抗霉菌药

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盘尼西林曾扭转二战格局的药物 [复制链接]

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年2月,英国英格兰东南区牛津,一名40医院的病房内等待死神的降临,他不小心划伤自己所引起的感染,却造成这样的局面,他已经陷入绝望,他的结膜、口腔、肺部都出现了大量脓肿,同时他还出现间歇性的寒战、高烧和呼吸急促,他的生命危在旦夕。

而这时,一剂神奇的药物注入他的体内,几个小时后,原本扩散到肺部的感染得到了显著改善,但这种神奇的药物全世界仅此一剂,由于药物不足,这名男子几天后还是离开了人间。而这神奇的药物就是盘尼西林,也是我们熟知的青霉素。

无意的发现

年,英国微生物学家亚历山大·弗莱明,被一篇关于金黄色葡萄球菌变异的研究文献深深吸引,文献称经过长期温室培养,该细菌会发生多种变异。因为这种细菌广泛分布于自然界,且极易引起人体多部位多类型的感染。弗莱明决心重现文献记述的实验过程,并试图验证是否还会有其他的变异产生。

年7月的盛夏,弗莱明与好友相约度假,在临行前他将众多未清洗的培养皿摞在一起,放在了试验台阳光照不到的位置,就离开了实验室。但谁也不会想到几粒不知从何而来的青霉菌孢子意外地落入了满是葡萄球菌的培养皿中。9月日,他度假归来回到实验室,他的前任助手恰巧来串门,寒暄中助手询问弗莱明最近在做什么研究,于是他顺手拿起顶层第一个培养皿,准备向助手解释,但他发现培养皿边缘出现了一块诡异的青绿色菌斑,而菌斑周围原本旺盛的葡萄球菌都被溶解了。

弗莱明立即动手培养这种青绿色的霉菌,并确定这是他原本熟知的青霉菌,又经过了反复试验,他发现青霉菌能够分泌出某种物质,而这种物质可以在几小时内对葡萄球菌进行溶解。他根据这个霉菌的种类——青霉菌(Penicillium),把这种神奇物质命名为盘尼西林(Penicillin),也就是青霉素。

年6月,弗莱明把自己的发现写成论文,即《关于霉菌培养的杀菌作用》,发表在了《不列颠实验病理学杂志》上。可惜的是,在那个年代,弗莱明未能解决青霉菌的大规模培养、青霉素大规模提纯、具体有效成分、临床效果等问题,这也导致他的发现一直没有引起学界的广泛重视。

但他没有放弃,而是一代代继续培养这个菌株,直到两个年轻人出现在了他的面前。

二次“发明”

这两个年轻人分别是澳大利亚药理学家霍华德·弗洛里和从德国逃来的犹太生物化学家恩斯特·钱恩。

年,二人在牛津大学组成了一个微生物实验室,对细菌抗生方面潜心研究,一天他们二人发现了弗莱明十年前的那篇论文,被深深吸引,他们决心实现青霉素的提纯与量产。年,弗莱明也将他培养下来的青霉菌菌株交给了他们,请他们完成自己的夙愿。

年,弗洛里和钱恩运用冷冻干燥法首次提取了青霉素晶体,并通过大量培养和提纯,在小鼠身上进行了青霉素治疗细菌感染的实验,实验得到成功二人受到极大鼓舞。此后又经过一系列实验,证实了青霉素不止对金黄色葡萄球菌有效,对链球菌、白喉杆菌等多种细菌感染也有奇效。在研究中,他们也解开了青霉素的工作机理之谜,青霉素之所以既能杀死病菌,又不损害人体细胞,原因就在于青霉素所含有的青霉烷能使病菌细胞壁的合成发生障碍,导致病菌溶解死亡,而人和动物的细胞则没有细胞壁。

年2月,弗洛里将他们现有的青霉素全部汇集到一起,注射到了文章开头因急性感染奄奄一息的男人身上。实验虽然取得了很好的效果,但因为无法大规模提纯量产,导致患者无法医治使他一点也高兴不起来。

规模量产

量产青霉素的路径实际很简单,青霉素源于青霉菌,量产的关键就是寻找能够大量提纯青霉素的青霉菌菌种,再通过大量培养这类菌种从而实现青霉素的大规模生产。但青霉菌这种来自大自然的古老菌种,无处不在,寻找到优质的菌种就如同大海捞针一般。

但科学的进步往往就是不断努力的同时,再加上一点小运气。

年,弗洛里从泥土中分离出的青霉菌菌种,使青霉素的产量从每立方厘米2单位提高到了40单位。不久,弗洛里在实验室外散步时,又无意间瞥见水果店角落处的一只腐烂的西瓜,在这只西瓜的溃烂处,出现了一层绿色的霉斑,弗洛里立即将这只烂西瓜抱回实验室并取下绿霉开始培养。结果就是这么出人意料,他们就这样得到了使青霉素产量每立方厘米达单位的优质青霉菌菌种。

年,第二次世界大战激战正酣,英美联军伤亡惨重,医疗保障捉襟见肘,大量受伤的士兵在战场上得不到及时的消毒治疗,从而死于一个个小小的伤口感染。在这种情势下,美军方面迫切寻找解决办案,年10月,弗洛里和美国军方签订了首批青霉素生产合同,得到军方资助后青霉素药品产量瞬间提升。4年,青霉素的供应已足够治疗二战期间所有参战的盟军士兵。同年6月,在诺曼底登陆时,盟军已有亿单位、10万剂青霉素储备。青霉素的横空出世,迅速扭转了战局,它与原子弹和雷达,并列为二战的三大发明。

后记

5年,为表彰在青霉素研究中做出的杰出贡献,弗莱明、弗洛里、钱恩三人共享了当年的诺贝尔生理学或医学奖。

青霉素的发现和应用是二十世纪医学史上最伟大的发现之一。据统计,它使整个人类的寿命从45岁提高到60岁。时至今日,青霉素类药物仍然是临床应用最广泛的抗生素之一,它无时无刻不在挽救着人们的生命。

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