Антибиотики (А. Флеминг 1929 г. Э. Чейн., Х. Флори 1940 г. З. В. Ермольева 1942 г.)

 

Энтузиаст и трудолюбивый человек, Чейн был умелым и оригинально  мыслящим химиком. У Флори был  бесспорный талант, руководя работой  других исследователей, выбирать наиболее перспективное направление. Этот дар  в сочетании с энергией Чейна  привел к дружескому и плодотворному  сотрудничеству. Позднее, однако, из-за несходства характеров союз распался. Вскоре после того, как Чейн перебрался в Оксфорд, Флори предложил ему  заняться биохимическими исследованиями лизоцима. Завершая работу над этим ферментом в 1938 г., Чейн заинтересовался  антимикробными веществами вообще. Прочитывая все, что мог найти на эту тему, он натолкнулся на оригинальную статью Флеминга за 1929 г. о пенициллине.

 

Открыв пенициллин благодаря везению  и таланту наблюдателя, Флеминг  занялся другими исследованиями, поскольку препарат отличался химической нестабильностью и мог быть получен  лишь в небольших количествах. Производство пенициллина в объемах, достаточных  для проведения серьезных исследований, потребовало совместных усилий специалистов ряда дисциплин. Это была группа исследователей, как бы специально предназначенная  для того, чтобы ей руководил Флори.

 

Проект по изучению пенициллина  осуществлялся в три стадии. Первая заключалась в том, чтобы преодолеть основные трудности по получению  достаточного для дальнейших исследований количества пенициллина. В 1939-1940 гг. Флори, Чейн и их коллеги занимались поисками новых методов по выращиванию  больших количеств плесени рода Penicillium, отрабатывали условия, при которых  плесень вырабатывала пенициллин, и  технические приемы по экстрагированию  и очистке активного антибиотика. В успешном осуществлении этой стадии особая заслуга принадлежит биохимику  Норману Г. Хитли, обладавшему исключительными  способностями по проектированию и  конструированию лабораторного  оборудования.

 

Работа над второй фазой проекта  началась в мае 1940 г., когда удалось  наконец получить столько неочищенного пенициллина, что стало возможным  проверить его действие на инфицированной мыши. Хотя ученые уже знали, что  антибиотик разрушает бактерии в  чашках с культурами, не нанося ущерба здоровым тканям организма млекопитающих, даже Флори, отличавшийся крайней сдержанностью  и не любивший расточать похвалы, был потрясен результатами, заметив: «Это похоже на чудо». Первые клинические  испытания в начале 1941 г. подтвердили  результаты экспериментов на животных: пенициллин оказался намного более  эффективным и намного менее  токсичным, чем любой другой из известных  антибиотиков.

 

Вторая мировая война, разгоревшаяся  к тому моменту в Европе, настоятельно диктовала острую потребность в  пенициллине, но осуществить производство необходимых количеств препарата  в Англии военного времени было невозможно. В июне 1941 г. Флори и Хитли отправились  в Соединенные Штаты, чтобы приступить к реализации третьей стадии проекта. В Вашингтоне Флори обсуждает  возможности промышленного производства пенициллина с сельскохозяйственным департаментом США и несколькими  фармацевтическими фирмами. В решении  американцев поторопиться с этим делом не последнюю роль сыграла  и рекомендация А. Ньютона Ричардса, с которым Флори работал в  Пенсильвании в 1926 г. Теперь Ричарде  возглавлял Комитет медицинских  исследований при Бюро исследований и развития науки Соединенных  Штатов. Он поддержал предложение  Флори и помог убедить правительство  США выделить огромные ассигнования для реализации проекта. В результате ко времени высадки войск в  Нормандии в 1944 г. американские фармацевтические лаборатории сумели производить  пенициллин в количествах, достаточных  для нужд армии.

 

Наладив производство пенициллина  в Соединенных Штатах, Флори в  конце 1941 г. вернулся в Англию. Он и  его жена провели серьезные испытания  для определения наилучших методов  проверки антибиотика. После публикации второго отчета об этих испытаниях лондонская «Тайме» напечатала редакционную статью, рассказав в ней без  упоминания имен об оксфордских исследованиях. Бывший наставник Флеминга Элмрот Райт письмом сообщил в газету, что  честь открытия принадлежит Флемингу. Когда интервью с последним появились  в прессе, один оксфордский профессор  проинформировал «Тайме» о заслугах группы Флори. Сам Флори отказался  встречаться с репортерами и  запретил кому-либо из своих сотрудников  общаться с представителями прессы. По мнению Флори, реклама вредит ученым и их делам.

 

Флори разделил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за 1945 г. с  Чейном и Флемингом «за открытие пенициллина и его целебного  воздействия при различных инфекционных болезнях». В Нобелевской лекции Флори остановился на новых методах  исследования антибактериальных веществ  и перспективах их изучения. Обсуждая практические стороны подобных исследований, он отметил, что «они дополняются  важными теоретическими аспектами. Для химика это изучение структуры  веществ – нередко совершенно необычного типа». «Если посмотреть на эти проблемы еще шире, – продолжал  он, – то, дав четкие определения  антибактериальным веществам, мы сможем лучше представить тот процесс  бесконечной борьбы за существование, который повсюду ведут микроскопические организмы».

 

После войны Флори продолжал  работу над антибиотиками, наиболее удачными из которых были цефалоспорины. Он вернулся также к своим ранним увлечениям структурой и функцией мелких кровеносных сосудов и с помощью электронного микроскопа расширил границы своего исследования настолько, насколько позволяли пределы технических возможностей 1920-х гг.

 

В 1960 г. Флори был избран президентом  Королевского общества, высшего органа британской науки. Яркий, красноречивый  и волевой человек, он продолжал  использовать свои выдающиеся организаторские  способности. За пять лет пребывания Флори на посту президента Королевское  общество было радикально преобразовано, число его членов увеличилось, а  штаб-квартира переместилась. Оно стало  принимать более активное участие  как в решениях правительства, так  и в жизни общества в целом. За свои заслуги перед медициной  Флори в 1944 г. был удостоен дворянского  звания, а в 1965 г. получил пожизненный  титул пэра и орден «За заслуги».

 

Этель Флори, смолоду не отличавшаяся хорошим здоровьем, умерла в 1966 г., и  в следующем году Флори женился  на физиологе Маргарет Дженнингс, с  которой он работал с 1936 г. Умер Флори  от сердечного приступа 21 февраля 1968 г.

 

Награжденный памятной медалью  Мистера Королевского колледжа хирургов (1945), медалью Копли Королевского общества (1957) и золотой медалью  имени Ломоносова Академии наук СССР (1965), Флори был удостоен почетных степеней многих университетов и  членства многочисленных профессиональных обществ.

 

 

        Источник:

 

Лауреаты Нобелевской премии: Энциклопедия. Пер. с англ.– М.: Прогресс, 1992.

Электронная версия: N-T.org - электронная  библиотека. Нобелевские лауреаты.

 

ЧЕЙН (Chain), Эрнст  Борис

 

19 июня, 1906 г.  –  12 августа, 1979 г.

Нобелевская премия по физиологии и  медицине, 1945 г.

совместно с Х. У. Флори и А. Флемингом 

 

Немецко-английский биохимик Эрнст  Борис Чейн родился в Берлине, в еврейской семье. Его отец, Михаил Чейн, родился в России, эмигрировал  в Германию, изучал химию в Берлине, а затем завел там прибыльное химическое производство. Мать Чейна, Маргарет Чейн (Эйснер), была уроженкой  Германии. В 1920 г. отец Чейна умер, оставив  наследство; однако из-за инфляции 1923-1924 гг. семья разорилась. Все же оставалось достаточно денег для того, чтобы  Чейн смог получить образование в  Университете Фридриха Вильгельма, окончив  его с дипломом по химии. Чейн серьезно занимался музыкой, мечтая о карьере  пианиста. Однако в 1930 г., получив докторскую степень по химии, сделал окончательный выбор и начал изучать биохимию ферментов в госпитале Шарите в Берлине.

 

Спустя два года Чейн принял немецкое гражданство, однако, когда к власти в Германии пришел Гитлер, он решил  эмигрировать в Англию, поскольку  был евреем и придерживался левых  взглядов в политике. Через 6 лет  он стал британским подданным. Однако Чейн не смог устроить переезд в  Англию для своей матери и сестры, и после 1942 г. его мать погибла  в концентрационном лагере, а сестра пропала без вести.

 

В Англии Чейн сначала начал работать в лондонской больнице Университетского колледжа. Однако он считал, что возможности  для исследований здесь неудовлетворительные. В этом же году он переехал в Кембридж и стал работать под руководством Фредерика Гоуленда Хопкинса. Хотя лаборатория в Кембридже была оборудована не лучше, чем в Лондоне, обстановка была более располагающей  для работы и Хопкинс как ученый вызывал искреннее восхищение Чейна.

 

Между тем в 1935 г. Хоуард Флори был  назначен профессором Оксфордского университета. Этот ученый был патологом  и бактериологом и стремился  перестроить преподавание и исследовательскую  работу в области патологии. Для  этого он призывал патологов-экспериментаторов  и химиков к тесному сотрудничеству. Флори обратился к Хопкинсу с  просьбой рекомендовать кандидатуру  для руководства биохимическими исследованиями в школе патологии  Уильяма Данна Оксфордского университета, и Хопкинс предложил Чейна.

 

Одной из первых тем, которую Флори  предложил Чейну по прибытии его  в Оксфорд, было исследование антибактериальных  веществ, в т. ч. лизоцима, открытого  Александером Флемингом в 1922 г. «Лизоцим обладает всеми свойствами фермента, – писал Чейн впоследствии, –  однако свойства субстрата бактерий, на который он действует, были неизвестны». Чейн занялся выделением этого субстрата (т.е. вещества, на которое действует  фермент) и изучением его взаимодействия с лизоцимом. Позже он сказал: «Впервые в жизни я столкнулся с необходимостью получать микробную биомассу в больших  количествах, и с тех пор эта  проблема стала главной в моей научной карьере».

 

В ходе своих исследований химических свойств лизоцима Чейн изучил все  имеющиеся труды по естественным противомикробным веществам. «Эта область  казалась мне весьма обширной и почти  неизученной, и здесь можно было открыть новые антибактериальные  вещества, которые представляли бы научный и клинический интерес», – писал Чейн впоследствии. Среди  научных трудов он нашел первое описание пенициллина Флемингом, опубликованное в 1929 г.

 

Флеминг открыл пенициллин в 1928 г., однако в начале 30-х гг. он почти прекратил  исследование этого вещества, так  как оно было химически нестойким  и его трудно было производить  в количествах, достаточных для  научных исследований. Чейн писал: «Трудности, с которыми столкнулся Флеминг, только подстегнули мой интерес к  обнаруженному Флемингом пенициллину. Я сказал Флори, что мы, безусловно, найдем способ хотя бы частично очистить пенициллин, несмотря на его лабильность (нестойкость)... В связи с этим мы начали наши работы по его выделению  и очистке, не столько желая найти  новый антибактериальный химиотерапевтический препарат, сколько пытаясь выделить фермент, который, как мы надеялись, будет гидролизовать общий субстрат на поверхности клеток многих патогенных бактерий».

 

По предложению Чейну Флори  добился от Рокфеллеровского фонда  субсидий для работ над пенициллином, которые начались в 1938 г. Чейн и его  коллега Норман Хетли быстро пришли к выводу, что пенициллин – это  не фермент, а сравнительно мелкая молекула органического соединения. Небольшие  размеры молекулы пенициллина заставили  исследователей сделать ошибочные  предположения, что будет легко  расшифровать его молекулярную структуру  и синтезировать. Оба предположения  оказались неверны.

 

Оказалось, что в состав пенициллина  входит комплекс из реактивных групп (впоследствии такая структура была названа  бета-лактамом), который ранее никогда  не обнаруживался в природе и  лишь в редких случаях обнаруживается в лабораторных условиях. Чейн предположил  существование подобной структуры  в 1943 г., однако он был не единственным ученым, высказавшим подобную точку  зрения, а кроме того, он допускал возможность структур и другого  типа. Лишь в 1949 г. вопрос прояснился благодаря  работам по рентгенологической кристаллографии  Дороти Ходжкин. Оказалось также, что  бета-лактам трудно синтезировать; хотя этот синтез и был осуществлен  в 1957 г., он до сих пор остается слишком  дорогостоящим.

 

Тем временем Чейн и Флори обнаружили, что вместо того, чтобы синтезировать  пенициллин, они могут получать его  в концентрированном виде с помощью  новой методики лиофилизации, при  которой раствор пенициллина  вначале замораживался, а затем  водные пары изгонялись и конденсировались при очень низкой температуре. Особую роль в разработке и конструировании  лабораторного оборудования сыграл Хетли. К маю 1940 г. Чейн и Флори  получили неочищенный пенициллин в  количествах, достаточных для того, чтобы опробовать его эффект на мышах  с инфекционными заболеваниями, которые приводили обычно к летальному исходу. Результаты показали терапевтическую ценность пенициллина при лечении распространенных инфекций. На следующий год Флори начал первые клинические испытания пенициллина.

 

Чейн отличался непостоянством и неуживчивостью. Вначале его  взаимоотношения с Флори были вполне дружескими: Флори руководил  работой, а Чейн вносил в нее свой энтузиазм. Однако после 1941 г. их отношения  стали портиться: Флори и Хетли  поехали в Соединенные Штаты  для помощи в изучении и производстве пенициллина, а Чейн остался в  Англии. В 1944 г. появились слухи о  том, что Нобелевская премия может  быть присуждена одному Флемингу или  Флемингу и Флори, и это лишало Чейну душевного равновесия.

 

Однако Нобелевская премия по физиологии и медицине была присуждена совместно  Чейну, Флемингу и Флори «за открытие пенициллина и его лечебного  эффекта при многих инфекционных заболеваниях». На церемонии награждения  ученый из Каролинского института Горан  Лилиестранд напомнил, что пенициллин оказывает необычайно сильный лечебный эффект при многих серьезных инфекционных заболеваниях, включая общее заражение  крови, менингит, газовую гангрену, пневмонию, сифилис, гонорею и многие другие.

 

Несмотря на всеобщее признание  работ Чейну и его коллег, его  неудовлетворенность все усиливалась. С самого начала он хотел получить патент на разработанные его группой  методики и в 1948 г. подал заявку на предварительный патент. Однако Британский совет по медицинским исследованиям  отклонил эту заявку. По окончании  войны Чейн решил заинтересовать Оксфордский университет и британское правительство в производстве пенициллина, разработав программу по промышленной микробиологии и технологии брожения. Однако субсидирования этой программы  не последовало, и его надежды  оказались тщетными.

 

Все это привело к тому, что  Чейн принял предложение исследовательского центра химической микробиологии Итальянского государственного института и возглавил  первый международный центр по исследованиям  антибиотиков. В 1948 г. перед отъездом в Рим Чейн женился на Анне Белофф, работавшей биохимиком в Оксфордском  университете. В семье у них  было два сына и дочь. В Италии Чейн продолжал свои исследования по пенициллину. И если во время второй мировой войны Чейн внес важный вклад  в выяснение вопроса о строении пенициллина, то в конце 50-х гг. он поддержал усилия английских ученых по производству полусинтетических  производных пенициллина.