80 лет назад было проведено сравнение эффективности советского и британского пенициллина

Проводили его в Москве в январе 1944 года сотрудники Оксфордского университета. Оказалось, что советский штамм плесневого грибка, выращенный в лаборатории профессора Зинаиды Ермольевой, активнее английского. Это же подтвердило клиническое испытание обоих препаратов на 12 больных: наш препарат показывал тот же лечебный эффект при меньшей дозировке по сравнению с английским.

Об этой истории имеет смысл напомнить хотя бы по той причине, что в последние годы историки медицины получили доступ к ранее засекреченным материалам Государственного архива РФ и находят там любопытные документы, касающиеся истории создания отечественного пенициллина. Что же касается пенициллина Александра Флеминга, то и здесь у современных микологов тоже появились вопросы, но не связанные с секретными советскими архивами.

Неандертальский пенициллин

Историки медицины накопили уже достаточно много данных использования плесени в лечебных целях в древности, о чем непременно упоминается в энциклопедиях, справочниках и учебниках. А в марте 2017 года в журнале Nature в разделе «Письма» была опубликована статья коллектива авторов из США, Австралии и Мексики «Neanderthal behaviour, diet, and disease inferred from ancient DNA in dental calculus», где среди прочего они рассказывают о выделении ДНК пенициллиновой плесени в зубном камне неандертальца из пещеры Эль-Сидрон.

В этой пещере в Испании в 1994 году были найдены останки 12 неандертальцев разного пола и возраста, живших 49 тыс. лет назад и по всем признакам съеденных в этой пещере своими соплеменниками. У одного из них в окаменевшем зубном налете и была обнаружена ДНК пенициллинового грибка, да какого! Это был грибок из рода Пенициллов вида Penicillium rubens, из которого Флеминг выделил свой пенициллин. Авторы исследования не удержались от того, чтобы не выдвинуть на этот счет свою гипотезу (а кто бы удержался?).

«Наши результаты подтверждают предыдущие предположения о том, что Эль-Сидрон 1 (археологический номер скелета) был единственным, чей зубной камень содержал последовательности… природного антибиотика Penicillium… Образец, взятый у этого индивидуума, также содержал последовательности, соответствующие внутриклеточному эукариотическому патогену микроспоридии (Enterocytozoon bieneusi), который вызывает острую диарею у людей, что указывает на еще одну проблему со здоровьем, которая потенциально требует самолечения»,— пишут они. То есть понос неандертальцы лечили пенициллином.

Современная медицина вплотную занялась пенициллиновой плесенью в конце XIX века. В начале следующего, XX века систематика рода пенициллов была уже достаточно хорошо разработана, а все основные виды этого рода описаны. Их плесень использовали для лечения кожных заболеваний, пробовали ее против возбудителей куриной холеры, сибирской язвы, тифа и других инфекций. Ее антибактериальное действие уже не вызывало сомнений. В 1928 году Флеминг, работавший в лаборатории больницы Святой Марии, базовой клинической больницы Имперского медицинском колледже в Лондоне, выделил из нее антибактериальное вещество, которое он назвал пенициллином.

Оксфордский пенициллин

По каким-то причинам дальше в этом направлении Флеминг не пошел, а штаммы своей плесени в 1930 году передал в Школу патологии сэра Уильяма Данна Оксфордского университета. Здесь штаммы Флеминга лежали невостребованными довольно долго. Только в 1938 году работу Флеминга продолжил профессор Говард Флори. В группу Флори входили его жена Мэри Флори, трое молодых докторов наук — Эдвард Абрахам, Норман Хитли и Эрнст Чейн, первые двое из которых стали в итоге сэрами, а третий, Чейн, получил британское подданство (он был мигрантом их Германии) и Нобелевскую премию 1945 года (вместе со своим шефом и Флемингом), а также докторант Маргарет Дженнингс, которая в итоге стала второй женой профессора Флори.

Они разработали методы культивирования, очистки лекарственной формы пенициллина, его кристаллизации и растворения, испытали на животных, провели клинические испытания и в 1941 году начали лечить пациентов, то есть на все про все у них ушло три года. Но для наработки лекарства в промышленных масштабах у Англии не было ни денег, ни производственных мощностей, и его производство в 1942 году было перенесено в США, где нашлись и деньги, и его производители. Нашелся там на дыне сорта «Канталупа» и более удобный для производства штамм плесени. К моменту высадки союзников в Нормандии летом 1944 года в Америке производилось больше 2 млн доз пенициллина.

Пенициллин с улицы Обуха

Советский пенициллин был создан в отделе биохимии микробов Всесоюзного института экспериментальной медицины (ВИЭМ) под руководством профессора Зинаиды Ермольевой в более короткие сроки. Сотрудники ее отдела, а всего их, включая руководителя, было девять человек, в основном женщины, не изобретали пенициллин с нуля. Они уже знали об английском пенициллине из довоенных публикаций Флори. Не знали они только о том, что высшее руководство страны по дипломатическим каналам и линии разведки периодически получало информацию о сильном противовоспалительном лекарстве пенициллине, которое появилось у союзников и производится в больших масштабах. Как раз эти документы сейчас рассекретили в архивах, возбудив тем самым отечественных историков медицины.

Беда была только в том, что все эти материалы союзники засекретили. Так что перед отделом Ермольевой просто поставили задачу: в кратчайшие сроки сделать такое же лекарство, причем не в ущерб текущим работам (они тогда работали над другим антибиотиком — грамицидином). При этом назвать эту задачу «обратным инжинирингом», как по-эзоповски называют плагиат, приспособленный к имеющимся технологическим и промышленным возможностям, едва ли будет правильным. Отсутствовал сам предмет обратного инжиниринга. Союзники не собирались передавать в Москву свои штаммы пенициллина. Привезли они их в отдел профессора Ермольевой только в 1944 году, чтобы сравнить их с советскими.

Спустя годы сотрудница Ермольевой Тамара Балезина вспоминала: «Устав от напрасного ожидания (штамма от союзников.— “Ъ-Наука”), весной 1942 года я с помощью друзей стала собирать плесени из самых различных источников. Те, кто знал о сотнях неудачных попыток Флори найти свой продуцент пенициллина, относились к моим опытам иронически. 93-м по счету образцом был грибок, случайно выросший в другой лаборатории на культуре микроорганизма, над которым там работали. Этот штамм был идентифицирован как близкий к Penicillium crustosum».

Иными словами, его никто не определял, времени на это просто не было. Внешне он был похож на характерной внешности Penicillium crustosum (Пеницилл корочковый), и советский пенициллин, полученный из него, назвали «пенициллин — крустозин ВИЭМ». К этому нелишне, наверное, добавить, что занималась этим Тамара Балезина, имея на руках годовалого сына.

После испытания «крустозина» на мышах, а потом на морских свинках и кроликах, зараженных стафилококками, вызывавшими у них сепсис, и возбудителем газовой гангрены, начались клинические его испытания одновременно в первой клинике ВИЭМ, городской клинической больнице №23, госпитальной хирургической клинике МГУ и детской клинике на Новокузнецкой улице (в последней препарат применили при безнадежном случае скарлатины и спасли пациента).

Отчитывались лечащие доктора клиник у Ермольевой по четвергам. «Вряд ли кто-нибудь из нас забудет первый исторический четверг в конце ноября 1942 года,— писала Зинаида Виссарионовна годы спустя.— “Больной Шамаев,— читает очень молоденькая врач Анна Марковна Маршак (сейчас она доктор наук, одна из известных хирургов—специалистов по антибиотикам, работает в Институте хирургии А. В. Вишневского),— получил осколочное ранение левой голени с повреждением костей”. На четвертый день ему была произведена ампутация бедра. Внутривенные вливания стрептоцида и другие средства результата не давали. После посева крови был выделен стафилококк. В течение шести дней больного лечили пенициллином, посевы крови стали стерильными, состояние улучшается. Второй больной — Гордеев — ожоги тела третьей степени (горел в танке). Очень высокая температура. При применении пенициллина-крустозина состояние улучшается».

Далее предстояло наладить промышленное производство пенициллина-крустозина, который пока получали в доморощенных условиях, в термостатах, установленных в коридорах здания ВИЭМ по адресу: улица Обуха, д. 6–8, где была лаборатория Ермольевой, и в квартире профессора 1-го МОЛМИ Юрия Петровича Фролова, который жил в этом же доме. В 1943 году в Москве заработал первый пенициллиновый цех, потом первый пенициллиновый завод, также производили его на базе Московского мясокомбината имени Микояна. А сотрудники, точнее, сотрудницы отдела Ермольевой отправились налаживать производство препарата непосредственно во фронтовых госпиталях. Вот тогда, в январе 1944 года, в Москву приехали профессор Флори со своим сотрудником Артуром Сандерсом, который отвечал у него за процедуру выделения лекарственной фракции из культур пенициллина. С собой они привезли свой штамм и некоторое количество препарата.

Сравнение пенициллинов

На заседании Ученого совета Наркомздрава им рассказали об отечественном пенициллине, а потом Сандерс отправился в лабораторию на улице Обуха, чтобы, как пишет Ермольева, «вместе с сотрудниками лаборатории Т. И. Балезиной, Н. М. Фурер, К. И. Германовой и мной проверить активность нашего и английского пенициллина. Разумеется, мы всю ночь не спали, волновались, думали о том, как будет вести себя наш штамм в непривычных для него условиях. (Испытывали его новыми для нас методами, да и питательная среда была чужая — английская.) Какова же была наша радость, когда, открыв запломбированные термостаты, Флори торжественно заявил, что наш штамм активнее английского: 28 ЕД в 1 мл против 20 ЕД в 1 мл английского штамма».

Дальше состоялись клинические испытания советского и английского пенициллина. Проводились эти испытания в городской клинической больнице №23. «Вот как это было,— вспоминала Ермольева.— Огромная, светлая, просторная палата в Яузской больнице. Здесь лежали 12 бойцов. Все в одинаково опасном положении. Шесть — справа, шесть — слева. У всех заражение крови — сепсис. Лежащих справа лечили нашим препаратом, слева — английским. Каждый день после работы мы отправлялись в больницу и почти всегда заставали там профессора Флори, И. Г. Руфанова и А. М. Маршак. Успех испытания препарата зависел от дозировки. Ведь в то время пенициллин был чрезвычайно дефицитен — лечили им только тяжелораненых. Мы давали обычные для нашей практики дозы. Они были в десять раз меньшими, чем английские. А результат был одинаковый. На десятый день обе группы раненых были на пути к выздоровлению».

Англичане уехали домой, а Ермольевой и ее сотрудникам предстояло проверить профилактическое действие пенициллина-крустозина в полевых условиях. Введенный тяжелораненому сразу же после ранения и его инъекции на всем пути эвакуации раненого в тыл должны были уберечь его от осложнения. Такая проверка прошла осенью 1944 года на 1-м Прибалтийском фронте под руководством главного хирурга Советской армии генерал-полковника медицинской службы Николая Бурденко и была им признана успешной. Для того чтобы докладывать о ее ходе, Ермольевой приходилось ездить в сопровождении автоматчиков, потому что дорога к главному хирургу простреливалась.

С лета 1945 года начались поставки в Советский Союз пенициллина американского производства. Экономия на дозах советского пенициллина потеряла смысл. В утвержденной Наркомздравом СССР 27 июля 1945 года «Инструкции по применению пенициллина» хоть и указывалось, что он «является продуктом жизнедеятельности грибка Penicillium crustosum (Ермольева—Балезина) и Penicillium notatum (Флеминг)», но предусматривалась единая дозировка при терапии заболеваний.

Третий пенициллин

Осталось только сказать о недавних ДНК-анализах штаммов пенициллина Флеминга. В 2011 году голландские и датские ученые опубликовали в журнале IMA Fungus статью со звонким названием «Fleming's penicillin producing streain is not Penicillium chrysogenum but P. rubens» («Штамм Флеминга, продуцирующий пенициллин,— это не Penicillium chrysogenum, а P. rubens»). Чтобы простому человеку разобраться в латинских названиях, достаточно знать, что Penicillium chrysogenum и Penicillium notatum — это один и тот же вид, просто во времена Флеминга его называли notatum, а потом переименовали в chrysogenum (золотистый). А вот P. rubens (красный) — это совсем другой вид из рода Пенициллов.

В том, что Флеминг ошибался с видом плесневого грибка, с которым он работал, ничего страшного нет: он не был микологом-систематиком. Но в 2020 году в Scientific Reports вышла еще одна статья — «Сравнительная геномика оригинального изолята Penicillium (IMI 15378) Александра Флеминга выявила расхождение в последовательностях генов синтеза пенициллина». ДНК-анализ на этот раз провели сотрудники Имперского медицинского колледжа в Лондоне, то есть коллеги Флеминга, только нового поколения.

У них выходило, что геном исходной плесени Флеминга, хранившейся в замороженном состоянии, отличался от геномов штаммов, которые тогда, в 1940-е годы, пошли в производство, и среди этих промышленных штаммов нарисовался еще один вид грибка Penicillium nalgiovense. Иными словами, если так пойдет и дальше, то не исключено, что в истории медицины появится третий пенициллин. На него теоретически претендуют американцы, которые, как уже сказано выше, взяли на себя труд производить английский пенициллин в промышленных масштабах. Они, кстати, пока не удосужились провести ДНК-анализ тех старых штаммов, на которых работало их пенициллиновое производство в 1940-е годы. И зря ленятся: у них есть хороший шанс сделать заявку на приоритет «пенициллина дынного».

Ася Петухова