Alexander Fleming

Неподготовленный ум не может увидеть протянутую руку возможности.

Сэр Alexander Fleming был шотландским врачом и микробиологом, известным в первую очередь открытием фермента лизоцима и первого в мире широко эффективного антибиотического вещества, которое он назвал пенициллином. Он обнаружил лизоцим из своих назальных выделений в 1922 году и вместе с ним бактерию, которую он назвал Micrococcus Lysodeikticus, позже переименованную в Micrococcus luteus. Его открытие того, что позже было названо бензилпенициллином или пенициллином G из плесени Penicillium rubens в 1928 году, описывается как «величайшая победа, когда-либо достигнутая над болезнью». За это открытие он разделил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1945 году с Howard Florey и Ernst Boris Chain.

Fleming получил рыцарское звание за его научные достижения в 1944 году. В 1999 году он был назван в списке Time magazine из 100 наиболее важных людей XX века. В 2002 году он был выбран в опросе BBC для определения 100 величайших британцев, и в 2009 году он также был признан третьим «величайшим шотландцем» в опросе общественного мнения, проведённом STV, позади только Robert Burns и William Wallace.

Ранняя жизнь и образование

Родился 6 августа 1881 года на ферме Lochfield рядом с Darvel в Ayrshire, Scotland, Alexander Fleming был третьим из четырёх детей фермера Hugh Fleming 1816–1888 и Grace Stirling Morton 1848–1928, дочери соседского фермера. Hugh Fleming имел четырёх выживших детей от первого брака. Ему было 59 лет во время его второго брака с Grace, и он умер, когда Alexander было семь лет.

Fleming посещал Loudoun Moor School и Darvel School, получил двухлетнюю стипендию в Kilmarnock Academy, прежде чем переехал в London, где посещал Royal Polytechnic Institution. После работы в судоходной компании в течение четырёх лет двадцатилетний Alexander Fleming унаследовал деньги от своего дяди, John Fleming. Его старший брат Tom уже был врачом и предложил ему следовать той же карьере, поэтому в 1903 году младший Alexander поступил в St Mary's Hospital Medical School в Paddington; он получил степень MBBS со школы с отличием в 1906 году.

Fleming, который был рядовым в London Scottish Regiment Volunteer Force с 1900 по 1914 год, был членом стрелкового клуба при медицинской школе. Капитан клуба, желая оставить Fleming в команде, предложил ему присоединиться к исследовательскому отделу St Mary's, где он стал ассистентом бактериолога Sir Almroth Wright, пионера терапии вакцин и иммунологии. В 1908 году он получил степень BSc с золотой медалью по бактериологии и стал преподавателем в St Mary's до 1914 года.

Получив комиссию лейтенанта в 1914 году и произведённый в капитаны в 1917 году, Fleming служил на протяжении Первой мировой войны в Royal Army Medical Corps и был упомянут в Dispatches. Он и многие из его коллег работали в полевых госпиталях на Западном фронте во Франции. В 1918 году он вернулся в St Mary's Hospital, где был избран профессором бактериологии Лондонского университета в 1928 году. В 1951 году он был избран ректором Edinburgh University на срок в три года.

Научный вклад

Антисептики

Во время Первой мировой войны Fleming вместе с Leonard Colebrook и Sir Almroth Wright присоединился к военным усилиям и практически переместил всё отделение инокуляции St Mary's в британский военный госпиталь в Boulogne-sur-Mer. Служа в качестве временного лейтенанта Royal Army Medical Corps, он был свидетелем смерти многих солдат от сепсиса, вызванного инфицированными ранами. Антисептики, которые использовались в то время для лечения инфицированных ран, он заметил, часто ухудшали состояние раны. В статье, опубликованной в медицинском журнале The Lancet в 1917 году, он описал остроумный эксперимент, который он смог провести благодаря собственным навыкам стеклодувства, в котором объяснил, почему антисептики убивали больше солдат, чем сама инфекция во время войны. Антисептики хорошо работали на поверхности, но глубокие раны имели тенденцию укрывать анаэробные бактерии от антисептического агента, и антисептики, похоже, удаляли полезные агенты, производимые и защищавшие пациентов в этих случаях, по крайней мере, так же хорошо, как они удаляли бактерии, и ничего не делали для удаления бактерий, которые были недосягаемы. Wright сильно поддержал выводы Fleming, но несмотря на это, большинство армейских врачей на протяжении войны продолжали использовать антисептики даже в случаях, когда это ухудшало состояние пациентов.

Открытие лизоцима

В St Mary's Hospital Fleming продолжал свои исследования культуры бактерий и антибактериальных веществ. Как вспомнил его научный помощник в то время V.D. Allison, Fleming не был аккуратным исследователем и обычно ожидал необычного роста бактерий на своих чашках культуры. Fleming дразнил Allison за его «чрезмерную аккуратность в лаборатории», и Allison справедливо приписывал такую неопрятность успеху экспериментов Fleming и сказал: «если бы он был столь же аккуратен, как я, он не сделал бы своих двух великих открытий».

В конце 1921 года, когда он поддерживал чашки агара с бактериями, он обнаружил, что одна из чашек была загрязнена бактериями из воздуха. Когда он добавил назальную слизь, он обнаружил, что слизь ингибировала рост бактерий. Вокруг области слизи был прозрачный прозрачный круг в 1 см от слизи, указывающий зону уничтожения бактерий, за которым следовал стеклистый и полупрозрачный ободок, за которым была непрозрачная область, указывающая нормальный рост бактерий. В следующем тесте он использовал бактерии, поддерживаемые в физиологическом растворе, которые образовали жёлтую суспензию. В течение двух минут добавления свежей слизи жёлтый физиологический раствор полностью прояснился. Он расширил свои тесты, используя слёзы, которые внесли его коллеги. Как вспомнил Allison: «В течение следующих пяти или шести недель наши слёзы были источником этого необычайного явления. Многие были лимоны, которые мы использовали после неудачи лука в производстве потока слёз... Спрос нас на слёзы был настолько велик, что лаборанты были привлечены в помощь, получая три пенса за каждый вклад».

Его дальнейшие тесты с мокротой, хрящом, кровью, семенной жидкостью, жидкостью кисты яичника, гноем и белком яйца показали, что бактерицидный агент присутствовал во всех из них. Он сообщил о своем открытии перед Medical Research Club в декабре и перед Royal Society в следующем году, но не вызвал никакого интереса, как вспомнил Allison:

Я присутствовал на этом заседании [Medical Research Club] как гость Fleming. Его доклад, описывающий его открытие, был получен без каких-либо вопросов и без обсуждения, что было весьма необычно и указывало на то, что оно считалось неважным. В следующем году он прочитал доклад по этому вопросу перед Royal Society, Burlington House, Piccadilly и мы с ним провели демонстрацию нашей работы. Опять же, за одним исключением, мало внимания было уделено этому.

Сообщая в выпуске от 1 мая 1922 года журнала Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences под названием «On a remarkable bacteriolytic element found in tissues and secretions» (О замечательном бактериолитическом элементе, обнаруженном в тканях и секретах), Fleming написал:

В этом сообщении я хочу обратить внимание на вещество, присутствующее в тканях и секретах организма, которое способно быстро растворять определённые бактерии. Поскольку это вещество имеет свойства, сродни ферментам, я назвал его «лизоцимом» и буду ссылаться на него под этим названием на протяжении всего сообщения. Лизоцим был впервые замечен во время некоторых исследований, проведённых на пациенте, страдающем острым насморком.

Это было первое зарегистрированное открытие лизоцима. Вместе с Allison он опубликовал дальнейшие исследования лизоцима в октябрьском выпуске British Journal of Experimental Pathology того же года. Хотя он смог получить большее количество лизоцима из белков яиц, фермент был эффективен только против малого количества безвредных бактерий, и поэтому имел мало терапевтического потенциала. Это указывает на одно из основных различий между патогенными и безвредными бактериями. Описанный в исходной публикации «пациент, страдающий острым насморком», позже был идентифицирован как сам Fleming. Его исследовательский блокнот от 21 ноября 1921 года показал эскиз чашки культуры с небольшой заметкой: «Staphyloid coccus from A.F.'s nose» (Стафилоидный кокк из носа A.F.). Он также идентифицировал бактерию, присутствующую в назальной слизи, как Micrococcus Lysodeikticus, дав названию вида значение «индикатор лизиса» для его восприимчивости к лизоцимной активности. Вид был переклассифицирован как Micrococcus luteus в 1972 году. «Fleming strain» NCTC2665 этой бактерии стал модельным организмом в различных биологических исследованиях. Важность лизоцима не была признана, и Fleming был хорошо осведомлён об этом, в его президентском обращении на заседании Royal Society of Medicine от 18 октября 1932 года он сказал:

Я выбираю лизоцим в качестве предмета для этого обращения по двум причинам: во-первых, потому что я чувствую отцовский интерес к названию, и, во-вторых, потому что его значение в связи с естественным иммунитетом, похоже, не получает должного признания.

В своей Нобелевской лекции от 11 декабря 1945 года он вкратце упомянул лизоцим, сказав: «Пенициллин был не первым антибиотиком, который я случайно открыл». Только в конце XX века была признана истинная важность открытия Fleming в иммунологии, поскольку лизоцим стал первым открытым антимикробным белком, составляющим часть нашего врожденного иммунитета.

Открытие пенициллина

Эксперимент

Иногда находишь не то, что ищешь. Когда я проснулся вскоре после рассвета 28 сентября 1928 года, я уж точно не планировал революционизировать всю медицину, открыв первый в мире антибиотик или убийцу бактерий. Но я полагаю, что именно это я и сделал.

К 1927 году Fleming исследовал свойства стафилококков. Он уже был хорошо известен своей предыдущей работой и получил репутацию блестящего исследователя. В 1928 году он изучал вариацию Staphylococcus aureus, выращиваемого в естественных условиях, после работы Joseph Warwick Bigger, который обнаружил, что бактерия могла расти в разнообразные типы штаммов. 3 сентября 1928 года Fleming вернулся в свою лабораторию после отпуска с семьей в Suffolk. Перед уходом в отпуск он посеял стафилококки на чашки культуры и оставил их на скамье в углу своей лаборатории. По возвращении Fleming заметил, что одна культура была загрязнена грибком, и что колонии стафилококков, находившиеся непосредственно вокруг грибка, были уничтожены, в то время как другие колонии стафилококков дальше были в норме, знаменито заметив «That's funny» (Это забавно). Fleming показал загрязнённую культуру своему бывшему помощнику Merlin Pryce, который напомнил ему: «Так ты открыл лизоцим». Он определил плесень как принадлежащую к роду Penicillium. Он подозревал, что это P. chrysogenum, но коллега Charles J. La Touche идентифицировал её как P. rubrum. Позже было исправлено на P. notatum, а затем официально принято как P. chrysogenum; но наконец в 2011 году было установлено как P. rubens.

Лаборатория, в которой Fleming открыл и тестировал пенициллин, сохранена как Alexander Fleming Laboratory Museum в St. Mary's Hospital, Paddington. Источник грибкового загрязнителя был установлен в 1966 году как происходящий из комнаты La Touche, которая была прямо ниже Fleming's.

Fleming выращивал плесень в чистой культуре и обнаружил, что культуральный бульон содержал антибактериальное вещество. Он исследовал его антибактериальное действие на множество организмов и заметил, что оно влияло на бактерии, такие как стафилококки и многие другие грамположительные патогены, вызывающие скарлатину, пневмонию, менингит и дифтерию, но не брюшной тиф или паратиф, вызванные грамотрицательными бактериями, лечение которых он искал в то время. Это также влияло на Neisseria gonorrhoeae, вызывающую гонорею, хотя эта бактерия является грамотрицательной. После нескольких месяцев называния это «плесневым соком» или «ингибитором», он дал имя пенициллин антибактериальному веществу, присутствующему в плесени, 7 марта 1929 года.

Приём и публикация

Fleming представил своё открытие 13 февраля 1929 года перед Medical Research Club. Его доклад на тему «A medium for the isolation of Pfeiffer's bacillus» не получил какого-либо особого внимания или комментариев. Henry Dale, тогдашний директор National Institute for Medical Research и председатель заседания, намного позже вспомнил, что он даже не почувствовал какого-либо поразительного момента важности в речи Fleming. Fleming опубликовал своё открытие в 1929 году в British Journal of Experimental Pathology, но мало внимания было уделено статье. Его проблема была в трудности производства пенициллина в больших количествах, и к тому же изоляция основного соединения. Даже с помощью Harold Raistrick и его команды биохимиков в London School of Hygiene and Tropical Medicine химическая очистка была тщетной. «В результате пенициллин в значительной степени остался забытым