Бактерии, вызывающие столбняк, обычно населяют кишечник лошадей, а попадающие с навозом на землю споры могут находиться в почве годами. Возбудитель столбняка – столбнячная палочка – это анаэробный организм, то есть в присутствии кислорода он не растет. Даже кратковременного воздействия кислорода будет достаточно, чтобы убить ее. Так почему она процветала на перепаханных полях Фландрии, где воздействие кислорода было постоянным? И, главное, в открытых ранах? Флеминг считал, что бактерии прятались под осколками шрапнели, в глубине раны, где кислорода было мало и антисептики смывались отхождением гноя. Именно поэтому агрессивные химические вещества, которые легко убивали столбняк в пробирке, не могли справиться с ним в организме человека.
Флеминг приехал во Францию по приглашению своего наставника – Альмрота Райта, который первым запустил массовое производство вакцины от брюшного тифа. В отличие от Флеминга, которого из-за маленького роста часто просили сыграть роль женщины в театральном сообществе (так, например, он сыграл роль французской вдовы в «Ракете» Пинеро), Райт был похож на медведя: с густыми коричневыми усами, в маленьких очках и с неизменно зачесанными направо волнистыми волосами. Ходили слухи, что он страдал от расстройства гипофиза. Флеминг и Райт тоже странно смотрелись вместе.
Райт усиленно лоббировал применение его тифозной вакцины для британских войск во время войны, однако поначалу дело не шло – плановая вакцинация еще была не в моде. Тогда Райт опубликовал страстный призыв в газете Times: «О прививании войск от брюшного тифа и септической инфекции». Статья вышла в свет 28 сентября 1914 года, спустя семь недель после того, как Великобритания объявила войну Германии, и всего за четыре недели до описываемых событий. Хотя публичное обращение Райта было холодно принято многими врачами, некоторые из них называли его «почти прав» (игра слов, фамилия Wright произносится так же, как right – право), это сработало, и британская армия быстро объявила прививку от тифа обязательной.
Сэр Альмрот Райт
Райт также рекомендовал вакцинацию от сепсиса, но глава медицинской службы британской армии, сэр Альфред Кио, не был убежден этой рекомендацией. Генерал потребовал большее количество исследований для объявления второй прививки обязательной. Райт создал военное исследовательское подразделение по изучению бактериологии раневой инфекции, в котором как раз и работал Флеминг.
В окружении инфекции, не способный помочь тысячам людей, которые страдали и умирали вокруг него, Флеминг был поглощен идеей совершить открытие, которое помогло бы ему спасти солдат. На данный момент в его распоряжении были только антисептические жидкости, повязки и скальпель, но ничего из этого не могло помочь от бактерии, которую оказалось невероятно сложно убить. Чтобы вылечить солдат с инфекцией, приходилось браться за хирургическую пилу.
В мире медицины на тот момент было два подхода к лечению инфицированных ран: физиологическая школа, усилия которой были направлены на стимулирование естественных защитных сил организма, и антисептическая школа, которая занималась уничтожением микробов в ране с помощью химических веществ. Флеминг знал, что в теории антисептики работают хорошо, но опасался, что активные вещества антисептиков – едкие химикалии, такие как борная кислота, флавин, фенол, – на самом деле вредят пациентам. Лечение антисептиками солдатам не помогало, и у Флеминга появилось подозрение, что на самом деле оно помогает столбнячной палочке размножаться.
Он считал, что абразивные вещества эффективны в основной полости раны, но им не хватает пробивной мощи, чтобы очистить ткани по краям. Что-то в периферии позволяло бактериям процветать. В то время эта мысль была радикальной, если бы Флеминг высказал ее в любой больнице Европы, его бы засмеяли. Но его уверенность в том, что антисептики убивают пациентов, только росла, и тогда он разработал элегантный эксперимент, чтобы доказать свою правоту. Для этого Флемингу пригодился один из навыков, полученных им до начала его карьеры в медицине.
До поступления в Медицинскую школу госпиталя Святой Марии в центре Лондона Флеминг освоил необычное ремесло – выучился на стеклодува. В основном он делал крошечные фигурки – стеклянных кошек и бегающих мышек для семьи и друзей. Навык пригодился ему и в работе. Снабжение лаборатории оставляло желать лучшего, поэтому Флеминг делал свое собственное исследовательское оборудование, включая пробирки. В Булони Флеминг начал задумываться о создании пробирок с неровными краями и фактурой, напоминающими пулевое ранение. Эксперимент был еще в зачаточном состоянии, но его успех означал бы изменение всех существовавших представлений о лечении боевых ран. Антисептики были основным оружием докторов во время Первой мировой войны; британская армия постулировала необходимость их использования. Флеминг к тому времени уже был убежден, что они были не просто бесполезны, но и опасны.
Но Флеминга, которого прозвали Маленький Флем, не тянуло ни к спорам, ни к сражениям, ни даже к разговорам. (Один из его коллег утверждал, что заговорить с Флемингом – это как играть в теннис с человеком, который, получив подачу, кладет мяч в карман.) Но у Флеминга было что сообщить миру, и он в любом случае собирался сделать это.
* * *
В Первую мировую войну погибло более семнадцати миллионов человек, многие из которых умерли от столбняка. После того как война закончилась, Флеминг вернулся в Лондон к своему лабораторному столу в отделении прививок в госпитале Святой Марии. Перемирие было заключено 11 ноября 1918 года. К тому времени Флеминг уже опубликовал десяток статей, основанных на его работе в Булони, и стал известен в академических кругах из-за своих гениальных экспериментов со стеклянными изделиями. Но в своем убеждении против антисептиков он все еще был одинок, остальные доктора считали, что антисептики – это неоспоримое благо.
Преследуемый воспоминаниями об увиденном на Западном фронте, молодой врач провел следующее десятилетие в лаборатории, расположенной чуть выше по Прэд-стрит от вокзала Паддингтон, пытаясь изобрести способы уничтожения вредных бактерий и повышения эффективности лечения инфекций. Изо дня в день рассматривать тысячи бактериальных колоний на чашках Петри в тускло освещенной лаборатории – довольно утомительная и кропотливая работа, но Флеминг нашел в ней свое предназначение. Он был поглощен желанием понять, почему бактерии процветают и, что еще важнее, как их можно уничтожить.
Случайное наблюдение, сделанное в сентябре 1928 года, через десять лет после войны, стало большим поводом для радости. Однажды днем Флеминг заметил, что бактерии стафилококка – надоедливые микроорганизмы, которые обычно встречаются в боевых ранениях, – погибают в присутствии плесневого гриба под названием Penicillium rubrum. Эта находка была обнаружена на выброшенной чашке Петри и привела к открытию того, что исследователь назвал медленно действующим антисептиком. Флеминг окрестил его пенициллином.
Он отправил сообщение в журнал British Journal of Experimental Pathology 10 мая 1929 года.
«Пенициллин, – писал Флеминг, – по всей видимости, имеет ряд преимуществ по сравнению с известными химическими антисептиками… Если нанести его на повязку, то даже при разбавлении в 800 раз он будет эффективнее используемых сейчас антисептиков». Однако полезность этого открытия пока еще была неясна. Пенициллин мог убивать бактерии в чашках Петри и в пробирках, но не в присутствии крови. Для достижения эффекта плесневому грибу требовалось несколько часов, поэтому Флеминг пришел к выводу, что, хотя пенициллин эффективен на поверхности, он будет разрушен в человеческом организме прежде, чем сможет убить бактерии в гнойной ране. Пенициллин не спасет раненых солдат или других больных. Но Флеминг придумал ему другое применение: он послужит ценным инструментом для предотвращения заражения лабораторных экспериментов стафилококковой бактерией.
Флеминг был не первым ученым, заметившим, что микроорганизмы могут убивать бактерии. Другие ученые тоже считали, что экстракты плесени были либо слишком слабы, либо слишком токсичны для лечения бактериальных инфекций человека, и потому выбросили их на помойку истории. Они просто не сумели понять, что находились на грани открытия, которое навсегда изменит медицину.
Сэр Александр Флеминг в своей лаборатории в больнице Святой Марии в Паддингтоне, Лондон, 2 октября 1943 года
К сожалению, статья Флеминга о пенициллине была написана так, что результаты невозможно было воспроизвести, работа оставляла впечатление сделанной наспех. Автор не объяснил ни то, как он выделил пенициллин из экстракта плесневого гриба, ни то, какими химическими реактивами он воспользовался, поэтому повторить его работу было невозможно. Флеминг был настолько плохим оратором, что его публичные выступления не вдохновляли коллег. Свою роль сыграло и то, что сотрудник Флеминга ошибся при классификации плесени; на самом деле это был Penicllium notatum, а не Penicllium rubrum. Любого, кто надеялся повторить эксперимент Флеминга, ждала неудача.
В то же время исследователи из Медицинской школы Оксфорда и Шеффилда были согласны с мнением Флеминга о том, что свойство пенициллина убивать микроорганизмы, загрязняющие лабораторию, может оказаться полезным для изучения бактерии Bacillus influenzae. Именно эта бактерия, по мнению некоторых специалистов, была ответственна за пандемию гриппа в 1918 году.
Вспышка гриппа началась в Испании в мае 1918-го, когда Первая мировая война была почти окончена. Командировка Флеминга подходила к концу, когда количество больных гриппом в его французской больнице значительно превысило количество раненых. К 1919 году двадцать миллионов человек умерли от гриппа, и желание разобраться подогревало интерес к исследованию плесени Флеминга. Однако ученые считали, что пенициллин может быть полезен только для изучения гриппа. Никто, даже сам Флеминг, не осознавал, что был обнаружен редкий штамм плесневого гриба, который производит так много пенициллина, что может быть использован для лечения человеческих инфекций. К лету 1929 года, всего через год после открытия, Флеминг забросил работу над пенициллином. Пройдет больше десятилетия, начнется новая мировая война, прежде чем Флеминг и его коллеги из Оксфордского университета вернутся к этой работе, объединившись с разрастающейся фармацевтической промышленностью, чтобы создать первый в мире общедоступный антибиотик массового производства.
Глава 2
Золотой век
Флемингу и его коллегам приписывают создание первого общедоступного антибиотика, но это не совсем так. Да, их метод работы привел к массовому производству и распространению пенициллина в 1945 году, но, оказывается, люди потребляли антибиотики тысячелетиями, сами того не подозревая. Значимые уровни тетрациклина – антибиотика широкого спектра действия, который используется до сих пор, – были обнаружены в останках мумий Судана, датируемых 350–550 годами нашей эры. (По всей видимости, источником послужило пиво, которое варили в то время.) В пробах, взятых из бедренной кости скелетов позднего римского периода на оазисе Дахла в Египте, также были обнаружены следы тетрациклина (неясно, подавали там выпивку или нет). Неудивительно, что, судя по сохранившимся источникам, уровень инфекционных заболеваний у этих народов был чрезвычайно низким. Наши предки понимали, что антибиотики работают, пусть и не знали, как именно.
Использование антибиотиков в доисторические времена не ограничивается только лишь Африкой. Традиционная китайская медицина снабдила нас множеством антибиотиков, включая артемизинин – лекарство от малярии, которое получают из полыни. На протяжении тысячелетий оно использовалось китайскими травниками для лечения различных заболеваний. Антибиотики окружают нас; бактерии из красных почв Иордании до сих пор применяются для лечения инфекций. Вызов заключается не только в том, чтобы найти их, но и в том, чтобы доказать их безопасность и эффективность для использования в организме человека. И вот с этим уже сложнее.
Поскольку антибиотики вездесущи, не так-то просто определить, что делает антибиотик антибиотиком. Может, все дело в форме молекулы? Или в размере? Может ли препарат, используемый для лечения другого заболевания, например рака или подагры, также служить в качестве антибиотика? Огромное количество химических веществ способно убивать бактерии – кислоты и отбеливатель легко уничтожают любой живой организм, но не все они считаются антибиотиками. Речь идет о веществах, которые избавляют от инфекций, не убивая нас.
Если углубиться в вопрос, большинство экспертов используют термин «антибиотик» для обозначения любой молекулы, производимой микробом или человеком в лабораторных условиях, которая может быть использована в лечении или профилактике бактериальной инфекции. Чтобы заслужить звание антибиотика, молекула должна убивать или подавлять рост по крайней мере одного типа бактерий. Те, что убивают, называются бактерицидными, те, что подавляют рост, – бактериостатическими, и ученые часто спорят о разнице, так как бактерицидные препараты, как правило, более эффективны. Некоторые антибиотики также могут убивать паразитов и грибы, но они не эффективны против вирусов. Вот почему ваш врач не хочет выписывать антибиотики при простуде, ведь ее симптомы обычно вызваны вирусом. (До 1930 года ученые не знали, что бактерии и вирусы – это разные вещи; вирусы размножаются внутри других организмов – растений, животных, человека, бактерий, и в подавляющем большинстве случаев они невосприимчивы к антибиотикам.)
Триумф пенициллина открыл путь для производства десятка новых антибиотиков – колистина, тетрациклинов, аминогликозидов, цефалоспоринов, – фармацевтические компании наперегонки штампуют волшебные лекарства. Пятидесятые годы двадцатого века стали известными как золотой век развития антибиотиков, время, когда прогресс в молекулярной биологии привел к огромному количеству новых лекарств, которые заметно увеличили продолжительность жизни. Половина лекарств, используемых сегодня, была обнаружена именно в то время.
В 1950-м в компании Pfizer работало всего восемь сотрудников по продажам. Всего через год их стало уже сто.
К 1952 году американцы тратили более 100 млн долларов в год на антибиотики широкого спектра действия. Экономика здравоохранения активно развивалась, и впервые ведущие медицинские журналы отказались от политики против коммерческих объявлений. В 1955 году в журнале Journal of the American Medical Association было больше рекламы, чем в журнале Life, американские доктора поняли, что они могут заработать больше денег с помощью фармацевтических компаний, чем занимаясь своими прямыми обязанностями. Год спустя, в 1956 году, венский микробиолог Эрнест Явец подвел итоги прогресса.
«Большинство бактериальных инфекций можно вылечить просто, эффективно и дешево, – отметил он. – Смертность и заболеваемость бактериальными заболеваниями упали так низко, что их уже нет среди важнейших нерешенных проблем медицины».
В 1960-е инфекции стали второстепенным вопросом. Пришло время переходить к более насущным проблемам, таким как рак и болезни сердца.
Однако некоторые умы придерживались менее оптимистичных взглядов на развитие медицины. В 1953 году два ведущих врача того времени – Максвелл Финланд и Луис Вайнштейн – отметили несколько проблем, связанных с новыми лекарствами. Антибиотики могут спасти жизнь, это верно, но они также могут нанести вред практически любому органу в теле человека, причем трудно предсказать точно, когда это случится. Они могут привести к летальному исходу. Финланд и Вайнштейн призвали к осторожности, утверждая, что врачи должны «сомневаться, использовать ли антибиотики в тех случаях, когда показания к их применению либо полностью отсутствуют, либо не строго необходимы, а не то простое или легкое заболевание превратится в серьезное и потенциально смертельное». В частности, хлорамфеникол, антибиотик, который используется для борьбы со вспышками тифа, ассоциирован с апластической анемией, или синдромом серого ребенка.