94年前的今天(1928年9月3日),英國著名細菌學家、醫(yī)學家弗萊明發(fā)現青霉素,為使用抗生素治療傳染病開辟了道路,也標志著人類進入了合成新藥的新時代。
青霉素是怎么產生的?青霉素的誕生又有什么意義?
一個偶然的發(fā)現
1928年夏,英倫三島的天氣特別悶熱——倫敦大學圣瑪麗醫(yī)學院賴特研究中心也破例放了暑假。細菌學教授亞歷山大·弗萊明(1881~1955)連實驗臺上雜亂無章的器皿都沒有收拾好,就準備到海濱去度假了——這是他多年科研生涯中的次。9月初,天氣漸涼,度假的人們陸續(xù)回來了。弗萊明跨進他離開多日的實驗室?!霸懔?,長霉菌了!”弗萊明小心翼翼地取出一個個培養(yǎng)細菌的器皿,取到第五個時,突然驚奇地叫了起來。

實驗中的弗萊明
此前,弗萊明曾從病人的膿中提取了葡萄球菌,放在盛有果子凍的玻璃器皿中培養(yǎng),繁殖起來的金黃色葡萄球菌他稱為“金妖精”,密密麻麻地出現在果子凍上。這“金妖精”使人生癤、長癰、患骨髓炎,引起食物中毒,很難對付。他培養(yǎng)它,就是為了找到能殺死它的方法?,F在,他看到玻璃器皿里有一個地方沾上綠色的霉,開始向器皿四周蔓延,所以驚叫起來。
培養(yǎng)液受到污染而發(fā)霉,就不能再用來做實驗了。通常的做法,就是把它一倒了之。但弗萊明卻沒有這樣做,他要看是哪種霉菌在搗亂。于是拿起培養(yǎng)皿來仔細觀察,想了解為什么發(fā)霉的培養(yǎng)液就不能再用了。對著亮光,他發(fā)現了一個奇特的現象:在青綠色的霉花周圍出現一圈空白——原來生長旺盛的“金妖精”不見了!

弗萊明立即意識到,可能出現了某種了不起的東西。他興奮地迅速從培養(yǎng)器皿中刮出—點霉菌,小心翼翼地放在顯微鏡下觀察。透過厚厚的鏡片,他終于發(fā)現這種能殺死“金妖精”的青綠色霉菌是青霉菌。隨后,他把青霉菌分離出來。他還發(fā)現,“金妖精”每次要和青霉菌“短兵相接”之前,都會“望而卻步”——在青霉菌前2.5厘米處“安營扎寨”。
弗萊明繼續(xù)在培養(yǎng)液中繁殖了許多青霉菌,然后把過濾過的培養(yǎng)液滴到“金妖精”中去。奇跡出現了——幾小時之內“金妖精”們全部死亡。他又把培養(yǎng)液稀釋1/2、1/4……直到1/800,分別滴到“金妖精”中。結果,他發(fā)現“金妖精”們全部“死光光”。他還發(fā)現,青綠色霉花還能殺滅白喉菌、炭疽菌、鏈球菌和肺炎球菌等——青霉菌具有高強而廣泛的殺菌作用被類似的實驗證實了。

1928年9月15日,弗萊明在圣瑪麗醫(yī)學院公布了他的發(fā)現。他還于1929年2月13日向倫敦醫(yī)學俱樂部提交了有關論文《青霉素——它的實際應用》,并被刊登在《新英格蘭醫(yī)學雜志》上。
神奇的黃色粉末
人類大規(guī)模地使用青霉素是什么時候?第二次世界大戰(zhàn)的時候,那至少是 1939 年之后,也就是說從 1928 年發(fā)現這個東西到真正使用中間差著這幾年呢。這十幾年干什么了?
青霉素真正被運用于臨床治療是 20 世紀40年代的事了,這完全得益于牛津大學病理學家弗洛里(Howard Walter Florey, 1898~1968)和生物化學家錢恩(ErnstBoris Chain,1906~1979)的工作。

二戰(zhàn)時的海報,因為有了青霉素,士兵可以活著回家了
弗洛里 1898 年出生于澳大利亞,1921 年前往牛津大學讀書,后在牛津大學擔任病理學教授。他在 1938~1939 年對已知的由微生物產生的抗生物質進行了系統的研究。弗萊明發(fā)現的青霉素是最引起他注意的物質之一。
弗洛里花了大量的精力,招聘了一堆女孩兒給極低的工資,就靠這些女孩培養(yǎng)霉菌,當時牛津大學,你要是那個時候穿越回去看,沒法看,所有能夠裝水的地方,甭管是一個燒杯還是浴缸全部在培養(yǎng)青霉菌,這些女孩被稱之為青霉女孩,她們拼命試拼命試,至少證明一點青霉素是有效的,但是剛才我們講的劑量問題仍然沒有解決。
人類非常幸運,第二個巧遇和神秘時刻很快就到來了。有一天佛羅里手下一個研究員在水果市場上買水果,發(fā)現一只在角落里的哈密瓜長滿了霉菌,就是已經發(fā)霉了,沒法吃了,但是這個實驗員一看這個哈密瓜上的霉菌骨骼清奇,望之不似池中之物長得很奇怪,于是馬上跑到實驗室。
一做實驗發(fā)現,果然這種青霉的菌種可以把劑量提高兩千多倍,這是一個多么幸運的時刻,當然不止這個人,當時美國人也參與進來,美國的那些大的制藥公司也參與進來,就這樣從一到兩千多倍,到幾萬倍幾十萬倍,這樣一點一點地提高。
1939年,他和德裔生物化學家錢恩決定對青霉菌培養(yǎng)物中的活性物質——青霉素進行提取和純化,經過18個月的艱苦努力,他們終于得到了 100mg 純度可滿足人體肌肉注射的黃色粉末狀的青霉素。
他們發(fā)現,加入100萬倍溶劑配制成的青霉素溶劑,就可以阻止老鼠身上鏈球菌的生長。接著他們進行了人體實驗,開始情況不錯,但病人體內的細菌尚未完全消滅前,他們提煉的青霉素卻已經用完了,雖然病人最終不治身亡,但青霉素的有效性卻已得到了充分的證明。
1940年春天,他們又進行多次動物感染實驗,結果都非常令人滿意。于是同年8月,錢恩和弗洛里等人把對青霉素的重新研究的全部成果都刊登在著名的《柳葉刀》雜志上。
抗生素史上的重要里程碑
青霉素的發(fā)現標志著抗生素紀元即化學治療的黃金時代的開始。青霉素大量應用以后,許多曾經嚴重危害人類的疾病,那些曾是不治之癥的猩紅熱、化膿性咽喉炎、白喉、梅毒、淋病以及各種結核病、敗血病、肺炎、傷寒等,都受到了有效的抑制。
青霉素奇跡般的療效,開啟了利用抗菌物質殺滅人體內致病菌的新思路。青霉素的發(fā)現促使科學家們在世界各地到處尋找新的抗菌物質。
1943年,俄國出生的生化學家瓦克斯曼博士發(fā)現另一種有效的抗生素——鏈霉素。這是一種由生長在土壤里的放線菌所產生的物質,它可以有效地治療包括肺結核在內的一些疾病。此后的短短20余年內人們又陸續(xù)地發(fā)現了氯霉素、金霉素等數十種各有功效的抗生素。
抗生素的廣泛應用,不僅充分地展示了它神奇的功效,同時,也尖銳地暴露出它的問題。在全世界應用青霉素總數超過億劑后,出現了起由青霉素引發(fā)的死亡報告。后來,人們發(fā)現,多達 10%的人對青霉素有過敏反應,而且某些細菌也逐漸對青霉素產生耐藥性。

盡管如此,青霉素的發(fā)現和成功應用仍然是劃時代的成就,它為使用抗生素治療傳染病開辟了道路。為此,弗萊明、弗洛里和錢恩三人一起分享了1945年的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。