داستان یک تلاش: از یک کشف تصادفی تا عرضه همگانی پنی‌سیلین برای درمان انسان‌ها

مقاله زیر را ارنست چین نوشته است. او زیست‌شیمی‌دان همکار فلمینگ بود و به خاطر نقش‌اش در کشف پنی‌سیلین همراه فلمینگ و فلوری، در سال 1945 برنده جایزه نوبل شد.

بسیاری از شما ممکن نام مکتشف پنی‌سیلین و داستان کشف آن را بدانید. اما فقط کشف پنی‌سیلین برای کاربرد عملی آن روی بیماران کافی نبود. این ماده باید خالص می‌شد، در مقادیر عظیم تولید می‌شد و بی‌خطر بودنش روی انسان اثبات می‌شد.

این پست، داستان چنین تلاشی است.

یک موش کوچک عادی بود ولی با یک اختلاف: این موش را تحت تزریق دارویی که ماه‌‌‌‌‌‌‌ها صرفه تهیه‌‌‌‌‌‌‌اش کرده بودیم، قرار داده بودیم.

داروی تازه ما یک دشمن نیرومند بر ضد میکروب‌‌‌‌‌‌‌های لوله آزمایش آزمایشگاه بود، ولی ما می‌‌‌‌‌‌‌ترسیدیم که ممکن است به همین اندازه برای خود موش و همچنین برای انسان خطرناک باشد که در این صورت این دارو با خاصیت عجیبش در آزمایشگاه در طب انسانی بی‌‌‌‌‌‌‌ارزش می‌‌‌‌‌‌‌گردید. بدین‌‌‌‌‌‌‌جهت ما منتظر بودیم که موش از پا در آید ولی این‌‌‌‌‌‌‌طور نشد.

یک حادثه کوچک با پیامی عظیم؛ چنین به نظر می‌‌‌‌‌‌‌آمد که ما عالی‌‌‌‌‌‌‌ترین ماده کشنده میکروب را که بشر این همه در جستجویش بوده است، در اختیار داریم، فاتح بالقوه بیماری‌‌‌‌‌‌‌هایی که از ابتدای آفرینش، آفت جان‌‌‌‌‌‌‌های بیشماری بوده است.

کاوش‌‌‌‌‌‌‌های اختصاصی ما در عصر یک روز پاییزی سال 1938 در دفتر دکتر هاوارد فلوری -مدیر مؤسسه آسیب‌‌‌‌‌‌‌شناسی سرویلیام‌‌‌‌‌‌‌دان در آکسفورد- شروع شد.
فلوری یک دانشمند برجسته استرالیایی بود که به انگلستان آمده بود. تا سال 1933، خانه من در برلین بود. در 31 ژانویه همان سال، هیتلر قدرت را به دست گرفت و به عنوان یک یهودی، آینده و زندگی من به مخاطره افتاد. روز بعد، من برلین را ترک گفتم. مدتی در کمبریج مشغول به کار شدم. بعد فلوری که یک گروه تحقیقات تازه ایجاد کرده بود، به یک بیوشیمیست احتیاج پیدا کرد و من به گروه آن‌‌‌‌‌‌‌ها پیوستم. ما توافق کردیم که مطالعه مواد شیمیایی ضد میکروبی، زمینه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ی ثمربخشی برای تحقیق و تفحص است.

میکروب‌‌‌‌‌‌‌ها موجودات بسیار جالبی هستند. آن‌‌‌‌‌‌‌ها به شکل توقف‌‌‌‌‌‌‌ناپذیر و مداومی با یکدیگر در جنگ و ستیزند.چه بسا که در این مبارزه، همگی نابود شوند. در 1877، پاستور بزرگ، شاهد این پدیده بود که بعضی میکروب‌‌‌‌‌‌‌های نامشخص یک کشت میکروبی، باسیل‌‌‌‌‌‌‌های سیاه‌‌‌‌‌‌‌زخم را از بین بردند. پس آیا امکان نداشت میکروب‌‌‌‌‌‌‌های مفیدی یافت که بر ضد میکروب‌‌‌‌‌‌‌های مضر به مبارزه برخیزند؟ پاستور در این امکان اندیشه کرده بود.

در 1928، یک آسیب‌‌‌‌‌‌‌شناس که در بیمارستان سنت‌‌‌‌‌‌‌ماری لندن کار می‌‌‌‌‌‌‌کرد، اشتباهاً با مثال دیگری روبرو شده بود:

یک نمونه کپک به طور اتفاقی روی ظرفی که اجتماعات کشنده استافیلوکک روی آن قرار داشت، قرار گرفته بود. توقف ناگهانی رشد و تکثیر استافیلوکک‌‌‌‌‌‌‌ها، شگفت‌‌‌‌‌‌‌انگیز بود. این کپک را بعداً به نام پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلیوم نوتاتوم (Penicillium Notatum) مشخص کردند. کسی‌‌‌‌‌‌‌که این تحقیق و مشاهده را انجام داده بود آلکساندر فلمینگ نام داشت.

مثال‌‌‌‌‌‌‌های بسیار دیگری از این مواد ضد میکروبی وجود داشت و من بیش از صد نمونه در کتابخانه‌‌‌‌‌‌‌ها یافتم. اینک، مسئله در این بود که آیا ما می‌‌‌‌‌‌‌توانیم دریابیم که چگونه یک میکروب باعث توقف یا نابودی میکروب دیگری می‌‌‌‌‌‌‌شود و آیا می‌‌‌‌‌‌‌توان ماده عامل این کار را استخراج کرد؟ من و فلوری موافقت کردیم که مطالعه این مسئله، بسیار جالب و احتمالاً بسیار باارزش خواهد بود ولی بودجه آن از کجا می‌‌‌‌‌‌‌بایست تأمین شود؟

مخارج آزمایشگاه، بیش از اعتبارمان بود. بدین‌‌‌‌‌‌‌جهت متوسل به موقوفه راکفلر شدیم و با نهایت تعجب بودجه‌‌‌‌‌‌‌ای برابر با 1800 پوند در سال و به مدت پنج سال در اختیارمان قرار گرفت.

با تمام خوش‌‌‌‌‌‌‌بینی‌‌‌‌‌‌‌ که در اختیار داشتن این بودجه در ما به وجود آورده بود، من در خلوت خود احساس می‌‌‌‌‌‌‌کردم که پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین در طب انسانی آینده‌‌‌‌‌‌‌ای ندارد. فلمینگ نشان داده بود که آبگوشت لزجی که در آن کپک رشد کرده بود، آنقدر قوی است که اگر 800 بار رقیق شود، هنوز قادر به توقف رشد میکروب‌‌‌‌‌‌‌های کشنده خواهد بود. من می‌‌‌‌‌‌‌اندیشیدم که چنین ماده نیرومندی باید برای انسان خطرناک باشد. ممکن است بدن انسان یک مقدار از این ماده خارجی را تحمل کند ولی با همین مقدار حساسیت پیدا کرده و مقدار ثانوی او را خواهد کشت. دارویی که دو مقدارش کشنده باشد، چه آینده‌‌‌‌‌‌‌ای خواهد داشت؟ با این وجود مدتی بود که یک مرد خجالتی ولی با استعدادی غیرعادی به نام نورمن ‌‌‌‌‌‌‌هیتلی به گروه ما پیوسته بود، او می‌‌‌‌‌‌‌بایست راهی برای رشد کپکی که این ماده اسرارانگیز را ایجاد می‌‌‌‌‌‌‌کرد،پیدا می‌کرد.

من وظیفه داشتم که پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین را از آبگوشت کپک‌‌‌‌‌‌‌دار استخراج کنم و فلوری مأمور بود که آن را روی کشت‌‌‌‌‌‌‌های میکروبی و حیوانات مبتلا به عفونت آزمایش کند. البته درصورتی‌‌‌‌‌‌‌که می‌‌‌‌‌‌‌توانستم مقدار کافی پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین برای این آزمایش‌‌‌‌‌‌‌ها به دست بیاوریم.

کار ما بدین‌‌‌‌‌‌‌ترتیب آغاز گردید و از آنجایی که امکان ندارد در اینجا از تمام کسانی‌‌‌‌‌‌‌که در این کار سهیم بودند، نام ببریم فقط نام چند نفری را ذکر می‌‌‌‌‌‌‌کنیم، از آن جمله‌‌‌‌‌‌‌اند: گاردنر، آبراهام، مرحوم مین‌‌‌‌‌‌‌اور، ایوینگ، خانم جنگینز و ساندرز.

کپک به آسانی در مواقعی‌‌‌‌‌‌‌ که مورد احتیاج نیست، رشد می‌‌‌‌‌‌‌کند، روی نان، یا روی کفش، در یک گنجه در مدت یک تابستان مرطوب. ما مخلوطی از گلوکز، خمیرترش و نمک‌‌‌‌‌‌‌های معدنی تهیه کردیم و سپس پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلیوم نوتاتوم به آن اضافه نمودیم. بعد از ده روز دوره کمون، رشد چروکیده مختصری از کپک به رنگ آبی متمایل به سبز به دست آمد. در آبگوشت تیره‌‌‌‌‌‌‌رنگ زیرین، گاهی‌‌‌‌‌‌‌اوقات پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین که در جستجویش بودیم، قرار داشت.

به زودی روشن شد که کپک اختصاصات عجیبی دارد. به دلایلی که نمی‌‌‌‌‌‌‌دانستیم بعضی وقت‌‌‌‌‌‌‌ها اصلاً پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین به وجود نمی‌‌‌‌‌‌‌آورد. همچنین، تمهیدات ما می‌‌‌‌‌‌‌بایستی در شرایط کاملاً سترون انجام گیرد، زیرا همان‌‌‌‌‌‌‌طور که پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین باعث نابودی بعضی میکروب‌‌‌‌‌‌‌ها بود، خود نیز به دست میکروب‌‌‌‌‌‌‌های دیگری از بین می‌ر‌‌‌‌‌‌‌فت.
اشخاص دیگری نیز سعی در استخراج ماده فعال کپک کرده بودند ولی به قول یکی از محققین، «این ماده در مقابل جشم انسان و به محض پدیدآمدن از میان می‌‌‌‌‌‌‌رفت.» ولی مشکلات، یکی به دنبال دیگری گشوده می‌‌‌‌‌‌‌شدند. گرچه ما نمی‌‌‌‌‌‌‌دانستیم با حرارت‌‌‌‌‌‌‌دادن پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین آن را متراکم کنیم، زیرا گرما پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین را از بین می‌‌‌‌‌‌‌برد ولی می‌‌‌‌‌‌‌توانستیم آن را در درجه حرارت انجماد خشک کنیم. بعد به وسیله یک حل‌‌‌‌‌‌‌کننده آلی می‌‌‌‌‌‌‌شد آن را از کشت یخ‌‌‌‌‌‌‌زده و اسیدی استخراج نمود، بعد به وسیله یک ماده قلیایی آن را از محلول اسیدی جدا ساخت.

بعد از ماه‌‌‌‌‌‌‌ها کوشش، مقدار بسیار اندکی پودر خاکی‌‌‌‌‌‌‌رنگ تهیه کردیم که حاوی ماده کشنده‌‌‌‌‌‌‌ای بود که حتی به نسبت یک در 50 میلیون می‌‌‌‌‌‌‌توانست رشد بعضی از باکتری‌‌‌‌‌‌‌ها را متوقف سازد و موشی که تحت تزریق قرار گرفت نه‌‌‌‌‌‌‌تنها اولین تزریق بلکه تزریقات ثانی و ثالث را تحمل کرد.

ما فکر می‌‌‌‌‌‌‌کردیم که پودر خاکی‌‌‌‌‌‌‌رنگی که به دست آورده‌‌‌‌‌‌‌ایم، پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین خالص است ولی بعداً وقتی آن را خالص ساختیم و رنگش از قهوه‌‌‌‌‌‌‌ای به زرد برگشت، فهمیدیم که ماده اصلی ما فقط یک تا دو درصد خالص بود و 98 تا 99 درصد ناخالصی آن ممکن بود موشِ مورد آزمایش را بکشد و ما این حادثه را به حساب خطرناک‌‌‌‌‌‌‌بودن پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین گذاشتیم.

بدین‌‌‌‌‌‌‌ترتیب، پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین برای موش خطری ایجاد نمی‌‌‌‌‌‌‌کرد ولی آیا در بدن موش باقی می‌‌‌‌‌‌‌ماند و او را علیه میکروب‌‌‌‌‌‌‌های کشنده محافظت می‌‌‌‌‌‌‌کرد؟ نور امیدی در آزمایشگاه‌‌‌‌‌‌‌های ما به تاریکی‌‌‌‌‌‌‌ها روشنی می‌‌‌‌‌‌‌داد.

آزمایشگاه هیتلی، تبدیل به دیوانه‌‌‌‌‌‌‌خانه‌‌‌‌‌‌‌ای شده بود و او کپک را روی هر آنچه به دستش می‌‌‌‌‌‌‌رسید، کشت می‌‌‌‌‌‌‌داد: روی قوطی بیسکویت، ظرف‌‌‌‌‌‌‌های آشپزخانه، شیشه‌‌‌‌‌‌‌های آزمایش و غیره. بدین‌‌‌‌‌‌‌ترتیب با استفاده از هر ماده قابل استفاده‌‌‌‌‌‌‌ای، ما یک دستگاه استخراج پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین ساختیم و عاقبت مقدار کافی از آن برای مرحله دوم آزمایش به دست آوردیم.

درست قبل از ظهر روز 26 مه 1940، به هشت موش، میکروب استرپتوکک تزریق کردیم. به چهار موش از این دسته پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین تجویز گردید و برای بقیه، استرپتوکک‌‌‌‌‌‌‌ها محکومیت مرگ را به دنبال داشتند. آن شب را هیتلی به تنهایی در کنار قفس موش‌‌‌‌‌‌‌ها به بیداری گذراند، ساعت 3:30 صبح بود که آخرین موش محافظت‌‌‌‌‌‌‌نشده نیز مرد. درحالی‌‌‌‌‌‌‌که موش‌‌‌‌‌‌‌هایی که پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین دریافت کرده بودند، همگی زنده ماندند.

در ماه ژوئن همان سال، ما جان موش‌‌‌‌‌‌‌ها را صد در صد نجات می‌‌‌‌‌‌‌دادیم. کار بعدی ما آن بود که مقادیر پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین لازم برای مصرف‌‌‌‌‌‌‌های انسانی را تهیه کنیم، زیرا که انسان 3هزار بار بزرگتر از یک موش است.

لوری، محاسباتی انجام داد. ما به 125 گالون آبگوشت کپک در هفته نیازمند بودیم. این مقدار به نظر عجیب و فانتزیک می‌‌‌‌‌‌‌رسید. این 125 گالون کمتر از 200 هزار واحد پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین می‌‌‌‌‌‌‌توانستند تهیه کنند، یعنی مقداری‌‌‌‌‌‌‌که فقط در یک قرص امروزی جای دارد! ولی آن روزها این مقدار هدف اصلی ما را تشکیل می‌‌‌‌‌‌‌داد.
فعالیت‌‌‌‌‌‌‌های ما برای تهیه مواد تخمیری بیشتر آغاز گردید. اولین تدارکات ما مرکب از 172 ظرف در 23 دسامبر 1940 تهیه گردید ما 200 گالون خیک شیر پیدا کردیم و در یک روز برفی و طوفانی هیتلی با یک کامیون کرایه‌‌‌‌‌‌‌ای 105 مایل راه پیمود تا این تدارکات را حمل کند و روز بعد را در سترون‌‌‌‌‌‌‌نمودن آن‌‌‌‌‌‌‌ها به سر آورد. صبح کریسمس هنگامی‌‌‌‌‌‌‌که تمام مردم با خانواده‌‌‌‌‌‌‌هایشان بودند، او در ظرف‌‌‌‌‌‌‌ها از قارچ پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلیوم‌‌‌‌‌‌‌نوتاتوم کاشت.

ما نتایج اولین بررسی‌‌‌‌‌‌‌های خود را روی حیوانات در مجله لانست انتشار دادیم. مرد سپیدموی کوچک‌‌‌‌‌‌‌اندام آرامی به آزمایشگاه‌‌‌‌‌‌‌ ما آمد و گفت: «شنیده‌‌‌‌‌‌‌ام شما با پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین قدیمی من مشغول کار هستید.» او آلکساندر فلمینگ بود. من فکر می‌‌‌‌‌‌‌کردم او فوت شده است ولی او کارهای ما را ملاحظه کرد و بسیار کم‌‌‌‌‌‌‌ سخن گفت.

ما اینک نزدیک به آزمایش‌‌‌‌‌‌‌های روی انسان شده بودیم. فلوری که گلودرد سختی گرفته بود با آب‌‌‌‌‌‌‌گوشت بدمزه کپک غرغره کرد و اظهار داشت که نتیجه داشته است ولی هنوز نمی‌‌‌‌‌‌‌دانستیم که آیا انسان می‌‌‌‌‌‌‌تواند تزریق این ماده را تحمل کند. در یک بیمارستان زنی که به زودی از سرطان پستان می‌‌‌‌‌‌‌مرد، بستری بود. ما از او خواستیم که اجازه دهد پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین به او تزریق کنیم و بدین‌‌‌‌‌‌‌ترتیب خدمت کوچکی به عالم پزشکی نماید. بعد از تزریق، او دچار لرز و تب مختصری شد، زیرا پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین هنوز به قدر کافی برای آزمایش‌‌‌‌‌‌‌های انسانی خالص تهیه نشده بود، پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین را برای خالص‌‌‌‌‌‌‌کردن بیشتر به آزمایشگاه فرستادیم و عاقبت آماده شد.

در بیمارستان رادکلیف مرد 43ساله‌‌‌‌‌‌‌ای به نام آلبرت الکساندر بستری بود مبتلا به عفونت بسیار سختی در نتیجه استافیلوکک و استرپتوکک شده بود و چند روز بیشتر از عمرش باقی نمانده بود. در 12 فوریه سال 1941 پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین در رگ بازوی این بیمار تزریق گردید و بعد با فواصل سه ساعت تزریقات ادامه یافت. هر قطره ادرار بیمار جمع‌‌‌‌‌‌‌آوری می‌‌‌‌‌‌‌شد و ما با پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین قیمتی موجود در این ادرار دوباره کار می‌‌‌‌‌‌‌کردیم.

بعد از 24 ساعت، جریان چرک یکی از زخم‌‌‌‌‌‌‌های بدمنظره این بیمار قطع شد و چشم راست بیمار که تبدیل به یک مجموعه چرکی شده بود، شروع به خشک‌‌‌‌‌‌‌شدن کرد و بدین‌‌‌‌‌‌‌ترتیب پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین در اولین دور مسابقه بر علیه میکروب‌‌‌‌‌‌‌ها برنده گردید. بعد از پنج روز این بیمار مشرف موت توانست بنشیند و غذا بخورد و با آخرین تزریق پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین، کوچک‌‌‌‌‌‌‌ترین اثری از کانون‌‌‌‌‌‌‌های عفونی در هیچ نقطه از بدن بیمار باقی نماند درحالی‌‌‌‌‌‌‌که اغلب میکروب‌‌‌‌‌‌‌های مهاجم بدن این بیمار رشدشان متوقف شده بود. چند عددی که به زحمت زنده بودند با قطع پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین ناگهان به‌‌‌‌‌‌‌طور وحشتناکی شروع به رشد و تکثیر کردند و بیمار به زودی تلف شد. فلوری شدیداً از مرگ الکساندر ناراحت شد و همگی تصمیم گرفتیم که تا پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین به قدر کافی در اختیار نداشته باشیم هرگز آن را در روی بیمار دیگری آزمایش نکنیم. بدین‌‌‌‌‌‌‌جهت ما سعی خود را روی درمان کودکان متمرکز ساختیم که محتاج مقادیر کمتری پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین بودند.

طفل چهارساله‌‌‌‌‌‌‌ای را یافتیم که در نتیجه هجوم استافیلوکک با بافت‌های عروق خونی و سینوس‌‌‌‌‌‌‌های صورتش قیافه عجیبی پیدا کرده بود. این بار پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین به مقدار کافی داشتیم و با تجویز آن، طفل شفای کامل یافت و ما موفقیت بزرگی کسب کردیم ولی باز هم پنج روز بعد این طفل مرد زیرا یکی از عروق مغزش در نتیجه بیماری ضایعه پیدا کرده و پاره شده بود. با فرارسیدن ژوئن، ما هشت مورد دیگر را درمان کرده بودیم.

بدین‌‌‌‌‌‌‌ترتیب طلوع عصر تازه‌‌‌‌‌‌‌ای در عالم پزشکی فرارسید. اینک یک چیز روشن بود، ما می‌‌‌‌‌‌‌بایست با ابعاد تازه‌‌‌‌‌‌‌ای به این مسئله توجه کنیم، اگر بنا بود که پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین در بخش‌‌‌‌‌‌‌های عفونی بیمارستان‌‌‌‌‌‌‌های تمام دنیا برای نجات جان‌‌‌‌‌‌‌های میلیون‌‌‌‌‌‌‌ها بشر به کار رود لازم می‌‌‌‌‌‌‌بود که نه به اندازه میلی‌‌‌‌‌‌‌گرم بلکه با واحد تن تهیه و استخراج گردد.

ما در عرض دو سال کار توانستیم چهار میلیون واحد پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین تهیه کنیم، یعنی مقداری‌‌‌‌‌‌‌ که امروزه فقط برای درمان یک گلودرد عادی به کار می‌‌‌‌‌‌‌رود. صنعت داروسازی انگلستان که بار جنگ را تحمل می‌‌‌‌‌‌‌کرد و دچار نقصان تجهیزات بود، برای این کار آماده نبود. تنها امید ما به آمریکا بود. در سال 1941 فلوری و هیتلی عازم ایالات متحده شدند.

به هر حال به زودی آب‌‌‌‌‌‌‌گوشت‌‌‌‌‌‌‌های کپک‌‌‌‌‌‌‌دار به مقادیر عظیم تهیه گردید. پنی‌‌‌‌‌‌‌سیلین با بیلیون‌‌‌‌‌‌‌ها واحد قدم پیش گذارد. عصر آنتی‌‌‌‌‌‌‌بیوتیک‌‌‌‌‌‌‌ها که مقدر شده بود که اکثر بیماری‌‌‌‌‌‌‌های عفونی انسانی را از پا درآوردند، آغاز گردیده و طلوع کرده بود.