Продолжая изучать литературу, Чэйн убедился, что были приложены серьезные усилия, чтобы выделить и очистить пенициллин, чего нельзя было сказать о других веществах. Но все усилия оказались тщетными.
Чэйн готов был взяться за эту работу, но она требовала довольно больших денег, а их не было. Как-то, пересекая с Флори прекрасный университетский парк, Чэйн спросил своего руководителя, нельзя ли получить из Рокфеллеровского фонда несколько тысяч долларов. Английский Медицинский научно-исследовательский совет предоставлял небольшие субсидии в пятьдесят-сто фунтов, но это ничего бы не дало ученым. Флори сделал запрос и через некоторое время сообщил Чэйну, что, если представить интересный план биохимической исследовательской работы, вероятно, можно будет добиться дотации. Чэйн ответил, что кет ничего легче, и сразу написал для Рокфеллеровского фонда меморандум, в котором он предлагал три темы: змеиные яды, факторы диффузии и бактериальный антагонизм. План был рассчитан на десять лет.
Флори одобрил меморандум и через несколько месяцев радостно сообщил Чэйну, что фонд утвердил субсидию в пять тысяч долларов. Это была чудесная новость. Теперь работе лаборатории биохимии не угрожала остановка из-за отсутствия смехотворно маленьких сумм, необходимых для покупки требующейся аппаратуры. Чэйн приступил к исследованию пенициллина в начале 1939 года; летом он уехал в отпуск в Бельгию. Когда он вернулся, уже была объявлена война.
Почему он начал с пенициллина? Флори с Чэйном решили, что будут изучаться три вещества: один из ферментов — пиоцианазу; антибактериальные вещества, выделяемые актиномицетами (позже исследование этих веществ увенчалось открытием мощных антибиотиков, в том числе стрептомицина), и пенициллин. У пенициллина по сравнению с остальными веществами было много преимуществ. Его уже изучали во многих аспектах, выяснили, что он нетоксичен, и, хотя он был нестоек и не поддавался очистке, его по крайней мере было легко добывать.
В Институте Дённа имелся штамм «пенициллиума». Вот как он туда попал. В 1935 году, когда Чэйн только приехал в Оксфорд, как-то в коридоре навстречу ему попалась одна из лаборанток. Она несла бутыли Ру с плесенью. Чэйн не обратил особого внимания на эти культуры, но сообщение Флеминга навело его на мысль, что бульоны, которые были у лаборантки, возможно, имели отношение к пенициллину.
Он поговорил с лаборанткой, и она рассказала, что была ассистенткой Дрейера, предшественника Флори, что Дрейер занимался бактериофагами — вирусами, обладающими способностью уничтожать бактерии, — и хотел исследовать, не является ли и пенициллин таким фагом. Он попросил Флеминга прислать ему штамм «пенициллиума», и тот, как всегда обрадовавшись, что кто-то заинтересовался пенициллином, исполнил его просьбу. Дрейер вскоре убедился, что пенициллин не фаг, но сохранил его для других исследований. Чэйн попросил сотрудницу дать ему этот штамм.
Тогда Чэйн ничего не знал о плесенях. Он с трудом научился обращаться с этими капризными колониями. Казалось, нет возможности добиться определенного результата. «Пенициллиум» то выделял пенициллин, то не выделял. Дело в том, что штамм Флеминга подвергся изменениям. Чэйн убедился в чрезвычайной нестойкости этого антибактериального вещества, но это лишь подогрело его любопытство. Химики, пытавшиеся до него выделить чистый пенициллин, говорили, что это вещество исчезает, «пока на него смотришь»! Чэйн решил выяснить причину этой нестойкости; в своих исследованиях он пользовался гораздо более тонкими методами, которыми обычно пользовались при изучении химической природы хорошо ему знакомых ферментов.
Было решено, что Флори проведет с пенициллином биологические опыты после того, как Чэйн выделит его и изучит его структуру. Чэйн взялся за работу над пенициллином, а пиоцианазой попросил заняться одну из сотрудниц, миссис Шентал.
Чэйн предполагал, что пенициллин — это неустойчивый фермент. Как известно, разведенные ферменты при концентрировании выпариванием часто теряют свою активность, потому что неактивные до этого вещества, концентрируясь вместе с ферментами, приобретают активность и разрушают их. Но в распоряжении Чэйна был новый метод, неизвестный Ридли и Райстрику, а именно метод лиофилизации, широко применявшийся в лабораториях в 1935—1939 годах, в частности для консервирования плазмы крови.
В основу метода лиофилизации положен очень простой принцип: в вакууме замороженные водные растворы переходят непосредственно из твердого состояния в газообразное. Это явление наблюдается в высокогорных местностях, там лед «сублимируется» (превращается в пар), не тая. Когда же водный раствор, содержащий разные вещества, замораживается, эти вещества в твердом состоянии перестают взаимодействовать (corpora non agunt nisi fluida). Если же затем удалить воду сублимацией, то твердые вещества, образующие сухой осадок, очень долго сохраняют свою активность. Этим способом можно было предохранить пенициллин от разрушения.
Лиофилизируя жидкую культуру, Чэйн получил коричневый порошок, в котором вместе с пенициллином содержались всякие примеси (белки, соли), так что он был непригоден для инъекций. Можно ли, как надеялись предшественники Чэйна, извлечь пенициллин, растворив его в абсолютном спирте? Он проделал этот опыт, но безуспешно, и это его не удивило: ведь он считал пенициллин ферментом, а следовательно, веществом, не растворимым в спирте. Но все же, желая ничем не пренебрегать, он испробовал действие метилового спирта (или метанола), и неожиданно его попытка оказалась удачной. Часть примеси была удалена. Однако растворенный в метаноле пенициллин снова стал нестойким. Выход: развести раствор водой и снова прибегнуть к лиофилизации.
Чэйн получил, таким образом, частично очищенный пенициллин, и ему не терпелось его испытать. Флори в это время был очень занят другими исследованиями, и Чэйн обратился к крупному испанскому хирургу Хосе Труэта, работавшему в Оксфордском институте этажом выше вместе с другим сотрудником, молодым англичанином Джоном Барнесом. По просьбе Чэйна Барнес ввел тридцать миллиграммов концентрированного пенициллина в вену мыши. К большой радости Чэйна и удивлению Труэта, который наблюдал за опытом, никакой токсической реакции не последовало.
Флори, заинтересовавшись этим, сразу же повторил опыт Чэйна на другой мыши, введя ей двадцать миллиграммов, и опять не было обнаружено никаких явлений интоксикации. Флори это настолько поразило, что он решил даже, что не попал в вену, и сказал Чэйну: «Дайте-ка мне еще одну дозу пенициллина». В те времена получать пенициллин было нелегко. Чэйну с большим трудом удалось добыть еще двадцать миллиграммов, и Флори снова убедился, что никакого токсического действия пенициллин не оказывает. Значит, так же как и неочищенный пенициллин Флеминга, очищенный Чэйном пенициллин не был токсичен для организма животного и в то же время обладал мощным антибактериальным свойством.
Ученые Оксфорда наконец получили в концентрированном виде стойкое и частично очищенное чудесное вещество, которое обладало поразительным свойством: убивать микробы, не причиняя вреда клеткам организма. Флори попросил Чэйна взять себе в помощники Хитли — молодого ученого, только что вернувшегося из Копенгагена и наделенного весьма деятельным и изобретательным умом. Чэйн и Хитли разработали практический метод извлечения и очистки пенициллина.
Рассказ о бесчисленных трудностях, с которыми им пришлось столкнуться, занял бы слишком много времени. Основные требования заключались в том, чтобы: 1. Работать при низкой температуре. 2. Работать при нейтральном pH. 3. Путем лиофилизации нейтрального водного раствора добыть соль пенициллина в порошке. Важно отметить, что метод, разработанный Чэйном и Хитли, применялся для промышленного производства пенициллина вплоть до 1946 года. Массовое производство пенициллина было неосуществимо без лиофилизации. Чэйн одним из первых прибегнул к этому способу для изучения ферментов.
Флори поручил Хитли заняться биологическими испытаниями, и тот для определения антибактериального действия пенициллина сперва воспользовался методом Флеминга (желобок, вырезанный в агаре чашки Петри, заполнялся пенициллином, и вокруг него исчезали все чувствительные микробы). Позже он заменил желобок маленьким стеклянным или фаянсовым цилиндром, погруженным в агар. Первые опыты показали, что это частично очищенное вещество в тысячу раз активнее, чем совсем не очищенное, и в десять раз сильнее самых активных сульфамидов. (Когда удалось получить совершенно чистый пенициллин, он оказался в тысячу раз активнее первых образцов его, полученных Чэйном, то есть в миллион раз активнее вещества, выделенного Флемингом.)
Флори и его коллеги исследовали пенициллин на токсичность при однократном внутривенном вливании. После этого они вводили крысам внутримышечно по десять миллиграммов каждые три часа в течение пятидесяти шести часов. Это не вызвало ни одного летального случая. Они изучили действие своего препарата на кровяное давление и дыхание кошек. Они повторили опыты Флеминга с лейкоцитами. «Все наши исследования, — писали они, — ясно доказывают, что это вещество обладает свойствами, которые дают право испробовать его для лечения».
Настал момент решительного испытания. Оно было проделано 25 мая 1940 года на трех группах мышей, зараженных — одна стафилококками, вторая — стрептококками и третья — clostridium septicum. Хитли с волнением вспоминает ночь, которую он провел в лаборатории, наблюдая за реакциями животных, и радость, испытанную им, когда он увидел, что контрольные зверьки умерли один за другим, а те, которым ввели пенициллин, выжили.
На следующий день утром Флори и Чэйн пришли проверить результаты. Даже сейчас еще Чэйн рассказывает об этом с горящими глазами.
Июнь 1940 года. Это было время наступления немцев, время Дюнкерка. Не подвергнется ли и Англия вторжению? Если это произойдет, Оксфордская группа решила любой ценой спасти чудодейственную плесень, огромное значение которой теперь не подлежало сомнению. Они пропитали коричневой жидкостью подкладку своих пиджаков и карманов. Достаточно, чтобы хоть один из них спасся, и он сохранит на себе споры и сможет вырастить новые культуры. К концу месяца в Оксфорде накопилось достаточное количество пенициллина, чтобы можно было приступить к решающему опыту. Он был проведен 1 июля на пятидесяти белых мышах. Каждой из них была введена более чем смертельная доза: по полкубического сантиметра вирулентного стрептококка. Двадцать пять из них были оставлены для контроля, остальные подверглись лечению пенициллином, который вводился им каждые три часа в течение двух суток. Флори и его ассистент Кент спали в лаборатории, и каждые три часа их поднимал будильник. Через шестнадцать часов все двадцать пять контрольных мышей погибли; двадцать четыре животных, которых лечили, выжили.
Результаты походили на чудо. Экспериментаторы упоминали о них очень сдержанно в заметке, напечатанной в «Ланцете» и подписанной Флори, Чэйном и Хитли, которые выделили пенициллин и первыми испытали его на животных, а также Дженнингсом, Абрагамом, Орр-Ювингом, Сандерсом и Гарднером, которых Флори пригласил присоединиться к группе с тем, чтобы быстрее и тщательнее изучить это магическое вещество. Гарднер занялся бактериологическим исследованием, подтвердил полученные Флемингом результаты и обнаружил еще несколько чувствительных к пенициллину микробов, среди них микроба газовой гангрены, что в военное время имело первостепенное значение.
Так комплектовалась Оксфордская группа ученых. У Флеминга никогда не было группы, в которую входило бы столько специалистов. Но, по правде говоря, чтобы совершить это открытие, вначале потребовался труд одного ученого, а затем уже целой группы. Чэйн писал: «Коллективная работа очень важна для развития какой-нибудь уже известной идеи, но мне кажется, что еще ни одна группа никогда не порождала никакой новой идеи». Флеминг писал: «Чтобы родилось что-то совсем новое, необходим случай. Ньютон увидел, как падает яблоко. Джеймс Уатт наблюдал за чайником. Рентген спутал фотографические пластинки. Но все эти люди были достаточно хорошо оснащены знаниями и смогли по-новому осветить все эти обычные явления». А сам Флеминг увидел, что плесень уничтожила микробы, и он был «достаточно хорошо оснащен знаниями», чтобы из этого наблюдения сделать выводы и предугадать его практические возможности. Оксфордская группа нашла пути и средства для претворения этих возможностей в действительность.
Для Флеминга первое сообщение Оксфордской группы в «Ланцете» было самой приятной неожиданностью в его жизни. Он всегда знал и непрестанно об этом твердил, что настанет день, когда пенициллин будет сконцентрирован, очищен и использовай для лечения общих инфекций. Теперь им владела одна мысль: увидеть свое драгоценное вещество в очищенном виде.
Флеминг поехал в Оксфорд, чтобы повидаться с Флори и Чэйном. Чэйн ему очень удивился, он-то считал, что Флеминг давно умер. «Он произвел на меня впечатление человека, который, должно быть, не умеет выражать свои чувства, но в нем — хотя он всячески старался казаться холодным и равнодушным — угадывалось горячее сердце», — рассказывает Чэйн. Флеминг, конечно, пытался скрыть свою радость, поскольку его правилом было никогда не проявлять своих чувств. Он только сказал Чэйну: «Вы сумели обработать мое вещество». Краддок, который видел Флеминга после его возвращения, помнит, что он сказал об Оксфордской группе: «Вот с такими учеными-химиками я мечтал работать в 1929 году».
Флеминг — Флори, 15 ноября 1940 года.
Весьма сожалею, что задержал присылку вам культуры «пенициллиума», выделяющего меньше желтого красителя. Вернувшись от вас, я засеял бульон большим количеством моих старых штаммов и выбрал те из них, которые, выделяя достаточное количество пенициллина, не так сильно окрашивают жидкость в желтый цвет.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42