Điều kiện khắc khổ làm nên phát minh vĩ đại
Nhà vi sinh vật học Alexander Fleming thường tiến hành nuôi cấy các loài vi khuẩn cần dùng để nghiên cứu trên một đĩa tròn bằng thủy tinh. Ông lấy các vi khuẩn từ bệnh phẩm của người bệnh, nuôi trên đĩa trong phòng thí nghiệm cho chúng sinh sôi để nghiên cứu, nhằm tìm ra phương pháp hữu hiệu chống lại các loại vi khuẩn này. Chiếc bàn dài suốt hai bức vách phòng thí nghiệm của ông được bày rất nhiều đĩa đã được đánh số, trong đó là những loại vi khuẩn gây chết người như khuẩn cầu chùm, khuẩn liên cầu và khuẩn cầu phổi.
Nấm mốc là mối nguy hiểm lớn nhất đối với công việc của Fleming. Do thời tiết ẩm ướt đặc trưng của nước Anh cùng với được bố trí ở sát cạnh lò hơi nên không khí trong phòng thí nghiệm rất ngột ngạt. Chỉ có duy nhất hai cửa sổ thông gió, mà cửa sổ lại ngang với mặt đất của khuôn viên làm bãi đỗ xe của bệnh viện.
Cứ vào buổi chiều, khi có gió thổi là lá cây, bụi bặm lại mang đủ mọi loại nấm mốc trong không khí tràn hết vào trong phòng thí nghiệm. Trong những năm đầu thế kỷ 20, điều kiện nghiên cứu của các nhà khoa học tại các nước phát triển nhất cũng chỉ đến thế.
Từ đầu năm 1928, Fleming bắt đầu nghiên cứu về khuẩn cầu chùm, một loại vi khuẩn truyền nhiễm gây chết người. Công việc của ông gặp nhiều khó khăn bởi loại vi khuẩn này rất khó nuôi cấy trong phòng thí nghiệm. Buổi sáng 28/9/1928, Fleming đến phòng thí nghiệm và phát hiện ra đĩa khuẩn cầu chùm hiếm hoi mà ông phải mất nhiều công sức mới nuôi cấy được đã bị một loại nấm mốc lạ mặt tiêu diệt.
Có lẽ, loại nấm này đã theo một làn gió nào đó bay vào phòng thí nghiệm từ tối hôm trước và sinh sôi ở trên chiếc đĩa thí nghiệm của ông. Giờ đây, kẻ phá hoại màu xanh nhạt ấy đã phủ xanh cả nửa đĩa rồi. Ông vô cùng chán nản.
Fleming không ngờ rằng, thủ phạm giết chết đối tượng nghiên cứu của ông lại chính là cứu tinh của nhân loại
Quan sát kỹ hơn, Fleming lập tức sững sờ vì nhận thấy những chỗ có loài nấm mốc lạ sinh sôi thì không còn dấu vết của loại khuẩn cầu chùm chết người đâu nữa. Tại những vị trí cách chỗ có nấm mốc đến hơn 1inch, khuẩn cầu chùm cũng trở nên cực kỳ yếu ớt.
Cho đến thời điểm đó, loài người vẫn chưa hề tìm ra được phương pháp gì có thể tiêu diệt hoàn toàn được loại khuẩn cầu chùm nguy hiểm này. Vậy vị khách không mời này là gì mà lại có thể chế ngự được một trong những vi khuẩn tử thần đáng sợ nhất đang hoành hành bấy lâu nay trên trái đất?
Fleming đã dành thời gian hai tuần để tiến hành tách loại nấm mốc này ra, sau đó ông nuôi cho chúng sinh sôi và xác định được thành phần của nó. Đó chính là nấm penicilium notatum. Trong vòng một tháng sau đó, Fleming phát hiện ra loại nấm mốc này tiết ra một chất có thể tiêu diệt được vi khuẩn, và ông gọi nó là penicilin.
Bằng thí nghiệm, Fleming đã phát hiện ra penicillin có thể dễ dàng tiêu diệt tất cả các loại vi khuẩn gây chết người thường gặp như khuẩn cầu chùm, khuẩn liên cầu, khuẩn cầu phổi, thậm chí nó có thể tiêu diệt cả những loại khuẩn hình que của bệnh bạch hầu. Ông cũng dành tới sáu tháng để tiến hành thí nghiệm trên cơ thể loài thỏ và chứng minh được penicillin là an toàn đối với cơ thể con người.
Cứu tinh của nhân loại suýt rơi vào quên lãng
Trên thực tế, nhiều thế kỷ trước, con người đã biết cách dùng nấm để trị các chứng viêm nhiễm. Vào giữa thế kỷ 17, John Parkinson, một vị thầy thuốc Hoàng gia Anh đã biết cách chữa trị các vết thương bằng cách dùng rêu đắp lên để chúng nhanh liền. Đến cuối thế kỷ 19, ở nhiều vùng của nước Anh, các mẩu bánh mỳ mốc được dùng để chữa vết thương thông thường một cách khá hiệu quả.
Cuối năm 1929, Fleming công bố phát hiện về penicilin của mình. Thật đáng tiếc, khám phá vĩ đại này đã không nhận được sự đánh giá đúng với tầm vóc của nó từ các nhà khoa học. Một số ý kiến còn cho rằng, nấm mốc chỉ đem lại bệnh tật chứ không thể giúp chữa bệnh. Ngay cả bản thân Fleming vào thời điểm đó cũng không thể ngờ được rằng, phát hiện tình cờ của mình chính là một bước tiến lịch sử trong cuộc chiến chống bệnh tật của loài người.
Thời gian đầu, penicillin được dùng để chữa trị các vết thương hở ngoài da. Nó chỉ mang lại thành công nhất định vì trong penicillin thô có rất ít các hoạt chất. Điều đó khiến penicillin cũng chỉ bình thường như bao liệu pháp điều trị vết thương cổ xưa khác nói trên.
Sau khi cố gắng tách chiết lấy penicillin nguyên chất từ nấm penicilium notatum với số lượng lớn nhưng không thành công, mối quan tâm về penicillin của ông cũng giảm đi. Các đề tài nghiên cứu mới đã cuốn hút nhà khoa học và penicillin dần chìm vào quên lãng. Mười năm sau, năm 1938, Fleming nhận được thư của hai nhà khoa học từ trường đại học Oxford là Ernst Boris Chain và Howard Walter Florey. Họ đề nghị được hợp tác với ông để tiếp tục thực hiện công trình nghiên cứu về penicilin. Ông đồng ý và sự hợp tác đã mang lại thành công bước đầu:
Tháng 8/1940, báo cáo kết quả nghiên cứu về khả năng chữa bệnh cho người và động vật của penicillin đã được công bố trên tập san khoa học danh tiếng Lancet. Cái tên penicillin bắt đầu được chú ý trở lại và được đánh giá cao hơn trước.
Năm 1941, nhóm nghiên cứu đã chọn được loại nấm penicilin ưu việt nhất là chủng Penicilin Chrysogenium, từ đó chế ra loại penicilin có hoạt tính cao hơn cả triệu lần penicilin do Fleming tìm thấy lần đầu năm 1928. Tuy nhiên, mọi việc vẫn chỉ dừng lại ở mức độ nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.
Năm 1942, một nhà nghiên cứu người Anh là bà Dorothy Hodgkin đã phát minh ra một phương pháp mới phá giải được kết cấu phân tử của penicillin, cách làm đó gọi là tinh thể học tia X. Bà Hodgkin đã dành khoảng thời gian suốt 15 tháng để nghiên cứu cho ra đời hàng vạn tấm hình X quang của phân tử tinh thể penicillin và xác định được 35 loại nguyên tử trong đó. Với cống hiến này, bà Hodgkin đã nhận được giải Nobel Hóa học vào cuối năm 1964.
Bằng nhãn quan nhạy bén của các nhà khoa học, hai bác sĩ Howard Florey và Ernst Chain đã lập tức nhận ra phương pháp Hodgkin có thể dẫn đến bước đột phá cho nghiên cứu của nhóm mình về penicillin. Dựa vào hình phân tử penicillin của Hodgkin, Florey và Chain tiến hành sản xuất phân tử penicillin và năm 1943, họ đã thành công khi bào chế được penicillin với số lượng lớn.
Tác dụng của penicillin khiến nó trở thành một loại thuốc đặt biệt. Nó có tác dụng ngăn cản các vi khuẩn gây bệnh tổng hợp lớp vỏ tế bào bảo vệ chúng. Khi vi khuẩn sinh sản, tức là khi hiện tượng phân chia tế bào diễn ra, vi khuẩn phải tự tạo lớp vỏ tế bào bảo vệ chúng chống lại các tác nhân xâm phạm từ môi trường bên ngoài. Penicillin có tác dụng làm suy yếu lớp vỏ tế bào vi khuẩn này; do không còn lớp vỏ bảo vệ vững chắc, tế bào vi khuẩn sẽ bị hủy hoại và vi khuẩn sẽ chết đi.
Penicilin đã mở ra cánh cửa lớn cho sự ra đời các dòng kháng sinh mới tiếp theo; nó đã lập lên một ngành thuốc kháng sinh, mở ra thời đại mới của y dược học thế giới. Ngày nay, con người đã khám phá được khoảng 6.000 loại kháng sinh tự nhiên khác nhau nhưng phần lớn chúng là loại có độc tính cao, khó ứng dụng về mặt y học nên hiện chỉ có khoảng 100 loại được sử dụng rộng rãi trong y khoa.
Một số loại kháng sinh nhân tạo/bán nhân tạo cũng được nghiên cứu, thử nghiệm. Ngày nay, sau hơn nửa thế kỷ kể từ khi được thử nghiệm lâm sàng, penicillin vẫn là loại kháng sinh quan trọng trong đời sống con người.
| Chính thức được sản xuất hàng loạt đúng lúc cuộc Chiến tranh Thế giới lần thứ hai đang diễn ra ác liệt, Penicillin đã trở thành cứu tinh cho cả nhân loại. Anh và Mỹ là hai nước đi đầu trong việc sản xuất penicilin với quy mô công nghiệp. Tại Mỹ, mức độ quan trọng và được hưởng ưu tiên của dự án bào chế penicillin chỉ đứng sau dự án Mahattan (chế tạo bom nguyên tử). Những lọ penicillin đầu tiên đã đi thẳng từ nhà máy ra mặt trận để cứu chữa cho các thương binh. Chỉ trong vài năm cuối cùng của Thế chiến thứ Hai, loại kháng sinh này đã cứu chữa được cho hàng vạn người. Năm 1944, một ca chữa trị bằng penicillin tốn 200 USD, tuy nhiên, con số này nhanh chóng giảm xuống, đến mức còn rẻ hơn cả chi phí đóng gói sản phẩm. Các bệnh nhiễm trùng nguy hiểm vốn thuộc hàng vô phương cứu chữa trước đó như lậu, giang mai cũng lần lượt bị penicillin đẩy lùi. Tính đến nay, penicillin đã cứu mạng cho hàng trăm triệu người trên khắp thế giới. |
Thanh Tùng
