schimmel nodig om genoeg pure penicilline te maken voor de behandeling van één persoon met sepsis. En het zal niemand verbazen dat het kweken van zo'n grote hoeveelheid schimmel niet de makkelijkste of meest efficiënte zaak ter wereld was.  

Een sleutelfiguur in dit proces was Dr. Norman Heatley, een biochemicus die het zijn missie maakte om schimmel te kweken in elk vat dat beschikbaar was. (klinkt een beetje als mijn oude huisgenoot! 😉) Van fles tot bedpan, Heatley kweekte penicillineschimmel, zoog de vloeistof af en bedacht manieren om het te zuiveren. Tegenwoordig wordt penicilline geproduceerd in enorme fermentatietanks en met behulp van geavanceerde extractietechnieken. Dit was echter de bescheiden manier waarop de productie van het antibioticum begon. 

Penicilline steekt de vijver over

In 1941, niet lang voordat de VS de Tweede Wereldoorlog inging, reisden Florey en Heatley naar de Verenigde Staten om samen te werken met Amerikaanse wetenschappers in Peoria, Illinois, om een manier te ontwikkelen voor massaproductie van hun ontluikende 'wonderdrug'. 

Realiserend dat hun OG Penicilline notatum nooit genoeg penicilline zou kunnen produceren om mensen betrouwbaar te behandelen, zochten de twee artsen naar een schimmelsoort die productiever was. 

Toen, op een warme zomerdag, bracht laborante Mary Hunt een cantaloupe meloen mee van de markt die bedekt was met een laagje water. "mooi, goud, schimmel." Het geluk wilde dat deze prachtige schimmel de schimmel bleek te zijn Penicillium chrysogeum. Het bleek 200 keer zoveel op te leveren als de oorspronkelijk geteste soort. Maar zelfs deze soort moest worden verbeterd met mutatiebevorderende röntgenstralen en filtratie. Uiteindelijk waren ze echter in staat om 1000 keer zoveel penicilline te produceren als hun oorspronkelijke pogingen. 

Penicilline redt soldaten

Penicilline zou zichzelf bewijzen tijdens de oorlog. Door de geschiedenis heen was infectie de belangrijkste doodsoorzaak in oorlogen. In de pre-penicilline WOI stierven 18% van de mensen met bacteriële longontsteking. In WOII daalde dit tot minder dan 1%. 

Tegen het einde van de oorlog produceerden Amerikaanse farmaceutische bedrijven 650 miljard eenheden penicilline per maand. Tot grote ontsteltenis van Dr. Florey en zijn team van wetenschappers uit Oxford richtten de nieuwsberichten over het 'wondermiddel' zich echter volledig op Dr. Fleming en werden hun belangrijke bijdragen genegeerd. 

Dit werd enigszins gecorrigeerd in 1945 toen Fleming, Florey en Chain de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde kregen. Heatley's bijdrage werd pas in 1990 erkend toen de Universiteit van Oxford hem het eerste eredoctoraat in de geneeskunde toekende in hun 800-jarige erfenis.  

Elke 28e september wordt de ontdekking van penicilline door Dr. Fleming gevierd. Maar het is ook de moeite waard om stil te staan bij de toegewijde groep mensen die heeft geholpen om het te maken tot wat het nu is. 

De toekomst van medicinale paddenstoelen

Wie kan zeggen wat de toekomst van psilocybine als wereldwijd medicijn zal zijn? Natuurlijk is het heel anders dan penicilline, het helpt de geestelijke gezondheid en chronische pijn in plaats van infectie. En anders dan anders is het voor iedereen toegankelijk. Het enige wat je nodig hebt is een paddo kweekset of wat magische truffels.

Wat penicilliumschimmel en psilocybine paddenstoelen echter met elkaar verbindt, is dat het fascinerende schimmels zijn die op de een of andere manier in staat zijn om voor de mensheid te zorgen en haar te genezen. Ze zijn zowel mysterieus als magisch. Het lijkt erop dat voor de geneeskunde het verleden, heden en de toekomst..... schimmel is 😉