چه کسی پنی سیلین را ایجاد کرد؟

چه کسی پنی سیلین را ایجاد کرد؟

پنی سیلین به طور تصادفی توسط الکساندر فلمینگ در سال 1928 در حالی که او در حال بررسی باکتری استافیلوکوک بود، کشف شد. او مشاهده کرد که وجود کپک می تواند باکتری را از بین ببرد یا از تکثیر بیشتر آن جلوگیری کند. این پیشرفت خوش شانس یک نقطه عطف تاریخی در پزشکی بود و راه را برای استفاده گسترده از آنتی بیوتیک های مدرن هموار کرد.

در این مقاله، منشاء پنی سیلین را با جزئیات بیشتری بررسی خواهیم کرد و توضیح خواهیم داد که این آنتی بیوتیک بالقوه نجات دهنده چگونه ساخته می شود.

منشا پنی سیلین

پنی سیلین که نزدیک به 100 سال پیش کشف شد، اولین آنتی بیوتیک واقعی در جهان است. حتی امروزه نیز به طور گسترده برای درمان لوزه ها، مننژیت، سیفلیس و سایر عفونت های باکتریایی استفاده می شود.

اما دقیقا چگونه کار می کند؟ پنی سیلین از دو طریق به طور موثر تولید مثل باکتری ها را مهار می کند:

• اولا، با ایجاد اختلال در تولید آنزیم های لازم برای ساخت دیواره سلولی باکتری
• ثانیا، با فعال کردن آنزیم های دیگر که دیواره سلولی باکتری را از بین می برند

قبل از آنتی بیوتیک

مدت ها قبل از کشف آنتی بیوتیک ها، پزشکان زخم ها و عفونت ها را با مواد شیمیایی طبیعی درمان می کردند. با این حال، استفاده موضعی از این مواد همچنین می تواند به بافت اطراف آسیب برساند، در حالی که سایرین در صورت مصرف داخلی سمی هستند.

به عنوان مثال، در اروپای پس از قرون وسطی، بخور جیوه برای درمان سیفلیس استفاده می شد. همانطور که اکنون می دانیم، جیوه بسیار سمی است و می تواند باعث ایجاد انبوهی از مشکلات عصبی شود.

در طول جنگ داخلی آمریکا، مواد شیمیایی مانند ید موضعی و برم به طور گسترده ای برای درمان زخم های جزئی جنگ استفاده می شد. با این حال، با توجه به اینکه هنوز آنتی بیوتیک ها در این مرحله اختراع نشده اند، بسیاری از سربازان مجروح برای جلوگیری از گسترش عفونت، اندام های خود را قطع کردند.

مرگ و میر بالای نوجوانان

قبل از کشف آنتی بیوتیک ها، میزان مرگ و میر برای کسانی که مبتلا به عفونت تشخیص داده شده بودند بسیار بالا بود. مرگ و میر نوجوانان به دلیل مننژیت به 90٪ رسید و تعداد کمی از آنها که زنده ماندند از ناتوانی های شدید و مادام العمر از جمله ناشنوایی و مشکلات سلامت روان رنج می بردند.

هزاران کودک نیز به دلیل بیماری هایی مانند ذات الریه و سل جان خود را از دست دادند. اگر عفونت به مغز سرایت کند، حتی یک گلودرد ساده می تواند کشنده باشد. مرگ و میر نوزادان نیز بالا بود، به طوری که از هر 20 نوزاد، 1 نوزاد قبل از اولین تولد خود می میرد. خوشبختانه، استفاده گسترده از آنتی بیوتیک ها به این معنی است که این رقم به طور قابل توجهی بهبود یافته است و اکنون فقط 3.5 در هر 1000 تولد زنده است.

کشف پنی سیلین

کشف پنی سیلین یک حادثه خوش شانس بود که فقط به این دلیل رخ داد که برخی از ظروف پتری به درستی تمیز نشده بودند. در سال 1928، دانشمند اسکاتلندی، الکساندر فلمینگ، که در آزمایشگاهی در بیمارستان سنت مری در لندن کار می کرد، از تعطیلات خود بازگشت و متوجه شد ظروف پتری که قبلا برای رشد باکتری ها آماده کرده بود، آلوده به کپک هستند.

او مشاهده کرد که وجود این کپک باعث از بین رفتن یا جلوگیری از تولید مثل کلنی های پتری دیش باکتری استافیلوکوکوس اورئوس می شود. پس از بررسی بیشتر، فلمینگ متوجه شد که این کپک ها ماده ای برای دفاع از خود ترشح می کنند که دیواره سلولی میکروب ها را حل می کند. وی نام این ماده ضد باکتریایی را پنی سیلین برگرفته از قالب پنی سیلیوم که آن را تولید می کرد نامید.

چه کسی پنی سیلین را اختراع کرد؟

همانطور که توضیح دادیم، الکساندر فلمینگ سهواً در سال 1928 پس از آلوده شدن دسته ای از کشت های باکتریایی ظرف پتری به کپک، پنی سیلین را کشف کرد. او بعداً ماده ترشح شده از قالب را شناسایی کرد و نام آن را Penicillium notatum گذاشت.

فلمینگ چندین آزمایش برای استخراج و خالص سازی عصاره پنی سیلین انجام داد. او یافته های خود را در سال 1929 در مجله بریتانیایی آسیب شناسی تجربی منتشر کرد، اما در آن زمان نتوانست توجه سایر دانشمندان این رشته را به خود جلب کند.

تقریباً یک دهه طول کشید تا مقاله فلمینگ مورد توجه قرار گرفت و دانشمندان دیگر متوجه شدند که می‌توانند نتایج آزمایش‌های او را تکرار و تأیید کنند.

در سال 1938، ارنست چین، بیوشیمی‌دان و هاوارد فلوری، پاتولوژیست، از یافته‌های فلمینگ در حالی که در حال تحقیق بر روی ترکیبات ضد باکتری بودند، آگاه شدند. این دو دانشمند توانستند پنی سیلین را از ترشحات کپک جدا کرده و سپس آن را به موش تزریق کنند تا کارایی پنی سیلین را در درمان عفونت های باکتریایی آزمایش کنند. آنها با موفقیت زیادی آن را روی انسان آزمایش کردند، که سپس منجر به ورود این داروی دارویی به تولید انبوه در دهه 1940 شد.

فلمینگ در میان جوایز متعددی که برای اکتشاف علمی عظیم خود به دست آورد، به همراه چین و فلوری، جایزه نوبل پزشکی را در سال 1945 دریافت کرد.

نحوه تولید پنی سیلین

امروزه پنی سیلین از قالب پنی سیلیوم در مخازن تخمیر بزرگ تولید می شود. این قالب قند و سایر مواد را تخمیر می کند و به طور طبیعی پنی سیلین را به عنوان یک محصول جانبی تولید می کند. سپس پنی سیلین از مخازن تخمیر جدا و خالص می شود.

ساختار شیمیایی پنی سیلین

یک مولکول پنی سیلین از یک حلقه بتالاکتام، یک حلقه تیازولیدین و یک زنجیره جانبی تشکیل شده است. زنجیره جانبی 6-آمینوپنی سیلانیک اسید است. علیرغم ساختار مولکولی پیچیده پنی سیلین، اثرات ضد باکتریایی آن توسط حلقه بتالاکتام انجام می شود.

تولید انبوه پنی سیلین

تولید انبوه پنی سیلین در طول جنگ جهانی دوم آغاز شد و حدود 400 میلیون واحد از این آنتی بیوتیک بین ژانویه تا مه 1942 تولید شد.

دانشمندان بریتانیایی هاوارد فلوری و نورمن هیتلی با همتایان آمریکایی خود برای توسعه ابزاری کارآمد برای تولید انبوه پنی سیلین کار کردند. آنها به جای استفاده از پنی سیلیوم نوتاتوم که بازده کمی از پنی سیلین را تولید می کرد، یک گونه کپک جایگزین به نام Penicillium chrysogeum را انتخاب کردند.

آنها دریافتند که پنی سیلیوم کریسوژئوم قادر است 200 برابر بیشتر از پنی سیلیوم نوتاتوم پنی سیلین تولید کند. تولید گونه با استفاده از اشعه ایکس برای جهش ژن ها و فیلتراسیون برای خالص سازی بازده بیشتر افزایش یافت. در پایان، روش توسعه یافته توسط دانشمندان 1000 برابر بیشتر از گونه اصلی مورد استفاده توسط فلمینگ پنی سیلین تولید کرد و دوره جدیدی از آنتی بیوتیک های تولید انبوه را آغاز کرد.

نتیجه گیری

الکساندر فلمینگ، پزشک و دانشمند اسکاتلندی، در سال 1928 پس از مشاهده اثرات ضد باکتریایی کپک بر روی باکتری استافیلوکوک، به طور تصادفی پنی سیلین را کشف کرد. با این حال، تقریباً یک دهه طول کشید تا اهمیت تحقیقات او واقعاً قدردانی شود. پس از کشف فلمینگ، دانشمندان ارنست چین و هوارد فلوری توانستند پنی سیلین را از ترشحات کپک جدا کرده و به انسان تزریق کنند. کشف پنی سیلین مسیر طب مدرن را تغییر داد و از مرگ و میرهای بیشماری جلوگیری کرد.