Трудности производства

«Иногда человек находит то, чего не искал. Когда я проснулся после рассвета 28 сентября 1928 года, я, конечно, не планировал совершить революцию в медицине, открыв первый в мире антибиотик. Но, полагаю, именно это я и сделал», - Александр Флеминг.

Английский микробиолог Александр Флеминг заслуженно пользовался репутацией очень одаренного врача и исследователя, добивавшегося выдающихся результатов во всех интересовавших его областях медицины. Впрочем, у него был небольшой недостаток, - его сложно было назвать очень аккуратным человеком, а его лабораторию многие описывали как «неопрятную». По счастливому совпадению, именно это стало катализатором для главного открытия его жизни. В 1928 году Флеминг вернулся из продолжительного отпуска в свою лабораторию, где оставил образцы культуры стафилококка. Все образцы остались в порядке, кроме одного на котором появилась плесень, в результате чего культура бактерий оказалась полностью уничтожена. В этот момент Флеминг понял, что сделал очень важное открытие.

Александр Флеминг, 1943 Источник: Imperial War Museum

Тем не менее, сделать открытие было мало. Для того, чтобы пенициллин можно было начать применять в медицине, нужно было разработать способ производства и очистки активного вещества, что уже было вне компетенций Флеминга. Без этого пенициллин мог использоваться в лучшем случае в качестве наружного средства, что сильно снижало его ценность и во многом поэтому важность открытия удалось оценить не сразу. Флеминг продолжал работу с пенициллином, однако производство занимало слишком много времени. Тем не менее, уже в 1930 г. пенициллин был успешно применен для терапии неонатального конъюнктивита в ходе экспериментального лечения.

Полноценная разработка промышленной технологии производства началась только в 1940 г. командой исследователей из Оксфордского университета, возглавляемой австралийцем Говардом Флори и биохимиком Эрнстом Чейном, до этого бежавшим из нацистской Германии. Благодаря их знаниям в области химии им удалось создать достаточно эффективный метод производства и очистки, что позволило наконец-то провести успешные клинические испытания. Поскольку мощностей лаборатории не хватало для производства препарата в достаточном количестве, ученые обратились к американскому и британскому правительствам для помощи в масштабировании производства. В 1942 году на мощностях Merck & Co. началось промышленное производство, но обеспечить необходимые объёмы удалось только к 1944 году, когда сотрудники Pfizer разработали новую технологию масштабного производства. Почти весь произведенный пенициллин ушел на нужды армии, которая в тот момент готовилась к высадке в Нормандии.

В контексте темы статьи мы не можем обойти стороной историю второго разработанного антибиотика (и первого, официально зарегистрированного): Грамицидина, разработанного молодым микробиологом французского происхождения Рене Дюбо в 1939 году. Несмотря на то, что принцип работы препарата совпадал с открытием Флеминга, у него было совсем другое происхождение: активное вещество вырабатывалось из анаэробных бактерий Brevibacillus brevis, обитающих в почве. Несмотря на более раннюю регистрацию, в дальнейшем препарат в основном был вытеснен пенициллином после начала его промышленного производства. Причиной этого было меньшее количество побочных эффектов и экономика производства. Интересно, что в какой-то степени именно работы Дюбо привели ко второй волне интереса к самому пенициллину. Не менее важную роль Грамицидин сыграл и в истории отечественных антибиотиков.

Антибиотики в СССР

Доподлинно неизвестно в какой момент в СССР стало известно о новом классе препаратов, вероятно собственные исследования стартовали к началу сороковых годов. Разработка собственных антибиотиков было очень важной задачей, ведь рассчитывать на крупные поставки со стороны союзников было невозможно, так как первое время производство в США и Великобритании было в первую очередь направлено на удовлетворение собственных нужд. Импортный пенициллин появился в СССР только ближе к концу войны, когда заводы западных союзников смогли выйти на достаточные для экспорта объёмы.

Ключевыми фигурами в разработке советских антибиотиков стали Зинаида Виссарионовна Ермольева и Тамара Иосифовна Балезина, занимавшиеся разработками препарата на основе пенициллина, а также Георгий Францевич Гаузе и Мария Георгиевна Бражникова, занимающиеся работами по грамидицину. Зинаида Виссарионовна к моменту начала работ по антибиотикам зарекомендовала себя как выдающийся микробиолог ещё до войны она разработала эффективный препарат для борьбы с холлерой и брюшным тифом и позже возглавила один из отделов Всесоюзного института экспериментальной медицины. Возможно, еще одной причиной, по которой Ермольева стала идеальным кандидатом для руководства разработками антибиотиков, было то, что она уже была знакома с работами Флеминга по Лизоциму (антибактериальный препарат, ставший первым крупным открытием Флеминга) и организовала его производство и применение в СССР.

Зинаида Ермольева Источник: Wikimedia

«Работа по пенициллину привлекла наше внимание потому, что автором этого препарата является Флеминг, являющийся также автором лизоцима, с которым наша лаборатория работала много лет. На препарат пенициллина мы обратили особое внимание с начала войны, когда появились работы Флори и Абрагама, когда мы получили сведения о методе очистки этого препарата и его клиническом применении».

Несмотря на то, что первым был синтезирован именно пенициллин, получивший название крустозин (по названию грибка Penicillium crustosum), первым в производство пошла все-таки советская версия грамицидина, названная грамицидин С (где С значит советский), который впервые выделили микробиологи Георгий Гаузе и Мария Бражникова. Кстати, позже выяснилось, что структура советского грамицидина (циклический пептид) сильно отличается от продукта, полученного Рене Дюбо, его препарат являлся смесью линейных пептидов с другим аминокислотным составом. Интересен был и сам механизм поиска необходимых бактерий. В чашки петри с культурой стафилококка добавляли образцы почвы, собранные в разных районах, после чего исследователи отбирали те образцы, где колонии микроорганизмов подавляли развитие стафилококков. Именно так были найдены культуры, которые позже стали основой для нового препарата, который быстро пошел в производство для военных нужд. Интересно, что позднее американские ученые проявляли интерес к советскому штамму и проводили его тщательные исследования в контакте с советскими коллегами.

Несмотря на то, что первые дозы советского пенициллина появились еще в 1942 году, на первых порах о полноценном промышленном производстве речи не шло. Как и в случае западных коллег все упиралось в разработку технологии, однако время было сильно ограничено. Производство на лабораторном уроне было запушено в 1943 году, тогда же крустозин впервые был применен в медицинской практике. В 1944 лаборатории ВИЭМ выпускали уже 200–300 литров жидкого пенициллина в месяц, а в конце 1944 года было запущено первое промышленное производство, сначала в жидкой, а затем в сухой форме. В 1945 году производство было масштабировано, одновременно стартовали поставки из США, что наконец-то позволило удовлетворить нужды фронта, а после окончания войны обеспечивать потребности гражданских больниц по всей стране.

Вечерняя Москва, 1945

В 1944 году СССР посетил один из создателей технологии промышленного производства пенициллина Говард Флори, заодно привезший образцы западного пенициллина. Он очень высоко оценил труды команды Ермольевой, сумевшей организовать производство за очень короткое время. Позже Зинаида Виссарионовна работала над внедрением в производство и других, более совершенных антибиотиков, таких как тетрациклин, экмолин и ряда комбинированных антибактериальных препаратов.

В настоящее время пенициллин в медицинской практике используется в минимальных количествах, антибиотикорезистентность сделала его использование практически бессмысленным. А препараты на основе грамицидина своей актуальности не потеряли, они активно применяясь в составе местных антибактериальных препаратов, например ушных капель. А в начале «нулевых» грамицидин С вообще пережил «второе рождение», на рынок был выведен препарат от боли в горле Граммидин компании «Валента», ставший одним из самых успешных брендов российского фармрынка.