پزشکان بدون مرز درمان
خانه / تاریخ پزشکی / الکساندر فلمینگ کاشف پنی‌سیلین

الکساندر فلمینگ کاشف پنی‌سیلین

الکساندر فلمینگ ( Sir Alexander Fleming )‏ ‏کاشف پنی‌سیلین است.  او در سال ۱۹۴۵ موفق به دریافت جایزه نوبل پزشکی شد.الکساندر فلمینگ کاشف پنی‌سیلین در سال ۱۸۸۱ در «لاچفیلد» اسکاتلند زاده شد.

به گزارش خبرنگار سایت پزشکان بدون مرز،  وی از مدرسهٔ پزشکی بیمارستان «سنت‌مری» لندن فارغ‌التحصیل شد و پس از پایان تحصیلات به تحقیق و بررسی در زمینهٔ ایمنی‌شناسی و مصونیت‌ها پرداخت. سپس به عنوان پزشک نظامی در جنگ جهانی اول زخم‌های عفونی را مورد مطالعه قرار داد و متوجه شد که اغلب مواد ضد عفونی کننده خیلی بیش از آنکه میکروب‌ها را از پای درآورند سلول‌های بدن را از بین می‌برند.

به این ترتیب فلمینگ به ضرورت وجود ماده‌ای که بتواند بدون آسیب زدن به سلول‌های سالم باکتری را از بین ببرد، پی برد.

پس از جنگ فلمینگ به بیمارستان سنت مری بازگشت و به کار تحقیق خود مشغول شد. در سال ۱۹۲۲ ماده‌ای را کشف کرد که آن را «لیسوزیم» نامید. لیسوزیم، آنزیمی است که در بدن انسان تولید می‌شود و در ترکیبات مخاط و اشک وجود دارد، به سلول‌های بدن آسیب نمی‌رساند. این ماده اگرچه برخی از میکرب‌ها را از بین می‌برد ولی در برابر میکرب‌های خاصّی که به انسان آسیب می‌رساند بی اثر است. این کشف با وجود جالب بودن از اهمیت چندانی برخوردار نبود.

الكساندر فلمینگ در سال 1881 در روستای آیرشایراسكاتلند به دنیا آمد. وقتی هفت ساله بود پدرش درگذشت و مسئولیت اداره مزرعه و تربیت چهار فرزند تنی و چند فرزند ناتنی به دوش مادر الكساندر افتاد. وقتی الكساندر  پنج ساله بود، پیاده به مدرسه ای در 5/1 كیلومتری می رفت و وقتی دهساله شد، مجبور بود فاصله  5/6 كیلومتری خانه تا مدرسه را پیاده طی كند. هنگامی كه به دوازده سالگی رسید مدرسه اش بیش از 25 كیلومتر با خانه فاصله داشت، بنابراین در آكادمی كیلمارناك اقامت گزید. با این حال مجبور بود در تعطیلات آخر هفته حدود 20 كیلومتر راه رفت و برگشت از ایستگاه قطار تا منزل را طی كند. پس از یك سال و نیم اقامت در كیلمارناك به لندن پیش برادرش رفت و تحصیلات خود را در پلی تكنیك ادامه داد. اما این دوران دیری نپایید، چون الكساندر توان مالی تحصیل در آنجا را نداشت. فلمینگ  شانزده ساله در یك شركت كشتیرانی استخدام شد و كمی از وقت خود را با نیروهای داوطلب اسكاتلندی مقیم لندن گذراند. او در تیم واترپولوی این گروه بازی می كرد، و یك بار با تیمی از بیمارستان سن مری، وابسته به دانشگاه لندن، مسابقه داد.

چند سال بعد ارث مختصری به او رسید و برادرش او را تشویق كرد تا وارد دانشكده پزشكی شود. در لندن دوازده  دانشكده پزشكی بود، كه فلمینگ از هیچ كدامشان شناختی نداشت- جز یكی كه بیمارستان سن مری وابسته به آن بود و تنها چیزی كه می دانست این بود كه یك تیم واترپولو دارد، و به همین دلیل به آنجا رفت. در همان هنگام بود كه المرات رایت به عنوان مدرس باكتری شناسی در آن دانشكده مشغول به كار شد. فلمینگ در ابتدا تصمیم داشت جراح شود، اما پس از فارغ التحصیلی، شغلی در آزمایشگاهی كه در آن موقع المرات رایت سرپرستی آن را به عهده داشت به او پیشنهاد شد؛ فلمینگ تا پایان عمر خود را در آن آزمایشگاه گذراند و در سال 1929 استاد باكتری شناسی شد.

طی جنگ جهانی اول فلمینگ و رایت به فرانسه اعزام شدند تا به معالجه سربازان زخمی بپردازند. آن زمان پزشكان برای درمان جراحت های جنگی از مواد ضد عفونی كننده استفاده می كردند. اما فلمینگ متوجه شد كه فنل ( یا اسید كربولیك كه رایجترین ماده ضد عفونی كننده آن زمان بود) بیشتر ضرر دارد تا فایده، چون گویچه های سفید خون را سریع تر از باكتری ها نابود می كند. فلمینگ می دانست كه این اثر زیانمند است چون گویچه های سفید ، مدافعان طبیعی بدن در برابر باكتری ها هستند.

بخت یاری :

در سال 1922 فلمینگ برحسب تصادف میكروب كشی كشف كرد كه باكتری ها را از بین می برد، اما بر گویچه های سفید اثری نمی گذاشت. هنگامی كه فلمینگ دچار زكام شد، از ترشحات بینی خود كشتی تهیه كرد. همچنان كه ظرف كشت را كه پر از باكتری های زرد رنگ بود بررسی كرد، اشكی از چشمش به درون ظرف افتاد. روز بعد وقتی كشت را مورد مطالعه قرار داد، در قسمتی كه اشك ریخته بود فضای شفافی دید. كنجكاوی و تیزبینی اش او را به نتیجه صحیح راهنمایی كرد. در اشك ماده ای بود كه باعث تخریب سریع ( لیز) باكتری ها می شد، اما به بافت انسان آسیبی نمی رساند. او این آنزیم ضد میكروبی اشك را   لیزوزیم نامید. معلوم شد كه این آنزیم اهمیت كاربردی چندانی ندارد، چون میكروب هایی كه لیزوزیم از بین می برد نسبتاً بی ضرر هستند، اما چنان كه خواهیم دید، این اكتشاف مقدمه ضروری كشف پنی سیلین بود.

كشف پنی سیلین:

در سال ۱۹۲۸ فلمینگ کشف بزرگ خود را به انجام رساند. یکی از ظروف حاوی کشت باکتری «استافیلوکوک» در معرض هوا قرار گرفت که در نتیجه برخی قسمت‌های آن از کپک پوشیده شده.

فلمینگ متوجه شد در آن قسمت‌هایی که در نتیجه برخی قسمت‌هایی که کپک نفوذ کرده است باکتری به کلّی از بین رفته‌اند.

او به این نتیجه رسید ماده‌ای که کپک تولید می‌کند پادزهر باکتری استافیلوکوک است. وی توانست نشان دهد که ماده مزبور از رشد بسیاری از انواع باکتری مضر برای انسان جلوگیری می:ند.

این ماده که فلمینگ آن را به خاطر عامل تولیدکنندهٔ آن (پنی سیلیوم نوتانیوم) پنی سیلین نامید، برای انسان و حیوان زیان‌آور نبود. حاصل کار فلمینگ در سال ۱۹۲۹ منتشر شد. ولی توجه چندانی را جلب نکرد.

فلمینگ دریافته بود که پنی‌سیلین استفاده‌های پزشکی بسیار مهمی می‌تواند داشته‌باشد. امّا به هرحال او نتوانست تکنیکی را برای تصفیه و پالایش پنی‌سیلین ارائه کند و این داروی اعجاب انگیز تا ده سال بعد بدون استفاده باقی‌ماند.

چگونه فلمینگ پنسیلین را کشف کرد ؟

در تابستان سال 1928 فلمینگ مشغول تحقیق درباره آنفلوانزا بود. ضمن انجام كارهای معمول آزمایشگاهی كه می بایست كشت های باكتریایی را كه در ظرفهای پهن در پوش دار رشد كرده بودند زیر میكروسكوپ بررسی كند، متوجه شد كه در یكی از ظرف ها ناحیه شفافی به وجود آمده است.

تحقیقات بیشتر نشان داد كه ناحیه شفاف در اطراف نقطه ای بود كه ظاهراً وقتی سرپوش ظرف گذاشته نشده بود، تكه ای كپك به درون آن افتاده بود.

فلمینگ با به خاطر آوردن تجربیاتش در زمینه لیزوزیم، نتیجه گرفت كه كپك چیزی تولید می كرد كه باعث مرگ باكتری های استافیلوكوك در ظرف كشت شده بود. فلمینگ تعریف كرد:

اگر تجربیات قبلی ام درباره لیزوزیم نبود چه بسا مانند كاری كه بسیاری از باكتری شناسان دیگر قبلاً كرده بودند ظرف را به دور می انداختم. به احتمال زیاد برخی از باكتری شناسان هم متوجه تغییراتی مشابه آنچه من دیدم شده بودم، اما چون علاقه ای به مواد ضد باكتریایی طبیعی وجود نداشت، كشتها را به دور اندخته بودند. من به جای آنكه مطابق رسم زمانه كشتهای آلوده را دور بیندازم، تحقیقاتی انجام دادم.

فلمینگ كپك را جدا كرد و آن را به عنوان یكی از اعضای جنس پنی سیلیوم شناخت، و ماده آنتی بیوتیكی را كه تولید می كرد پنی سیلین نامید. بعدها گفت: هزاران كپك مختلف وجود دارد و هزاران باكتری مختلف، و این كه بخت ، كپك را در لحظه مناسب در نقطه مناسب بگذارد مثل برنده شدن در مسابقه بخت آزمایی بود.

ذكر هزاران باكتری مختلف آن قدر هم بی مورد نبود، چون گرچه پنی سیلین برای باكتریهای متعددی، ازجمله استافیلوكوك، مرگبار است، اما بر برخی از انواع دیگر باكتری ها اثری ندارد. خوشبختانه باكتری هایی كه پنی سیلین از بین می برد، سبب بسیاری از عفونت های شایع و خطرناك در انسان هستند.

البته در سال 1928 استفاده از كپك برای مقابله با عفونت ، ابتكار كاملاً نوظهوری نبود. لویی پاستور و همكارش ژ. ف. ژوبر در سال 1877 نشان داده بودند كه گاه میكروبی از رشد میكروبی دیگر جلوگیری می كند. نوشته اند كه درعهد باستان مصریان و رومیان از كپك نان استفاده می كردند، اما هزاران كپك مختلف بر نان می رویند كه تنها چند نوع آنها چیزی تولید می كنند كه با عفونت مقابله كند. قاعدتاً فلمینگ هم از این مسئله مطلع بود و به همین سبب در می یابیم كه چرا شگفت زده شد.

فلمینگ در ادامه نشان داد كه پنی سیلین برای جانوران سمی نیست و به یاخته های بدن آسیبی نمی رساند:

همین سمی نبودن پنی سیلین برای گویچه های سفید بود كه باعث شد متقاعد شوم روزی به عنوان ماده ای دارویی شناخته خواهد شد.

وقتی پنی سیلین خام در خون انسان آزمایش می شد، رشد استافیلوكوكها را در رقت 1 در 1000 كاملاً مهار كرد، اما اثر سمی آن بر گویچه های سفید چیزی بیش از محیط كشت اولیه نبود. آن را به جانوران نیز تزریق كردم، و ظاهراً هیچ اثر سمی نداشت. چند آزمایش ابتدایی بربیماران نتایج مطلوبی داد اما اتفاق معجزه آسایی نیفتاد، و فهمیدم كه باید آن را غلیظ می كردیم . سعی می كنیم پنی سیلین را تغلیظ كنیم اما دریافتیم كه پنی سیلین به سرعت خراب می شود، و روشهای نسبتاً ساده ما فایده ای نداشتند.

یك شكست:

در همین هنگام موفقیت چشمگیر سولفانیل آمید باعث شده بود كه شیمی درمانی توجه همگان را به خود جلب كند . همكاری هرولد ریستریك و فلمینگ برای جدا سازی و تغلیظ پنی سیلین با شكست مواجه شد، و تا چندین سال بعد دیگر كار مهمی درباره پنی سیلین انجام نگرفت.

در اواخر دهه 1930 هاوارد و. فلوری استاد آسیب شناسی دانشگاه آكسفورد همكاری پژوهشی خود را با ارنست بوریس چین ، زیست شیمیدان پناهنده یهودی كه از آلمان هیتلری گریخته بود و به سفارش فلوری به آكسفورد آمده بود، آغاز كرد. آن دو تحقیق درباره لیزوزیم، همان آنزیم ضد باكتریایی كه فلمینگ كشف كرده بود، و نیز دیگر مواد ضد باكتریایی طبیعی را شروع كردند.

چندی نگذشت كه پژوهش های آنان بر پنی سیلین كه به نظر آنان امید بخش ترین این عوامل بود متمركز شد.

گروه آكسفورد با بهره گیری از روشهای پیچیده شیمیایی برای جداسازی و تغلیظ، كه امكانات آن در آكسفورد وجود داشت و فلوری و چین با آن آشنا بودند، اما فلمینگ در سن مری نه با آنها آشنایی داشت و نه بدانها دسترسی، موفق شدند پنی سیلین را آن قدر تغلیظ و تصفیه كنند كه خواص درمانی آن را ابتدا در مقابله با عفونت های تجربی در موش و بعداً در افراد بیماری كه از عفونت های استافیلوكوكی و دیگر آلودگی های خطرناك رنج می بردند، به اثبات رسانند .

به سبب ضرورت بهره گیری سریع از توانایی پنی سیلین در مقابله با بیماری ها و درمان زخمهای نظامیان جنگ جهانی دوم، تولید آن در مقیاس گسترده، هم در انگلستان و هم در ایالات متحده، از اولویت های اول بود. فلوری به آمریكا رفت تا روشهای استخراج و تولید پنی سیلین در انگلستان را شرح دهد، و شیمیدانان دو سوی اقیانوس اطلس به طور خستگی ناپذیری كار كردند تا ساختار شیمیایی پنی سیلین را تعیین كنند و از راه تخمیر یا تولید آزمایشگاهی آن را به دست آورند. این مولكول پیچیده و ناپایدار برای نخستین بار سالها پس از پایان جنگ به طور صناعی تهیه شد، اما پیشرفت در گسترش تولید آن از راه تخمیر در مدت جنگ به نحوی استثنایی سریع بود.

بخت یاری در تولید پنی سیلین:

همان طور كه بخت یاری در كشف پنی سیلین نقش داشت، در این مرحله از تولید آن نیز وارد صحنه شد. وقتی فلوری به ایالات متحده رفت تا درباره تولید پنی سیلین در مقیاس وسیع تبادل نظر كند، از آزمایشگاه پژوهشی ناحیه شمال وابسته به وزارت كشاورزی ایالات متحده در پئوریای ایلینویز دیدن كرد.

مدتی بود كه در این آزمایشگاه به دنبال كاربردی صنعتی برای محصول غلّه اضافی، و راه حلی برای مشكلی كه در همین رابطه وجود داشت، یعنی دفع ماده چسبناكی كه به عنوان یكی از فراورده های جانبی از فرایند آسیاب كردن ذرت به دست می آمد، جست و جو می كردند.

وقتی این ماده استخراج شده به محیط كشت پنی سیلین اضافه شد، بازدهی كپك مورد نظر را به طور نامنتظره ای ده برابر افزایش داد.

دومین كمكی كه آزمایشگاه پئوریا كرد تهیه سویه بهتری از كپك مولّد پنی سیلین بود. صدها كپك از سرتاسر جهان جمع آوری و برای آزمایش به پئوریا فرستاده شدند.

شگفت آنكه بهترین كپك را یكی از زنان محلی به نام مری هانت فرستاد، كه به دلیل علاقه اش به جست و جو برای كپك های جدید، مری كپكی لقب گرفته بود.

او از یكی از بازارهای میوه پئوریا یك طالبی آورد كه كپكی با ظاهری قشنگ و طلایی روی آن بود. این سویه جدید كپك بازدهی پنی سیلین را دو برابر كرد، بنابراین تركیب دو اكتشافی كه در پئوریا صورت گرفت میزان بازدهی پنی سیلین را به 20 برابر رساند.

چه كسی فكر می كرد پئوریا این قدر در تولید داروی معجزه آسایی كه برحسب تصادف در لندن كشف شده بود، نقش پیدا كند؟

اشاره:

استفاده از پنی سیلین نه تنها جان هزاران نفر را طی جنگ جهانی نجات داد، بلكه عاملی شد تا برای كشف آنتی بیوتیك های دیگر، از جمله خانواده ای از تركیبات مشابه شیمیایی پنی سیلین به نام سفالوسپورینها، پژوهش هایی انجام گیرد.

برخی از این آنتی بیوتیك های جدید در مبارزه با باكتری هایی كه به پنی سیلین مقاوم اند مؤثر هستند .

فلمینگ، فلوری و چین جایزه نوبل در فیزیولوژی یا پزشكی را در سال 1945 مشتركاً بردند.

سرانجام در اواخر دهه ۱۹۳۰ دو محقق انگلیسی «هوارد والتر فلوری» و «ارنست بوریس چاین» به مقاله فلمینگ برخوردند.

آنها تجربه فلمینگ را تکرار کرده و ماده حاصله را روی حیوانات آزمایشگاهی تجربه کردند در سال ۱۹۴۱ پنی‌سیلین روی نمونه‌هایی از بیماران به کار برده شد. این آزمایش‌ها نشان داد که داری جدید به شکلی حیرت‌انگیز مؤثر و کارا می‌باشد.
هنگام دریافت جایزه نوبل

با ترغیب دولت‌های آمریکا و انگلیس شرکتهای داروسازی وارد فعالیت در این زمینه شده و سریعاً روش‌هایی را برای تولید مقادیر زیاد پنی‌سیلین ابداع کردند.

در آغاز پنی‌سیلین انحصاراً برای استفاده مصدومان جنگی نگهداری می‌شد ولی تا سال ۱۹۴۴ برای معالجه غیرنظامی‌ها در انگلیس و آمریکا در دسترس همگان قرار گرفت. با پایان جنگ جهانی دوم در سال ۱۹۴۵ استفاده از پنی‌سیلین در سراسر جهان معمول شد.

کشف پنی‌سیلین انگیزه‌ای برای جستجو و تحقیق برای یافتن سایر پادزیستها شد و آن تحقیقات منجر به کشف بسیاری از «داروهای معجزه‌گر » دیگر گردید. با وجود این پنی‌سیلین همچنان به عنوان پر مصرف ترین پادزیست باقی‌ماند.

یکی از دلایل ادامه تفوّق پنی‌سیلین آن است که این دارو علیه طیف وسیعی از موجودات ذره‌بینی آسیب رسان مؤثر است. از این دارو در درمان سفلیس، سوزاک، تب سرخ، دیفتری و همچنین برخی اشکال آرتریت، بُرُنشیت، مننژیت، مسمومیت خون، می‌شود. یکی دیگر از امتیازات پنی‌سیلین استعمال بی‌ضرر مقادیر زیاد آن است.

یک دُز ۵۰۰۰۰ واحدی پنی‌سیلین برای درمان برخی عفونت‌ها مؤثر است. امّا تزریق یکصد میلیون واحد پنی‌سیلین در روز بدون هیچ گونه مخاطره وعوارض جنبی تجویز می‌شود. البته برخی افراد نسبت به پنی‌سیلین حساسیت داردند ولی این دارو برای بیشتر مردم سلامتی و توانایی را به ارمغان می‌آورد.

فلمینگ بر روی یک تمبر فاروئی

از آنجا که پنی‌سیلین تاکنون جان میلیونها نفر را نجات داده و مطمئناً در آینده جان افراد بیشتری را نجات خواهد داد تنها معدود افرادی اهمیت کشف پنی‌سیلین را زیر سوال برده‌اند.

البته جایگاه واقعی و دقیق فلمینگ در این فهرست بستگی به این امر دارد که برای «فلوری» و چاین» چه اعتباری قائل شویم. من بر این باورم که تمام اعتبار این کار از آنِ فلمینگ است که کشف اصلی حاصل تحقیقات اوست. بدون او احتمالاً باید سال‌های زیادی می‌گذشت تا پنی‌سیلین کشف شود. همین که او نتایج کار خود را منتشر کرد دیگر از این که زود تکنیک و روش لازم برای تولید و پالایش پنی‌سیلین نیز ابداع می‌شود.

فلمینگ از ازدواج سعادتمند خود صاحب یک فرزند شد. در سال ۱۹۴۵ جایزه نوبل در پزشکی به طور مشترک به او و فلوری و چاین داده شد. فلمینگ در سال ۱۹۵۵ درگذشت.

تلگرام

مطلب پیشنهادی

روش تشخیص حاملگی دوقلو

حاملگی دوقلو نسبت به یک در ۸۰ اتفاق می افتد و نسبت پیدایش سه قلو …

چرا کودک من مرتبا دچار سرماخوردگی می شود؟

کودکان معمولاً نسبت به بزرگسالان بدنی ضعیف تر دارند و در مقابل بسیاری از بیماری …