Одни открытия — это результат счастливого стечения обстоятельств, а другие — упорства, настойчивости и тщательности в проведении научных экспериментов. Примером первого варианта развития события может служить пенициллин. Второго — стрептомицин, антибиотик, который открыл Зельман Ваксман, родившийся 2 июля 129 лет назад, в 1888 году. MedAboutMe рассказывает историю открытия стрептомицина — лекарства, спасшего мир от туберкулеза и чумы.
Человек из разных стран
Зельман Абрахам Ваксман появился на свет на территории тогдашней Российской империи, в ныне украинской деревеньке Новая Прилука. Из-за своей еврейской национальности, сразу после смерти матери в 1910 году, он из России перебрался в Америку, к сестрам на ферму в штате Нью-Джерси. Там он получил образование и гражданство США. В 1918 году Ваксман защитил степень доктора в Университете Калифорнии в Беркли в области химии ферментов, после чего обосновался в Ратгерском университете штата Нью-Джерси. Именно там и разворачивались основные события в его карьере и в истории создания стрептомицина.
Палочка Коха и микробиологический скандал
Зельман Ваксман и стрептомицин медленно, но верно двигались друг навстречу другу в потоке истории. И сошлись они на ниве туберкулеза.
Собственно туберкулезная палочка была открыта Робертом Кохом еще в 1882 году. За свои труды в 1905 году он был награжден Нобелевской премией, но лекарства от болезни, убивавшей людей миллионами, ему найти не удалось. Был момент, когда в 1890 году Кох выделил туберкулин и предложил использовать его для своего рода вакцинации от туберкулеза. Но защитного эффекта введение туберкулина не давало, зато приводило к массе негативных побочных эффектов, так что от этой идеи пришлось отказаться.
За следующие 40 лет ученые накопили немало данных о поведении палочки Коха. В частности, было доказано, что она погибает при контакте с почвами. Именно поэтому в 1932 году представители Американской национальной ассоциации по борьбе с туберкулезом обратились к Ваксману, который на тот момент был уже известным микробиологом, специализирующимся на почвенных микроорганизмах.
За следующие несколько лет команда Ваксмана проанализировала десятки тысяч бактерий из почвы на предмет угнетения ими туберкулезной палочки. Оказалось, что убийственным воздействием на нее обладают актиномицеты — бактерии Streptomyces griseus, которые в определенные период своей жизни умеют формировать мицелий, словно у грибков. Из них в 1940 году был получен актиномицин — весьма токсичное вещество, которое убивало и палочку Коха, и подопытное зараженное ею животное (морских свинок). Еще через два года исследователи выделили более приемлемый вариант — стрептотрицин. Это было почти то, что надо, только терапевтическое окно (между убийственной дозой и лечебной) у него было слишком маленьким.
Ваксман продолжил работу со стрептотрицином, а дальнейшие поиски лекарства оставил своим сотрудникам. И именно им, а точнее аспиранту Альберту Шацу, в 1943 году удалось обнаружить тот самый стрептомицин, который успешно убивал туберкулезных микобактерий и оставлял свинок живыми и здоровыми. В 1948 году Ваксман и Шац оформили патент США на «стрептомицин и процесс его получения». На этом месте начинается скандальная история о том, кто же в итоге должен считаться первооткрывателем второго в мире антибиотика.
Именно Ваксман является автором термина «антибиотик». Как объяснял он сам, это слово означает вещество, которое один микроб производит для борьбы с другим микробом.
В ходе судебных тяжб Ваксман добился права первооткрывателя, что в будущем принесло ему интерес фармацевтических компаний. Шац был официально признан сооткрывателем стрептомицина, и даже позднее, в 1994 году, получил высшую награду от фонда Рутгерса, финансировавшего разработку препарата. Но с Ваксманом он больше не работал и до конца жизни безуспешно пытался доказать свой приоритет в открытии антибиотика. Присуждение Нобелевской премии показывает, что научное сообщество в данном случае выступило на стороне Ваксмана.
Стрептомицин: второй среди первых
Как известно, первым антибиотиком, открытым человечеством, был пенициллин. Любопытство британского бактериолога Александра Флеминга в удачном сочетании с беспорядком в лаборатории стало причиной того, что он случайно обнаружил вещество, повреждающее мембраны бактериальных клеток. Дело было в начале 1920-х годов. В 1928 году исследователь выделил первый в мире антибиотик, а его статья, посвященная пенициллину, вышла в свет в 1929 году. Во время Второй мировой войны производство пенициллина уже шло полным ходом.
Открытие стрептомицина в 1943 году позволило совершить еще одну революцию в медицине: остановить туберкулез. Сегодня, конечно, медики обзавелись более эффективными и менее токсичными антибиотиками, но когда-то именно стрептомицин стал шансом на жизнь для сотен тысяч пациентов с туберкулезом. Впрочем, в некоторых странах из-за своей дешевизны он остается довольно популярным препаратом.
Итак, в свое время стрептомицин оказался находкой для врачей. Это аминогликозид широкого спектра действия, который уничтожает и грамотрицательных, и грамположительных бактерий. Действует он двумя путями:
- Во-первых, он разрывает цикл Кребса — самую главную последовательность биохимических реакций в живых организмах. Причем цикл Кребса в животной клетке протекает в митохондриях — туда стрептомицин проникнуть не может, поэтому для млекопитающих он безопасен. У бактерий митохондрий нет, так что они оказываются беззащитны перед действием стрептомицина.
- Во-вторых, он блокирует образование одной из частей бактериальной рибосомы, то есть нарушает синтез белка в клетке бактерии и активирует процессы распада РНК.
К сожалению, при длительном его применении бактерии развивают резистентность (устойчивость) к нему. По этой причине стрептомицин можно принимать только по назначению врача, причем нередко он идет в комплексе с другими антибиотиками.
Кстати, стрептомицин сегодня применяется не только для лечения различных инфекций. С его помощью угнетают «цветение» аквариумов и лечат грибковые и бактериальные заболевания растений.
Чума, стрептомицин и бактериологические войны
Стрептомицин является эффективным средством против таких опасных инфекций, как бруцеллез, туляремия и др. Именно этот антибиотик позволил человечеству также справиться еще с одним тяжелейшим заболеванием, когда-то выкашивающим целые города — с чумой. Впервые для лечения чумы его использовали в 1947 году советские бактериологи, работавшие на территории Маньчжурии во время эпидемии. К удивлению врачей, стрептомицин позволил спасти даже тех больных, которых они сочли безнадежными.
История с советским стрептомицином заслуживает отдельного разговора. Дело в том, что Ваксман, получив патент на антибиотик, не спешил обнародовать метод получения вещества. Секрет производства получила от него компания Мерк, которая и стала выпускать лекарство. Через некоторое время канадские ученые опубликовали свой способ выделения стрептомицина, но только для отдельных штаммов актиномицетов. Так что советским исследователям Н.Ф. Копылову и Г.А. Радовицкому пришлось разрабатывать свою собственную схему производства препарата из отечественных штаммов актиномицетов и на отечественных же средах.
Идея использовать лекарство против чумы вообще основывалась на единственном упоминании о его потенциальной эффективности против чумной палочки. Успех применения стрептомицина был таков, что в том же 1947 году препарат был в экстренном режиме включен в перечень медикаментов, которыми снабжались противочумные отряды на территории СССР.
Существует даже конспирологическая теория о том, что именно изобретение стрептомицина заставило военных ряда стран отказаться от мысли использовать возбудителей чумы в качестве бактериологического оружия.
Зельман Ваксман, антибиотики и история науки
Существует мнение, что Александр Флеминг — изобретатель пенициллина — конечно, совершил великое дело: первым открыл вещество, убивающее бактерий. Но слишком много случайностей сыграло в этом свою роль. И поэтому, как подчеркнул профессор Арвид Волгрен на вручении Нобелевской премии, именно Ваксмана следует считать отцом-основателем антибиотикотерапии, так как открытие стрептомицина — это пример научного познания, целенаправленной работы большой группы ученых, а не слепой удачи.
Добавим также, что и по сей день актиномицеты (в основном, род Streptomyces) являются источником 70% антибиотиков, полученных естественным путем. В этот список входят эритромицин, неомицин, гентамицин и др. И роль Зельмана Ваксмана в развитии данного направления невозможно переоценить.
