Robert Koch volt a következő jelentős kutató azok sorában, akik egyengették a penicillin felfedezéséhez vezető utat. Kifejlesztett egy táptalajt agar-agarbói, amely egy vörös algából kivont tartós anyag, és amelyen a mikroorganizmusok bámulatos sebességgel szaporodnak, és így tulajdonságaik könnyen megfigyelhetők. Koch szorgalmas kísérleteinek köszönhető, hogy a baktériumokat sikerült egymástól megkülönböztetni és rendszerezni.
Ennek segítségével lehetővé vált a szövetekben, vérben, vizeletben, nyálban vagy gennyben talált baktériumok meghatározott körülmények közötti szaporítása.
Meg kell még említeni Hans Christian Gram dán kutatót is, aki 1881-ben kifejlesztett néhány módszert, amelynek segítségével a baktériumokat különböző színű festékanyagokkal meg lehet jelölni. Nem minden festékanyagot kötött meg minden baktérium, és ez a mikroorganizmusok további osztályozására adott lehetőséget. A róla elnevezett Gram-festést még mai kifinomult technikák is alkalmazzák az orvosi kutatásban, és a XX. század elején fontos segítséget nyújtott annak megállapításában, hogy melyik baktériumfajták ellen milyen antibiotikumok hatékonyak.
Újabb előrelépés: a baktériumok elpusztítása
Paul Ehrlich német kutató ezzel egy időben a párizsi Charité Intézetben kifejlesztett egy másik baktériumfestési eljárást metilénkékkel. Ez a festékanyag Hans Christian Gram találmányával szemben nem volt alkalmas tudományos kutatás céljára, mert minden baktériumot, amellyel kapcsolatba került, azonnal elpusztított. Paul Ehrlichnek azonban volt egy zseniális ötlete, amely felvillanyozta a mikrobiológusokat: olyan anyagokat kell találni, amelyek nagy affinitással kötődnek a baktériumokhoz, azokat elpusztítják, de a beteg szervezetét a lehető legnagyobb mértékben megkímélik. Számunkra ez az elképzelés már elavultnak tűnik, de abban az időben (a metilénkékkel történő kísérletek 1881-ben láttak napvilágot) ez áttörő újításnak számított. Ehrlich elsősorban vegyszerekkel és nem olyan szerves anyagokkal foglalkozott, amelyeket a penicillinhez hasonlóan élő sejtekből vontak ki, ezért számít a kemoterápia atyjának. A kemoterápia során - változó sikerrel - olyan anyagokat alkalmaznak, amelyek a rákos sejteket tönkreteszik, de egészséges sejteket nem.
Élesztőgombákkal a baktériumok ellen
15 évvel később fedezték fel először a baktériumölő hatással rendelkező penicillint. 1896-ban Ernest Duchesne francia orvostanhallgató írta le megfigyeléseit, amely szerint úgy tűnt, hogy az élesztőgombák olyan anyagot termelnek, amely a baktériumokat elpusztítja. A megfigyeléseit nem követte további kutatás, és hamar feledésbe is merültek. A tudomány világa akkor még valószínűleg nem állt készen egy ilyen felfedezés befogadására, hiányzott még néhány felismerés és mindenekelőtt tudatos lépések azon a hosszú úton, amelynek végén az egyes mozaikdarabkákból összeáll egy következetes fertőzéselmélet, amit majd a kutatás és a terápia megfelelő pontjain alkalmazni lehet. Duchesne egyértelműen azok közé tartozott, akik lehetővé tették a penicillin 30 évvel későbbi (újra)felfedezését. Sir Alexander Fleming skót orvos sem egyedül fedezte fel az első nagy hatékonyságú antibiotikumot. Ne szaladjunk azonban ennyire előre.
Fleming az első világháború idején asszisztensként dolgozott a londoni St. Mary Kórházban Alm-roth Wright orvos csapatában, aki olyan módszereket próbált kidolgozni, amelyekkel megakadályozható, hogy a brit katonák sérülései elfertőződjenek, és megelőzhető az ebből eredő vérmérgezés kialakulása. A korábbi háborúkhoz hasonlóan az első világháborúban is több esetben okozta a katonák halálát a sérülés elfertőződése, mint maga a sérülés. Ezért az elfertőződött sebekből kutatási célra mintát vettek, és a Koch által kifejlesztett agar táptalajon tenyésztették őket, hogy azokat megvizsgálhassák, és mindenekelőtt olyan anyagok után kutassanak, amelyek ezeket a kórokozókat károsítják anélkül, hogy az embernek ezzel túl nagy szenvedést
18
okoznának. Az antiszeptikus sebészeti eljárások során Lister által kifejlesztett fertőtlenítőt nem lehetett terápiás célra felhasználni, mert mérgező volt, és a leukocitákat, a vérben található védekezősejteket gyorsabban elpusztította, mint magukat a baktériumokat, és így a szervezet védekezőrendszere nagyon gyorsan összeomlott volna. Wright az egyik első olyan kutatóorvos, aki felfedezte, hogy milyen hatalmas szerepe van a szervezet immunrendszerének a fertőzések sikeres leküzdésében.
A szervezet természetes védekezőrendszerének szerepe az idegen anyagok elleni harcban
1921-ben Fleming letette az antibiotikum-kutatás első mérföldkövét: felfedezte a lizozimet, amely a testfolyadékokban jelen lévő enzim, és át tudja törni a baktériumok sejtfalát, így elpusztítja őket. Mivel ezt az anyagot a szervezet maga termeli, a test saját sejtjeit természetesen nem károsítja. Fleming a saját orrnyálkahártyájából vett mintát egy megfázás során, és megállapította, hogy tartalmaz egy olyan anyagot, amely korlátozza a baktériumok szaporodását. Eleinte úgy gondolta, hogy makrofágok, azaz falósejtek hozzák létre ezt a hatást, azáltal, hogy feloldják a baktériumokat, de hamar rájött, hogy ez a feltételezés téves, és egy fehérjéről, pontosabban egy enzimről van szó. Ha az immunrendszer ép, akkor ez az enzim például a könnyfolyadékban és az orrgarattér nyálkahártyájában található, és megakadályozza, hogy a levegőben található baktériumok megtelepedjenek a szervezetben. Az a lizozim-koncentráció azonban, amit Fleming talált, túl alacsony volt ahhoz, hogy a nagyon veszélyes, különösen aktív baktériumokkal fel tudja venni a küzdelmet, és ezért sem ő, sem a kortársai nem folytatták a kísérleteket.
Annak felfedezése azonban, hogy létezik a szervezetben egy olyan anyag, amely hatékony a mikroorganizmusokkal szemben, alátámasztotta Wright elméletét az immunrendszer hatalmas jelentőségéről, és további fontos támpontokat adott arra vonatkozóan, hogy a természetben számos olyan anyag található, amelyek segítségével védelmet biztosíthatunk a fertőzésekkel szemben.
Ahogy haladunk előre az időben, egyre közelebb jutunk 1928-hoz, és egyre izgalmasabbá válik a történet. Most is az történt, mint már többször is, hogy ezt a felfedezést is a véletlennek köszönhetjük, amely egy tehetséges kutató odafigyelésével és zsenialitásával együtt hasznos ismeretekkel szolgált az életveszélyes fertőzések gyógyításához. Fleming kortársai beszámolója alapján szenvedélyes játékos volt, főleg a biliárdot és a golfot kedvelte. Emellett azt is leírták róla, hogy pusztán önmaga szórakoztatására baktériumkultúrákból és különböző festékanyagokból kisméretű élő építményeket varázsolt a Petri-csészékbe. Fleming laborjában az ésszerűség keretein belül mindig megengedhető volt „egy kis felfordulás". így történhetett meg az, hogy megfeledkezett az egyik Petri-csészéről, amely már használhatatlanná vált, és egy sarokban várta, hogy valaki kiselejtezze.
A döntő pillanat
Valami ilyesmi történhetett azzal a Petri-csészével is, amely később a meghatározó felismerés forrásává vált. Fleming állítólag nem megfelelően elzárva, az asztalon felejtett egy Staphylococcusokat (a leggyakoribb kórokozót) tartalmazó baktériumtenyésztő csészét, mielőtt megérdemelt nyaralására utazott volna. Amikor visszatért a munkahelyére, felfedezte, hogy a csészében található baktériumtenyészetet egy másik, a levegőből odakerült mikroorganizmus beszennyezte. Ahelyett, hogy a használhatatlanná vált baktériumkultúrát kidobta volna, közelebbről is megvizsgálta, és megállapította, hogy a Staphy-lococcus-telepek a betolakodó mikroorganizmus körül egy sávban elpusztultak. A csésze többi részén azonban vígan növekedtek és szaporodtak a baktériumok. Magával a táptalajjal minden rendben volt, tehát valószínűleg az új mikroorganizmusok termeltek egy olyan anyagot, amely felszabadított számukra egy akkora területet, ami a fennmaradásukhoz és szaporodásukhoz szükséges. Fleming rájött, hogy egy penészgomba, a Penicillinum notatum, amely például a kenyér penészedéséért is felelős, szennyezte be a tenyészetet. Ezután izolálta és penicillinnek nevezte a baktériumok elpusztításáért felelős anyagot. Fleming még kb. három évig kísérletezett a penicillinnel, és rájött, hogy számos baktérium ellen hatékony, de vannak olyanok, amelyek ellen teljesen hatástalan. Az is előfordult, hogy ugyanazon mikroorganizmus ellen sem mindig volt sikeres a kísérlet, mert nem mindig volt elég magas a penicillin koncentrációja. Mindenesetre Fleming nem tartotta elég megbízhatónak ezt az eljárást, és 1931-ben jelentette meg az utolsó cikkét a penicillinről. Teltek-múltak az évek, és 1939-ig nem következett be áttörés ezen a területen.Címkék: természetes antibiotikumok