Die Geschichte von Penicillin und Antibiotika

Ein Antibiotikum ist eine chemische Substanz, die von einem Organismus produziert wird, der für einen anderen zerstörerisch ist. Das Wort Antibiotikum stammt von "Antibiose", einem Begriff, der im Jahr 1889 von Dr. Ein Schüler von Louis Pasteur namens Paul Vuillemin, der damit einen Prozess definiert, mit dem Leben zerstört werden kann: Antibiotika sind natürliche Substanzen, die von Bakterien und Pilzen in die Umwelt freigesetzt werden, um andere Organismen zu hemmen Ich kann es mir wie einen chemischen Krieg im mikroskopischen Maßstab vorstellen.

Sir Alexander Fleming

Penicillin ist eines der frühesten und am weitesten verbreiteten Antibiotika. Während Sir Alexander Fleming für seine Entdeckung verantwortlich ist, war es der französische Medizinstudent Ernest Duchesne, der die Bakterien 1896 zum ersten Mal zur Kenntnis nahm. Flemings berühmtere Beobachtungen wurden erst mehr als zwei Jahrzehnte später gemacht.

Fleming, ein ausgebildeter Bakteriologe, arbeitete im St. Mary's Hospital in London, als er 1928 eine Plattenkultur von Staphylococcus beobachtete, die durch einen blaugrünen Schimmel kontaminiert war. Bei näherer Betrachtung stellte er fest, dass sich die Bakterienkolonien neben dem Schimmelpilz auflösten.

Neugierig entschloss sich Fleming, den Schimmel in Reinkultur anzubauen, aus der er die Kolonien des Bakteriums erkennen konnte Staphylococcus aureus wurden durch den Schimmel zerstört Penicillium notatum, im Prinzip zumindest die Existenz eines antibakteriellen Mittels nachweisen. Fleming nannte die Substanz Penicillin und veröffentlichte seine Ergebnisse im Jahr 1929, wobei er feststellte, dass seine Entdeckung eines Tages einen therapeutischen Wert haben könnte, wenn sie in großen Mengen hergestellt werden könnte. Es würde jedoch Jahre dauern, bis Flemings Ergebnisse in die Praxis umgesetzt würden.

Britische Forschung geht weiter

1930 begann Dr. Cecil George Paine, ein Pathologe an der Royal Infirmary in Sheffield, mit Penicillin zur Behandlung von Säuglingspatienten mit Neugeboreneninfektionen (und später mit Erwachsenen mit Augeninfektionen) zu experimentieren. Nach einem ungünstigen Beginn heilte er seinen ersten Patienten am 25. November 1930 erfolgreich, doch mit nur geringer Erfolgsrate beschränkten sich die Bemühungen von Dr. Paine mit Penicillin auf eine Handvoll Patienten.

Unter der Leitung des australischen Wissenschaftlers Howard Florey arbeitete 1939 ein Team von Penicillin-Forschern an der Sir William Dunn School of Pathology der Universität Oxford, zu denen Ernst Boris Chain, Edward Abraham, Arthur Duncan Gardner und Norman Heatley sowie Margaret Jennings und J. Orr- Ewing und G. Sanders begannen vielversprechend zu sein. Im folgenden Jahr konnte das Team die Fähigkeit von Penicillin nachweisen, infektiöse Bakterien in Mäusen abzutöten. Bis 1940 hatten sie eine Methode zur Massenproduktion von Penicillin entwickelt, aber die Produktion entsprach leider nicht den Erwartungen.

Im Jahr 1941 begann das Team eine klinische Studie mit ihrem ersten menschlichen Patienten, einem Polizisten namens Albert Alexander, der an einer schweren Gesichtsinfektion litt. Zunächst besserte sich Alexanders Zustand, aber als die Penicillinvorräte erschöpft waren, erlag er der Infektion. Während nachfolgende Patienten erfolgreich behandelt wurden, blieb die Synthese des Arzneimittels in ausreichender Menge ein Stolperstein.

Forschungsschwerpunkte verlagern sich in die USA

Angesichts der zunehmenden Anforderungen des Zweiten Weltkriegs, die die industriellen und staatlichen Ressourcen Großbritanniens stark belasteten, verfügten die britischen Wissenschaftler in Oxford nicht über die Mittel, klinische Versuche an Menschen fortzusetzen. Dr. Florey und seine Kollegen wandten sich um Hilfe an die USA und wurden schnell an das Northern Regional Laboratory in Peoria, Illinois, verwiesen, wo amerikanische Wissenschaftler bereits an Fermentationsmethoden arbeiteten, um die Wachstumsrate von Pilzkulturen zu erhöhen. Am 9. Juli 1941 kamen Dr. Florey und Dr. Norman Heatley mit einer lebenswichtigen Packung Penicillin in die Vereinigten Staaten, um mit der Arbeit zu beginnen.

Durch Pumpen von Luft in tiefe Bottiche, die Maisquellwasser (ein alkoholfreies Nebenprodukt des Nassmahlprozesses) in Kombination mit anderen Schlüsselbestandteilen enthielten, konnten die Forscher ein schnelleres Penicillinwachstum als mit allen früheren Methoden induzieren. Ironischerweise war es nach einer weltweiten Suche eine modifizierte Sorte von Penicillin, die aus einer schimmeligen Melone auf einem Peoria-Markt stammte und die größte Menge an Penicillin produzierte, wenn sie in untergetauchten Tiefbottichen angebaut wurde.

Bis zum 26. November 1941 gelang es Andrew J. Moyer, Peoria Labs Experte für die Ernährung von Schimmelpilzen, mit Hilfe von Dr. Heatley, die Penicillinausbeute um das Zehnfache zu steigern. Nach der Durchführung klinischer Studien im Jahr 1943 erwies sich Penicillin als das bislang wirksamste antibakterielle Mittel.

Massenproduktion & das Erbe von Penicillin

Gleichzeitig durchgeführte Forschungen in einem Pfizer Lab in Brooklyn, New York, unter der Leitung von Jasper H. Kane, führten zu einer praktischeren Fermentationsmethode für die Massenproduktion von Penicillin in pharmazeutischer Qualität. Als die alliierten Streitkräfte am 6. Juni 1944 am D-Day die Strände erreichten, gab es bereits einen ausreichenden Vorrat an Medikamenten, um die zahlreichen Opfer zu behandeln. Ein weiterer Vorteil für die Massenproduktion war der Rückgang der Kosten. Die Penicillinpreise fielen von einem unerschwinglich teuren Satz im Jahr 1940 auf 20 USD pro Dosis im Juli 1943 auf 0,55 USD pro Dosis im Jahr 1946.

Der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin von 1945 wurde gemeinsam an Sir Alexander Fleming, Ernst Boris Chain und Sir Howard Walter Florey verliehen, "für die Entdeckung des Penicillins und seiner heilenden Wirkung bei verschiedenen Infektionskrankheiten". Dr. Andrew J. Moyer vom Peoria Lab wurde in die Inventors Hall of Fame aufgenommen und sowohl das britische als auch das Peoria Laboratory wurden als internationale historische chemische Wahrzeichen ausgezeichnet. Am 25. Mai 1948 wurde Dr. Moyer ein Patent für ein Verfahren zur Massenproduktion von Penicillin erteilt.

Eine Chronik der Antibiotika

• Alte Geschichte-Die alten Ägypter, Chinesen und indigenen Stämme Mittelamerikas verwendeten alle verschiedene Formen von Schimmel, um infizierte Wunden zu behandeln.
• Ende des 19. Jahrhunderts-Die Suche nach Antibiotika beginnt Ende des 19. Jahrhunderts mit der wachsenden Akzeptanz der Keimtheorie der Krankheit, die Bakterien und andere Mikroben mit der Verursachung einer Vielzahl von Krankheiten in Verbindung brachte.
• 1871-Der Chirurg Joseph Lister beginnt mit der Erforschung eines Phänomens, das darauf hinweist, dass mit Schimmel kontaminierter Urin das Wachstum von Bakterien hemmt.
• 1890er Jahre-Die deutschen Ärzte Rudolf Emmerich und Oscar Low sind die ersten, die ein wirksames Medikament aus Mikroben herstellen. Ihr Medikament, bekannt als Pyocyanase, war das erste Antibiotikum, das in Krankenhäusern eingesetzt wurde, hatte jedoch keine effektive Heilungsrate.
• 1928-Sir Alexander Fleming beobachtet, dass Kolonien des Bakteriums Staphylococcus aureus könnte durch den Schimmel zerstört werden Penicillium notatum, Demonstration des Prinzips der Antibiotika.
• 1935-Prontosil, die erste Sulfadroge, wurde 1935 vom deutschen Chemiker Gerhard Domagk entdeckt.
• 1942-Howard Florey und Ernst Chain erfinden ein praktikables Herstellungsverfahren für Penicillin G Procaine, das nun als Medikament verkauft werden kann.
• 1943-Der amerikanische Mikrobiologe Selman Waksman erfindet unter Verwendung von Mikroben, die aus Bodenbakterien stammen, Streptomycin, das erste Medikament einer neuen Klasse, die als Aminoglykoside bezeichnet wird und zur Behandlung von Tuberkulose und anderen Infektionen eingesetzt werden kann.
• 1945-Die Wissenschaftlerin der Universität Oxford, Dr. Dorothy Crowfoot Hodgkin, definiert mithilfe fortschrittlicher Röntgenkristallographie das molekulare Layout von Penicillin, bestätigt dessen Struktur als zuvor angenommen und führt zu einer verbesserten Entwicklung anderer Antibiotika und biomolekularer Substanzen, einschließlich Vitamin B¹².
• 1947-Vier Jahre nach Beginn der Massenproduktion von Penicillin treten resistente Mikroben auf, darunter Staphylococcus aureus. Normalerweise harmlos für Menschen, wenn sie ungehindert gedeihen dürfen, Staphylococcus aureus produziert Toxine, die zu Krankheiten wie Lungenentzündung oder toxischem Schock führen.
• 1955-Lloyd Conover erhält ein Patent für Tetracyclin. Es wird bald das am häufigsten verschriebene Breitbandantibiotikum in den USA.
• 1957-Nystatin, das zur Heilung vieler entstellender und deaktivierender Pilzinfektionen eingesetzt wird, ist patentiert.
• 1981-SmithKline Beecham patentiert ein halbsynthetisches Antibiotikum namens Amoxicillin oder Amoxicillin / Clavulanat-Kalium. Das Antibiotikum debütierte 1998 unter den Handelsnamen Amoxicillin, Amoxil und Trimox.