Penicillinet

Inledning

Hur hade läkekonsten sett ut utan penicillinet, ja hur hade världen sett ut. Utan små detaljer så som det lilla arv som Fleming fick kanske penicillinet inte funnits. Hur många hade inte dött. Om man tänker tillbaka en eller två generationer så såg vardagen helt annorlunda ut. Uttryck som "ät upp maten innan du går ifrån bordet" används inte idag, men för 60 år sedan så kunde det vara en fråga om liv och död om man inte åt upp sin mat eller klädde sig tillräkligt varmt.

En förkylning eller ett sår från rakning som vi idag skrattar åt kunde vara livsfarligt. Om en infektion hade börjat sprida sig så var det inte så mycket man kunde göra, man kunde behandla med sulfapreparat men det var långt ifrån många som det hjälpte. Varje år så behandlas ca 3 miljoner människor i Sverige med penicillin. Vi är många att tacka Howard Florey, Ernst B Chain och sist men inte minst Alexander Fleming.

Pastöriseringen

Det var fransmannen Louis Pasteur (1822-1895) som först kunde bevisa att det finns bakterier genom den tekniska processen pastörisering (svenska). Pastöriseringen används när man skall försäkra sig om att det inte finns några bakterier i ex. mjölk men även för att förhindra efterjäsning på vin. I Sverige har det varit lag sedan länge att all mjölk som säljs till allmänheten skall genomgå pastöriseringsprocessen.

Såhär ser det vanligtvis ut när mjölk skall pastöriseras: En bil kommer med den obehandlade mjölken i ett balanskärl vilket är ett kärl som ser till att det förblir en jämn tillförsel vidare i processen. Mjölken åker sedan vidare i rör där den värms av redan pastöriserad mjölk till runt 70°C varvid en snabb nerkylning följer. Sedan värms mjölken upp igen varvid den kyls ner av kallt vatten. Det som händer är att de flesta bakterier som är farliga för oss människor dör vid en snabb temperaturskillnad. Louis Pasteur gjorde under sitt liv en rad stora upptäckter som grundandet för Pasteur Institutet som forskar om bakterier.  

Alexander Flemming

Alexander Fleming föddes år 1881 på en bondgård i East Ayrshire, Skottland. Hans mor var änka och fick själv uppfostra Fleming och hans sju syskon. Varje skoldag gick han tolv kilometer till och från skolan. Då modern insåg att Alexander var begåvad i skolan sändes han till London för att studera teknik. Att bli iväg skickad vid fjorton års ålder var ingen vanlig företeelse bland arbetarklassen och man kan se det som en satsning av Alexanders moder.

Väl i London insåg han snart att det var medicin som han ville studera. Han tog ett arbete på ett kontor för att samla ihop pengar för en medicinsk utbildning, han arbetade där i fyra år och sparade så mycket han kunde som tillsammans med ett litet arv möjliggjorde finansieringen av studierna. Efter att Fleming med höga betyg tagit examen från S:t Marys sjukhus (St. Marys Hospital Medical School) blev han erbjuden en tjänst som assistent åt sir Almroth Wright, som forskade om huruvida bakterier förstörs av sina naturliga fiender.

 Ett exempel på hur man kan se det här i praktiken är följande: Ett djur som dör blir genast översållad av bakterier som börjar sitt nerbrytningsarbete, efter ett tag så är hela kroppen full av olika sorters bakterier. Eftersom allt levande någon gång måste återgå till naturen så borde tillslut hela kroppen bestå av bakterier. Men så är det inte, svaret på frågan visade sig vara att ett krig i mikroskopisk skala utkämpas ständigt bakterier i emellan. Kanske var är det också så att det finns organismer som angriper bakterier, tänkte Almroth.

Almroth Wright reste till Frankrike år 1914 för att hjälpa de tusentals soldater som blivit skadade i kriget och löpte stor risk att dö av sårfeber, med följde också Fleming. Här gjorde Alexander en senare viktig iakttagelse; en av de vanligaste anledningarna till sårfeber[1] var att splitter från ammunition gått igenom soldaternas bakteriefyllda uniformer och sedan tagit med sig farliga bakterier in i kroppen. Väl inne i kroppen kunde bakterierna föröka sig och gjorde även de allra minsta sår farligt.  

Penicillinets upptäckt

Några år efter att Fleming hade varit i Frankrike kom han tillbaka till sitt laboratorium i London från en semester där han arbetade som professor på Royal College of Surgeons. Han var just i färd med att rensa ut några kulturer med giftiga stafylokocker som hans öga föll på något som många andra vetenskapsmän bara hade ignorerat; mitt i stafylokockkolonin var det en liten mögelfläck. Det var inte ovanligt att bakteriekulturer som stått öppna gästades av sporer som kunde utvecklas till mögelsvampar, men just som han skulle ställa ner petriskålen[2] stannade han upp.

Stafylokockerna frodades över allt på petriskålen utom just runt mögelfläcken. Detta fick honom att minnas en upptäckt som han hade gjort tidigare i sitt liv, ett ämne som har egenskapen att angripa bakterier. Ämnet som fick namnet Lysozym ett enzym som har förmågan att sönderdela cellväggar hos exempelvis bakterier. Lysozym kan man finna ibland annat tårar, äggvita och saliv. Fleming som trodde att han då hade funnit en "mirakelmedicin" fick lida nederlaget av att experimenten inte ledde fram till någonting.

Men han kunde inte bara strunta i vad han hade sett, så han tog lite av möglet och lade det på en petriskål där han odlade det i en sorts buljong. Efter att fyra dagar hade gått och möglet hade växt till sig så tog han och tillsatte stafylokocker, streptokocker, tyfus- och kolerabakterier. Under tiden som Fleming väntade på resultat från sin nyodlade kultur så vände han sig till en mykolog (svampkännare) för att få veta vad det mystiska möglet var för något.

Mykologen fastslog att det var penicillium rubrum, eller rödpenicillin vilket Fleming tvivlade på eftersom penicillinet har en gröngul färg. Två år senare kom en annan mykolog med den riktiga benämningen penicillium notatum. Långt senare bekräftades att det bara finns två "kända" mögel som innehåller det ämne som Fleming kom att kalla penicillin.

När mögelkulturerna hade växt i fem dagar så gick Fleming för att analysera tillväxten. Det visade sig att möglet hade tagit död på stafylokockerna, difteribacillerna[3] samt de bakterier som orsakar lunginflammation och gonorré (gonokocker) men det var dock verkningslöst mot tyfus- och influensabakterier, kanske är förklaringen att influensa orsakas av virus som penicillin är verkningslöst mot. Ändock var det här ett steg framåt, han gjorde nu en rad tester för att se hur penicillinet reagerade på olika temperaturer, det är en viktig del eftersom man måste veta vad som händer när penicillinet träffar på 37°C (vår vanliga kroppstemperatur).

Sedan följde experiment om vilken dag i tillväxten som det var mest verksamt. Efter många och långa tester visade det sig att det var substans från den nionde dagen. Man kan se det såhär; en droppe från den nionde dagen som späddes med femhundra delar destillerat vatten[4] hade samma effekt som en droppe spädd med tvåhundra delar vatten den femte dagen. Fleming förstod att det var något stort som han hade upptäck men för att kunna arbeta vidare så måste han få fram en renare form av penicillinet och för det behövdes en kemist. Han gjorde som många andra vetenskapsmän på den tiden, försökte få stöd för sin teori.

Den 13 februari år 1929 höll Alexander Fleming ett föredrag inför Medicinska forskningsklubben[5], han berättade om sina observationer om hur streptokockerna runt mögelbildningen hade försvunnit och att han trodde att penicillinet skulle kunna bli ett starkt medel mot bakterieinfektioner. Antalet frågor som sedan skulle följa skulle visa hur stort intresse och stöd han hade för sin teori.

 När han var klar stod han kvar i talarstolen och inväntade frågor, men allt som kom var en stor tystnad. Ingen sådan tystnad som när man imponerat på sin publik utan en tystnad av likgiltighet. Tystnaden betydde att han inte hade något stöd att vänta från vetenskapens främsta män, eftersom att idén att använda en bakterie för att bekämpa en annan inte låg i tiden. Nerstämd med inte utsiktslös fortsatte Fleming med sin forskning så gott han kunde.

Det fanns ett test som han kunde utföra själv och det var att injicera 20 milligram penicillinlösning i en kanin, för att se om några komplikationer skulle uppkomma. Kaninen visade inga tecken på förgiftningssymtom eller andra negativa effekter, till skillnad från andra antibiotiska[6] ämnen men ingen läkare var villig att testa penicillinet på en människa för att se om det var farligt för mänskliga celler och vävnader. Många duktiga och kloka vetenskapsmän försökte hjälpa Fleming med att renframställa den slemmiga massan till ett rent preparat.

Men ingen av dem hade de kunskaper som behövdes. Ett problem var också att det var svårt att framställa penicillinet i någon större mängd. Två sjukhuskemister gjorde ett tappert försök att renframställa penicillinet men pga. av brist på lokaler tvingades de arbeta vid en diskbänk i en korridor där sjukhusets sängkläder brukade tvättas. Men försöket misslyckades, Fleming skrev senare "Hade bara en erfaren kemist kommit in i bilden, tror jag att vi hade kommit förbi det där sista hindret. Men den experten kom aldrig." Fleming vägrade de upp hoppet men arbetade inte lika aktivt med penicillinet, istället skrev han en rad debattartiklar och diskuterade ämnet med dem som ville lyssna.

Doktor Ernst Boris Chain en biokemist vid Sir William Dunn School of Pathology i Oxford, satt den tredje september 1939 och läste en artikel av Alexander Fleming från den 10 maj 1929, som handlade om en substans med antibiotiska egenskaper och som dessutom var oskadlig (penicillium notatum). Chain var en jude som hade tvingats lämna Tyskland när nazisterna kom till makten 1933 och arbetade nu med ett lag vetenskapsmän under ledning av dr Howard Florey. Chain och Florey tog en kvällspromenad i London och Chan lyckades övertala Florey att de skulle undersöka penicillinet närmare. "Det var rena turen sade Chain efteråt. "Jag är biokemist inte patolog, och ingen kemist skulle komma på tanken att läsa en tidskrift i patologi för att hjälpa sin kemiska forskning.

Men i Oxford är det två ämnena samlade under samma tak och det fick mig att gå igenom tidsskrifterna". För att få råd att forska ansökte dem om pengar från Rockefeller Foundation, efter ett tag kom ett besked att de skulle erhålla 1800£ om året i fem år framåt. De började arbetet nästan med det samma och otroligt nog så hade universitetet en mögelkultur som Fleming hade skickat några år tidigare. Samma dag som andra världskriget bröt ut, den tredje september 1939 började de odla penicillium notatum. De fick inga vidare resultat trots att de bytte odlingsunderlag femton gånger, de hade också svårigheter att isolera penicillinet från odlingsbuljongen. De försökte sedan med en ny metod, frystorkning, som inte hade varit tillgänglig för deras föregångare.

Frystorkningen gick ut på att man efter odlingen är klar fryser ner substansen. Detta för att kunna behålla penicillinets antibiotiska egenskaper. När extraktet sedan skulle användas så löste man upp det i alkohol och för att skilja de olika ämnena åt så tillsatte man metyl. Efter ett års arbete hade de lyckats framställa en liten mängd brunt pulver. De spädde sedan ut pulvret i 50 miljoner delar destillerat vatten. Sedan gav dem åtta möss en dödlig dos av streptokockbakterier och en timme efter så injicerade de penicillinet i fyra av dem. Florey och Chain satt hela natten och observerade mössen, tidigt på morgonen så dog de fyra mössen som inte hade behandlats med penicillin, de andra överlevde. Alexander Fleming fick höra om experimentet när han vid frukosten läste rapporten i läkartidsskriften The Lancet. Han tog tåget till Oxford samma morgon. 

För att kunna testa penicillinet på en människa så skulle 3 000 gånger mer extrakt behöva framställas och för det behövdes 500 liter buljong. De behövde en styrka på 200 000 enheter vilket är lika mycket som i ett modernt piller. Det var ett nästan hopplöst företag och de stod även inför ett annat problem. Sommaren 1940 fruktade man att tyskarna skulle invadera England. För att försäkra sig om penicillinets överlevnad så sydde arbetslaget som nu blivit förstärkt med professor Gardner och doktorerna Jennings och Abraham in lite av mögelsvampen i kavaj fodret. Om någon av dem skulle undkomma tyskarna så skulle penicillinet det med.

För att kunna odla större penicillinkulturer så behövdes större kärl, ett krukmakeri 17 mil utanför London åtog sig arbetet, men de hade ingen möjlighet att transportera kärlen in till London. Norman Heatley, en av forskarna i laget lånade en lastbil och körde de 17 milen ut till Staffordshire för att hämta kärlen. Han tillbringade julaftonen med att sterilisera dem.

Med de nya kärlen så trodde de att de hade producerat tillräkligt med penicillin for att testa det på en människa. De vänta på att de skulle få höra om någon patient som var blodförgiftad och som redan hade behandlats med andra preparat som sulfapreparat utan någon framgång. Så plötsligt kom det dem hade väntat på; en polisman hade rispat upp ett sår i mungipan när han klippte rosor, såret hade sedan fått en skorpa som hade ramlat av och såret var öppet igen. Så hade det hållit på i en fyra månader och hela ansiktet och kroppen var full av bölder.

Sulfapreparaten kunde inte stoppa infektionen som spred sig mot lungorna och dr Charles Fletcher bad Florey om hjälp. I och med att det här vad var Florey och resten av forskningsgruppen hade väntat på så tvekade de inte en sekund. Den 12 februari 1941 så injicerades 200 milligram penicillin i polismannens ven. Var tredje timme så injicerades ytterligare 100 milligram, allt urin togs tillvara på för att kunna framställa nytt penicillin eftersom att en stor del av dosen går rakt igenom kroppen. Efter en dag med behandlingen så kunde man se stora förbättringar hos polismannen. Febern sjönk, pulsen blev jämn och bölderna började torka ut.

Inga negativa bieffekter kunde hittas. I fem dagar fortsatte behandlingen och polismannen blev betydligt bättre, han kunde sitta upp, prata och äta själv. Om han skulle fortsätta med behandlingen några dagar till så skulle han snart vara fullt tillfrisknad, men penicillinet var på väg att ta slut. De injicerade den sista droppen penicillin i polismannen och hoppades på att de skulle räcka, men det gjorde det inte och de bakterier som överlevt behandlingen växte snabbt till sig. Den 15 mars dog patienten. Detta var ett hårt slag mot forskarlaget, men det hade ändå bevisats att penicillin var effektivt utan att skada mänskliga celler och vävnader. De gjorde tre misslyckade försök till, alla tre var på barn i fjortonårsåldern som inte krävde så stora mängder penicillin.

Ett av barnen var en pojke, han överlevde behandlingen men dog sedan när ett blodkärl brast. De gjorde även försök med att ge penicillindosen direkt till tolvfingerstarmen med hjälp av en slang som stoppades upp i anus.Även oralt försöktes i form av en tablett, men den förstördes av magsyran innan kroppen kunde ta upp de antibiotiska ämnena. Dock gjordes ett lyckat försök på ett spädbarn, det fungerade eftersom att små barn inte har utvecklat någon stark magsyra så att penicillinet kunde komma vidare till tarmarna och spjälkas.

Man hade nu bevisat penicillinet effektivitet, allt som behövdes var större mängder. Forskarna i Oxford kunde bara framställa en ytterst liten mängd trots de nya faten, nu behövdes tonvis. Det var inte troligt att något engelskt läkemedelsföretag skulle starta en industriell tillverkning så Florey sökte sig utomlands, till USA. Den 27 juni 1941 flög Florey och Heatley till Illinois, USA för att starta tillverkningen på ett laboratorium. De hade svårigheter även här att odla penicillinet men 1943 kunde det tillverkas i så stora mängder att penicillinet kunde skickas till olika sjukhus. Det användes även av fältläkare efter landstigningen i Normandie, 95 procent av dem som behandlades överlevde!                  

Hur penicillinet verkar

Penicillinet verkar genom att blockera bakteriernas cellväggssyntes hos växande bakterier. Penicillin påverkar inte bakterier i vilstadium eller sporer. Därför äter man penicillin under sju till tio dagar för att vara säker på att alla bakterier är döda. När bakterierna är neutraliserade av penicillinet så angriper de vita blodkropparna och oskadliggör dem. Man letar fortfarande efter organismer som kan producera antibiotika och man använder samma metodik än idag som Fleming gjorde för 50 år sedan.

Ett problem som blir allt vanligare idag är sjukhussjukan, vilket är när man blir svårt infekterad efter operation. Eftersom bakterierna hela tiden förändras för att överleva olika mediciner blir många bakterier resistenta mot bland annat penicillinet.      

Det lyckliga slutet

Ingen av forskarna Fleming, Florey, Heatley, Chain med flera tog ut patent eftersom att de ansåg att penicillinet tillhörde allmänheten och om det skulle kunna massproducerat så fanns det inga marginaler för patentutbetalningar. Men de amerikanska forskarna var inte lika frikostiga och tog ut patent. Därefter fick England betala för framställningsmetoderna. Chain som hade stannat kvar i London för att forska mer kring penicillinet kunde 1943 så fram ett hundra procentigt penicillin och kartlägga dess kemiska sammansättning. År 1945 fick Alexander Fleming, Ernst Boris Chain och Howard Florey Nobelpriset i medicin. Fleming och Florey blev även adlade i Storbritannien. Jag har forskat en del om varför Chain inte blev adlad och min teori som inte är någon sanning är följande: Bara engelsmän kan bli adlade vilket Fleming var, vad Florey beträffar så var han australiensare och jag tror att England är stadsöverhuvud för Australien. Chain som var tysk med ryskt påbrå kunde därför inte bli adlad.     

Sammanfattning

Det är självklart att...