科学家的故事:弗洛里和钱恩-青霉素的分离和纯化

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弗莱明在发现了青霉素的杀菌作用之后,也一直在做有关青霉素的研究。他做过青霉素粗提物的家兔以及小白鼠静脉注射研究。但在用天竺鼠做口服实验时,出现了极高的致死率,原因是青霉素会杀死肠道正常菌,这些正常菌被杀死之后影响了天竺鼠的正常消化功能。最后,弗菜明并没有发现青霉素的治疗价值。

科学家的故事:弗洛里和钱恩-青霉素的分离和纯化插图

真正使得青霉素运用于治疗之中,实现青霉素治疗价值的是弗洛里和钱恩。

科学家的故事:弗洛里和钱恩-青霉素的分离和纯化插图(1)

弗洛里

科学家的故事:弗洛里和钱恩-青霉素的分离和纯化插图(2)

钱恩

20世纪30年代,澳大利亚出生的病理学教授霍华德·弗洛里博士组织了一大批人专门研究了溶菌酶的效能。

1935年,29岁的生物化学家厄思斯特·钱恩博士的加盟使这个研究小组的科研力量立刻强大了起来。对溶菌酶的专门研究,使他们再次发现了细菌的抗菌作用这个问题引起了他们的强烈兴趣,从而决定重点研究抗菌物质。为了迅速了解抗菌物质研究的全部情况,1939年钱恩等人专程去各大图书馆查找以往的文献,在一本积满灰尘的医学杂志上,他们意外地发现了弗萊明10年前发表的关于青霉素的文章。弗莱明关于青霉素具有良好的抗菌作用的阐述极大地鼓舞了弗洛里和钱恩。他们当机立断,立刻把全部工作转到对青霉素的专门研究上来。同年,钱思和弗洛里在牛津发现了同弗莱明首次发现的特异青霉菌一模一样的菌种。然后他们一鼓作气,开始了试验和分离青霉素的工作。不知经过多少个不眠之夜,到了年底,钱思终于成功地分离出像玉米淀粉似的黄色青霉素粉末,并把它提纯为药剂。它的抗菌作用比当时用得最普遍的磺胺类药物要大9倍,比弗莱明当初提纯的青霉素粉末的有效率还高一千倍,而且没有明显的毒性。1940年春天,他们又进行多次动物感染实验,结果都非常令人满意。于是同年8月,钱恩和弗洛里等人把对青霉素的重新研究的全部成果都刊登在著名的《柳叶刀》杂志上。青霉素的发现者弗莱明看到了钱恩和弗洛里的报告,心中十分欣慰。他立刻动身赶到牛津会见这两个人。弗莱明毫不犹豫地把自己培养了多年的青霉素产生菌送给了弗洛里。利用这些产生菌,钱恩等人培养出效力更大的青霉素菌株。经过一年多的辛勤努力,七、八十种病菌的试管实验和动物试验,都证明青霉素对引起多种疾病的病菌都有较大的杀伤作用。他们还提纯出一点结晶状态下的青霉素。

1941年2月,一位警察刮脸时划破了脸,因伤口感染而患了败血症。他很快被送进了牛津的一家医院。当时病人全身脓肿,发高烧,十分虛弱。医生想尽各种办法,使用了当时最妤的磺胺类药物,也无法阻止感染的进一步发展。后来,弗洛里和钱恩每隔3个小时为病人注射一次青霉素。结果24小时后,不可思议的事情发生了。病人的情况稳定了。两天后,病人的体温下降,脓肿开始消退病人自己也感觉好多了,并开始吃东西,生命力似乎又回到了病人体内。然而,由于青霉素的含量很少,根本不够用,导致这名警察最终还是死亡了。但是这毕竟是一个激动人心的开端。它表明,只要有青霉素,就能有效地制止感染,而且也不会对病人产生有害的副作用。后来,他们又在非洲战场上小规模地试用了青霉素。结果再次表明青霉素能防治多种严重感染性疾病。经过多次实验,钱思等人对青霉素的特性、用法和提取都积累了宝贵的经验。

问题是青霉素的供应量太少了,单靠实验室提取根本无法满足广大病人的需求。于是他们想到在工业上大规模生产青霉素。他们向英国医学科研委员会和牛津大学提出组建试验工厂以进一步探索工业化生产青霉素条件的要求,但都遭到拒绝。钱恩、弗洛里等人四处奔波,但是很多药厂都拒绝了他们。最后,他们来到了美国。在这里,弗洛里等人终于得到了自己需要的帮助。1941年12月美国军方宣布青霉素为优先制造的军需品。农业部和私人工业也在全力以赴地寻找成批生产这种新药的方法。青霉素应用之初,不仅一般人对它表示怀疑,就连多数医务工作者也不相信它的药效。直到1944年,英美联军在诺曼底登陆,开辟了第二战场,开始大规模地同徳国法西斯作战,受伤的士兵越来越多,对抗菌药物的需要也越来越迫切。在这次战争中,青霉素在医治重伤员时显示了较大的威力。活生生的事实,使得医护人员不能不对青霉素刮目相看。在军方的大力支持下,青霉素开始走上了工业化生产的道路。

到1942年,青霉素的大规模生产成为可能。人们在一种有两层楼高的巨大的容罐中,用像飞机的螺旋桨一样大的搅棒在罐中不停地搅拌,使纯净的空气源源不断地通过容器内的营养汤。在这种大型容罐中,青霉素的产量一下子提高了。青霉素的大量应用,使得许多曾经严重危害人类的疾病,如猩红热、化脓性咽喉炎、白喉、肺炎、伤寒等,都得到了有效的抑制。

在全世界服用青霉数总数超过亿剂后,青霉素引起了第一例死亡。后来,人们发现,多达10%的人对青霉素有过敏反应,而且某些细菌逐渐对青霉素产生了耐药性尽管如此,青霉素的偶然发现仍然是人类取得的一个了不起的成就。

当时的媒体把弗莱明描迷成发现青霉素的天才对弗洛里和钱恩的工作小组要么只字不提,要么仅用几句话一带而过。但是,诺贝尔奖评奖委员会却并没有忘记他们,为表彰弗莱明等人对人类作出的杰出贡献,1945年的诺贝尔医学奖授予了弗莱明、弗洛里和钱恩三人。

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