První moderní antibiotikum: příběh objevu penicilinu

Dvacáté století bylo obdobím, kdy lidé rozvíjeli atomovou energii, rozhlasové a televizní vysílání a dokonce i výzkum vesmíru. Přesto je právě objev penicilinu považován za jeden z nejvýznamnějších úspěchů této doby. Toto antibiotikum vlastně změnilo běh dějin: než se objevilo, mohlo i pouhé škrábnutí způsobit gangrénu a přivést člověka do hrobu. Pojďme se dozvědět, ve kterém roce byl penicilin objeven, jak ovlivnil medicínu a kdo penicilin získal.

Mnohé dřívější metody boje s infekčními chorobami jsou podle moderních měřítek považovány za barbarské. Zde jsou některé z nejznámějších:

Pouštění žilou. Tento způsob léčby se poprvé objevil ve starém Egyptě (přibližné datum, kdy se pouštění krve začalo používat, je 1000 let př. n. l.). Až do 40. let 20. století ji lékaři mohli doporučovat pacientům s těžkým zápalem plic. Postup pouštění krve s sebou nesl vysoké riziko úmrtí v důsledku ztráty krve nebo sepse, ale zřejmě mohl být účinný proti některým bakteriím v počátečních stadiích infekce.

Rtuť. Sloučeniny rtuti se používaly při léčbě syfilidy v letech 1363-1910. Díky těžkému kovu bylo možné zastavit infekci v počátečních stadiích pohlavní nákazy, ale z této léčby bylo více škody než užitku. Mezi možné vedlejší účinky patřilo rozsáhlé poškození kůže, sliznic, ledvin a mozku a smrt.

Bylinky. V minulosti se lidé při léčbě často uchylovali k přírodním, ale neužitečným bylinným prostředkům. Vědci potvrdili klinickou účinnost jen několika málo léčivých rostlin. Jedním z takových příkladů je chinin. Jedná se o speciální látku, která se získávala z kůry stromu chinovníku k léčbě malárie. Použití kůry stromu k léčbě horečky poprvé popsali misionáři na počátku 17. století: dřevěné hobliny se vysušily, rozemlely na prášek, smíchaly s vodou a pily ke zmírnění příznaků. Dnes lékaři k boji proti stejnému onemocnění nadále používají syntetický chinin.

Přesto před vynálezem antibiotik zůstávali lidé proti infekcím prakticky bezbranní. Obyčejná hnisavá bolest v krku mohla vyvolat vážné srdeční a ledvinové komplikace nebo vést ke smrti. Nebezpečné byly i jakékoli chirurgické zákroky. Statistiky amerických nemocnic z konce 19. století ukazují, že u pacientů, kteří podstoupili operaci, se v 80 % případů objevila gangréna, která v 50 % případů skončila smrtí člověka v období pooperační rekonvalescence.

Studium plísní jako léku

Lidé již od starověku tušili antibakteriální vlastnosti plísní a snažili se je využít v boji proti infekcím. Perský vědec Ibn Sína (Avicenna), který žil v 10. století, se ve svých spisech zmiňuje o použití plísňových hub k léčbě ran. Později, v 16. století, si možných léčivých vlastností plísní všiml také švýcarský lékař a alchymista Paracelsus. Tato pozorování však nebyla náležitě rozvinuta: pokusy s plísněmi jako léčivým prostředkem byly obnoveny až na konci 19. století.

V roce 1896 tak italský lékař Bartolomeo Gozio při studiu příčin poškození rýže plísněmi objevil látku s antibakteriálními účinky. O rok později francouzský vědec Ernest Duchene zjistil, že některé druhy plísní mohou ničit bacily tyfu. Duchene na to přišel, když si všiml, že arabští stájníci ošetřují koňská zranění plísněmi ze sedel. Duchene provedl sérii pokusů na morčatech, při nichž prokázal, že plísně ničí tyfové bacily. Dokonce na toto téma napsal práci a předložil ji Pasteurovu ústavu. Ernest Duchesne byl tak blízko objevu penicilinu, že vyvolal debatu o tom, kdo první získal penicilin. Někteří lidé se dokonce domnívali, že antibiotikum vytvořil on, a nikoli Alexander Fleming.

Skutečnost je taková, že oba objevy zůstaly bez povšimnutí: Duchene demonstroval spíše biomasu plísní než konkrétní látku, práce nevzbudila zájem a Gozio nedokázal přijít na to, jak a kdy svůj vynález uplatnit. 

Jak Alexander Fleming objevil penicilin

Datum objevu skupiny antimikrobiálních léčiv penicilinů (penicilinu) se tradičně slaví 28. září 1928. V tento den skotský bakteriolog Alexander Fleming před odjezdem na dovolenou zapomněl zavřít okno ve své laboratoři, v důsledku čehož se na vzorky uvnitř rozfoukaly spory. Když se Fleming po dovolené vrátil do práce, zjistil, že jedna z jeho Petriho misek s koloniemi stafylokoků je kontaminována plísní. Než zkažený materiál vyhodil, stihl si Fleming všimnout něčeho neobvyklého: kolem plísně, která se ukázala být kmenem Penicillium notatum, nebyly žádné bakterie. Toto pozorování bylo počátkem příběhu penicilinu.

Fleming si uvědomil, že plísně vylučují látku, která ničí bakterie. Nazval ji penicilin a začal ji studovat. V roce 1929 Fleming své výsledky publikoval, ale jeho práce nevzbudila velký zájem. Důvodem byly potíže, kterým vědec čelil:

• penicilin byl nestabilní;
• penicilin rychle ztrácel své vlastnosti;
• penicilin se obtížně čistil od nečistot.

To vše bránilo tomu, aby se antibiotikum používalo v praxi. Fleming však navzdory obtížím pokračoval ve výzkumu a snažil se izolovat čistý penicilin a stabilizovat jej. Uvědomoval si, že pokud se to podaří, může být lék revolučním nástrojem v boji proti infekcím.

Další Flemingovou zásluhou je jeho vytrvalost. Téměř 10 let se vědec snažil zaujmout kolegy svým objevem a všem posílal vzorky »vývaru« obsahujícího penicilin, aby mu pomohli účinnou látku stabilizovat a očistit od nečistot. Z jednoho takového vzorku byl penicilin izolován o 10 let později.

Obnovený zájem o penicilin: práce Floreyho, Cheyna a Heatleyho

Ačkoli Fleming byl první, kdo získal penicilin, vynález hotového léku by nebyl možný bez přispění mikrobiologových kolegů. Koncem 30. let 20. století se v Oxfordu o Flemingovu práci začala zajímat skupina vědců vedená australským patologem Howardem Floreym a německým biochemikem Ernstem Cheinem. Uvědomili si, že na základě penicilinu lze vytvořit převratné léky, a rozhodli se ve výzkumu pokračovat. Je důležité poznamenat, že k týmu se připojil také Norman Heatley, talentovaný biochemik, který byl zodpovědný za šlechtění léčivé plísně. Z velké části díky němu byla také vytvořena účinná metoda čištění antibiotika.

Nakonec vědci uspěli: Chein penicilin z výtažku plísně vyčistil. Tým pokračoval v pokusech na zvířatech. Nakazili osm myší smrtelnou dávkou bakterií a čtyřem z nich pak aplikovali první antibiotikum. Druhý den všechny myši, které injekci nedostaly, uhynuly, zatímco hlodavci, kteří lék dostali, byli v pořádku. Vědci výsledky svých pozorování zveřejnili v roce 1940 a pokračovali v práci na zázračném léku.

Dvanáctý únor 1941 je významným datem v historii antibiotik. V tento den tým provedl první pokus s podáním penicilinu člověku. Londýnský policista Albert Alexander, který trpěl vážnou infekcí s hnisavým zánětem po celém těle, se stal prvním pacientem léčeným penicilinem. Oxfordský tým se rozhodl podat Alexandrovi, který byl na pokraji smrti, injekci antibiotika. To vedlo k výraznému zlepšení mužova stavu, ale přísun látky nestačil k úplnému uzdravení. Penicilinu bylo tak málo, že vědci filtrovali Alexandrovu moč, aby z ní izolovali zbytky látky. I přesto Alexander zemřel. Tento případ prokázal, že penicilin má velký potenciál, ale také zdůraznil důležitost jeho získávání v průmyslovém měřítku.

Penicilin za druhé světové války

Po úspěchu prvních klinických zkoušek penicilinu se ukázal skutečný význam jeho objevu – vědci se stali držiteli klíče k porážce infekčních chorob. Množství penicilinu, které se Floreyho týmu podařilo získat, však nestačilo k širokému použití. A vzhledem k tomu, že s vypuknutím druhé světové války potřeba účinných antibiotik mnohonásobně vzrostla, bylo třeba jeho výrobu co nejdříve uvést do chodu. Problém spočíval v tom, že veškeré kapacity britských farmaceutických společností byly soustředěny na potřeby fronty, země neměla prostředky na práci na novém léku. V roce 1941 našli Florey a Heatley východisko: museli odejít do USA, aby pokračovali v práci. Heatley se natolik obával, že vývoj padne do rukou nacistů, že navrhl použít lstivost a napustit plášť spórami hub. Takový transport se mu zdál bezpečnější.

V Americe si okamžitě uvědomili význam penicilinu, Flory a Heatley získali potřebnou pozornost a finanční prostředky. Společně s odborníky z USA identifikovali přesný druh plísně, z níž Flemingův penicilin pocházel, a začali vyvíjet metody pro rozšíření výroby. V Americe se jim také podařilo najít plíseň příbuznou původnímu vzorku, která produkovala šestkrát více penicilinu. I ta byla nalezena náhodou, a to na melounu, který přinesl z trhu jeden z asistentů.

Krmením plísně kukuřičným odpadem bohatým na cukr se týmu podařilo dostat výrobu penicilinu na průmyslovou úroveň. A zatímco na začátku roku 1941 penicilin nestačil k vyléčení jednoho člověka, v roce 1944 dosáhla výroba v USA 100 miliard kusů měsíčně. To stačilo na léčbu 40 000 vojenských a civilních pacientů.

Nepodařilo se antibiotiky zcela zbavit infekcí?

Význam objevu penicilinu nelze podceňovat. Znamenal novou éru v medicíně: většina nebezpečných bakterií byla poražena. To vedlo k prodloužení průměrné délky života (ze 47 let na 78,8 let v USA).

Revoluce, kterou Fleming zahájil, je však na ústupu: objevuje se stále více bakterií odolných vůči antibiotikům. První případy rezistence byly zaznamenány již ve 40. letech 20. století a od té doby se problém jen zhoršuje. Dnes je rezistence vůči antibiotikům jednou z nejvážnějších hrozeb pro celosvětové zdraví. Vědci a zdravotníci na celém světě pracují na nových lécích a strategiích boje proti rezistentním infekcím, ale tento problém je stále naléhavý a vyžaduje neustálou pozornost. Aby se zabránilo návratu do »temného věku medicíny«, je třeba omezit používání penicilinu a dalších antibiotik. Je důležité užívat tyto typy léků pouze na lékařský předpis a pouze k léčbě bakteriálních infekcí, jinak se jednoho dne můžeme opět ocitnout bezbranní vůči bakteriím.

(cik, TASS)