盤尼西林救了二戰中的英國 但解藥來自「上一個病人的尿」

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文/唐諾.克希Donald R. Kirsch(藥學家、哈佛終身教育學院教授)、奧吉.歐格斯Ogi Ogas(科普作家)
譯/呂奕欣

一九四一年,弗洛里柴恩治療了他們第一個病人。亞伯特.亞歷山大(Albert Alexander)的臉部被玫瑰的刺刮傷。

*編按:霍華德‧華特‧弗洛里、恩斯特‧伯利斯‧柴恩,藥理學家及化學家,與盤尼西林之父亞歷山大‧弗萊明藉由盤尼西林的研究和量產,共同獲得諾貝爾獎;盤尼西林即青黴素,最早發現的一種抗生素。

恩斯特·伯利斯·柴恩(圖/翻攝自維基百科)
▲恩斯特·伯利斯·柴恩/翻攝自維基百科,下同

亞歷山大實在不幸,這玫瑰刺上有致命的細菌,導致傷口感染,還蔓延得很快。不出幾天,他整張臉、頭皮與眼睛嚴重腫脹。他眼睛感染的情況太嚴重,醫師擔心感染會蔓延到腦部,奪去他性命,遂執行眼球摘除術。

即使動了這麼大的手術,仍沒能遏止細菌蠶食鯨吞。亞歷山大命在旦夕,又沒有其他療法,正是盤尼西林試驗的不二人選。

弗洛里與柴恩把藥物直接注入亞歷山大的血液,不到二十四小時,他就出現起死回生的跡象。遺憾的是,弗洛里與柴恩一開始就用罄所有純化的盤尼西林,今天我們已知這劑量太少、用藥時間太短,不足以遏止這麼嚴重的感染。

最初成效樂觀,但好景不常,亞歷山大又感染復發。雖然盤尼西林遏止部分細菌,但剩下的細菌仍無情進攻。幾天後,亞歷山大仍不敵病魔。弗洛里與柴恩明白,想完整測試抗生素的性質,就得設法做更多化合物。

恩斯特·伯利斯·柴恩(圖/翻攝自維基百科)
▲柴恩與他的實驗室

製造盤尼西林,唯一的已知方式是透過「表面發酵」(surface fermentation),也就是讓產黃青黴菌在裝了洋菜的培養皿上生長。弗洛里與柴恩使用床上便盆裝滿洋菜,增加表面積。但即使培養基擴大,仍無法大幅提高藥物產量。

他們決定,先以孩童進行測試,因為孩童體形較嬌小,需要的劑量較低。不久之後,弗洛里與柴恩就表示,盤尼西林能有效治療多種細菌感染,前提是直接注射入血液(他們的芐青黴素製劑在口服時無法發揮功效),且劑量夠高。然而高劑量的需求,使盤尼西林短缺的情況更惡化。

經過證實,盤尼西林是比灑爾佛散更好的神奇之鑰,每家醫院都極力爭取,盼能在少得可憐的盤尼西林供給量中分到些許。在二次大戰初期,盤尼西林最好的來源是已用這種藥物治療的患者尿液,因為病患尿液中,盤尼西林的活性化合物多半沒什麼變化。因此醫護人員莫不竭盡所能,收集病人的每一滴尿液,重新利用裡頭珍貴的藥物成分。

如何工業生產盤尼西林這立刻成為惱人的問題。那時英國正與納粹德國交戰,面臨存亡關頭。無論藥物多重要,在激烈的戰事中,英國已沒有能力把有限的工業資源分一點給製藥。

弗洛里的研究資助者洛克斐勒基金會(Rockefeller Foundation)鼓勵他前往美國,尋求英國盟友的協助。在一九四一年七月,弗洛里飛到紐約,與政府機構和民營公司會面。弗洛里與英國相當幸運,因為美國農業部決定參與。

恩斯特‧伯利斯‧柴恩(圖/翻攝自維基百科)
▲柴恩1944年在牛津大學進行一項實驗

美國農業部已在伊利諾州的皮奧里亞(Peoria)實驗室,以發酵法增加培養真菌的生長數量;此時皮奧里亞正設法增加產黃青黴菌的生長。

美國農業部的科學家做出兩大貢獻。首先,他們在皮奧里亞水果市場的發霉哈密瓜上,找到一種產黃青黴菌株,這種菌株跟其他產黃青黴菌株相比,能產生更多盤尼西林。第二,他們發現,在裝了玉米漿(corn steep liquor,製作玉米粉時的便宜副產品)的深槽培養這種黴菌,並把空氣打進充滿黴菌的玉米漿(稱為空氣攪動(sparging)),則可快速生產更多盤尼西林。這種深槽生產法最大的優點,在於可推升產量。終於,他們促成了世界上第一種廣效性抗生素的工業生產。

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*本文摘錄自《藥物獵人:不是毒的毒 x 不是藥的藥,從巫師、植物學家、化學家到藥廠,一段不可思議的新藥發現史》

「藥物獵人」書封。(圖/業者臉譜出版提供)

作者:唐諾.克希、奧吉.歐格斯(Donald R. Kirsch, Ogi Ogas)
譯者:呂奕欣

本文由 臉譜出版 授權轉載

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