Fab Fungi: Zgodovina penicilina

Odkritje penicilina ostaja prava prelomnica ne le v zgodovini medicine, temveč tudi v zgodovini človeštva nasploh. Kot eden prvih antibiotikov na svetu je pomenilo, da so zdravniki končno dobili orodje, s katerim so lahko ozdravili svoje bolnike nalezljivih bolezni, ki so nekoč pomenile smrtno obsodbo. Penicilin je pridobljen iz plesni, imenovane Penicillium notatum, in čeprav se zdi, da je plesen v nasprotju s sterilnim medicinskim okoljem, ki si ga predstavljamo, se že dolgo uporablja v medicinskih raziskavah. 

Družina gliv

Plesni so del družine gliv in so sorodnice okusnih kulinaričnih gob ter gob, ki povzročajo blazne misli. Čeprav je za razliko od njih plesen veliko manj privlačna. Kako je torej nekaj, kar je sinonim za smrt in propadanje, rešilo nešteto življenj? No, podobno kot Albert Hofmann odkritje LSD (iz glive ergot) to je bila nekakšna nesreča...

Dr. Fleming se vrne k neredu...

Piše se leto 1928 in bakteriolog Dr. Alexander Fleming se je pravkar vrnil v London s poletnih počitnic na Škotskem. Njegov laboratorij v bolnišnici St. Mary's Hospital je ostal precej razmetan in opazil je, da so njegove kolonije bakterij Staphylococcus aureus (vrsta bakterije) so bile okužene s plesnijo. Nekako tako, kot če nekje po nesreči pustite skodelico napol popitega čaja in čez teden dni ugotovite, da tam veselo raste celoten ekosistem. Ta plesen se je imenovala Penicillium notatum, in namesto da bi kričali. "fuj! in izpraznil svoje petrijevke, se je Fleming obnašal kot bakteriolog in se odločil, da si jih bo ogledal pod mikroskopom.  

Fleming je ob opazovanju interakcije med bakterijami in plesnijo presenečeno ugotovil, da je  Penicillium notatum je preprečila normalno rast Staphylococcus aureus. Da bi potrdil svoje ugotovitve, je moral Fleming počakati, da je zraslo še več plesni. (kar je verjetno le malo boljše od opazovanja sušenja barve!) Ko pa je to uspelo, je Fleming lahko potrdil svoje neverjetno odkritje - da ima plesen Penicillium sposobnost zaviranja rasti bakterij. To je pomenilo, da bi jo lahko uporabili v boju proti nalezljivim boleznim. 

"Nisem nameraval narediti revolucije v medicini"

Dr. Fleming je pozneje pisal o tistem usodnem dnevu;

 "Ko sem se 28. septembra 1928 prebudil malo po zori, zagotovo nisem nameraval narediti revolucije v medicini z odkritjem prvega antibiotika ali uničevalca bakterij na svetu. A mislim, da sem naredil prav to."

V tem primeru Dr. Flemingu ne morete očitati, da se je sam pohvalil. Vendar se zgodba s tem ne konča. Preden bi se glive lahko dejansko uporabljale v medicini, bi bilo treba opraviti še nekaj korakov. Fleming žal ni imel niti kemijske izobrazbe niti prostorov v bolnišnici St. Mary's, da bi opravil stvari, ki bi omogočile, da bi bilo zdravljenje izvedljivo. Te "stvari" so bile: izolacija aktivne sestavine penicilinske plesni, njeno prečiščevanje, ugotavljanje, proti katerim mikrobom se lahko bori, in kako jo dejansko uporabiti. Kljub odkritju je Flemingova raziskava po objavi članka o njem zamrla. Človek je zaradi tega hvaležen, da lahko poje psilocibinske gobe! 

Bakterijska štafeta je predana

Tako je to nalogo po naključju prevzel Dr. Howard Florey, profesor patologije na Univerzi v Oxfordu. Bil je izurjen v pridobivanju nepovratnih sredstev za raziskave, in . pri sestavljanju sanjskih ekip znanstvenih sodelavcev. Dr. Florey se je že dolgo zanimal za antagonistične odnose med bakterijami in plesnimi, zato je leta 1938 prebiral stare izdaje knjige British Journal of Experimental Pathology, ko je naletel na Flemingov članek o lastnostih plesni penicillium, ki uničujejo bakterije. Kmalu je zbral svoje sodelavce v laboratoriju in ti so bili pripravljeni razvozlati, kaj je Fleming mislil s penicilijem "antibakterijsko delovanje."

Ekipa, v kateri je bil tudi nadarjeni biokemik Dr. Ernst Chain, je kmalu pripravila vrsto primitivnih izvlečkov kulture plesni Penicillium. Poleti leta 1940 so začeli izvajati poskuse na 50 nesrečnih miših in jih okužili s smrtonosnim streptokokom. Polovica jih je umrla zaradi hude sepse. Druga polovica, ki so ji vbrizgavali penicilin, pa je preživela.

Proizvodno vprašanje

Dr. Florey se je po tem očitnem uspehu odločil, da ima dovolj dokazov za testiranje zdravila na ljudeh. Vendar se je pojavila težava. Za izdelavo dovolj čistega penicilina za zdravljenje ene osebe je bilo potrebnih več kot 2 000 litrov plesni. sepsa. In ni presenetljivo, da gojenje tako velikega pridelka plesni ni bilo najlažje ali najučinkovitejše na svetu.  

Pri tem je bil pomemben Dr. Norman Heatley, biokemik, ki si je zadal nalogo gojiti plesen v vseh razpoložljivih posodah. (sliši se malo kot moja stara sostanovalka! 😉) Heatley je od stekleničke do postelje gojil penicilinsko plesen, izsesaval tekočino in ustvaril načine za njeno prečiščevanje. Danes penicilin proizvajajo v ogromnih fermentacijskih bazenih in uporabljajo zapletene tehnike ekstrakcije. Vendar se je proizvodnja antibiotika začela na ta skromen način. 

Penicilin prečka ribnik

Leta 1941, malo pred vstopom ZDA v drugo svetovno vojno, sta Florey in Heatley odpotovala v ZDA, da bi skupaj z ameriškimi znanstveniki v Peorii v Illinoisu razvila način za množično proizvodnjo njunega rastočega "čudežnega zdravila". 

Zavedanje, da je njihov OG Penicillin notatum da ne bo nikoli mogel proizvesti dovolj penicilina za zanesljivo zdravljenje ljudi, sta zdravnika poiskala bolj produktivno vrsto plesni. 

Nekega toplega poletnega dne je laborantka Mary Hunt s tržnice prinesla melono kantalupo, ki je bila prekrita z "lepa, zlata, plesniva." Na srečo se je izkazalo, da je ta čudovita plesen gliva Penicillium chrysogeum. Ugotovljeno je bilo, da daje 200-krat večjo količino prvotno testirane vrste. Toda tudi to vrsto je bilo treba izboljšati z rentgenskimi žarki, ki povzročajo mutacije, in filtracijo. Na koncu so vendarle uspeli proizvesti 1.000-krat več penicilina kot pri prvotnih prizadevanjih. 

Penicilin rešuje vojake

Penicilin se je izkazal med vojno. V zgodovini so bile okužbe v vojnah največji ubijalec. V prvi svetovni vojni pred penicilinom je umrlo 18% oseb z bakterijsko pljučnico. V drugi svetovni vojni se je število zmanjšalo na manj kot 1%. 

Do konca vojne so ameriška farmacevtska podjetja proizvedla 650 milijard enot penicilina na mesec. Vendar so se poročila o "čudežnem zdravilu" osredotočala predvsem na doktorja Fleminga, kar je zelo motilo doktorja Floreyja in njegovo ekipo oxfordskih znanstvenikov, njihov pomemben prispevek pa je bil prezrt. 

To se je nekoliko popravilo leta 1945, ko so Fleming, Florey in Chain prejeli Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino. Heatleyjev prispevek je bil priznan šele leta 1990, ko mu je Univerza v Oxfordu podelila prvi častni doktorat medicine v svoji 800-letni zapuščini.  

Vsako leto 28. septembra praznujemo odkritje penicilina, ki ga je naredil Dr. Fleming. Spomnimo se tudi predane skupine ljudi, ki so ga pomagali razviti v to, kar je danes. 

Prihodnost zdravilnih gob

Kdo lahko reče, kakšna bo prihodnost psilocibina kot svetovnega zdravila? Seveda se zelo razlikuje od penicilina, saj pomaga duševnemu zdravju in kronične bolečine in ne okužbe. Do njega lahko dostopa vsakdo. Vse, kar potrebujete, je komplet za gojenje gob ali nekaj čarobnih tartufov, kar pomeni, da gre za povsem drugačno vrsto ribe.

Penicillium plesni in psilocibinske gobe pa združuje to, da gre za fascinantne gobe, ki lahko nekako skrbijo za človeštvo in ga zdravijo. So skrivnostne in čarobne. Zdi se, da je za medicino preteklost, sedanjost in prihodnost..... gliv 😉