Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №9

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.