Penisilin tarihi - History of penicillin

R'nin değişken bir grup olduğu penisilinin çekirdek yapısı
Fleming'in kalıbı, Penicillium rubens CBS 205.57. AC. Koloniler 7 günlük 25 °CA CYA. B. MEA. C. EVET. D–H. Kondioforlar. I. Konidia. Çubuklar = 10 µm.

Penisilinin tarihi gözlem ve antibiyotik aktiviteleri belirgin kanıt buluşları bir dizi izler kalıp Penicillium gelişmesine yol açtığını penisilinlere en çok kullanılan oldu antibiyotikler . Penicillium rubens'in 1928'de bileşik kaynağı olarak tanımlanmasının ve 1942'de saf bileşiğin üretilmesinin ardından, penisilin doğal olarak türetilen ilk antibiyotik oldu. Küfleri enfeksiyonları tedavi etmek için kullanan eski toplumlar hakkında anekdotlar vardır ve sonraki yüzyıllarda birçok insan bakteri üremesinin çeşitli küfler tarafından inhibe edildiğini gözlemlemiştir. Ancak söz konusu türlerin Penicillium türleri mi yoksa üretilen antimikrobiyal maddelerin penisilin mi olduğu bilinmiyor .

Londra'daki St Mary's Hastanesi'nde çalışırken, İskoç doktor Alexander Fleming , bir Penicillium kalıbının antibakteriyel bir madde salgıladığını deneysel olarak ilk keşfeden ve 1928'de penisilin adını verdiği etkin maddeyi konsantre eden ilk kişi oldu. Laboratuvarında bir laboratuvar kirleticisi olan Penicillium notatum'un (şimdi Penicillium rubens ) nadir bir çeşidi olabilir . Sonraki 16 yıl boyunca penisilin üretimi, tıbbi kullanımlar ve klinik deneyler için daha iyi yöntemler izledi. 1942'de ölümcül streptokok menenjiti olan Harry Lambert'in başarılı tedavisi , penisilinin tıbbi kullanımında kritik bir an olduğunu kanıtladı.

Daha sonraki birçok bilim insanı, penisilinin stabilizasyonu ve seri üretimine ve Penicillium'un daha üretken suşlarının araştırılmasına dahil oldu . Önemli katkıda bulunanlar arasında Ernst Chain , Howard Florey , Norman Heatley ve Edward Abraham bulunmaktadır . Fleming, Florey ve Chain , penisilinin keşfi ve gelişimi için 1945 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'nü paylaştılar . Dorothy Hodgkin, penisilin de dahil olmak üzere önemli biyokimyasal maddelerin yapılarını belirleyen 1964 Nobel Kimya Ödülü'nü aldı . Penisilinin keşfinden kısa bir süre sonra, birçok bakteride penisilin direncine ilişkin raporlar ortaya çıktı. Antibiyotik direnç mekanizmalarını aşmayı ve anlamayı amaçlayan araştırmalar günümüzde de devam etmektedir.

Erken tarih

Mısır , Yunanistan ve Hindistan'dakiler de dahil olmak üzere birçok eski kültür, enfeksiyon tedavisinde mantarların ve bitkilerin yararlı özelliklerini bağımsız olarak keşfetti . Bu tedaviler genellikle işe yaradı çünkü birçok küf türü de dahil olmak üzere birçok organizma doğal olarak antibiyotik maddeler üretiyor . Bununla birlikte, eski uygulayıcılar bu organizmalardaki aktif bileşenleri tam olarak tanımlayamadı veya izole edemedi.

17. yüzyıl Polonya'sında , yaraları tedavi etmek için ıslak ekmek (genellikle mantar sporları içeren ) örümcek ağlarıyla karıştırıldı . Teknik, Henryk Sienkiewicz tarafından 1884 tarihli Ateş ve Kılıç adlı kitabında bahsedilmiştir . In İngiltere'de 1640 yılında, tıbbi tedavi biçimi olarak kalıp kullanma fikri böyle üzerinde kitabında kalıp kullanımını savunan John Parkinson, Kral Herbarian gibi Eczacılarınızdan tarafından kaydedildi farmakoloji .

Erken bilimsel kanıt

Penisilin araştırmalarının modern tarihi ciddi olarak 1870'lerde Birleşik Krallık'ta başlar. Mary's Hastanesi'nde (1852-1858) başlayan ve daha sonra orada öğretim görevlisi olarak çalışan (1854-1862) Sir John Scott Burdon-Sanderson , küfle kaplı kültür sıvısının bakteri üremesine neden olmayacağını gözlemledi . Burdon-Sanderson'ın keşfi , bir İngiliz cerrah ve modern antisepsisin babası olan Joseph Lister'i 1871'de küfle kontamine olmuş idrar örneklerinin de bakteri üremesine izin vermediğini keşfetmeye sevk etti. Lister ayrıca Penicillium glaucum adını verdiği bir küf türünün insan dokusu üzerindeki antibakteriyel etkisini de tanımladı . King's College Hastanesinde yaraları herhangi bir geleneksel antiseptiğe yanıt vermeyen bir hemşireye daha sonra onu iyileştiren başka bir madde verildi ve Lister'in kayıt memuru ona Penicillium dendiğini bildirdi . 1874'te, daha sonra " enzim " terimini ortaya atan Galli doktor William Roberts , Penicillium glaucum'un laboratuvar kültürlerinde bakteriyel kontaminasyonun genellikle bulunmadığını gözlemledi . John Tyndall , Burdon-Sanderson'ın çalışmalarını takip etti ve 1875'te Royal Society'ye Penicillium mantarının antibakteriyel etkisini gösterdi .

1876'da Alman biyolog Robert Koch , Bacillus anthracis'in şarbonun etken patojeni olduğunu keşfetti; bu, belirli bir bakterinin belirli bir hastalığa neden olduğunun ilk kanıtı ve hastalıkların mikrop teorisinin ilk doğrudan kanıtı oldu . 1877'de Fransız biyologlar Louis Pasteur ve Jules Francois Joubert, küflerle kontamine olduğunda şarbon basili kültürlerinin başarılı bir şekilde engellenebileceğini gözlemlediler. Comptes Rendus de l'Académie des Sciences'da rapor vererek şu sonuca vardılar:

Nötr veya hafif alkali idrar, bakteriler için mükemmel bir besiyeridir... Fakat idrar bu bakterilerle aşılandığında, örneğin "yaygın bakterilerden" biri gibi bir aerobik organizma aynı anda ekilirse, şarbon bakterisi yapar. çok az büyüme ya da hiç büyüme yok ve er ya da geç tamamen yok oluyor. Aynı fenomenin, şarbona en duyarlı hayvanların bile vücudunda görülmesi dikkat çekicidir; bu, şarbon bakterilerinin, henüz hastalığı geliştirmemiş bir hayvana bol miktarda bulaşabilmesi gibi şaşırtıcı bir sonuca yol açar; şarbon bakterilerinin süspansiyonunu içeren sıvıya aynı anda sadece bazı "ortak 'bakteriler" eklemek gereklidir. Bu gerçekler belki de terapötikler için en yüksek umutları haklı çıkarıyor.

Bu fenomen, Pasteur ve Koch tarafından antibakteriyel aktivite olarak tanımlandı ve 1877'de Fransız biyolog Jean Paul Vuillemin tarafından "antibiyoz" olarak adlandırıldı . ("Yaşama karşı" anlamına gelen antibiyoz terimi, Amerikalı biyolog ve daha sonra Nobel tarafından " antibiyotik " olarak kabul edildi. 1947'de ödüllü Selman Waksman .) Pasteur'ün suşu Penicillium notatum olarak tanımladığı da ileri sürülmüştür . Ancak, Paul de Kruif'in 1926 tarihli Mikrop Avcıları , bu olayı küften ziyade diğer bakteriler tarafından kontaminasyon olarak tanımlar. 1887'de İsviçreli doktor Carl Alois Philipp Garré, bakteriyel inhibisyonu görmek için cam plaka kullanarak bir test yöntemi geliştirdi ve benzer sonuçlar buldu. Jelatin bazlı kültür plakasını kullanarak iki farklı bakteri üretti ve rapor ettiği gibi, büyümelerinin farklı şekilde inhibe edildiğini buldu:

Dokunulmamış soğutulmuş [jelatin] plaka üzerine B. fluorescens [ Pseudomonas fluorescens ] ve Staph'ın alternatif paralel vuruşlarını aşıladım. pyogenes [ Streptococcus pyogenes ]... B. fluorescens daha hızlı büyüdü... [Bu] bir bahçede olduğu gibi, aşırı büyüme veya daha hızlı büyüyen diğer türlerin kalabalıklaşması sorunu değil, bolca büyüyen yabani otların narin bitkileri öldürdüğü bir bahçede olduğu gibi . Mevcut gıda maddelerinin daha hızlı büyüyen organizmalar tarafından kullanılmasından da kaynaklanmaz, daha ziyade bazı türlerin büyümesini engelleyen ancak diğerlerine karşı tamamen etkisiz olan spesifik, kolayca dağılabilen maddelerin salgılanmasının neden olduğu bir antagonizma vardır.

1895'te Napoli Üniversitesi'nde İtalyan bir doktor olan Vincenzo Tiberio , başlangıçta Arzano'da bir su kuyusunda bulunan küfler hakkında bir araştırma yayınladı ; gözlemlerinden, bu küflerin antibakteriyel etkiye sahip çözünür maddeler içerdiği sonucuna vardı.

İki yıl sonra, Ernest Duchesne École du Service de Santé Militaire de Lyon bağımsız bir iyileştirici özelliklerini keşfetti Penicillium glaucum , kalıp hatta enfekte kür kobay arasında tifo . 1897'de bir tez yayınladı, ancak Pasteur Enstitüsü tarafından göz ardı edildi . Duchesne, atlardaki yaraları iyileştirmek için küfleri kullanan Arap ahır çocukları tarafından daha önce yapılan bir keşfi kullanıyordu. Küfün herhangi bir antibakteriyel madde içerdiğini iddia etmedi, sadece küfün hayvanları bir şekilde koruduğunu iddia etti. Fleming tarafından izole edilen penisilin tifoyu tedavi etmez ve bu nedenle Duchesne'nin tedavisinden hangi maddenin sorumlu olabileceği bilinmemektedir. Bir Institut Pasteur bilim adamı, Kosta Rika Clodomiro Picado Twight , 1923'te Penicillium'un antibiyotik etkisini benzer şekilde kaydetti . Penisilin araştırmalarının bu ilk aşamalarında, Penicillium türlerinin çoğu spesifik olarak Penicillium glaucum olarak adlandırılıyordu , bu yüzden bilmek imkansız. kesin türler ve bakteri üremesini engelleyen gerçekten penisilindi.

Belçika'daki Free University of Brussels'teki Andre Gratia ve Sara Dath, küf örneklerinin bakteriler üzerindeki etkilerini inceliyorlardı. 1924'te ölü Staphylococcus aureus kültürlerinin bir kalıp, bir streptomiset tarafından kontamine olduğunu buldular . Daha ileri deneyler üzerine, küf ekstraktının sadece S. aureus'u değil , aynı zamanda Pseudomonas aeruginosa , Mycobacterium tuberculosis ve Escherichia coli'yi de öldürebileceğini gösterdiler . Gratia, antibakteriyel maddeyi "mikolizat" (öldürücü küf) olarak adlandırdı. Ertesi yıl, şarbon bakterisini ( B. anthracis ) engelleyebilecek başka bir öldürücü küf buldular . Raporlama Comptes Rendus Des seansları de La Société de Biologie et de Ses filiales onlar kalıp tespit glaucum Penicillium . Ancak antibakteriyel ajan ve tıbbi değeri tam olarak anlaşılmadığı için bu bulgular çok az ilgi gördü; dahası, Gratia'nın örnekleri kayboldu.

Çığır açan keşif

Arka plan

Alexander Fleming, Londra'daki St Mary's Hastanesi'ndeki laboratuvarında

Penisilin, 1928'de İskoç bir doktor Alexander Fleming tarafından keşfedildi. Fleming , Londra'daki St Mary's Hastanesi'nde çalışırken, S. aureus'taki varyasyon modelini araştırıyordu . İrlandalı bir doktor Joseph Warwick Bigger ve iki öğrencisi CR Boland ve RAQ O'Meara'nın 1927'de Dublin , İrlanda'daki Trinity College'da keşfinden ilham aldı . Bigger ve öğrencileri , bir yıl önce bir bireydeki koltuk altı apsesinden izole ettikleri "Y" olarak adlandırdıkları belirli bir S. aureus suşunu kültürlediklerinde , bakterinin çeşitli suşlara dönüştüğünü buldular. Onlar “Varyant kolonileri olarak keşif yayınlanan Staphylococcus aureus içinde” Patoloji ve Bakteriyoloji Dergisi , sonuca bağlanması ile:

Birkaç tabakta tipik aureus kolonisinden tamamen farklı olan çeşitli koloni türlerini bulmak bizi şaşırttı ve oldukça rahatsız etti . Bunlardan bazıları oldukça beyazdı; bazıları beyaz veya normal renkte yüzeyde pürüzlüydü ve kenar boşlukları tırtıklıydı.

Fleming ve araştırma uzmanı Daniel Merlin Pryce bu deneyi sürdürdü, ancak Pryce 1928'in başlarında başka bir laboratuvara transfer edildi. Birkaç ay yalnız çalıştıktan sonra, yeni bir bilim adamı Stuart Craddock Fleming'e katıldı. Deneyleri başarılı oldu ve Fleming, 1928'in sonuna kadar Tıbbi Araştırma Konseyi tarafından yayınlanacak A System of Bacteriology'de bir rapor yazmayı planladı ve kabul etti .

İlk keşif

Ağustos ayında Fleming, ailesiyle birlikte Suffolk , Barton Mills'deki The Dhoon adlı kır evinde bir tatil geçirdi . Laboratuvarından ayrılmadan önce birkaç kültür plakasına S. aureus aşıladı . Tabakları doğrudan güneş ışığından uzak tutmak ve yokluğunda Craddock'a çalışabilmesi için masanın bir köşesinde bir kenara koydu. Tatildeyken, 1 Eylül 1928'de St Mary's Hospital Tıp Okulu'na Bakteriyoloji Profesörü olarak atandı . 3 Eylül'de laboratuvarına geldi ve Pryce kendisini orada karşılamak için bekliyordu. O ve Pryce kültür plakalarını incelerken, kapağı açık bir tane buldular ve kültür mavi-yeşil bir küfle kontamine oldu. Kirlenmiş plakada, küfün etrafındaki bakteriler çoğalmazken, uzaktakiler normal olarak çoğaldı, bu da küfün bakterileri öldürdüğü anlamına geliyordu. Fleming, plakayı izlerken yorum yaptı: "Bu komik". Pryce, Fleming'e şunları söyledi: " Lizozim'i böyle keşfettiniz ."

Deney

St Mary's Hastanesi, Fleming'in laboratuvarını ve Praed Caddesi'ni gösteriyor

Fleming tatiline devam etmek için yola çıktı ve Eylül ayı sonlarında deneyler için geri döndü. Orijinal kalıbı topladı ve onları kültür tabaklarında büyüttü. Dört gün sonra, plakaların büyük kalıp kolonileri geliştirdiğini buldu. Aynı bakteri öldürme sonuçlarıyla deneyi tekrarladı. Daha sonra yaşadıklarını anlattı:

28 Eylül 1928'de şafaktan hemen sonra uyandığımda, dünyanın ilk antibiyotiğini veya bakteri öldürücüsünü keşfederek tıpta devrim yapmayı kesinlikle planlamamıştım. Ama sanırım yaptığım şey tam olarak buydu.

Küfün bakteri üremesini engelleyen bir madde saldığı sonucuna vardı ve küfün kültür suyunu üretti ve ardından antibakteriyel bileşeni konsantre etti. Farklı bakterilere karşı test ettikten sonra, küfün yalnızca belirli bakterileri öldürebildiğini buldu. Örneğin, Staphylococcus , Streptococcus ve difteri basili ( Corynebacterium diphtheriae ) kolayca öldürüldü; ancak tifo bakterisi ( Salmonella typhimurium ) ve influenza basili ( Haemophilus influenzae ) üzerinde hiçbir etkisi olmamıştır . Büyük miktarda kalıp suyu elde edebileceği büyük kültür yöntemi hazırladı. Bu meyve suyuna "penisilin" adını verdi, nedenini "oldukça hantal olan 'Küf suyu filtratı' ifadesinin tekrarını önlemek için 'penisilin' adı kullanılacak" olarak açıkladı. Adı 7 Mart 1929'da icat etti. Daha sonra (Nobel konferansında) bir açıklama daha yaptı ve şöyle dedi:

"Penisilin" adını neden icat ettiğim sık sık sorulmuştur. Ben sadece mükemmel ortodoks çizgileri takip ve madde penisilin cinsi bir bitki elde edildiğini açıkladı bir kelime icat Penicillium sadece yıllar kelime "önce olduğu gibi dijitalin bitkiden türetilmiş bir madde için icat edilmiştir" Digitalis .

Fleming'in kimya eğitimi yoktu, bu yüzden tüm kimyasal işleri Craddock'a bıraktı - bir keresinde "Ben bir bakteriyologum, kimyager değil" demişti. Ocak 1929'da, özellikle kalıbın kimyasal özelliklerini incelemek için biyokimya eğitimi almış eski araştırmacısı Frederick Ridley'i işe aldı. Ancak penisilini izole edemediler ve deneyler bitmeden Craddock ve Ridley, Fleming'i başka işler için terk etti. Fleming'in 1939'a kadar biyolojik testler yapmasına rağmen, penisilinin kimyasal yönleri üzerine daha fazla araştırmayı pratik olarak terk etmesi, bileşiği izole etmedeki başarısızlıklarından kaynaklanıyordu.

Kalıbın tanımlanması

Penicillium rubens (tip örneği)

Farklı türler ile yapısal karşılaştırma sonra Penicillium , Fleming'in başlangıçta onun örnek olduğuna inanıyordu Penicillium chrysogenum , bir türün bir Amerikan mikrobiyolog tarafından açıklanan Charles Thom O Charles John Patrick La Touche, İrlandalı bir botanikçi olarak şanslıydı 1910 yılında, sadece son zamanlarda olarak katılmıştı St Mary's'deki bir mikolog , mantarları astımın nedeni olarak araştırmak için. La Touche, örneği Fleming'in yayınında kullandığı tanımlama olan Penicillium rubrum olarak tanımladı.

1931'de Thom , Fleming'in örneğininki de dahil olmak üzere farklı Penicillium'u yeniden inceledi . "Ad. 35 [Fleming'in örneği] P. notatum WESTLING'dir. Bu, P. chrysogenum'un kendisinden daha küçük konidiaya sahip P. chrysogenum serisinin bir üyesidir " diyerek kafa karıştırıcı bir sonuca vardı. P. notatum , 1811'de İsveçli kimyager Richard Westling tarafından tanımlandı. O zamandan beri, Fleming'in kalıbı eşanlamlı olarak P. notatum ve P. chrysogenum olarak anıldı . Ancak Thom, P. chrysogenum'un kullanımını benimsedi ve yaygınlaştırdı . P. notatum'a ek olarak, P. meleagrinum ve P. cyaneofulvum gibi yeni keşfedilen türler , 1977'de P. chrysogenum'un üyeleri olarak kabul edildi . Karışıklığı gidermek için, 2005 yılında Avusturya'nın Viyana kentinde düzenlenen Onyedinci Uluslararası Botanik Kongresi , resmi olarak P. chrysogenum adını korunmuş ad ( nomen conservandum ) olarak kabul etti . Tüm genom dizisi ve 2011 yılında filogenetik analizi Fleming'in kalıp ait olduğunu ortaya çıkardı P. rubens'in , o da 1923 yılında Belçikalı mikrobiyolog Philibert Biourge tarafından açıklanan bir türün ve P. chrysogenum farklı bir türdür.

Fleming'in deneyindeki mantar kontaminasyonunun kaynağı, birkaç on yıl boyunca bir spekülasyon olarak kaldı. Fleming, 1945'te mantar sporlarının Praed Sokağı'na bakan pencereden geldiğini öne sürdü . Bu hikaye bir gerçek olarak kabul edildi ve literatürde George Lacken'in 1945'te yazdığı Penisilin Öyküsü adlı kitabıyla başlayarak popüler hale geldi . Ancak daha sonra, Fleming'in laboratuvar penceresinin her zaman kapalı tutulduğunu daha sonra ifade eden Pryce dahil olmak üzere iş arkadaşları tarafından tartışıldı. Ronald Hare, 1970 yılında, pencerenin, önüne aparatlar yerleştirilmiş büyük bir masa nedeniyle ulaşılması zor olduğu için çoğunlukla kilitli olduğu konusunda hemfikirdi. 1966'da La Touche, Hare'ye Fleming'e 13 mantar örneği (laboratuarından 10) verdiğini ve laboratuvarından sadece bir tanesinin penisilin benzeri antibakteriyel aktivite gösterdiğini söyledi. Bu noktadan sonra, Fleming'in kalıbının, La Touche'nin binanın bir katında bulunan laboratuvarından geldiği ve sporların açık kapılardan havada sürüklendiği konusunda bir fikir birliği sağlandı.

Resepsiyon ve yayın

Fleming'in keşfi başlangıçta önemli bir keşif olarak görülmedi. Kültür plakalarını meslektaşlarına gösterdiğinde bile, aldığı tek şey kayıtsız bir yanıttı. Keşfi 13 Şubat 1929'da Tıbbi Araştırmalar Kulübü'nün huzurunda anlattı . " Pfeiffer basilinin izolasyonu için bir ortam" başlıklı sunumu özel bir ilgi görmedi.

1929'da Fleming bulgularını 10 Mayıs 1929'da British Journal of Experimental Pathology'ye bildirdi ve bir sonraki ay sayısında yayınlandı. Ciddi bir dikkat çekmeyi başaramadı. Fleming'in kendisi, tıbbi uygulamadan oldukça emin değildi ve şu sonuca vardığı gibi, bakteri izolasyonu uygulamasıyla daha çok ilgilendi:

Bakteriyel enfeksiyonların tedavisinde olası kullanımına ek olarak, penisilin bakteri kültürlerinde istenmeyen mikropları inhibe etme gücünden dolayı bakteriyolog için kesinlikle yararlıdır, böylece penisiline duyarsız bakteriler kolayca izole edilebilir. Bunun dikkate değer bir örneği, penisilin kullanıldığında influenza Pfeiffers basilinin çok kolay izolasyonudur... Penisiline duyarlı mikroplarla enfekte olmuş bölgelere uygulama veya bu bölgelere enjeksiyon için etkili bir antiseptik olabileceği ileri sürülmektedir.

Chelsea Sanat Kulübü'nün bir üyesi olan GE Breen, bir keresinde Fleming'e şöyle sormuştu: "Sadece penisilini pratikte kullanmanın mümkün olup olmayacağını bana söylemeni istedim. Örneğin, kullanabilir miyim? ?" Fleming bir an boş boş baktı ve sonra yanıtladı, "Bilmiyorum. Çok dengesiz. Arındırılması gerekecek ve bunu kendi başıma yapamam." 1941 gibi geç bir tarihte bile, British Medical Journal , "geniş bir işçi ekibinin dahil olduğu çok kapsamlı bir [penisilin] çalışmasından ortaya çıkan ana gerçeklerin... başka bir bakış açısı."

İzolasyon

1939'da, bir Alman (daha sonra İngiliz vatandaşı olacak) bir kimyager olan Ernst Boris Chain , antibiyotikleri araştırmak için Oxford Üniversitesi'ndeki Sir William Dunn Patoloji Okulu'na katıldı . Fleming'in 1929 tarihli makalesinden hemen etkilendi ve amiri Avustralyalı bilim adamı Howard Florey'i (daha sonra Baron Florey) potansiyel uyuşturucu hakkında bilgilendirdi . O zamana kadar Florey, antibiyotikleri incelemek için Rockefeller Vakfı'ndan 25.000 dolarlık bir araştırma hibesi almıştı. Chain'e ek olarak Edward Abraham , Arthur Duncan Gardner , Norman Heatley , Margaret Jennings , J. Orr-Ewing ve G. Sanders'dan oluşan bir araştırma ekibi kurdu .

Oxford ekibi , "suda serbestçe çözünen" elde edilen "kahverengi bir toz" olarak konsantre bir P. rubens özütü hazırladı . Tozun sadece bakteri kültürlerine karşı in vitro değil, aynı zamanda ve in vivo farelerde bakteriyel enfeksiyona karşı da etkili olduğunu bulmuşlardır . 5 Mayıs 1939'da, sekiz fareden oluşan bir gruba virülent bir S. aureus suşu enjekte ettiler ve ardından dördüne penisilin solüsyonu enjekte ettiler. Bir gün sonra, penisilin ile tedavi edilen fareler hayatta kalırken, tedavi edilmeyen tüm fareler öldü. Zincir bunu "bir mucize" olarak nitelendirdi. Bulgularını 1940'ta The Lancet'te yayınladılar .

Ekip, 1941'de büyük ölçekli ekstraksiyon için bir şema ile izolasyon yönteminin ayrıntılarını bildirdi. Ayrıca penisilinin en çok küf ekstraktından sarı konsantre olarak bulunduğunu bulmuşlardır. Ancak sadece küçük miktarlarda üretebildiler. 1942'nin başlarında, yüksek oranda saflaştırılmış bileşik hazırlayabildiler ve kimyasal formülü C 24 H 32 O 10 N 2 Ba olarak işlediler. 1942'nin ortalarında Chain, Abraham ve ER Holiday, saf bileşiğin üretimini bildirdi.

İlk tıbbi kullanım

Fleming, Craddock'ta penisilin ile ilk klinik deneyi gerçekleştirdi. Craddock, nazal antrumda ( sinüzit ) ciddi bir enfeksiyon geliştirmişti ve ameliyat olmuştu. Fleming, burun yolunun cerrahi olarak açılmasını kullandı ve 9 Ocak 1929'da penisilin enjekte etmeye başladı, ancak hiçbir etkisi olmadı. Muhtemelen enfeksiyonun, penisiline karşı duyarsız bulduğu bir bakteri olan influenza basili ( Haemophilus influenzae ) ile olduğu gerçeğinden kaynaklanıyordu . Fleming, orijinal penisilin örneklerinden bazılarını 1928'de klinik test için meslektaşı-cerrah Arthur Dickson Wright'a verdi. Wright'ın "tatmin edici bir şekilde çalıştığını" söylemesine rağmen, spesifik kullanımına dair hiçbir kayıt yok.

Sheffield'deki Kraliyet Revirinde patolog olan Cecil George Paine, tıbbi tedavi için penisilini başarılı bir şekilde kullanan ilk kişi oldu. Fleming'in eski bir öğrencisiydi ve keşfi öğrendiğinde Fleming'den penisilin örneğini istedi. Başlangıçta sycosis'i (sakal foliküllerinde döküntüler) penisilin ile tedavi etmeye çalıştı, ancak muhtemelen ilaç yeterince derine nüfuz etmediği için başarısız oldu. İçin taşıma oftalmia neonatorumdu , bebekler bir gonokok enfeksiyonu, o göz enfeksiyonları ile (bir yetişkin, diğerleri bebekler), Kasım 1930 25 dört hasta ilk tedavi elde etti.

Florey'in Oxford'daki ekibi, Penicillium özütünün kültürde farklı bakterileri ( Streptococcus pyogenes, Staphylococcus aureus ve Clostridium septique ) öldürdüğünü ve farelerde Streptococcus enfeksiyonunu etkili bir şekilde iyileştirdiğini gösterdi. The Lancet'in 24 Ağustos 1940 sayısında "Kemoterapötik bir ajan olarak Penisilin" olarak bir sonuçla bildirdiler :

Sonuçlar kesindir ve penisilinin in vitro olarak inhibe edilen organizmaların en az üçüne karşı in vivo aktif olduğunu gösterir. In vitro yüksek seyreltmedeki tüm organizmaların in vivo olarak ele alınacağının bulunması makul bir umut gibi görünmektedir. Penisilin, şu anda kullanımda olan herhangi bir kemoterapötik madde ile ilişkili görünmemektedir ve gazlı kangren ile bağlantılı anaerobik organizmalara karşı etkinliği açısından özellikle dikkate değerdir .

1941'de Oxford ekibi, polis memuru Albert Alexander'ı ciddi bir yüz enfeksiyonuyla tedavi etti; durumu düzeldi, ancak penisilin kaynakları tükendi ve öldü. Daha sonra, diğer birkaç hasta başarıyla tedavi edildi. Aralık 1942'de Boston'daki Cocoanut Grove yangınından kurtulanlar, penisilin ile başarılı bir şekilde tedavi edilen ilk yanık hastalarıydı.

En önemli klinik test, Ağustos 1942'de Fleming'in Harry Lambert'i sinir sisteminin ölümcül bir enfeksiyonundan (streptokok menenjit ) iyileştirdiği zamandı . Lambert, Fleming'i tıbbi tedavi için talep eden Robert, Fleming'in erkek kardeşinin iş arkadaşıydı. Fleming, Florey'den, Fleming'in hemen Lambert'in omurilik kanalına enjekte etmek için kullandığı saflaştırılmış penisilin örneğini istedi. Lambert ertesi gün iyileşme belirtileri gösterdi ve bir hafta içinde tamamen iyileşti. Fleming yaptığı klinik deneme bildirilmiştir The Lancet British bu tıbbi kanıt üzerindeydi 1943 yılında Savaş kabinesi komitesi oluşuyordu Nisan 1943, 5 Penisilin Komitesi kurmak Cecil Weir Başkanı, Fleming, Florey olarak, Ekipman Genel Müdürü'ne , Sir Percival Hartley , Allison ve ilaç firmalarının temsilcileri üyedir. Bu, gelecek yıl penisilinin seri üretimine yol açtı.

Seri üretim

Kapalı bir laboratuvarda tıbbi kullanım için büyük ölçekli üretimin boşuna olduğunu bilen Oxford ekibi, savaşın parçaladığı İngiliz hükümetini ve özel şirketleri seri üretim için ikna etmeye çalıştı, ancak boşuna. Florey ve Heatley Haziran 1941'de ABD hükümetini ve oradaki ilaç şirketlerini ikna etmek için ABD'ye gitti. Kalıp örneğini şişelerde tutmanın kolayca kaybolabileceğini bildiklerinden, bunun yerine ceket ceplerini kalıba bulaştırdılar. Ulusal Araştırma Konseyi (NRC) başkanı Ross Granville Harrison ve Amerika Birleşik Devletleri Tarım Bakanlığı'ndan Charles Thom ve Percy Wells ile görüşmek üzere Temmuz ayı başlarında Washington DC'ye geldiler . Büyük ölçekli fermantasyonların yapıldığı USDA Kuzey Bölgesel Araştırma Laboratuvarı'na (NRRL, şimdi Ulusal Tarımsal Kullanım Araştırmaları Merkezi ) yaklaşmaya yönlendirildiler . Andrew Jackson Moyer ve Robert D. Coghill ile NRRL'de buluşmak için 14 Temmuz'da Illinois , Peoria'ya ulaştılar . Amerikalılar çabucak kalıp üzerinde çalıştılar ve Temmuz ayı sonuna kadar kültür yapabildiler. Ancak Fleming'in küfünün büyük miktarlarda penisilin üretecek kadar verimli olmadığını fark ettiler.

NRRL mikologu Kenneth Bryan Raper , dünyanın farklı yerlerinde benzer küfleri araştırmak için ABD Ordusu Ulaştırma Komutanlığı'ndan yardım aldı ve en iyi küflerin Chungkin (Çin), Bombay (Mumbai, Hindistan) ve Cape Town'dan (Güney) olanlar olduğu bulundu. Afrika). Ancak tek en iyi örnek, 1943'te Peoria meyve pazarında satılan kavundan (bir tür kavun) alındı. Küf, P. chrysogenum olarak tanımlandı ve NRRL 1951 veya kavun suşu olarak adlandırıldı. Raper'ın bir çalışanı olan Mary K. Hunt'ın (veya Mary Hunt Stevens'ın) bu kalıbı topladığına dair popüler bir hikaye vardır; bunun için "Küflü Mary" olarak popüler hale gelmişti. Ancak Raper, bu hikayenin bir "folklor" olduğunu ve meyvenin Peoria meyve pazarından bir kadın tarafından laboratuvara getirildiğini belirtti.

1941 ve 1943 yılları arasında Moyer, Coghill ve Kenneth Raper, endüstriyel penisilin üretimi için yöntemler geliştirdi ve Penicillium mantarının daha yüksek verimli suşlarını izole etti . Jasper H. Kane ve Brooklyn'deki diğer Pfizer bilim adamları tarafından yapılan eş zamanlı araştırma , büyük miktarlarda farmasötik dereceli penisilin üretimi için pratik, derin tank fermantasyon yöntemini geliştirdi .

İkinci Dünya Savaşı askerleri için penisilin reklamı, c . 1944

Üretim ilk başladığında, bir litrelik kapların verimi %1'den azdı, ancak 10.000 galonluk kaplarda %80-90'lık bir verime ulaştı. Verimlilikteki bu artış, sürekli süreç yeniliğinin bir sonucu olarak 1939 ile 1945 arasında gerçekleşti. Tarımsal Araştırma Servisi müdürü Orvill May, fermantasyon bölümünün şefi olan Robert Coghill'e, penisilini kalıptan çıkarma verimliliğini artırmak için fermantasyon deneyimini kullanmasını sağladı. Başladıktan kısa bir süre sonra Moyer, büyüme ortamında sakarozu laktoz ile değiştirdi ve bu da artan bir verimle sonuçlandı. Moyer mısır dik likörü eklediğinde daha da büyük bir artış meydana geldi .

Bilim adamlarının karşılaştığı süreçle ilgili önemli bir sorun, küfü suya batırmak yerine besin banyolarının yüzeyinde büyütmenin verimsizliğiydi. Kalıbın suya daldırılarak büyütülmesi daha verimli olsa da, kullanılan suş, gerekli koşullara uygun değildi. Bu, NRRL'yi zaten işe adapte edilmiş bir türü aramaya yöneltti ve bunlardan biri, bir Peoria çiftçi pazarından alınan küflü bir kavun içinde bulundu . Bu türü geliştirmek için araştırmacılar , genomundaki mutasyonları kolaylaştırmak için onu X-ışınlarına tabi tuttular ve üretim yeteneklerini daha da artırmayı başardılar.

Artık bilim adamlarının suya iyice dalmış ve kabul edilebilir miktarda penisilin üreten bir kalıba sahip olduklarına göre, bir sonraki zorluk, büyümesi için kalıba gerekli havayı sağlamaktı. Bu, bir havalandırıcı kullanılarak çözüldü, ancak havalandırma, mısır dikmesinin bir sonucu olarak şiddetli köpürmeye neden oldu. Köpürme sorunu, gliseril monorisinoleat olarak bilinen bir köpük önleyici maddenin eklenmesiyle çözüldü.

Kimyasal analiz

Kimyasal yapısı penisilin ilk 1942 yılında Edward İbrahim tarafından önerilmiştir Dorothy Hodgkin kullanarak penisilinin doğru kimyasal yapısını belirlenen X-ışını kristalografisi 1945 yılında 1945 yılında Oxford'da, Tıbbi Araştırma günü ABD Komitesi ve British Medical Research Council ortaklaşa yayınlanan içinde Fen kimyasal farklı üniversiteler, ilaç şirketleri ve devlet araştırma bölümleri yapılır analizleri. Rapor, tümü β-laktam adı verilen aynı yapısal bileşeni paylaşan farklı penisilin bileşiklerinin varlığını duyurdu . Penisilinlere İngiltere'de Romen rakamları kullanılarak (penisilin I, II, III gibi) keşifleri ve kökenlerine veya kaynaklarına atıfta bulunulan harfler (F, G, K ve X gibi) gibi çeşitli isimler verildi. :

Birleşik Krallık terminolojisi ABD terminolojisi Kimyasal ad
penisilin I penisilin F 2-pentenilpenisilin
penisilin II penisilin G benzilpenisilin
penisilin III penisilin X p -Hidroksibenzilpenisilin
penisilin IV penisilin K n -Heptilpenisilin

Kimyasal isimler , bileşiklerin yan zincirlerine dayanıyordu . Tartışmalı isimlerden kaçınmak için, Zincir 1948'de kimyasal isimleri standart isimlendirme olarak tanıttı ve şunları belirtti: zincir R."

Gelen Kundl , Tirol'deki , Avusturya , 1952, Hans Margreiter ve Biochemie (şimdi Ernst Brandl Sandoz ) oral uygulama için, ilk olarak bir aside-kararlı penisilin gelişmiş penisilin V . Amerikalı kimyager John C. Sheehan , Massachusetts Institute of Technology'de (MIT) 1957'de penisilinin ilk kimyasal sentezini tamamladı . Sheehan, 1948'de penisilin sentezi üzerine çalışmalarına başladı ve bu araştırmalar sırasında peptitlerin sentezi için yeni yöntemler geliştirdi . ayrıca yeni koruyucu gruplar— belirli fonksiyonel grupların reaktivitesini maskeleyen gruplar. Sheehan tarafından geliştirilen ilk sentez, penisilinlerin seri üretimi için uygun olmasa da, Sheehan'ın sentezindeki ara bileşiklerden biri , penisilinin çekirdeği olan 6-aminopenisilanik asit (6-APA) idi.

Önemli bir gelişme, 6-APA'nın kendisinin keşfiydi. 1957'de, Surrey'deki Beecham Araştırma Laboratuarlarındaki (şimdiki Beechem Grubu) araştırmacılar, P. chrysogenum'un kültür ortamından 6-APA'yı izole ettiler . 6-APA'nın penisilinin (aslında tüm β-laktam antibiyotiklerin) çekirdek 'çekirdeği'ni oluşturduğu bulundu ve kimyasal reaksiyonlar yoluyla yan zincirler bağlanarak kolayca kimyasal olarak modifiye edildi. Keşif 1959'da Nature'da yayınlandı ). Bu, tüm yarı sentetik penisilinler 6-APA'nın kimyasal manipülasyonundan üretildiği için yeni ve geliştirilmiş ilaçların yolunu açtı.

Birinci nesil dirençli penisilinazlara karşı koymak için tasarlanan ikinci nesil yarı sentetik β-laktam antibiyotik metisilin 1959'da Birleşik Krallık'ta piyasaya sürüldü. Staphylococcus aureus'un metisiline dirençli formları muhtemelen o sırada zaten mevcuttu.

sonuçlar

Fleming, Florey ve Chain, "penisilin keşfi ve çeşitli bulaşıcı hastalıklardaki iyileştirici etkisi nedeniyle" 1945 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'nü eşit olarak paylaştılar .

Penisilin üretimi ve izolasyonu için yöntemler 1945'te ABD'de Andrew Jackson Moyer tarafından patentlendi. Zincir bir patent başvurusunda bulunmak istedi, Florey ve takım arkadaşları bunun herkes için bir fayda sağlaması gerektiğini savunarak buna itiraz ettiler. Sir Henry Dale , bunu yapmanın etik dışı olacağını özellikle tavsiye etti. Fleming, penisilin üretimiyle ilgili Amerikan patentlerini öğrendiğinde çileden çıktı ve şu yorumu yaptı:

Penisilin buldum ve insanlık yararına bedavaya verdim. Neden başka bir ülkedeki üreticilerin kâr getiren bir tekeli haline gelsin ki?

Dorothy Hodgkin, "önemli biyokimyasal maddelerin yapılarının X-ışını teknikleriyle yaptığı tespitler için" 1964 Nobel Kimya Ödülü'nü aldı .

Penisilin türevlerinin geliştirilmesi

Oral olarak aktif fenoksimetilpenisilin'in zayıf aktivitesi ile birlikte penisilinlerin tedavi edilebilir hastalıklarının dar aralığı veya "aktivite spektrumu", daha geniş bir enfeksiyon yelpazesini tedavi edebilecek penisilin türevlerinin aranmasına yol açtı. Penisilin çekirdeği olan 6-APA'nın izolasyonu, benzilpenisiline göre çeşitli iyileştirmeler (biyoyararlanım, spektrum, stabilite, tolerans) ile yarı sentetik penisilinlerin hazırlanmasına izin verdi . İlk büyük gelişme 1961'de ampisilindi . Londra'da Beecham Research Laboratories tarafından üretildi. Gram pozitif ve Gram negatif bakterilere karşı daha geniş bir aktivite spektrumu sunduğu için orijinal penisiline göre daha avantajlıydı. Daha fazla gelişme, flukloksasilin , dikloksasilin ve metisilin dahil olmak üzere β-laktamaz dirençli penisilinler verdi . Bunlar, β-laktamaz üreten bakteri türlerine karşı etkinlikleri açısından önemliydi, ancak daha sonra ortaya çıkan metisiline dirençli Staphylococcus aureus (MRSA) suşlarına karşı etkisizdi .

Gerçek penisilin serisinin bir başka gelişmesi, Gram-negatif bakterilere karşı etkinlikleri için yararlı olan karbenisilin , tikarsilin ve piperasilin gibi antipsödomonal penisilinlerdi . Bununla birlikte, β-laktam halkasının kullanışlılığı , mesilinamlar , karbapenemler ve en önemlisi sefalosporinler de dahil olmak üzere ilgili antibiyotiklerin onu hala yapılarının merkezinde tutacak şekildeydi .

Penisilinlerle ilişkili β-laktamlar dünyada en yaygın kullanılan antibiyotikler haline gelmiştir. 1970 yılında Beecham Research Laboratories tarafından geliştirilen yarı sentetik bir penisilin olan amoksisilin, hepsinden en yaygın kullanılanıdır.

İlaç direnci

Fleming, Nobel Konferansı'nda klinik koşullarda penisilin direnci olasılığını uyardı ve şunları söyledi:

Penisilin dükkanlardan herhangi biri tarafından satın alınabileceği zaman gelebilir. O halde, cahil adamın kolayca dozunun altına düşmesi ve mikroplarını öldürücü olmayan miktarda ilaca maruz bırakarak onları dirençli hale getirme tehlikesi vardır.

1940'ta Ernst Chain ve Edward Abraham , penisilini parçalayabilen ve antibakteriyel etkisini tamamen ortadan kaldıran penisilinaz enzimini üreten bir E. coli türü olan penisiline karşı antibiyotik direncinin ilk göstergesini bildirdiler . Chain ve Abraham, Nature'da bildirdikleri penisilinazın kimyasal yapısını şu şekilde çözdüler :

Aktif maddenin bir enzim olduğu sonucu, 90°'de 5 dakika ısıtılarak ve pH 6'da potasyum siyanür ile aktive edilmiş papain ile inkübasyonla yok edilmesi ve ' Selefon ' ile diyalize edilememesinden kaynaklanmaktadır. membranlar.

1942'de Staphylococcus aureus suşlarının penisiline karşı güçlü bir direnç geliştirdiği belgelendi. Suşların çoğu 1960'larda penisiline dirençliydi. 1967'de Streptococcus pneumoniae'nin de penisiline dirençli olduğu bildirildi. Birçok bakteri suşu sonunda penisiline karşı bir direnç geliştirmiştir.

Notlar

Referanslar

daha fazla okuma

Dış bağlantılar