Искусственный пенициллин

Здесь надо назвать имена двух исследователей, которые особенно много потрудились для разрешения проблемы искусственного пенициллина, — Ритцерфельда и Фридерисцу- ка. Назовем и двух американцев — Робинсона и Стюарта, которым посчастливилось в 1961 году перешагнуть границы старого пенициллина и создать важные полусинтетические пенициллины. Рассказать об этом в историческом очерке, конечно, легче, чем сделать.

Пенициллин, его действие, затем возникновение стойкости у бактерий — вот вопросы, интересовавшие биохимиков. Каким образом бактерии могут противостоять такому мощному противнику, как пенициллин? Как приобретают сопротивляемость по отношению к нему? Оказалось, что бактерии, стойкие или ставшие стойкими к пенициллину, способны вырабатывать фермент, который в состоянии расщеплять пенициллин, так сказать, разламывать и тем самым делать его бессильным. Вещество это называется пенициллиназой. Большие стафилококковые внутрибольничные инфекции объясняются именно этим обстоятельством.

Естественно, не одна только пенициллиназа причиной, что у бактерий, подвергнутых действию пенициллина, появляется такая сильная сопротивляемость. Здесь должны играть роль и другие факторы, и биохимикам предстоит решить большую задачу — проникнуть в эту тайну природы. Медицина ждет этого.

И у полусинтетических пенициллинов есть слабые стороны. Во многих отношениях они более мощны, чем первоначальный, так называемый бензил-пенициллин. Правда, это не такая уж беда. При обычной стафилококковой инфекции, например при большом фурункуле, применяется старый пенициллин. Новые пенициллины используются при инфекции стойкими гноеродными кокками. Введение очень больших количеств этих препаратов не должно вызывать опасений, так как они не ядовиты, в чем их большое преимущество.

Насколько важно создание новых пенициллинов, можно лойять на примере бациллоносителей. Не одну эпидемию тифа можно объяснить их присутствием. Бациллоносители сами по себе — люди здоровые, но их выделения, об опасных свойствах которых они не подрзревают, могут стать причиной бедствия.

Оздоровить таких бацилловыделителей, освободить их от болезнетворных возбудителей, которые они в себе носят, до последнего времени оставалось трудной задачей, так как можно применять только средства, безвредные для человека, а они помогали очень слабо. Некоторые из новых антибиотиков пригодны для этой цели, и теперь уже не трудно обезвредить бациллоносителя, как только он обнаружен.

В некоторых случаях у особо чувствительных людей введение пенициллина может вызвать аллергическую реакцию, явление невосприимчивости к данному веществу, при этом наблюдаются сыпь, зуд, отеки и многие другие, иногда тяжелые, явления. Но если они своевременно распознаны, то с ними быстро удается справиться. О механизме этой реакции рассказано дальше. Тут мы хотим отметить, что получение препарата, который бы не вызывал такой реакции, имеет большое значение. Такие препараты сейчас создаются и даже созданы.

Пенициллин, несомненно, не только одно из важнейших, но и одно из интереснейших лечебных средств, и изучать его — весьма благодарная задача для медика, биолога, химика и биохимика. Химики должны были работать над пенициллином уже потому, что надо было получить представление о его сущности и его способности уничтожать бактерии.

При рассматривании плесневого грибка, так называемого Penicillium chrysogenum, под микроскопом мы видим очень изящный клубок ветвей с шаровидными кончиками, напоминающий своеобразную кисточку. Как всем живым существам, так и этим грибкам свойствен обмен веществ. Они выделяют при этом вещества, подлежащие удалению из организма. Оказалось, что они помогают грибкам защищать свое жизненное пространство и обеспечивать себя пищей.

Если на стеклянную чашку, куда Флеминг высевал культуру бактерий, попадал плесневой грибок и препятствовал росту бактерий по соседству, для плесневого грибка это было очень полезным, защитным процессом и обеспечивало его пищей в виде той питательной среды, которая находилась в чашке. Плесневой грибок побеждал, выделяя продукт своего обмена веществ, вредный для бактерий и не дававший им приблизиться к грибку. И вовсе не заботился о выработке продукта, полезного человеку.

Химики нашли, что ядром пенициллина является 6-амино-пенициллиновая кислота. Она соединяется с другими молекулами, имеющимися в питательной среде для соответствующей культуры бактерий.

Чтобы получить препарат с определенными свойствами, надо было только влиять на питательную среду. К ней прибавили фенилуксусной кислоты, и благодаря этому грибки стали выделять пенициллин в большем количестве и более сильный, что очень важно для фабричного производства этого лекарства. Кроме того, изменение питательной среды привело к изменению качества продукта.

Это позволяет производить пенициллины с широким спектром, как их называют специалисты, пенициллины, способные убивать ряд бактерий, более длинный, чем тот, на который действовал исходный. Слова «широкий спектр» теперь приводятся как рекомендация ряда пенициллинов. Внося изменения в питательную среду, благодаря чему возникают новые антибиотики, биохимики стремятся получать лекарства широкого спектра.

Во всяком случае, уже в течение первых лет работы над новыми препаратами после многих тысяч опытов было получено около ста пятидесяти новых средств, признанных пригодными и даже очень ценными. Конечно, не всякое вещество, прибавленное к питательной среде, было благоприятным для грибка и побуждало его вырабатывать хороший пенициллин. Даже грибкам подходит не всякая пища.

Ученые искали и новый исходный материал, новые грибки. Достигнув даже значительных успехов, исследователи не прекращали поисков, которые иногда были удачными. Так Бротцу нашел на острове Сардинии грибок цефалоспориум, которым занялись два исследователя из Оксфорда, Абрагам и Ньютон. Им удалось получить из этого грибка новый пенициллин. Он, правда, не обладал широким спектром, но на некоторые бактерии действовал лучше, чем пенициллин G.

Этими работами, разумеется, были разрешены далеко не все задачи, связанные с пенициллином и поставленные перед химиками. В настоящее время главное — стать независимыми от грибков, этих естественных производителей чудодейственного лечебного средства. Не полусинтез, а полный синтез — таков теперь лозунг. В сущности, ученые однажды уже думали, что это достигнуто. В 1959 году, когда Шиэн провел продолжительные опыты, чтобы искусственно получить ядро пенициллина, уже упомянутую нами пенициллиновую кислоту. Казалось, этим все достигнуто, но метод настолько сложен, что оказался непригодным для фабричного производства пенициллина.

Потом другие химики пришли к мысли пойти противоположным путем. Они сказали себе: «А что будет, если мы не станем мучиться, искусственно получать 6-аминопенициллиновую кислоту, а затем присоединять к ней другое вещество, чтобы, таким образом, возник новый пенициллин? Возьмем готовый пенициллин и расщепим его. Тогда мы будем иметь в своих руках ядро, пенициллиновую кислоту, и сможем дальше работать с этим ядром и создавать новые пенициллины». Хорошая мысль, но не так уж легко осуществимая. Японские ученые, работавшие над этой проблемой, не достигли успеха. Им не удалось разорвать связи, созданные природой, и они в конце концов отказались от этой задачи.

Но двое ученых из Эльберфельда, Кауфман и Бауер, оказались более счастливыми. Они пользовались кишечной палочкой, микроорганизмом, в нормальных условиях обитающим в кишечнике. Достаточно умертвить бактерии, чтобы они приобрели способность расщеплять пенициллин G на две части: 6-аминопенициллиновую и фенилуксусную кислоты. Расщепление происходит легко, и при этом получаются достаточные количества пенициллиновой кислоты. Как оказалось, путь был совсем простым, но только надо на него напасть. А это в конце концов тайна всякого успеха в науке.

Все остальное не представляет особых затруднений для химиков. В настоящее время они уже умеют получать чистую кристаллическую 6-аминопенициллиновую кислоту, что дает им возможность создавать полусинтетические пенициллины. Но, несмотря на это, старый пенициллин G не забыт; более того, многие врачи снова охотно возвращаются к нему.