Пенициллин тарихы және антибиотиктердің дамуы

Кіріспе

Медициналық тарихтың бір саласы

Пенициллиннің тарихы – пенициллиннің антибиотикалық белсенділігінің дәлелдерін байқау мен жаңару арқылы пенициллиндердің дамуына әкелді, олар алғашқы кеңінен қолданылатын антибиотиктерге айналды. 1942 жылы салыстырмалы түрде таза затты өндіргеннен кейін, пенициллин табиғи антибиотик ретінде табылды. Көне қоғамдар инфекцияларды емдеу үшін саңырауқұлақтарды пайдаланған, ал келесі ғасырларда көптеген адамдар саңырауқұлақтың бактериялардың өсуін тежеуін байқады. 1928 жылы Лондондағы Сент-Мэри ауруханасындағы шотланд дәрігері Александр Флеминг Penicillium саңырауқұлағының бактерияға қарсы зат шығаратынын тәжірибе жүзінде бірінші болып анықтады, оған ол «пенициллин» деп ат қойды. Саңырауқұлақтың Penicillium notatum (қазір Penicillium rubens деп аталады) түрінің нұсқасы екені анықталды, ол оның зертханасындағы бактериялық культураның қосымша өнімі болды. Сент-Мэридегі пенициллин жұмысы 1929 жылы аяқталды. 1939 жылы Оксфорд университетінің сэр Уильям Данн патология мектебіндегі ғалымдар тобы, Говард Флори басшылығымен, Эдвард Абрахам, Эрнст Чейн, Мэри Этель Флори, Норман Хитли және Маргарет Дженнингс қатысқан, пенициллинді зерттеуді бастады. Олар саңырауқұлақты өсіру, одан пенициллинді алу, тазарту және сақтау әдісін, сондай-ақ оның тазалығын өлшеу үшін талдау жасады. Клиникалық және далалық сынақтар жүргізу алдында пенициллиннің қауіпсіздігі мен тиімділігін анықтау үшін олар жануарлармен тәжірибелер жасады. Олар оның химиялық құрамын анықтап, оның қалай жұмыс істейтінін білді. Жеке сектор және АҚШ Ауыл шаруашылығы департаменті жаңа штамдарды іздеп, өндірді және жаппай өндіріс әдістерін жасады. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде пенициллин одақтастардың күшін арттырып, мыңдаған өмірді сақтап қалды. Александр Флеминг, Говард Флори және Эрнст Чейн 1945 жылы пенициллинді ашқандары мен дамытқандары үшін физиология және медицина саласындағы Нобель сыйлығын бөлісті. Соғыс аяқталғаннан кейін, 1945 жылы, пенициллин кеңінен қолжетімді болды. Дороти Ходжкин оның химиялық құрамын анықтады, ол үшін 1964 жылы химия саласындағы Нобель сыйлығын алды. Бұл бактериялардың кең ауқымына қарсы тиімдірек және күштірек жартылай синтетикалық пенициллиндерді жасауға әкелді. Дәрі 1957 жылы синтезделді, бірақ саңырауқұлақты өсіру негізгі өндіріс құралы болып қала береді. Пенициллинді мал азығына қосу салмақты арттыратыны, азықтың сіңуін жақсартатыны, өсуді біркелкі етуге және ауруларды бақылауға көмектесетіні анықталды. Ауыл шаруашылығы пенициллиннің маңызды тұтынушысына айналды. Пенициллинді тапқаннан кейін көп ұзамай Оксфорд тобы көптеген бактериялардың пенициллинге төзімді екенін хабарлады. Антибиотиктерге төзімділіктің механизмдерін түсіну және оны жеңу мақсатындағы зерттеулер бүгінге дейін жалғасуда.

The history of penicillin follows observations and discoveries of evidence of antibiotic activity of the mould Penicillium that led to the development of penicillins that became the first widely used antibiotics. Following the production of a relatively pure compound in 1942, penicillin was the first naturally derived antibiotic. Ancient societies used moulds to treat infections, and in the following centuries many people observed the inhibition of bacterial growth by moulds. While working at St Mary's Hospital in London in 1928, Scottish physician Alexander Fleming was the first to experimentally determine that a Penicillium mould secretes an antibacterial substance, which he named "penicillin". The mould was found to be a variant of Penicillium notatum (now called Penicillium rubens), a contaminant of a bacterial culture in his laboratory. The work on penicillin at St Mary's ended in 1929. In 1939, a team of scientists at the Sir William Dunn School of Pathology at the University of Oxford, led by Howard Florey that included Edward Abraham, Ernst Chain, Mary Ethel Florey, Norman Heatley and Margaret Jennings, began researching penicillin. They developed a method for cultivating the mould and extracting, purifying and storing penicillin from it, together with an assay for measuring its purity. They carried out experiments with animals to determine penicillin's safety and effectiveness before conducting clinical trials and field tests. They derived its chemical structure and determined how it works. The private sector and the United States Department of Agriculture located and produced new strains and developed mass production techniques. During the Second World War penicillin became an important part of the Allied war effort, saving thousands of lives. Alexander Fleming, Howard Florey and Ernst Chain shared the 1945 Nobel Prize in Physiology or Medicine for the discovery and development of penicillin. After the end of the war in 1945, penicillin became widely available. Dorothy Hodgkin determined its chemical structure, for which she received the Nobel Prize in Chemistry in 1964. This led to the development of semisynthetic penicillins that were more potent and effective against a wider range of bacteria. The drug was synthesised in 1957, but cultivation of mould remains the primary means of production. It was discovered that adding penicillin to animal feed increased weight gain, improved feed conversion efficiency, promoted more uniform growth and facilitated disease control. Agriculture became a major user of penicillin. Shortly after their discovery of penicillin, the Oxford team reported penicillin resistance in many bacteria. Research that aims to circumvent and understand the mechanisms of antibiotic resistance continues today.

Алғашқы дәлелдер

Көптеген ежелгі мәдениеттер, соның ішінде Австралия, Қытай, Египет, Грекия және Үндістан, инфекцияларды емдеуде саңырауқұлақтар мен өсімдіктердің пайдалы қасиеттерін өз бетінше ашты. Бұл емдеулер көбінесе тиімді болды, себебі көптеген организмдер, оның ішінде көптеген саңырауқұлақтар, табиғи түрде антибиотиктер өндіреді. Дегенмен, ежелгі емшілер осы организмдердегі белсенді компоненттерді дәл анықтап, бөліп алуға мүмкіндік таппады. Англияда 1640 жылы ботаник Джон Паркинсон сияқты дәріханалар, саңырауқұлақты медициналық емдеудің бір түрі ретінде қолдану туралы идеяны жазды. Ол фармакология туралы кітабында инфекцияларды емдеу үшін саңырауқұлақтың қолданылуын сипаттады. 17 ғасырда Польшада жараларды емдеу үшін ылғал нанмен құрғақ торлар (олардың құрамында көбінесе саңырауқұлақ споралары болады) қосылды. Бұл әдіс Генрик Сиенкевичтің 1884 жылғы "От пен қылыш" романында айтылған. 1871 жылы сэр Джон Скотт Бердон Сандерсон саңырауқұлақпен жабылған өсіру ортасында бактериялардың өспейтінін хабарлады. 1871 жылдың қараша айында ағылшын хирург және қазіргі антисептиканың негізін қалаушы Джозеф Листер, саңырауқұлақпен ластанған зәр үлгілерінде бактериялардың өсуіне жол бермейтінін байқады. Ол сондай-ақ Penicillium glaucum-ның адам тініне қатысты бактерияға қарсы әсерін сипаттады, бірақ нәтижелерін жарияламады. 1875 жылы Джон Тиндалл Корольдік қоғамға Penicillium саңырауқұлағының антибактериялық әсерін көрсетті. 1876 жылы неміс биологы Роберт Кох Bacillus anthracis бактериясының көкжәні ауруын қоздыратынын анықтады. Бұл белгілі бір бактерияның белгілі бір ауруды тудыратынын көрсеткен алғашқы мысал және аурулардың микробтық теориясының алғашқы тікелей дәлелі болды. 1877 жылы француз биологтары Луи Пастер мен Жюль Франсуа Жубер көкжәні бациллін басқа бактериялармен ластағанда, оларды тоқтатуға болатынын анықтады. Олар "Comptes Rendus de l'Académie des Sciences" журналында былай деп қорытындылады: "Бейтарап немесе сәл сілтілі зәр бактериялар үшін өте қолайлы орта. Егер зәр стерильді және мәдениет таза болса, бактериялар соншалықты жылдам көбейеді, бірнеше сағат ішінде олардың жіптері сұйықтықты жұмсақ қабатпен толтырады. Бірақ егер зәрге осы бактериялар егілген кезде, бір уақытта ауадағы организм, мысалы, "жалпы бактериялардың" бірі егілсе, көкжәні бактериясы өспейді немесе өте аз өседі және ерте не кеш жойылады. Таң қалдыратын нәрсе, дәл осындай құбылыс антраксқа бейім жануарлардың денесінде де байқалады, нәтижесінде антракс бактериялары ауруды дамытпайтын жануарға көп мөлшерде енгізілуі мүмкін; антракс бактерияларының суспензиясы бар сұйықтыққа бір уақытта бірнеше "жалпы" бактерияларды қосу жеткілікті. Осы фактілер терапияға үлкен үміттерді білдіреді." Пастер мен Кох бұл құбылысты антибактериялық белсенділік деп сипаттады және француз биологы Жан Поль Вуиллемин 1877 жылы оны антибиоз деп атады. (Антибиоз терминін 1947 жылы американдық биолог және кейіннен Нобель сыйлығының лауреаты Сельман Уаксман антибиотик ретінде қабылдады.) Алайда, Пауль де Крюифтің 1926 жылғы "Микроб аңшылары" еңбегінде Пастердің бұл ластанудың себебі саңырауқұлақ емес, басқа бактериялар деп сенгендігі айтылған. 1887 жылы швейцариялық дәрігер Карл Гарре бактериялардың тежелуін бақылау үшін шыны табақтарды пайдаланатын сынақ әдісін жасады және ұқсас нәтижелерге қол жеткізді. 1895 жылы Неаполь университетінің итальяндық дәрігері Винченцо Тиберио Арцанодағы су қопасында табылған саңырауқұлақтар туралы зерттеу жариялады. Оның байқауларынан ол осы саңырауқұлақтарда бактерияға қарсы әсері бар ерітілетін заттар бар деген қорытындыға келді. Екі жылдан кейін Эрнест Дюшен Лиондағы "École du Service de Santé Militaire" мектебінде P. glaucum саңырауқұлағының емдік қасиеттерін өз бетінше ашты, тіпті тифпен ауырған теңіз шошқаларын да емдеді. Ол өз нәтижелерін 1897 жылы диссертациясында жариялады. Дюшен арабтардың жылқы ұстағандары аттың жараларын емдеу үшін саңырауқұлақты қолданған тәжірибесіне сүйенді. Ол саңырауқұлақта бактерияға қарсы зат бар деп мәлімдемеді, тек саңырауқұлақ жануарларды қорғағандығын айтты. Пенициллин тифті емдемейді, сондықтан қандай заттың әсер еткені белгісіз. Пастер институтының ғалымы, коста-рикалық Клодомиро Пикадо Твайт 1923 жылы Penicillium-ның антибиотикалық әсерін де жазды. Пенициллинді зерттеудің алғашқы кезеңдерінде Penicillium-ның көптеген түрлері нақты түрлерін анықтау мүмкін болмағандықтан, P. glaucum деп жалпылама аталды.

Many ancient cultures, including those in Australia, China, Egypt, Greece and India, independently discovered the useful properties of fungi and plants in treating infections. These treatments often worked because many organisms, including many species of mould, naturally produce antibiotics. However, ancient practitioners could not precisely identify or isolate the active components in these organisms. In England in 1640, the idea of using mould as a form of medical treatment was recorded by apothecaries such as the botanist John Parkinson, who documented the use of moulds to treat infections in his book on pharmacology. In 17th century Poland, wet bread was mixed with spider webs (which often contained fungal spores) to treat wounds. The technique was mentioned by Henryk Sienkiewicz in his 1884 novel With Fire and Sword. In 1871, Sir John Scott Burdon Sanderson reported that culture fluid covered with mould would produce no bacterial growth. Joseph Lister, an English surgeon and the father of modern antisepsis, observed in November 1871 that urine samples contaminated with mould also did not permit the growth of bacteria. He also described the antibacterial action on human tissue of Penicillium glaucum but did not publish his results. In 1875 John Tyndall demonstrated to the Royal Society the antibacterial action of the Penicillium fungus. In 1876, German biologist Robert Koch discovered that a bacterium (Bacillus anthracis) was the causative pathogen of anthrax, which became the first demonstration that a specific bacterium caused a specific disease and the first direct evidence of germ theory of diseases. In 1877, French biologists Louis Pasteur and Jules Francois Joubert observed that cultures of anthrax bacilli, when contaminated with other bacteria, could be successfully inhibited. Reporting in the Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, they concluded:Neutral or slightly alkaline urine is an excellent medium for the bacteria. If the urine is sterile and the culture pure the bacteria multiply so fast that in the course of a few hours their filaments fill the fluid with a downy felt. But if when the urine is inoculated with these bacteria an aerobic organism, for example one of the "common bacteria," is sown at the same time, the anthrax bacterium makes little or no growth and sooner or later dies out altogether. It is a remarkable thing that the same phenomenon is seen in the body even of those animals most susceptible to anthrax, leading to the astonishing result that anthrax bacteria can be introduced in profusion into an animal, which yet does not develop the disease; it is only necessary to add some "common 'bacteria" at the same time to the liquid containing the suspension of anthrax bacteria. These facts perhaps justify the highest hopes for therapeutics. The phenomenon was described by Pasteur and Koch as antibacterial activity and was named antibiosis by French biologist Jean Paul Vuillemin in 1877. (The term antibiosis, meaning 'against life', was adopted as antibiotic by American biologist and later Nobel laureate Selman Waksman in 1947.) However, Paul de Kruif's 1926 Microbe Hunters notes that Pasteur believed that this was contamination by other bacteria rather than by mould. In 1887, Swiss physician Carl Garré developed a test method using glass plate to see bacterial inhibition and found similar results. In 1895, Vincenzo Tiberio, an Italian physician at the University of Naples, published research on moulds initially found in a water well in Arzano; from his observations, he concluded that these moulds contained soluble substances having antibacterial action. Two years later, Ernest Duchesne at École du Service de Santé Militaire in Lyon independently discovered the healing properties of a P. glaucum mould, even curing infected guinea pigs of typhoid. He published his results in a dissertation in 1897. Duchesne was using a discovery made earlier by Arab stable boys, who used moulds to cure sores on horses. He did not claim that the mould contained any antibacterial substance, only that the mould somehow protected the animals. Penicillin does not cure typhoid and so it remains unknown which substance might have been responsible. A Pasteur Institute scientist, Costa Rican Clodomiro Picado Twight, similarly recorded the antibiotic effect of Penicillium in 1923. In these early stages of penicillin research, most species of Penicillium were non specifically referred to as P. glaucum, so that it is impossible to know the exact species and that it was really penicillin that prevented bacterial growth.

Ашылу

1928 жылы Лондондағы Сент-Мэри ауруханасында жұмыс істеп жүрген кезде шотландтық дәрігер Александр Флеминг S. aureus өсінділеріндегі өсудің өзгеруін зерттеді. Тамыз айында ол жазғы демалысын отбасымен Саффолк графтығындағы Бартон Миллстегі The Dhoon ел үйінде өткізді. Зертханадан кетер алдында ол бірнеше табақшаға S. aureus бактериясын екті. Табақшаларды үстелдің бір бұрышына, тікелей күн сәулесінен алыс және зерттеуші шәкірті Стюарт Крэддокқа жұмыс істеуге орын босату үшін қалдырды. 3 қыркүйекте ол зертханаға оралды. Өзінің бұрынғы зерттеуші шәкірті Дэниел Мерлин Прайспен бірге өсінді табақшаларын тексергенде, олар ашық қақпағы бар және көкшіл-жасыл қытырлаумен ластанған табақшаны тапты. Ластанған табақшада қытырлаудың айналасындағы бактериялар өспеді, ал одан алыстағылары қалыпты өсті, яғни қытырлау бактерияларды өлтірді. Флеминг өсіндіні суретке түсіріп, оны формальдегидпен сақтамас бұрын, анықтау үшін қытырлаудан үлгі алды. Флеминг демалысын жалғастырып, қыркүйекте қайтып келді. Ол түпнұсқа қытырлауды жинап алып, өсіру табақшаларында өсірді. Төрт күннен кейін ол табақшаларда ірі қытырлау ошақтары пайда болғанын анықтады. Ол экспериментті қайталап, бактерияларды дәл сол нәтижемен өлтірді. Ол қытырлаудың бактериялардың өсуін тежейтін зат шығаратынын түсінді. Әртүрлі бактерияларға қарсы сынақтар жүргізгенде, қытырлау тек белгілі бір грам-оң бактерияларды ғана өлтіре алатынын анықтады. Стафилококк, стрептококк және дифтерия таяқшасы (Corynebacterium diphtheriae) оңай өлтірілді, бірақ тиф бактериясына (Salmonella typhimurium) және бір кезде тұмауды тудырады деп есептелген бактерияға (Haemophilus influenzae) әсері болмады. 7 наурызда 1929 жылы ол "пенциллин" деп атаған, "қалыпты шұжық сүзіндісі" деген ұзақ сөз тіркесін қайталаудан аулақ болу үшін, қытырлау шырынын алуға болатын өсіру әдісін дайындады. 1931 жылы Том Флемингтің үлгісін қоса алғанда, әртүрлі Penicillia түрлерін қайта зерттеді және Флемингтің үлгісі P. notatum, P. chrysogenum түрлерінің бірі екенін анықтады. Содан бері Флемингтің қытырлауы P. notatum және P. chrysogenum деп аталды. Сандардың шатасуын болдырмау үшін 2005 жылы Венада (Австрия) өткен XVII Халықаралық ботаникалық конгресс ресми түрде P. chrysogenum атауын қабылдады. 2011 жылы геномдық тізбек және филогенетикалық талдау Флемингтің қытырлауының P. rubens түріне жататынын көрсетті, бұл түрді 1923 жылы бельгиялық микробиолог Филибер Биурж сипаттаған. Флемингтің экспериментіндегі қытырлаудың пайда болуының себебі бірнеше ондаған жылдар бойы болжамдарға толы болды. 1945 жылы Флеминг қытырлау споралары Прайд көшесіне қараған терезеден келгенін айтты, бірақ оның әріптестері бұл пікірмен келіспеді, олар кейін Флемингтің зертхана терезесі жабық болғанын және Флеминг терезені ашуға жетпегенін мәлімдеді. Келісімге келгендердің пікірінше, қытырлау Ла Туш зертханасынан, Флеминг зертханасынан бір қабат төмен, ашық есіктер арқылы келген. Флеминг байқаған стафилококк өсінділеріне тиген әсер үшін, қытырлау бактериялар өсе бастағанға дейін өсіп үлкеруі керек, өйткені пенициллин бактерияларға тек көбейген кезде ғана әсер етеді. Сәтімен, тамыз айында зертханадағы температура қытырлаудың өсуі үшін 20°C-тан төмен, ал ай соңында бактериялар үшін 25°C-қа жеткенде қолайлы болды. Егер Флеминг өсінділерді зертханалық үстелге қойып, инкубаторға қоймағанда, бұл құбылыс орын алмас еді. Флеминг бактериолог болғандықтан, химиялық жұмыстың көп бөлігін Крэддокқа тапсырды.

While working at St Mary's Hospital, London in 1928, Alexander Fleming, a Scottish physician was investigating the variation of growth in cultures of S. aureus. In August, he spent the summer break with his family at his country home The Dhoon at Barton Mills, Suffolk. Before leaving his laboratory, he inoculated several culture plates with S. aureus. He kept the plates aside on one corner of the table away from direct sunlight and to make space for his research student, Stuart Craddock, to work in his absence. He returned to his laboratory on 3 September. As he and Daniel Merlin Pryce, his former research student, examined the culture plates, they found one with an open lid and the culture contaminated with a blue green mould. In the contaminated plate the bacteria around the mould did not grow, while those farther away grew normally, meaning that the mould killed the bacteria. Fleming photographed the culture and took a sample of the mould for identification before preserving the culture with formaldehyde. Fleming resumed his vacation and returned in September. He collected the original mould and grew it in culture plates. After four days he found that the plates developed large colonies of the mould. He repeated the experiment with the same bacteria killing results. He concluded that the mould was releasing a substance that was inhibiting bacterial growth. On testing against different bacteria, he found that the mould could kill only certain Gram positive bacteria. Staphylococcus, streptococcus, and diphtheria bacillus (Corynebacterium diphtheriae) were easily killed, but there was no effect on typhoid bacterium (Salmonella typhimurium) and a bacterium once thought to cause influenza (Haemophilus influenzae). He prepared a culture method from which he could obtain the mould juice, which he called "penicillin" on 7 March 1929, "to avoid the repetition of the rather cumbersome phrase 'mould broth filtrate'." In 1931, Thom re examined different Penicillia, including that of Fleming's specimen, and he came to the conclusion that Fleming's specimen was P. notatum, a member of the P. chrysogenum series. From then on, Fleming's mould was synonymously referred to as P. notatum and P. chrysogenum. To resolve the confusion, the Seventeenth International Botanical Congress held in Vienna, Austria, in 2005 formally adopted P. chrysogenum as the name. Whole genome sequence and phylogenetic analysis in 2011 revealed that Fleming's mould belongs to P. rubens, a species described by Belgian microbiologist Philibert Biourge in 1923. The source of the fungal contamination in Fleming's experiment remained a speculation for several decades. Fleming suggested in 1945 that the fungal spores came through the window facing Praed Street, but was disputed by his co workers, who testified much later that Fleming's laboratory window was kept shut, and Fleming was unable to reach the window to open it. A consensus developed that the mould had come from La Touche's laboratory, a floor below Fleming's, and that spores had drifted in through the open doors. For the effect on the cultures of staphylococci that Fleming observed, the mould had to be growing before the bacteria began to grow, because penicillin is only effective on bacteria when they are reproducing. Fortuitously, the temperature in the laboratory during that August was optimum first for the growth of the mould, below 20°C, and later in the month for the bacteria, when it reached 25°C. Had Fleming not left the cultures on his laboratory bench and put them in an incubator, the phenomenon would not have occurred. Fleming was a bacteriologist, not a chemist, so he left most of the chemical work to Craddock.

Оқшаулау

1939 жылы Оксфорд университетінің сэр Уильям Данн патология мектебінде Эрнст Борис Чейн Флемингтің 1929 жылы жазылған, ұмытылған мақаласын тауып алды. Ол мектеп директоры, австралиялық ғалым Говард Флориге микроорганизмдер өндіретін антибактериялық заттарды зерттеудің пайдалы бағыт болуы мүмкін екенін ұсынды. Говард Флори Эдвард Абрахам, Мэри Этель Флори, Артур Дункан Гарднер, Норман Хитли, Маргарет Дженнингс, Жан Орр Юинг және Гордон Сандерс кіретін көп салалы зерттеу тобын басқарды. Команданың әрбір мүшесі мәселенің өзіндік ерекшелігін жеке тәсілмен шешуге тырысты, ал бірнеше бағыттағы бір уақыттағы зерттеулер толық картинаны құруға көмектесті. Мұндай ынтымақтастық сол кезде Ұлыбританияда сирек кездесетін жағдай еді. Зерттеу үшін үш көз таңдалды: Bacillus subtilis, Trueperella pyogenes және пенициллин. Кейіннен Чейн еске алғандай: "Пенициллиннің клиникалық медицинада қолданылу мүмкіндігі туралы ой біз пенициллинді зерттеуді бастағанда тумаған еді". Бұл кең тақырыпты ұзақ мерзімді қаржыландыруды қажет ететін сала ретінде әдейі таңдады. Говард Флори 1939 жылдың қыркүйегінде МРК-ға (Медициналық зерттеулер кеңесі) жүгінді, ал кеңестің хатшысы Эдвард Меланби жобаны іске қосу үшін 250 фунт стерлинг (1939 жылғы 250 фунт стерлингтің қазіргі шамамен <есептелген сомаға> тең екені) бөлді, жалақыға 300 фунт стерлинг (1939 жылғы 300 фунт стерлингтің қазіргі шамамен <есептелген сомаға> тең екені) және шығындарға 100 фунт стерлинг (1939 жылғы 100 фунт стерлингтің қазіргі шамамен <есептелген сомаға> тең екені) үш жылға бөлінді. Флори одан да көп қаржы қажет деп ойлады. 1939 жылдың 1 қарашасында Рокфеллер қорының Табиғи ғылымдар бөлімінен Генри М. "Дастли" Миллер-младший Флориге келді. Миллер Флориді қордан қаржыландыруға өтініш беруге ынталандырды және оның өтінішін қолдады. Флори өтініш хатында: "Жұмыстың теориялық маңыздылығынан басқа, терапиялық мақсаттарда практикалық құндылығы болуы мүмкін", - деп жазды. Оның өтініші мақұлданды, қор бес жылға жылына 5000 АҚШ долларын (1250 фунт стерлинг) бөлді. Оксфорд командасының алғашқы міндеті пенициллиннің үлгісін алу болды. Бұл оңай болды. Флоридің алдыңғы ғылымдасы Жорж Дрейер 1930 жылы бактериофагтар – бактерияларды жұқтыратын вирустар туралы зерттеулері үшін қалыптың үлгісін алған еді. Дрейер пенициллин бактериофаг емес екенін білгеннен кейін оған қызығушылығын жоғалтты, бірақ оны өсіруді жалғастырды. Дрейер 1934 жылы қайтыс болды, бірақ Кэмпбелл Рентон қалыпты өсіруді жалғастырды және оны Оксфорд командасына тапсырды. Келесі міндет – зертханалық тәжірибелер үшін жеткілікті пенициллин алу үшін жеткілікті мөлшерде қалыпты өсіру болды. Қалып сұйық Czapek Dox ортасының бетінде өсірілді. Бірнеше күн ішінде жасыл споралармен жабылған сары гела тәрізді қабық пайда болды. Оның астындағы сұйықтық сары түске айналып, құрамында пенициллин болды. Команда ең көп өнімділікті он-жиырма күн ішінде алуға болатынын анықтады. Қалып өсуі үшін ауа қажет болды, сондықтан оны өсіру үшін үлкен беті бар ыдыс қажет болды. Бастапқыда, жатқан жағдайда қойылған шыны бөтелкелер пайдаланылды. Көптеген зертханалық ыдыстар үлкен, тегіс бетті қамтамасыз етпеді, сондықтан инкубатор кеңістігін тиімсіз пайдалануға келді. Тәзілдің практикалық екендігі анықталды және ол Бёрслемдегі Дж. Макинтайр және компаниясы жасаған арнайы керамикалық ыдыстардың негізі болды. Бұл ыдыстар тікбұрышты пішіндес және орынды үнемдеу үшін бірінің үстіне бірін қоюға болатын. МРК Флоридің 300 фунт стерлинг (1940 жылғы 300 фунт стерлингтің қазіргі шамамен <есептелген сомаға> тең екені) және екі (кейінірек) әйел жұмысшыға аптасына 2 фунт (1940 жылғы 2 фунт стерлингтің қазіргі шамамен <есептелген сомаға> тең екені) сұранысын қабылдады. 1943 жылы Флори олардың жалақысын аптасына әрқайсысына 2 фунт 10 шиллингке дейін көтеруді сұрады (1943 жылғы 2,5 фунт стерлингтің қазіргі шамамен <есептелген сомаға> тең екені). Хитли 1940 жылдың 22 желтоқсанында 500 ыдысқа арналған тапсырыстың алғашқы 174 ыдысын жинады және олар үш күннен кейін споралармен себілді. Пенициллиннің өндірісін арттыру үшін қалыпты көндіруге тырысты. Хитли ортаға қант, тұз, балшық, спирт және тіпті мармит сияқты әртүрлі заттар қосты, бірақ сәттілікке жетпеді. Пол Фильдес ұсынғандай, ол сыра ашытқысын қосып көрді. Бұл өнімді арттырмады, бірақ инкубация уақытын үштен бір бөлігіне қысқартты. Сондай-ақ, егер пенициллин бар сұйықтықты алып тастап, оның орнына жаңа сұйықтық қойылса, екінші партия пенициллин дайындауға болатыны анықталды, бірақ бұл тәжірибе 18 айдан кейін ластану қаупіне байланысты тоқтатылды. Қалыпты стерильді жағдайда өсіру қажет болды. Абрахам мен Чейн кейбір ауадағы бактериялар пенициллиназаны, пенициллинді жоятын ферментті өндіретінін анықтады. Пенициллин өлтіретін бактериялар қалыпқа қауіпті емес болғандықтан, қалып нелістен пенициллин өндіретіні белгісіз болды; бұл басқа мақсаттар үшін метаболикалық процестердің қосалқы өнімі деп болжалды. Келесі кезең пенициллинді алу болды. Сұйықтық мицелий, споралар және басқа да қатты қоқыстарды жою үшін парашют жібегі арқылы сүзілді. pH-ты фосфор қышқылы қосу арқылы төмендетілді және нәтижесіндегі сұйық салқындатылды. Чейн пенициллин pH 5 пен 8 аралығында ғана тұрақты екенін анықтады, бірақ процеске одан төмен pH қажет болды. Қоспаны 0°C-та ұстап, ыдырау процесін тежеуге болады. Осы күйде пенициллинді еріткішпен алуға болады. Бастапқыда эфир қолданылды, өйткені ол пенициллинді ерітетін жалғыз еріткіш еді, бірақ ол өте тұтанғыш және уытты. Чейннің ұсынысы бойынша, олар эфирге қарағанда әлдеқайда аз тұтанғыш болатын амил ацетатын қолданып көрді және ол да жұмыс істейтінін анықтады. Хитли үздіксіз экстракция процесін жасады. Пенициллин бар еріткіш сұйықтықтан оңай бөлінді, өйткені ол үстінде қалқып жүрді, бірақ енді олар Крэддок пен Ридлиді таң қалдырған мәселеге тап болды: еріткіштен пенициллинді қалай алуға болады. Хитли пенициллин ерітіндінің қышқыл болғанда судан еріткішке өте алатын болса, ерітінді сілкіленгенде кері өте алатынын ойлады. Флори оған осыны сынап көруді айтты. Натрий гидроксиді қосылды және Хитли "кері экстракция" деп атаған бұл әдіс жұмыс істейтіні анықталды. Келесі мәселе пенициллинді судан қалай алу болды. Судан бір нәрсені алудың әдеттегі тәсілдері булану немесе қайнату еді, бірақ бұл пенициллинді жояды. Чейн Швецияда жақында жасалған мұздату кептіру туралы ой ойлады. Бұл суды алып тастауға мүмкіндік берді, нәтижесінде құрғақ, қоңыр ұнтақ пайда болды. Хитли агарлық қоректік ортада бактериялар себілген пенициллин талдауын жасады. Пенициллин бар сұйықтық бар цилиндрлер содан кейін оларға қойылды және 37°C-та 12-16 сағат бойы инкубацияланды. Содан кейін сұйықтық жоғалып, цилиндр бактериядан бос сақинамен қоршалды. Сақинаның диаметрі пенициллиннің күшін көрсетті. және оның химиялық формуласын анықтады.

In 1939, at the Sir William Dunn School of Pathology at the University of Oxford, Ernst Boris Chain found Fleming's largely forgotten 1929 paper, and suggested to the professor in charge of the school, the Australian scientist Howard Florey, that the study of antibacterial substances produced by micro organisms might be a fruitful avenue of research. Howard Florey led an interdisciplinary research team that included Edward Abraham, Mary Ethel Florey, Arthur Duncan Gardner, Norman Heatley, Margaret Jennings, Jean Orr Ewing and Gordon Sanders. Each member of the team tackled a particular aspect of the problem in their own manner, with simultaneous research along different lines building up a complete picture. This sort of collaboration was practically unknown in the United Kingdom at the time. Three sources were initially chosen for investigation: Bacillus subtilis, Trueperella pyogenes and penicillin. "[The possibility] that penicillin could have practical use in clinical medicine", Chain later recalled, "did not enter our minds when we started our work on penicillin." The broad subject area was deliberately chosen to be one requiring long term funding. Howard Florey approached the MRC in September 1939, and the secretary of the council, Edward Mellanby authorized the project, allocating £250 (250.0 in 1939 is equivalent to about <calculated amount> in recent years) to launch the project, with £300 for salaries (300.0 in 1939 is equivalent to about <calculated amount> in recent years) and £100 for expenses (100.0 in 1939 is equivalent to about <calculated amount> in recent years) per annum for three years. Florey felt that more would be required. On 1 November 1939, Henry M. "Dusty" Miller Jr from the Natural Sciences Division of the Rockefeller Foundation paid Florey a visit. Miller encouraged Florey to apply for funding from the foundation and supported his application. "The work proposed", Florey wrote in the application letter, "in addition to its theoretical importance, may have practical value for therapeutic purposes." His application was approved, with the foundation allocating US$5,000 (£1,250) per annum for five years. The Oxford team's first task was to obtain a sample of penicillin mould. This turned out to be easy. Georges Dreyer, Florey's predecessor, had obtained a sample of the mould in 1930 for his work on bacteriophages, viruses that infect bacteria. Dreyer had lost interest in penicillin when he discovered that it was not a bacteriophage, but he had continued to cultivate it. Dreyer had died in 1934, but Campbell Renton had continued to culture the mould and was able to supply it to the Oxford team. The next task was to grow sufficient mould to extract enough penicillin for laboratory experiments. The mould was cultured on a surface of liquid Czapek Dox medium. Over the course of a few days it formed a yellow gelatinous skin covered in green spores. Beneath this, the liquid became yellow and contained penicillin. The team determined that the maximum yield was achieved in ten to twenty days. The mould needs air to grow, so cultivation required a container with a large surface area. Initially, glass bottles laid on their sides were used. Most laboratory containers did not provide a large, flat area, and so were an uneconomical use of incubator space. The bedpan was found to be practical, and was the basis for specially made ceramic containers fabricated by J. Macintyre and Company in Burslem. These containers were rectangular in shape and could be stacked to save space. The MRC agreed to Florey's request for £300 (300.0 in 1940 is equivalent to about <calculated amount> in recent years) and £2 each per week (2.0 in 1940 is equivalent to about <calculated amount> in recent years) for two (later) women factory hands. In 1943 Florey asked for their wages to be increased to £2 10s each per week (2.5 in 1943 is equivalent to about <calculated amount> in recent years). Heatley collected the first 174 of an order for 500 vessels on 22 December 1940, and they were seeded with spores three days later. Efforts were made to coax the mould into producing more penicillin. Heatley tried adding various substances to the medium, including sugars, salts, malts, alcohol and even marmite, without success. At the suggestion of Paul Fildes, he tried adding brewing yeast. This did not improve the yield either, but it did cut the incubation time by a third. The team also discovered that if the penicillin bearing fluid was removed and replaced by fresh fluid, a second batch of penicillin could be prepared, but this practice was discontinued after eighteen months due to the danger of contamination. The mould had to be grown under sterile conditions. Abraham and Chain discovered that some airborne bacteria produced penicillinase, an enzyme that destroys penicillin. It was not known why the mould produced penicillin, as the bacteria penicillin kills are no threat to the mould; it was conjectured that it was a byproduct of metabolic processes for other purposes. The next stage of the process was to extract the penicillin. The liquid was filtered through parachute silk to remove the mycelium, spores and other solid debris. The pH was lowered by the addition of phosphoric acid and the resulting liquid was cooled. Chain determined that penicillin was stable only with a pH of between 5 and 8, but the process required one lower than that. By keeping the mixture at 0 °C, he could retard the breakdown process. In this form the penicillin could be drawn off by a solvent. Initially ether was used, as it was the only solvent known to dissolve penicillin, but it is highly inflammable and toxic. At Chain's suggestion, they tried using the much less flammable amyl acetate instead, and found that it also worked. Heatley was able to develop a continuous extraction process. The penicillin bearing solvent was easily separated from the liquid, as it floated on top, but now they encountered the problem that had stymied Craddock and Ridley: recovering the penicillin from the solvent. Heatley reasoned that if the penicillin could pass from water to solvent when the solution was acidic, maybe it would pass back again if the solution was alkaline. Florey told him to give it a try. Sodium hydroxide was added, and this method, which Heatley called "reverse extraction", was found to work. The next problem was how to extract the penicillin from the water. The usual means of extracting something from water were through evaporation or boiling, but this would destroy the penicillin. Chain hit upon the idea of freeze drying, a technique recently developed in Sweden. This enabled the water to be removed, resulting in a dry, brown powder. Heatley developed a penicillin assay using agar nutrient plates in which bacteria were seeded. Short glass cylinders containing the penicillin bearing fluid to be tested were then placed on them and incubated for 12 to 16 hours at 37 °C. By then the fluid would have disappeared and the cylinder surrounded by a bacteria free ring. The diameter of the ring indicated the strength of the penicillin. and had worked out the chemical formula as .

Сынақтар

Оксфордтағы Говард Флори тобы пенициллийдің әртүрлі бактерияларды өлтіретінін көрсетті. Гарднер мен Орр Юинг оны гонококкқа (оған ең тиімді), менингококк, стрептококк, стафилококк, сиыр көкжиегі бактериясына, актиномицеттерге, тетанус бактериясына (Clostridium tetani) және гангрена бактерияларына қарсы сынады. Олар пенициллиннің қатысуында өсуге тырысатын бактерияларды байқады және пенициллин бактерияларды ыдырататын фермент те, оларды өлтіретін антисептик те емес екенін, керісінше, жасушаның бөліну процесіне кедергі келтіретін химиялық зат екенін атап өтті. Дженнингс оның ақ қан клеткаларына әсер етпейтінін, сондықтан организмнің бактерияларға қарсы табиғи қорғанысын күшейтетінін, кедергі келтірмейтінін байқады. Ол сондай-ақ сол кездегі алғашқы және жалғыз кең спектрлі антибиотик – сульфанамидтерден айырмашылығын, оның сілекеймен жойылмайтынын анықтады. Medawar оның тіндік жасушалардың өсуіне әсер етпейтінін анықтады. 1940 жылдың наурызында Оксфорд тобының таза емес пенициллиннің уыттылығын тексеру үшін жеткілікті мөлшерде пенициллині болды. Келесі екі айда Флори мен Дженнингс сериялы эксперименттер жүргізді. Олардың нәтижелері пенициллиннің асқазанда жойылғанын, бірақ инъекцияның барлық түрлері тиімді екенін көрсетті, бұл қанның анализімен расталды. Пенициллиннің олардың зәрінен өзгермеген күйінде көп мөлшерде және жылдам шығарылатыны анықталды. Олар жануарлардың ешқайсысында да уланудың белгілерін таппады. Егер олар тестілеуді теңіз шошқаларында жүргізген болса, зерттеу осы сәтте тоқтаған болар еді, өйткені пенициллин теңіз шошқаларына уытты. 1940 жылдың 25 мамырында сағат 11:00-де Флори сегіз тышқанға стрептококктың вирулентті штаммын енгізді, содан кейін олардың төртеуіне пенициллин ерітіндісін енгізді. Бұл төрт тышқан екі топқа бөлінді: екеуіне 10 миллиграмм бір рет, ал қалған екеуіне 5 миллиграмм белгілі интервалмен енгізілді. Жексенбі күні таңғы сағат 3:30-да емделмеген төрт тышқанның бәрі өлді. Емделгендердің бәрі тірі қалды, бірақ біреуі екі күннен кейін қайтыс болды. Басылымға көп көңіл бөлінбеді; Флори келесі екі жылдың көп бөлігін адамдарды өз нәтижелерінің маңыздылығына сендіруге тырысты. Олардың бірі Флеминг болды, ол 1940 жылдың 2 қыркүйегінде оларға сапармен келді. Флори мен Чейн оған өндіріс, экстракция және сынақ зертханаларын көрсетті, бірақ ол ешқандай пікір білдірмеді және оларды жасаған жұмыстары үшін құттықтамады. Оксфорд тобының кейбір мүшелері оның бұл үшін қандай да бір мақтаныш алуға тырысқанын сезінді. Оксфорд тобы білмейтін, олардың Lancet мақаласын Мартин Генри Доусон, Глэдис Хобби және Карл Мейер Колумбия университетінде оқыды, және олар Оксфорд тобының нәтижелерін қайталауға шабыт алды. Олар Джонс Хопкинс ауруханасындағы Роджер Ридтен 1935 жылы Флемингтен алған үлгіден өсірілген пенициллий саңырауқұлағының өсірімін алды. Олар 23 қыркүйекте саңырауқұлақты өсіре бастады, ал 30 қыркүйекте оны вириданс стрептококтарымен сынап, Оксфорд тобының нәтижелерін растады. Мейер Чейннің процестерін қайталап, аз мөлшерде пенициллинді алды. 1940 жылдың 15 қазанында Нью-Йорктегі Пресвитериан ауруханасында екі науқасқа, Аарон Алстон мен Чарльз Аронсонға пенициллин дозасы берілді. Олар АҚШ-та пенициллинмен емделген алғашқы адамдар болды. Содан кейін ол эндокардитпен ауыратын екі науқасты емдеді. Колумбия тобы төрт науқасты пенициллинмен емдеудің нәтижелерін 1941 жылдың 5 мамырында Атлантик-Ситиде (Нью-Джерси) өткен Америка клиникалық зерттеулер қоғамының жылдық жиналысында ұсынды. Олардың еңбегі туралы Уильям Л. Лоуренс The New York Times газетінде жариялады және көпшілік қызығушылығын тудырды. Оксфордта Чарльз Флетчер адаммен зерттеуге арналған сынақтарды іздеуге ерікті түрде қатысты. Оксфордта емделмейтін қатерлі ісіктен қайтыс болған Эльва Акерс пенициллиннің уыттылығын тексеруге келісті. 1941 жылдың 17 қаңтарында ол оған 100 мг пенициллинді ішекке салған. Оның дене қызуы қысқа уақытқа көтерілді, бірақ басқа жағынан ешқандай жағымсыз әсері жоқ. Флори қызбаның себебі пенициллиндегі пирогендер деп есептеді; олар жақсартылған хроматографиямен алынып тасталды. Флетчер Оксфорд полициясының қызметкері Альберт Александрды анықтады, оның аузының бұрышында кішкентай жара пайда болған, бетінде стрептококк пен стафилококк бар ауыр инфекция бар еді. Оның бүкіл бет-әлпеті, көздері мен бас терісі ауырғандықтан, ауырсынуды жеңілдету үшін көзін алып тастады. Кейіннен бірнеше науқас сәтті емделді. Екіншісі – 15 жасар Артур Джонс, жамбас операциясынан кейін стрептококк инфекциясын жұқтырған. Оған бес күн бойы әр үш сағат сайын 100 мг берілді және ол жазылып кетті. Перси Хокин, 42 жасар жұмысшы, арқасында карбункул болған. Оған 3 мамырда алғашқы 200 мг берілді, содан кейін әр сағат сайын 100 мг берілді. Карбункул толығымен жойылды. Джон Кокс, жартылай комадағы 4 жасар бала 16 мамырдан бастап емделді. Ол 31 мамырда қайтыс болды, бірақ мәйітте оның мидағы аурудың әлсіреткен артериясының жарылуынан болғаны анықталды, инфекцияның белгісі жоқ еді. Бесінші жағдай, 16 маусымда, жамбас операциясынан кейін инфекция жұқтырған 14 жасар бала толық жазылып кетті. Данн мектебінде өндіріс көбейгенімен қатар, Imperial Chemical Industries құрған пилоттық өсімдікте коммерциялық өндіріс 1942 жылдың қаңтарында қолжетімді болды, ал Kembel, Bishop and Company 11 қыркүйекте алғашқы партиясын жеткізді. Флори екінші клиникалық сынақтар жүргізу уақыты жеткенін шешті. Этель Флори басшылыққа алынды, бірақ Говард Флори Оксфорд ауруханаларында консультант-патолог болғандықтан, олардың палаталарын және қызметтерін пайдалануға құқылы болды, Этель оның көмекшісі ретінде аккредиттелді, бұл оны қынжырды. Дәрігерлер көбінесе ең қолайлы емес, нашар жағдайдағы науқастарды сынаққа жіберді, бірақ пенициллин сәтті болғанда, оның тиімділігіне сенім артты. Этель мен Говард Флори 1943 жылдың 27 наурызында The Lancet журналында пенициллинмен клиникалық сынақтардың нәтижелерін жариялады, 187 сепсис жағдайымен пенициллинмен емдеу туралы хабарлады. Осы медициналық дәлелдерге сүйене отырып, 1943 жылдың 5 сәуірінде британдық Соғыс кабинеті Пенициллин комитетін құрды. Комитет төрағасы ретінде Cecil Weir, Жабдықтаудың Бас директоры; Александр Флеминг; Говард Флори; V. D. Allison, Флемингтің бұрынғы зерттеу студенттерінің бірі; MRC басшысы сэр Персиваль Хартли; және фармацевтикалық компаниялардың өкілдері кірді. Бұл келесі жылы пенициллиннің жапсарылу өндірісіне әкелді.

Howard Florey's team at Oxford showed that penicillium extract killed different bacteria. Gardner and Orr Ewing tested it against gonococcus (against which it was most effective), meningococcus, streptococcus, staphylococcus, anthrax bacteria, actinomyces, tetanus bacterium (Clostridium tetani) and gangrene bacteria. They observed bacteria attempting to grow in the presence of penicillin, and noted that penicillin was neither an enzyme that broke the bacteria down, nor an antiseptic that killed them; rather, it was a chemical that interfered with the process of cell division. Jennings observed that it had no effect on white blood cells, and would therefore reinforce rather than hinder the body's natural defences against bacteria. She also found that unlike sulphonamides, the first and only effective broad spectrum antibiotic available at the time, it was not destroyed by pus. Medawar found that it did not affect the growth of tissue cells. By March 1940 the Oxford team had sufficient impure penicillin to commence testing whether it was toxic. Over the next two months, Florey and Jennings conducted a series of experiments on rats, mice, rabbits and cats in which penicillin was administered in various ways. Their results showed that penicillin was destroyed in the stomach, but that all forms of injection were effective, as indicated by assay of the blood. It was found that penicillin was largely and rapidly excreted unchanged in their urine. They found no evidence of toxicity in any of their animals. Had they tested against guinea pigs research might have halted at this point, for penicillin is toxic to guinea pigs. At 11:00 am on Saturday 25 May 1940, Florey injected eight mice with a virulent strain of streptococcus, and then injected four of them with the penicillin solution. These four were divided into two groups: two of them received 10 milligrams once, and the other two received 5 milligrams at regular intervals. By 3:30 am on Sunday all four of the untreated mice were dead. All of the treated ones were still alive, although one died two days later. The publication attracted little attention; Florey would spend much of the next two years attempting to convince people of the significance of their results. One reader was Fleming, who paid them a visit on 2 September 1940. Florey and Chain gave him a tour of the production, extraction and testing laboratories, but he made no comment and did not congratulate them on the work they had done. Some members of the Oxford team suspected that he was trying to claim some credit for it. Unbeknown to the Oxford team, their Lancet article was read by Martin Henry Dawson, Gladys Hobby and Karl Meyer at Columbia University, and they were inspired to replicate the Oxford team's results. They obtained a culture of penicillium mould from Roger Reid at Johns Hopkins Hospital, grown from a sample he had received from Fleming in 1935. They began growing the mould on 23 September, and on 30 September tested it against viridans streptococci, and confirmed the Oxford team's results. Meyer duplicated Chain's processes, and they obtained a small quantity of penicillin. On 15 October 1940, doses of penicillin were administered to two patients at the Presbyterian Hospital in New York City, Aaron Alston and Charles Aronson. They became the first persons to receive penicillin treatment in the United States. He then treated two patients with endocarditis. The Columbia team presented the results of their penicillin treatment of the four patients at the annual meeting of the American Society for Clinical Investigation in Atlantic City, New Jersey, on 5 May 1941. Their paper was reported on by William L. Laurence in The New York Times and generated great public interest. At Oxford, Charles Fletcher volunteered to find test cases for human trials. Elva Akers, an Oxford woman dying from incurable cancer, agreed to be a test subject for the toxicity of penicillin. On 17 January 1941, he intravenously injected her with 100 mg of penicillin. Her temperature briefly rose, but otherwise she had no ill effects. Florey reckoned that the fever was caused by pyrogens in the penicillin; these were removed with improved chromatography. Fletcher next identified an Oxford policeman, Albert Alexander, who had a severe facial infection involving streptococci and staphylococci which had developed from a small sore at the corner of his mouth. His whole face, eyes and scalp were swollen to the extent that he had an eye removed to relieve the pain. Subsequently, several patients were treated successfully. The second was Arthur Jones, a 15 year old boy with a streptococcal infection from a hip operation. He was given 100 mg every three hours for five days and recovered. Percy Hawkin, a 42 year old labourer, had a carbuncle on his back. He was given an initial 200 mg on 3 May followed by 100 mg every hour. The carbuncle completely disappeared. John Cox, a semi comatose 4 year old boy was treated starting on 16 May. He died on 31 May but the post mortem indicated this was from a ruptured artery in the brain weakened by the disease, and there was no sign of infection. The fifth case, on 16 June, was a 14 year old boy with an infection from a hip operation who made a full recovery. In addition to increased production at the Dunn School, commercial production from a pilot plant established by Imperial Chemical Industries became available in January 1942, and Kembel, Bishop and Company delivered its first batch of on 11 September. Florey decided that the time was ripe to conduct a second series of clinical trials. Ethel Florey was placed in charge, but while Howard Florey was a consulting pathologist at Oxford hospitals, and therefore entitled to use their wards and services, Ethel, to his annoyance, was accredited merely as his assistant. Doctors tended to refer patients to the trial who were in desperate circumstances rather than the most suitable, but when penicillin did succeed, confidence in its efficacy rose. Ethel and Howard Florey published the results of clinical trials of penicillin in The Lancet on 27 March 1943, reporting the treatment of 187 cases of sepsis with penicillin. It was upon this medical evidence that the British War Cabinet set up the Penicillin Committee on 5 April 1943. The committee consisted of Cecil Weir, Director General of Equipment, as chairman; Alexander Fleming; Howard Florey; V. D. Allison, another one of Fleming's former research students; Sir Percival Hartley, the head of the MRC; and representatives from pharmaceutical companies. This led to the mass production of penicillin by the next year.

Өндірістік өндіріс үшін терең суға бату

Медициналық мақсаттағы кең көлемді өндіріс зертханада мүмкін емес екенін білген Оксфорд командасы, соғысқа қатысқан британдық үкімет пен жеке компанияларды жаппай өндіріске көндіруге тырысты, бірақ бастапқы жауап күңкірт болды. 1940 жылдың қыркүйегінде Glaxo Laboratories зертханасының директоры доктор Блоунт Оксфордтағы Флориге хат жазды, бірақ жауап келмеді. Флори екі британдық фармацевтикалық компаниядан көмек сұраған, бірақ олар бас тартып, британдық фармацевтикалық өнеркәсібіне көңілі қалған еді. 1941 жылдың сәуірінде Уоррен Уивер Флоримен кездесіп, клиникалық сынақтар жүргізу үшін жеткілікті пенициллин өндірудің қиындығын талқылады. Уивер Рокфеллер қорынан Флори мен әріптесі үшін АҚШ-қа үш айлық сапарды қаржыландырып, онда пенициллин өндіру мүмкіндігін зерттеуді ұйымдастырды. Флори мен Хитли 1941 жылдың 27 маусымында АҚШ-қа ұшып кетті. Көбелектің үлгілері оңай жоғалып кететінін білгендіктен, олар көбелектің спораларын пальто қалталарына жақты. Флори нейрофизиолог Джон Фултонмен кездесті, ол оны Ұлттық зерттеулер кеңесінің (NRC) төрағасы Росс Харрисонмен таныстырды. Харрисон Флориді Мэриленд штатының Белтсвилл қаласында орналасқан АҚШ Ауыл шаруашылығы министрлігінің (USDA) Өсімдік шаруашылығы бюросының бас микологы Томға және Флемингтің хабарлаған қалыбын анықтаған адамға жіберді. 9 шілдеде Том Флори мен Хитлиді Вашингтонға, АҚШ Ауыл шаруашылығы министрлігінің Ауыл шаруашылығы және өнеркәсіптік химия бюросының орынбасары және USDA-ның төрт зертханасының басшысы Перси Уэллспен кездесуге алып барды. Уэллс Иллинойс штатының Пеория қаласындағы USDA-ның Солтүстік аймақтық зерттеу зертханасының (NRRL) директоры Орвилл Мэйге кіріспе телеграмма жіберді. Олар 14 шілдеде Мэймен кездесті, ол оларды NRRL ферментация бөлімінің бастығы Роберт Д. Когиллмен кездестірді, ол ірі ыдыстарда ферментацияның жаппай өндірістің кілті болуы мүмкін деген ойды айтты. 17 тамызда Флори ғылыми зерттеулер және даму кеңсесінің (OSRD) Медициналық зерттеулер комитетінің (CMR) төрағасы Альфред Ньютон Ричардспен кездесті, ол қолдау көрсетуге уәде берді. 8 қазанда Ричардс төрт ірі фармацевтикалық компанияның өкілдерімен кездесу өткізді: Squibb, Merck, Pfizer және Lederle. Кездесуде OSRD директоры Ванневар Буш және NRRL өкілі Том да болды. Ричардс оларға монополияға қарсы заңдар тоқтатылатынын, бұл оларға пенициллин туралы ақпаратты бөлісуге мүмкіндік беретінін айтты. Бұл заң 1943 жылдың 7 желтоқсанына дейін қабылданбады және тек пенициллинді ғана қамтыды, басқа дәрі-дәрмектерді емес. OSRD Соғыс өндірісі кеңесімен (WPB) зертханалар мен пилоттық өндіріс орындары үшін жабдықтарға басымдық беру туралы келісімге келді. Когилл Эндрю Дж. Мойерді Хитлимен бірге пенициллинмен жұмыс істеуге тағайындады, ал Флори пенициллин өндіру үшін фармацевтикалық компанияны табуға тырысты. Мойер өнімділікті арттыру үшін өсу ортасындағы сахарозаны лактозамен ауыстырды. Одан да көп өсім болды, ол жүгері өндірісінің қосалқы өнімі – жүгері шырынын қосып, оны NRRL әдетте жаңа қолдану орындарын табу үмітімен сынап көрді. Пенициллинге тигізген әсері зор болды; Хитли мен Мойер оның өнімділігін он есе арттырғанын анықтады. 1943 жылдың мамырына дейін барлық дерлік пенициллин Оксфорд командасы ұсынған беткі таба әдісімен өндірілді, бірақ NRRL микологы Кеннет Брайан Рапер терең суға батырып өндірумен тәжірибе жасады, онда пенициллин қалыбы терең емес ыдыста емес, ыдыста өсірілді. Алғашқы нәтижелер көңіл көншітпеді; осы әдіспен өсірілген пенициллин тек бір куб сантиметрге үш-төрт Оксфорд бірлігін берді, ал беткі өсіру үшін жиырма. Ол АҚШ Армиясының Әуе көлігі басқармасынан көмек сұрап, әлемнің әртүрлі бөліктерінен ұқсас қалыптарды іздеді. Ең жақсы қалыптар Чунцин, Бомбей және Кейптаунда табылды. Алайда ең жақсы үлгі 1943 жылы Пеориядағы жеміс базарда сатылған қызанақтан алынған. Қалып Penicillium chrysogenum деп анықталды және NRRL 1951 немесе қызанақ штаммы деп белгіленді. efn|Рапердің қызметкері Мэри К. Хант (немесе Мэри Хант Стивенс) осы қалыпты жинады деген кең таралған әңгіме бар; осылайша ол «Қалыпты Мэри» деп танымал болды. Pfizer компаниясының вице-президенті Джон Л. Смит, инфекциядан қайтыс болған қызының құрметіне, Pfizer компаниясының барлық ресурстарын терең суға батырып өндіру техникасын дамытуға жұмсады. Компания 1943 және 1944 жылдары пенициллинге 2,98 миллион доллар инвестициялады. (1944 жылғы 2,98 доллар соңғы жылдары шамамен миллион долларға тең). Pfizer ғалымдары Жаспер Х. Кейн, Г. М. Шулл, Э. М. Вебер, А. С. Финлей және Э. Ж. Ратажак ферментация процесін жетілдірді, ал Р. Пастернак, У. Дж. Смит, В. Богерт және П. Регна экстракция техникаларын дамытты. Суға батырып өсіретін және қанағаттанарлық мөлшерде пенициллин өндіретін қалыпты тапқаннан кейін, келесі міндет – қалыптың өсуі үшін қажетті ауаны жеткізу болды. Бұл мәселе аэроторды пайдалану арқылы шешілді, бірақ аэротация жүгері шырынының күшті көпіршіктеуіне әкелді. Көпіршіктеу мәселесі көбіктікке қарсы зат – глицерин монорицинолеатын қосу арқылы шешілді. Бұл техниканы салқындату және араластыру да қамтыды. Pfizer 1943 жылдың тамызында ферментатормен пилоттық өндіріс орнын ашты, ал Ратажак 27 тамызда одан алғашқы пенициллин ерітіндісін алды. Бір резервуар компанияның өндірісінің жартысын құрады. Смит толыққанды өндіріс орнын салуға шешім қабылдады. Жақын орналасқан Rubel Ice зауыты 1943 жылдың 20 қыркүйегінде сатып алынып, он төрт резервуармен бірінші терең суға батырып өндіріс орнына айналдырылды. Жұмыс бес ай ішінде Джон Е. МакКин мен Эдвард Дж. Гетт басшылығымен жүргізілді, ал зауыт 1944 жылдың 1 наурызында ашылды.

Knowing that large scale production for medical use was futile in a laboratory, the Oxford team tried to convince the war torn British government and private companies for mass production, but the initial response was muted. Dr Blount, director of research at Glaxo Laboratories, wrote to Florey at Oxford in September 1940 but received no reply. It appeared that Florey had already appealed for assistance to two British pharmaceutical companies but had been turned down by them, and had become disillusioned with the British pharmaceutical industry. In April 1941, Warren Weaver met with Florey, and they discussed the difficulty of producing sufficient penicillin to conduct clinical trials. Weaver arranged for the Rockefeller Foundation to fund a three month visit to the United States for Florey and a colleague to explore the possibility of production of penicillin there. Florey and Heatley left for the United States by air on 27 June 1941. Knowing that mould samples kept in vials could be easily lost, they smeared their coat pockets with the mould. Florey met with neurophysiologist John Fulton, who introduced him to Ross Harrison, the Chairman of the National Research Council (NRC). Harrison referred Florey to Thom, the chief mycologist at the Bureau of Plant Industry of the United States Department of Agriculture (USDA) in Beltsville, Maryland, and the man who had identified the mould reported by Fleming. On 9 July, Thom took Florey and Heatley to Washington, D. C., to meet Percy Wells, the acting assistant chief of the USDA Bureau of Agricultural and Industrial Chemistry and as such the head of the USDA's four laboratories. Wells sent an introductory telegram to Orville May, the director of the UDSA's Northern Regional Research Laboratory (NRRL) in Peoria, Illinois. They met with May on 14 July, and he arranged for them to meet Robert D. Coghill, the chief of the NRRL's fermentation division, who raised the possibility that fermentation in large vessels might be the key to large scale production. On 17 August, Florey met with Alfred Newton Richards, the chairman of the Committee for Medical Research (CMR) of the Office of Scientific Research and Development (OSRD), who promised his support. On 8 October, Richards held a meeting with representatives of four major pharmaceutical companies: Squibb, Merck, Pfizer and Lederle. Vannevar Bush, the director of OSRD was present, as was Thom, who represented the NRRL. Richards told them that antitrust laws would be suspended, allowing them to share information about penicillin. This was not legalized until 7 December 1943, and it covered only penicillin and no other drug. OSRD arranged with the War Production Board (WPB) for them to have priority for equipment for laboratories and pilot plants. Coghill made Andrew J. Moyer available to work on penicillin with Heatley, while Florey left to see if he could arrange for a pharmaceutical company to manufacture penicillin. As a first step to increasing yield, Moyer replaced sucrose in the growth media with lactose. An even larger increase occurred when Moyer added corn steep liquor, a byproduct of the corn industry that the NRRL routinely tried in the hope of finding more uses for it. The effect on penicillin was dramatic; Heatley and Moyer found that it increased the yield tenfold. Until May 1943, almost all penicillin was produced using the shallow pan method pioneered by the Oxford team, but NRRL mycologist Kenneth Bryan Raper experimented with deep submergence production, in which penicillin mould was grown in a vat instead of a shallow dish. The initial results were disappointing; penicillin cultured in this manner yielded only three to four Oxford units per cubic centimetre, compared to twenty for surface cultures. He got the help of U. S. Army's Air Transport Command to search for similar mould in different parts of the world. The best moulds were found to be those from Chongqing, Bombay, and Cape Town. The best sample, however, was from a cantaloupe sold in a Peoria fruit market in 1943. The mould was identified as Penicillium chrysogenum and designated as NRRL 1951 or cantaloupe strain. efn|There is a popular story that Mary K. Hunt (or Mary Hunt Stevens), a staff member of Raper's, collected the mould; for which she had been popularised as "Mouldy Mary". Pfizer's vice president, John L. Smith, whose daughter had died from an infection, put all of Pfizer's resources into the development of a practical deep submergence technique. The company invested $2.98 million in penicillin in 1943 and 1944. (equivalent to $2.98 in 1944 is equivalent to about <calculated amount> in recent years million in ). Pfizer scientists Jasper H. Kane, G. M. Shull, E. M. Weber, A. C. Finlay and E. J. Ratajak worked on the fermentation process while R. Pasternak, W. J. Smith, V. Bogert and P. Regna developed extraction techniques. Now that they had a mould that grew well submerged and produced an acceptable amount of penicillin, the next challenge was to provide the required air to the mould for it to grow. This was solved using an aerator, but aeration caused severe foaming of the corn steep. The foaming problem was solved by the introduction of an anti foaming agent, glyceryl monoricinoleate. The technique also involved cooling and mixing. Pfizer opened a pilot plant with a fermentor in August 1943 and Ratajak delivered the first penicillin liquor from it on 27 August. The one tank was soon producing half the company's output. Smith then decided to construct a full scale production plant. The nearby Rubel Ice plant was acquired on 20 September 1943 and converted into the first deep submergence production plant, with fourteen tanks. The work was carried out in five months under the leadership of John E. McKeen and Edward J. Goett, and the plant opened on 1 March 1944.

Австралия

1943 жылдың ортасында Австралияның соғыс кабинеті Австралияда пенициллин өндіру туралы шешім қабылдады. Бұл жұмысты Австралия армиясының гигиена және патология директоры полковник Э. В. (Билл) Кёғ басқарды. Кёғ соғыстан бұрын Комонвелл сарысу зертханаларында (CSL) бірге жұмыс істеген капитан Персиваль Базелиді және химик лейтенант Х. Х. Кречмарды шақырып, оларға Рождествоға дейін өндіріс орнын құруды тапсырды. Олар АҚШ-қа фактілерді зерттеу миссиясына шықты, онда NRRL-ге барып, Когиллден пенициллин культураларын алды. Сондай-ақ олар Бруклиндегі Pfizer зауытын және Нью-Джерси штатындағы Рахуэйдегі Merck зауытын тексерді. Парквилдегі (Виктория штаты) CSL зауытында өндіріс орны құрылды, ал алғашқы австралиялық пенициллин 1943 жылдың желтоқсан айында Жаңа Гвинеядағы әскерлерге жеткізіле бастады. 1944 жылға қарай CSL аптасына 400 миллион Оксфорд бірлігін өндірді, және пенициллин өндірісі азаматтық қолдануға жеткілікті болды. Австралиядағы соғыс кезеңіндегі өндіріс бөтелкелер мен колбаларда жүзеге асырылды, бірақ Базели 1944 жылдың қыркүйегі мен 1945 жылдың наурызы аралығында АҚШ-тағы өндіріс орындарын қайта аралап, терең суға батыру технологиясындағы прогреске таң қалды. 1946 және 1947 жылдары ол CSL-де шағын резервуарларды пайдалана отырып, терең су астындағы пилоттық қондырғы құрды. 1948 жылы екі резервуар пайдалануға берілді, содан кейін тағы сегіз резервуар қосылды. 1950-1960 жылдары CSL жартылай синтетикалық пенициллин де өндірді. Пенициллин Оңтүстік Австралиядағы Ф. Х. Фолдинг, Жаңа Оңтүстік Уэльстегі Эбботт зертханалары және Викториядағы Glaxo компаниясы да өндірді. 1970 жылдары әлемде пенициллиннің артық өндірісі болды, Glaxo 1975 жылы, ал CSL 1980 жылы өндірісті тоқтатты.

Канада

1941 жылдың тамызында Солтүстік Америкаға сапары барысында Говард Флори Торонто университетінің Коннаут зертханасына жүгінді, онда ол директор Р. Д. Дефрис және Рональд Хейрмен кездесті. Флориге бас тартылды; Дефрис зертханаларда жеткілікті орын жоқ екенін айтты және пенициллин өсіруге арналған жабдықтар құрудың бекерлік екеніне сендірді, себебі ол жақын арада синтезделеді. Клиникалық сынақтардың нәтижелері салдарынан пікір өзгерді, және 1943 жылдың тамызында Канада үкіметі Коннаут зертханасынан пенициллиннің жаппай өндірісін бастауды сұрады. Бұл мақсатта Торонто университеті Spadina ғимаратын сатып алып, 1,2 миллион канад долларына (1943 жылғы шамамен <calculated amount> миллионға тең) жөндеу жұмыстарын жүргізді, шығын университет пен үкімет арасында тең бөлінді. Бастапқыда пенициллин 200 000 бөтелкеде, кондиционерленген зертханалық кеңістіктің ішінде өсірілді. 1945 жылдың қарашасында өндіріс терең суға батыру әдісіне көшірілді.

Еуропалық континент

Оксфорд командасының 1941 жылғы есебінің аудармасы келесі жылы Швеция арқылы Германияға жетті. Соғыс кезеңіндегі Германиядағы көптеген зерттеулер сияқты, пенициллинге қатысты зерттеулер де фрагментті түрде, нашар үйлестіріліп жүргізілді. 1943 жылғы 6 желтоқсанда Рейхтің денсаулық сақтау министрлігі медициналық қауымдастыққа пенициллин және басқа да антибиотиктерді зерттеуді тапсырды. Германиядағы пенициллин зерттеулері туралы ақпаратты Манхэттен жобасының «Алсос» миссиясы жинап, Ұлыбританиядағы Флориге жіберді. Германияның пенициллинінің көп бөлігі Чехословакиядан келді, онда Прагадағы Карл университетінде және «Фрагнер» фармацевтикалық компаниясында зерттеулер жүргізілді. Сондай-ақ, Францияда және Нидерландыдағы Делфт Технологиялық университетінде құпия жұмыстар атқарылды. 1946 және 1947 жылдары Белоруссияда, Украинада, Польшада, Италияда және Югославияда Біріккен Ұлттар Ұйымының Көмек және қайта құру басқармасы (UNRRA) арқылы, Канададан келген жабдықтар мен тәжірибелерді пайдалана отырып, пенициллин зауыттары құрылды. UNRRA-ның жабдықтау комитетінің төрағасы канадалық Лестер Б. Пирсон болды. UNRRA 1948 жылы таратылды, ал оның пенициллинге қатысты міндеттері Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымына (ДДҰ) жүктелді. Италияда Доменико Маротта UNRRA-мен Римдегі Сапиенца университетіне жақын орналасқан пенициллин зауытын салу туралы келіссөздер жүргізді. Бұл күтілгеннен ұзаққа созылды және құрылыс 1948 жылға дейін басталмады. Осы уақытта Чейн пенициллин туралы лекциялар оқу үшін «Istituto Superiore di Sanità» институтына келді, ал Маротта оны әріптес ретінде жұмысқа алу мүмкіндігін пайдаланды. Чейн пилоттық зауыт салудың орнына UNRRA қаражатын пенициллинді зерттеу институтын салуға жұмсауды ұсынды. Бұл институт әлемдегі ең ірісіне айналды, онда жүзден астам химиктер, биохимиктер, микробиологтар және техниктер жұмыс істеді, және жартылай синтетикалық пенициллинді зерттеу саласында алдыңғы қатарда болды.

Жапония

Берлиндегі Фармакологиялық институттың ғылыми қызметкері 1943 жылғы 7 тамыздағы Klinische Wochenschrift журналының санында антибиотиктер туралы әдебиеттің шолуын жариялады, онда Оксфорд тобының жарияланымдары да болды. Берлиндегі Жапония елшілігі осы мақаланың бір данасын сатып алып, 1943 жылғы 21 желтоқсанда Хиросимадағы Куре портына жеткен I 8 жапондық су асты кемесімен Жапонияға жеткізді. Мақала жапон тіліне аударылды және 1944 жылғы 1 ақпанға дейін пенициллин өндірісі басталды. Мамыр айының ортасына дейін Хамао Умезава басқаратын зерттеу тобы 750 түрлі саңырауқұлақты сынап көрді, соның ішінде 75-і антибиотикалық белсенділік көрсетті. Тиімділігі мен уыттылығын анықтау үшін тышқандармен тәжірибелер жүргізілді. Morinaga Milk компаниясы жыл соңына дейін Мишима, Шидзуока қаласында шағын пенициллин өндіріс орнын іске қосты, ал 万有製薬 1945 жылғы қаңтарда Айчи префектурасының Оказаки қаласында шағын зауыт ашты. Пенициллин көк түсіне байланысты "Хекисо" деп аталды. 1948 жылға қарай Жапония АҚШ және Ұлыбританиядан кейін пенициллинмен өздігінен қамтамасыз етілген үшінші ел болды, ал келесі жылы Қытай мен Кореяға экспорттау басталды.

Ұлыбритания

Ұлыбританияда 1941 жылдың басында Kemball, Bishop & Co. фирмасынан шикі пенициллин дайындауға қабілеттіліктерін сұрады. Pfizer сияқты, олармен коммерциялық қарым-қатынаста болды, бұл кішкентай фирма болғанымен, лимон қышқылын өндіруші ретінде ашыту техникасында тәжірибелі болды. Олар сол кезде мұны істей алмады, бірақ 1942 жылдың 23 ақпанында Флориге Kemball, Bishop & Co. фирмасынан он күн сайын шағын көлемде өндіріс жасау туралы ұсыныс келіп түсті. Жұмыс 1942 жылдың 5 наурызында Боудың Бромли зауытында басталды, ал 25 наурызда алғашқы қалыптар себілді. Соғыс жағдайы, соның ішінде неміс бомбалауы, прогреске кедеріс келтірді. Жүк тасымалына қажетті сүт балқыту ыдыстары жетіспеді, сондықтан Өнімдер министрлігімен арнайы келісім жасалды. Бастапқыда сусынды теміржол арқылы жеткізіп, рациондалған бензинге деген қажеттілікті азайтуға тырысты. Бірінші пісіруші, құрамында 6,1 миллион бірлік бар, әр мл 9 бірлік болатын, 1942 жылдың 28 қазанында Флориге жеткізілді. Kemball, Bishop & Co. фирмасы 1943 жылдың 24 қарашасында іске қосылған экстракциялық зауыт салды. Осы аралықта Imperial Chemical Industries (ICI) фирмасы Блэклидегі зауытында шағын өндіріс бөлімін құрып, 1941 жылдың желтоқсанында жеткізілімдерді бастады. 1942 жылдың мамыр айында өндіріс Траффорд Парктегі арнайы салынған зауытқа көшірілді, ол бастапқыда аптасына екі миллион Оксфорд бірлігі пенициллин өндірді. Зауыт 1944 жылдың наурыз айында жабылған кезде өндіріс аптасына 60 миллион бірлікке дейін өсті; кейіннен өндіріс аптасына 300 миллион бірлік өндіретін жаңа зауытқа ауыстырылды. 1947 жылы ICI терең суға батыру әдісімен күніне пенициллин өндіретін жаңа зауыт салуды шешті. Glaxo Laboratories 1942 жылдың желтоқсан айында Гринфордта аптасына 70 литр пенициллин қорытындысын өндіретін шағын зауыт ашты. 1943 жылдың ақпанында Айлсбериде екінші зауыт ашылды. Бастапқыда Оксфордта әзірленген техникаларды қолданды, бірақ 1943 жылдың қыркүйегінде олар жүгері шырынын орта ретінде пайдалануға көшті және Coghill ұсынған NRRL 1249 B21 штаммын қолданды. 1943 жылы Glaxo Ұлыбританияда өндірілген 3,5 миллиард Оксфорд бірлігінің 2,570 миллионына жауапты болды. Glaxo 1944 жылдың ақпанында Уотфордта үшінші, ал 1945 жылдың қаңтарында Лондонның Стратфорд қаласында төртінші зауытын ашты. Компания 1944 жылдың маусымына дейін Ұлыбританияның өндірісінің 80 пайызына жауапты болды. 1944 жылы Өнімдер министрлігі Commercial Solvents Company фирмасына Спекеде алғашқы терең суға батыру зауытын орнатуды тапсырды және Glaxo фирмасынан да соны салуды сұрады. Бұл жаңа Glaxo зауыты 1946 жылдың қаңтарында Барнард Каслде ашылды және келесі тоғыз айда оның беткі зауыттары 1945 жыл ішінде өндірген пенициллиннің барлығынан көп өндірді. 1946 жылы барлық беткі зауыттар жабылды. Ұлыбританияда пенициллин өндірісі 1943 жылдың наурызында аптасына 25 миллион бірліктен 1946 жылы аптасына 30 миллиардқа дейін өсті.

In the UK, the firm Kemball, Bishop & Co. was asked in early 1941 if it could produce of raw penicillin brew. Like Pfizer, with which it had a commercial relationship, it was a small firm, but one with experience in fermentation techniques as a manufacturer of citric acid. It was unable to do it at the time, but on 23 February 1942, Florey received an offer from Kemball, Bishop & Co. of a more modest effort of every ten days. Work commenced at its Bromley by Bow plant on 5 March 1942 and the first trays of mould were seeded on 25 March. Wartime conditions, including German bombing, made progress difficult. The milk churns needed for shipment were in short supply, and special arrangements were made with the Ministry of Supply. The brew was initially despatched by rail to minimise the use of rationed petrol. The first of brew, containing 6.1 million units at 9 units per mL, were delivered to Florey on 28 October 1942. Kemball, Bishop & Co. built an extraction plant, which became operational on 24 November 1943. In the meantime, Imperial Chemical Industries (ICI) had established a small production unit at its plant in Blackley and had begun shipments in December 1941. In May 1942, production moved to a purpose built plant at Trafford Park, which initially produced two million Oxford units of penicillin per week. Production was ramped up to sixty million units per week by the time the plant was closed in March 1944; production shifted thereafter to a new plant that produced 300 million units per week. In 1947 ICI decided to construct a new plant to produce of penicillin per day by the deep submergence method. Glaxo Laboratories opened a small production plant at Greenford in December 1942 that produced 70 litres of penicillin broth per week. In February 1943, it opened a second plant at Aylesbury. Initially it used the techniques developed at Oxford, but in September 1943 it switch to using corn steep liquor as a medium, and switched to using the NRRL 1249. B21 strain of mould provided by Coghill. In 1943, Glaxo was responsible for 2,570 million of the 3,500 million Oxford units produced in the UK. Glaxo opened a third factory at Watford in February 1944 and a fourth at Stratford, London, in January 1945. The company was responsible for 80 per cent of the UK's output up to June 1944. In 1944 the Ministry of Supply arranged for the Commercial Solvents Company to install the first deep submergence plant at Speke, and it asked Glaxo to build one too. This new Glaxo plant opened at Barnard Castle in January 1946 and produced more penicillin over the next nine months than its surface plants had produced in all of 1945. The surface plants were all closed in 1946. Penicillin production in the UK increased from 25 million units per week in March 1943 to 30 billion per week in 1946.

Америка Құрама Штаттары

1943 жылғы 16 шілдеде WPB пенициллинді соғыс кезеңіндегі таратқыш жүйеге енгізді. Барлық көлемдер қарулы күштер мен Халық денсаулығы қызметіне жұмсалды. АҚШ-та пенициллин өндірісі 1943 жылдың бірінші жартысында 800 миллион Оксфорд бірлігінен екінші жартысында 20 миллиард бірлікке дейін өсті. АҚШ үкіметі 7,6 миллион долларға (1944 жылы 7,6 долларға баламалы) 6 өндіріс орнын салды. Соғыстан кейін олар оларды басқарған компанияларға 3,4 миллион долларға сатылды (1946 жылы 3,4 долларға баламалы, қазіргі жылдары шамамен миллион долларға тең). Тағы он алты орналасқан жерлер жеке секторда 22,6 миллион долларға (1944 жылы 22,6 долларға баламалы) салынды, бірақ 14,5 миллион доллар (қазіргі жылдары 14,5 миллион долларға баламалы) жылдам амортизацияға бекітілді, онда шығын әдеттегі он екі-он бес жыл емес, бес жылда өтелді. АҚШ-та пенициллин өндірісі 1943 жылы 21,192 миллиард бірліктен 1944 жылы 1,663 миллиард бірлікке дейін, ал 1945 жылы шамамен 6,852 миллиард бірлікке дейін өсті. 1944 жылдың маусым айына қарай, "Файзер" компаниясы ғана айына 70 миллиард бірлік өндірді. 1945 жылдың шілдесінен кейін жүгері шайырының жетіспеуіне байланысты ай сайынғы өндіріс азайды. CMR бір миллион бірлікке ұсынған баға 1943 жылы 200 доллардан (1943 жылы 200 доллары қазіргі жылдары шамамен <есептелген сомаға> тең), ол өндіріс құнынан төмен болды, 1945 жылы 6 долларға дейін төмендеді (1945 жылы 6,0 доллары қазіргі жылдары шамамен <есептелген сомаға> тең). Химиотерапия жөніндегі NRC комитетінің төрағасы Честер Кифер CMR атынан азаматтық қолдануға арналған пенициллиннің тең таратылуын басқаруға жауапты болды. Пенициллиннің тиімділігі туралы жаңалықтар тараған сайын, ол препаратты алуға көптеген сұранысқа тап болды. Бастапқыда азаматтық қолдануға арналған көлемдер аз болды, ал пенициллин тек басқа емдеулерге жауап бермейтін жоғары өлім-жітіммен қатар жүретін жағдайларда ғана берілді. 1943 жылдың қаңтарында ол алғашқы 100 науқасты емдеудің нәтижелері туралы OSRD-ге есеп берді; тамыз айына қарай 500 науқас емделді. 1944 жылы әскери қажеттіліктер өндірістің 85 пайызын құрады. 1945 жылы бұл көрсеткіш 30 пайызға дейін төмендеді, бірақ пенициллинге деген азаматтық сұраныс бөлінген көлемнен асып кетті. 1944 жылдың сәуірінде сұраныс пен ұсыныс бір адамның басқару қабілетінен асып кетті, және міндет Пенициллин өндірушілер индустриялық кеңесші комитетіне жүктелді, ол қоймалық ауруханалар желісі арқылы тауарларды таратты. 1945 жылға қарай 2700 қоймалық аурухана пенициллинмен қамтамасыз етілді, ал тағы 5000 аурухана олар арқылы жабдықталды. Пенициллин жыл соңына қарай саудаға түсті, сол кезде АҚШ айына 200 миллиард бірлік экспорттауды бастады. 1956 жылға қарай, соғыс кезінде пенициллин өндірген жиырма бір компанияның тек он екісі ғана оны өндірумен айналысты.

The WPB placed penicillin under a wartime allocation system on 16 July 1943. All supplies were designated for use by the armed forces and the Public Health Service. Penicillin production in the United States ramped up from 800 million Oxford units in the first half of 1943 to 20 billion units in the second half. The US government built six production plants at a cost of $7.6 million (equivalent to $7.6 in 1944 is equivalent to about <calculated amount> in recent years million in ). These were sold after the war to the companies that operated them for $3.4 million (equivalent to $3.4 in 1946 is equivalent to about <calculated amount> in recent years million in ). Another sixteen plants were built by the private sector for $22.6 million (equivalent to $22.6 in 1944 is equivalent to about <calculated amount> in recent years million in ), although $14.5 million (equivalent to $14.5 in 1944 is equivalent to about <calculated amount> in recent years million in ) was approved for accelerated depreciation under which the cost could be written off in five years instead of the usual twelve to fifteen. US penicillin production rose from 21.192 billion units in 1943, to 1,663 billion units in 1944, and an estimated 6,852 billion units in 1945. By June 1944, Pfizer alone was producing 70 billion units per month. Monthly production dropped off after July 1945 due to a shortage of corn steep liquor. The price offered by the CMR for a million units fell from $200 in 1943 (200.0 in 1943 is equivalent to about <calculated amount> in recent years), which was below its manufacturing cost, to $6 in 1945 (6.0 in 1945 is equivalent to about <calculated amount> in recent years). The chairman of the NRC committee on chemotherapy, Chester Keefer was responsible for administering the equitable distribution of penicillin for civilian use on behalf of the CMR. As the news of the effectiveness of penicillin spread, he had to deal with a large volume of requests for the drug. Supplies for civilian use were initially small, and penicillin was initially provided only for cases with a high mortality rate that did not respond to other forms of treatment. In January 1943, he reported to OSRD on the results of the treatment of the first 100 patients; by August, 500 patients had been treated. Military requirements consumed 85 per cent of production in 1944. This dropped to 30 per cent in 1945, but civilian demands for penicillin exceeded allocations. By April 1944 supply and demand had exceeded the ability of one man to administer, and the task was handed over to a Penicillin Producers Industry Advisory Committee that distributed supplies through a network of depot hospitals. By 1945, there were 2,700 depot hospitals holding supplies of penicillin, and another 5,000 hospitals receiving supplies through them. Penicillin became commercially available by the end of the year, by which time the United States was exporting 200 billion units a month. By 1956, only twelve of the twenty one firms that produced penicillin during the war were still involved in its manufacture.

Даладағы

1943 жылы Медициналық зерттеулер кеңесі пенициллиннің далалық сынақтарын жүргізу уақыты келді деп шешті. Дәрі-дәрмектің тапшылығы сақталғандықтан, препаратты қабылдау орталықтарының орналасқан жері құпия ұсталды, осылайша сұранысты қоздырмауға болады. Говард Флори Солтүстік Африкаға жіберілді, онда Солтүстік Африка кампаниясы жалғасып жатты. 29 маусымда ол Аделаидадан келген Хью Кернспен қосылды, ол британ армиясында бригадир шеніне ие болған және Оксфордтағы бас жарақаттарына арналған әскери госпитальді басқарған, сонымен қатар өзімен бірге 40 миллион бірлік пенициллин әкелді. Келесі екі айда Флори мен Кернс жүзден астам жағдайды қарап, жүзден астам беттен тұратын есеп дайындады. Флори пенициллин туралы лекция оқыды, ал оның есебі препаратты қолдану бойынша медицина қызметкерлерін оқыту туралы ұсыныстарды қамтыды. Солтүстік Африкадағы шайқастар 1943 жылдың мамыр айында аяқталды, сондықтан Флори қараған жағдайлардың көп бөлігі жақында жарақат алған әскерлер емес, ескі жаралары сақталған, жазылмаған жандар еді; шілдеде Сицилияға жасалған одақтастардың шабуылынан кейін жарақат алғандар қайтадан келе бастады. Флори көптеген жағдайларда инфекцияның көзі майдан емес, госпиталь екенін есептеді және пенициллиннің қасиеттерін пайдалану үшін емдеу әдістерін өзгертуді ұсынды. Ол жараларды дереу тазалап, жабу керек екенін айтты. Бұл радикалды идея еді, әдетте бұл газ гангренасын тудыруы мүмкін еді, бірақ ол оны пенициллиннің шешуіне сендірді. Флоридің ұсыныстары қабылданды; Соғыс министрлігі Солтүстік Африкада түсірілген фильмдерді пайдаланған Корольдік Герберт госпиталінде патологтар мен клиницистерге арналған оқу курсын құрды. Ол пенициллиннің ауыр жарақат алғандарды емдеу үшін қолданылуын көздегенімен, препаратқа ерекше сезімтал венериялық аурулардың көп саны болды, ал әскери тұрғысынан гонореяны 48 сағат ішінде емдеуге қол жеткізу – үлкен табыс еді. Жағдай жақсарып, қыркүйекте Италияға қарсы жорық үшін күніне 20 миллион бірлік препарат жеткізілді. 1944-1945 жылдары Батыс Еуропадағы кампания кезінде пенициллин инфекцияланған жараларды емдеу үшін де, жаралардың жұғуын алдын алу үшін профилактикалық шара ретінде де кеңінен қолданылды. Бірінші дүниежүзілік соғыста әр мың адамның 150-і газ гангренасынан қайтыс болды, бірақ бұл аурудың көрсеткіштері қазірге дерлік толығымен жойылды. Ашық сүйек сынықтарының 94 пайыздан астам жағдайы жазылып шықты, ал дене бетінің бестен бір бөлігі немесе одан аз күйген жағдайда толық жазылу 100 пайызды құрады.

In 1943, the Medical Research Council decided that the time had come for field trials of penicillin. The location of centres to receive the drug was kept secret so as to not provoke demand for the drug when it was still in short supply. Howard Florey was sent to North Africa, where the North African campaign was ongoing. On 29 June he was joined by Hugh Cairns, another Rhodes Scholar from Adelaide, who now held the rank of brigadier in the British Army, and was in charge of the Military Hospital for head injuries in Oxford, who brought with him a stockpile of 40 million units of penicillin. Over the next two months Florey and Cairns treated over one hundred cases and compiled a report that ran to over a hundred pages. Florey gave lectures on penicillin, and his report contained recommendations for training of medical officers in its use. The fighting in North Africa ended in May 1943, so most of the cases Florey saw were not recently wounded soldiers, but ones with old wounds that had not healed; battle casualties began arriving again after the Allied invasion of Sicily in July. Florey considered that the source of infection in many cases was from the hospital rather than the battlefield, and advocated changes to the way that patients were treated to take advantage of the properties of penicillin. He argued that wounds should be cleaned and sealed up promptly. This was a radical idea; normally it would have been inviting gas gangrene, but he proposed leaving that to the penicillin. Florey's recommendations were acted upon; the War Office established a training course for pathologists and clinicians at the Royal Herbert Hospital, which made use of film that Florey shot in North Africa. Although he intended that penicillin be used to treat the seriously wounded, there were large numbers of venereal disease cases, against which penicillin was particularly effective, and from a military point of view being able to cure gonorrhea in 48 hours was a breakthrough. The supply situation improved, and 20 million units per day were made available for Allied invasion of Italy in September. During the campaign in Western Europe in 1944–1945, penicillin was widely used both to treat infected wounds and as a prophylactic to prevent wounds from becoming infected. Gas gangrene had killed 150 out of every 1,000 casualties in the First World War, but the instance of this disease now disappeared almost completely. Open fractures now had a recovery rate of better than 94 per cent, and recovery from burns of one fifth of the body or less was 100 per cent.

Патенттер

Пенициллиннің патенттері алаңдатушылық пен қақтығыс тудырды. Чейн патент алуға ниеттенгенімен, Флори пенициллиннің барлығына тиесілі болуын айтып қарсылық білдірді. Флори Велком Траст төрағасы, Ұлыбритания Кабинетінің ғылыми кеңесшілер тобының мүшесі сэр Генри Дейл және Велком Траст зерттеу зертханасының директоры Джон Уильям Треваннан кеңес сұрады. 1941 жылдың 26 және 27 наурызында Дейл мен Треван Оксфорд университетінің сэр Уильям Данн патология мектебінде бұл мәселені талқылады. Дейл пенициллиннің патентеленуі этикалық емес екенін мәлімдеді. Чейн бұл шешімге көнбеді және медициналық зерттеулер кеңесінің хатшысы сэр Эдвард Меланбиге жүгінді, ол да этикалық негіздермен қарсылық білдірді. Кейіннен Чейн өзі мойындағандай, Меланбимен «көптеген қаһарлы даулар» болды, бірақ Меланбидің шешімі соңғы деп есептелді. 1945 жылы Мойер пенициллинді өндіру және бөліп алу әдістерін патенттеді. NRRL қызметкері болғандықтан ол АҚШ-та патент ала алмады, бірақ британдық патент бюросына патент алуға өтініш берді. Ол лицензияны американдық компанияға, Commercial Solvents Corporation-ға берді. Флеминг пенициллин өндірісіне байланысты американдық патенттер туралы естігенде ашуланып, былай деді: «Мен пенициллинді таптым және оны адамзаттың игілігі үшін тегін бердім. Неге ол басқа елдегі өндірушілердің пайда табу монополиясына айналуы керек?» АҚШ компанияларының пенициллинмен байланысты технологияларды патенттеуі Ұлыбританияда британдық ғалымдар жұмысты істеген, бірақ американдықтар сыйлық алған деген миф пайда болды. 1944 жылы Рокфеллер қоры жылдық есебін жариялағанда, «Evening News» газеті осы қордың Оксфорд командасының жұмысына көрсеткен жомарт қолдауын MRC-нің салымсыздығымен салыстырды. 1945 жылдың сәуірінде британдық Glaxo компаниясы Squibb және Merck компанияларымен келісімге келді, оған сәйкес ол пенициллин сатудан бес жыл бойы 5 пайыз роялти төледі, ал олардың терең суға батырып ашыту технологияларын пайдалану құқығын алды. Glaxo 1946 мен 1956 жылдар аралығында шамамен 500 000 фунт стерлинг роялти төледі. Патенттерге байланысты туған дау 1948 жылдың маусымында Ұлыбританияның Ұлттық зерттеу және даму корпорациясының (NRDC) құрылуына себеп болды. Бұл ұйым мемлекеттік патенттерді жинап, оларға роялти жинады.

Penicillin patents became a matter of concern and conflict. Chain had wanted to apply for a patent but Florey had objected, arguing that penicillin should benefit all. Florey sought the advice of Sir Henry Dale, the chairman of the Wellcome Trust and a member of the Scientific Advisory Panel to the British Cabinet, and John William Trevan, the director of the Wellcome Trust Research Laboratory. On 26 and 27 March 1941, Dale and Trevan met at Oxford University's Sir William Dunn School of Pathology to discuss the issue. Dale advised that patenting penicillin would be unethical. Undeterred, Chain approached Sir Edward Mellanby, then Secretary of the Medical Research Council, who also objected on ethical grounds. As Chain later admitted, he had "many bitter fights" with Mellanby, but Mellanby's decision was accepted as final. In 1945, Moyer patented the methods for production and isolation of penicillin. He could not obtain patents in the US as an employee of the NRRL, but filed for patents with the British Patent Office. He gave the license to a US company, Commercial Solvents Corporation. When Fleming learnt of the American patents on penicillin production, he was incensed and commented:I found penicillin and have given it free for the benefit of humanity. Why should it become a profit making monopoly of manufacturers in another country? The patenting of penicillin related technologies by US companies gave rise to a myth in the UK that British scientists had done the work but American ones garnered the rewards. When the Rockefeller Foundation published its annual report in 1944, The Evening News contrasted the foundation's generous support of the Oxford team's work with that of the parsimonious MRC. In April 1945, the British firm Glaxo signed agreements with Squibb and Merck under which it paid 5 per cent royalties on its sales of penicillin for five years in return for the use of their deep submergence fermentation techniques. Glaxo paid almost £500,000 in royalties between 1946 and 1956. The controversy over patents led to the establishment of the UK National Research Development Corporation (NRDC) in June 1948. This organisation collected government patents and charged royalties on them.

Нобель сыйлығы

1942 жылғы 27 тамызда «Таймс» газетінің редакциялық мақаласында пенициллиннің емдік қасиеттері туралы жаңалық жарияланғаннан кейін, Флеминг бұл жариялымға қуанды, бірақ Говард Флори қуанбады: ол бұл пенициллинге деген сұранысты күшейтеді деп қорқып, оны беруге дайын емес еді. Баспасөз Сэр Уильям Данн мектебіне келгенде, ол хатшысына «оларды кері қайтаруды» айтты. Сондай-ақ ол өз командасына баспасөзбен сөйлесуге тыйым салды. Сандарлы жағдай туындады, себебі пенициллиннің өзі де, одан алынған дәрі де бірдей атаумен – «пенициллин» деп аталатын. Флеминг пен Сент-Мэри ауруханасы түзетуге көмектеспеген бұрмаланған және дұрыс емес хабарлар жарияланды, онда пенициллиннің дамуы үшін Флемингке құрмет көрсетілді. Бұқаралық ақпарат құралдары жалғыз ғалым мен кездейсоқ жаңалық туралы таныс әңгімені таратуға ұмтылды. Британдық медицина тарихшысы Билл Байном кейіннен былай деп жазды: Пенициллиннің ашылуы мен дамуы – қазіргі заманның көрнекті мысалы: оқшауланған байқау жасаған белсенді адам (Флеминг) мен командалық жұмыс және ғылыми еңбектің бөлінуі арқылы осы байқауды пайдалану арасындағы қарама-қайшылық (Флори және оның тобы). Жаңалық – бұл ескі ғылым, бірақ дәрінің өзі ғылымды жаңаша жасауды қажет етті. 1943 жылы Нобель комитеті британдық биохимик Рудольф Петерстен Флеминг пен Флори үшін физиология немесе медицина саласындағы Нобель сыйлығына бір ғана ұсыныс алды. Нобель комитетінің хатшысы Геран Лильджестранд сол жылы Флеминг пен Флориге баға берді, бірақ ол кезде Швецияда пенициллин туралы көп мәлімет болған жоқ, сондықтан ол қосымша ақпарат қажет деп қорытындылады. Келесі жылы Флеминг үшін ғана бір ұсыныс, ал Флеминг, Флори және Чейн үшін бір ұсыныс келіп түсті. Лильджестранд пен Каролинска институтының медицина профессоры Нанна Шварц олардың жұмысын қарастырды және екеуі де Флеминг пен Флоридің Нобель сыйлығына лайық екенін мойындады, бірақ Нобель комитеті екіге бөлініп, сол жылы сыйлықты «жеке нерв талшықтарының ерекшелендірілген функцияларына қатысты жаңалықтары үшін» Джозеф Эрлангер мен Герберт С. Гассерге беруді шешті. 1945 жылы Флори мен Флемингке немесе екеуіне де көптеген ұсыныстар келіп түсті, сондай-ақ Лильджестрандтан Чейнге бір ұсыныс болды, ол үшеуін де ұсынды. Лильджестранд алғашқы он алты ұсыныстың он үшінде Флемингтің аты аталғанын, бірақ тек үшеуінде ғана оның аты жеке тұрғанын атап өтті. Осы жолы бағалауды Лильджестранд, Свен Хеллерстрём (дәрігер) және sv жасады, олар үшеуін де қолдады. Комитет Флемингке ғана сыйлық беретіні туралы әңгімелер тарады. Фултон мен Дейл сыйлықты Флориге беруді талап етті. Каролинска институтының Нобель ассамблеясы Флемингке жартысын, Флори мен Чейнге төрттен бір бөлігін беруді қарастырды, бірақ соңында оны теңдей үш бөлікке бөлуге шешім қабылдады. 1945 жылғы 25 қазанда Флеминг, Флори және Чейн «пенициллинді және оның түрлі жұқпалы ауруларды емдеудегі тиімділігін ашқаны үшін» физиология немесе медицина саласындағы Нобель сыйлығын тең бөлісті. «The New York Times» газеті «Флеминг пен екі әріптесі» сыйлықты жеңіп алғанын хабарлаған кезде, Фултон түзету талап етті және келесі күні редакциялық мақалада түзету жарияланды. Дороти Ходжкин 1964 жылы «маңызды биохимиялық заттардың құрылымын рентген сәулелері арқылы анықтағаны үшін» химия саласындағы Нобель сыйлығын алды. Ол 1911 жылы Мари Кюриден және 1935 жылы Ирен Жолио Кюриден кейін химия бойынша Нобель сыйлығын алған үшінші әйел болды.

After the news about the curative properties of penicillin broke in an editorial in The Times on 27 August 1942, Fleming enjoyed the publicity, but Howard Florey did not: he feared that this would create a demand for penicillin that he did not yet have to give. When the press arrived at the Sir William Dunn School, he told his secretary to "send them packing". He also prohibited his team to speak to the press. Confusion resulted from the fact that both the mould juice and the drug produced from it were both called penicillin. Distorted and inaccurate accounts were published and broadcast giving Fleming credit for the development of penicillin, accounts that Fleming and St. Mary's Hospital made little or no effort to correct. The story the media wished to tell was the familiar one of the lone scientist and the serendipitous discovery. The British medical historian Bill Bynum later wrote:The discovery and development of penicillin is an object lesson of modernity: the contrast between an alert individual (Fleming) making an isolated observation and the exploitation of the observation through teamwork and the scientific division of labour (Florey and his group). The discovery was old science, but the drug itself required new ways of doing science. In 1943, the Nobel committee received a single nomination for the Nobel Prize in Physiology or Medicine for Fleming and Florey from the British biochemist Rudolph Peters. The secretary of the Nobel committee, Göran Liljestrand, made an assessment of Fleming and Florey in the same year, but little was known about penicillin in Sweden at the time, and he concluded that more information was required. The following year, there was one nomination for Fleming alone and one for Fleming, Florey and Chain. Liljestrand and Nanna Svartz, the professor of medicine at the Karolinska Institute, considered their work, and while both judged Fleming and Florey equally worthy of a Nobel Prize, the Nobel committee was divided, and decided to award the prize that year instead to Joseph Erlanger and Herbert S. Gasser "for their discoveries relating to the highly differentiated functions of single nerve fibres". There were a large number of nominations for Florey and Fleming or both in 1945, and one for Chain, from Liljestrand, who nominated all three. Liljestrand noted that thirteen of the first sixteen nominations that came in mentioned Fleming, but only three mentioned him alone. This time evaluations were made by Liljestrand, Sven Hellerström (läkare) and sv, who endorsed all three. There were rumours that the committee would award the prize to Fleming alone, or half to Fleming and one quarter each to Florey and Chain. Fulton and Dale lobbied for the award to be given to Florey. The Nobel Assembly at the Karolinska Institute did consider awarding half to Fleming and one quarter each to Florey and Chain, but in the end decided to divide it equally three ways. On 25 October 1945, it announced that Fleming, Florey and Chain equally shared the 1945 Nobel Prize in Physiology or Medicine "for the discovery of penicillin and its curative effect in various infectious diseases." When The New York Times announced that "Fleming and Two Co Workers" had won the prize, Fulton demanded – and received – a correction in an editorial the next day. Dorothy Hodgkin received the 1964 Nobel Prize in Chemistry "for her determinations by X ray techniques of the structures of important biochemical substances." She became only the third woman to receive the Nobel Prize in Chemistry, after Marie Curie in 1911 and Irène Joliot Curie in 1935.

Пенициллин туындыларын әзірлеу

Пенициллиндердің емделетін ауруларының тар ауқымы немесе "әрекет спектрі", сондай-ақ ауызбен қабылданатын пенициллин V-тің нашар тиімділігі, инфекциялардың кең ауқымын емдеуге қабілетті пенициллиннің туындыларын іздестіруге алып келді. Пенициллиннің негізі – 6 АПА-ны бөліп алу, бензилпенициллинге қарағанда жақсартылған жартылай синтетикалық пенициллиндерді жасауға мүмкіндік берді. Ампициллинді Лондондағы Бичем зерттеу зертханалары әзірледі. 1961 жылы клиникалық қолдануға енгізілген кезде, ол ауыз арқылы қабылданатын және Грам-теріс және Грам-оң микроорганизмдерге қарсы тиімді болған алғашқы жартылай синтетикалық пенициллин болды. Бұл препарат бастапқы пенициллиннің қарапайым Грам-оң бактерияларға ғана тиімді болуымен салыстырғанда, Грам-оң және Грам-теріс бактерияларға қарсы кең спектрлі әрекетке ие болды. Пенициллиндер қатарының тағы бір жетістігі – карбенициллин, тикарициллин және пиперациллин сияқты антипсевдомональды пенициллиндер, олар Грам-теріс бактерияларға қарсы тиімділігімен ерекшеленеді. β-лактамалық сақинаның маңыздылығы соншалық, оған ұқсас антибиотиктер, соның ішінде мециллинамдар, карбапенемдер және ең бастысы, цефалоспориндер де өз құрылымдарының орталық бөлігі ретінде сақтап келеді. β-лактамалық пенициллиндер әлемде ең көп қолданылатын антибиотиктерге айналды. 1970 жылы Бичем зерттеу зертханалары жасаған жартылай синтетикалық пенициллин – амоксициллин, олардан ең көп қолданылатын препарат болды. 21-ші ғасырдың басында антибиотиктерді таңдау елдер арасында әртүрлі болды: Еуропада амоксициллин Ұлыбритания мен Германияда кеңінен қолданылса, Франция, Италия және Испания амоксиклав сияқты кең спектрлі комбинацияларды артық көрді, ал Скандинавия елдері тар спектрлі пенициллин V-ке сенді.

Антибиотиктерге төзімділік

1940 жылы Эрнст Чейн мен Эдвард Абрахам пенициллинге қарсы тұрақсыздықтың алғашқы белгісін – пенициллиназа ферментін өндіретін E. coli штаммын анықтады. Бұл штамм пенициллинді ыдыратып, оның антибактериялық әсерін жоятын еді. Чейн мен Абрахам пенициллиназаның химиялық табиғатын зерттеп, Nature журналында былай деп жазды: «Белсенді зат фермент екендігін 5 минут бойы 90°C температурада қыздыру және 6 рН-да калий цианидімен белсендірілген папаинмен инкубациялау арқылы жойылуы, сондай-ақ «целлофан» мембраналары арқылы диализделмеуінен көрінеді». Нобель сыйлығының лауреаты Флеминг Нобель лекциясында пенициллинге клиникалық жағдайда төзімділік пайда болу мүмкіндігі туралы ескертті: «Шоқырақтар дүкеннен пенициллинді кез келген адам сатып ала алатын күн тууы мүмкін. Онда білімсіз адам дозаны қателікпен қолданып, микробтарды дәріге төзімді ететін қауіп бар. Сол кезде тек уларға ғана дәрігердің рецепті қажет болатын, ал өзін-өзі емдеу мүмкіндігі де болды». 1947 жылы Ұлыбританияда антибиотиктерді рецепт бойынша беруді талап ететін заң қабылданды. 1951 жылы АҚШ та осындай заң қабылдады. Әлемнің басқа елдерінде батыстың фармацевтикалық өнімдерінің экспорты батыстың медициналық білімдері мен тәжірибесінен жылдам тарады, ал пенициллин көбінесе дәстүрлі медицинамен айналысатын емшілер тарапынан таратылды. 1999 жылы Ұлыбританияда жүргізілген сауалнама көрсеткендей, респонденттердің 39 пайызы антибиотиктердің суық тию мен гриппті емдей алатынына сенсе, 12 пайызы оларды ең жақсы ем деп есептеді. Антибиотиктерге деген осы қате сенімнің салдары ауыр болды. Ол дәрігерлердің беделін таблетка жеткізушілер деңгейіне түсірді. Көптеген адамдар бұрын назардан тыс қалған аурулары үшін медициналық көмекке жүгінді және олар көбінесе антибиотиктерді талап етті. Ал шаршаған дәрігерлер тіпті сұралмаған жағдайда да оларды беруге дайын болды. 1942 жылы Staphylococcus aureus штаммдарының кейбіреулері пенициллинге күшті төзімділік дамытты, ал 1960 жылдары көптеген штаммдар төзімді болды. 1946 жылы бактериолог Мэри Барбер Лондонның Хаммерсмит ауруханасында табиғи іріктеу арқылы пенициллинге төзімділікті зерттеуді бастады. Ол 1946 жылы бактериялық инфекциялардың сегізінің жетісі пенициллинге сезімтал болса, екі жылдан кейін сегізінің үшi ғана сезімтал болғанын анықтады. Медбикелер бактериялар мен пенициллинге ұшырап, бактериялық инфекцияларды жұқтырды. Миллер студенттік акушерлердің оннан үшi келген кезде бактериялармен қоныстанғанын анықтады; үш айдан кейін оннан жетісі қоныстанды. Мұның себебі денсаулық сақтау қызметкерлерінің нашар гигиеналық тәжірибелері, антибиотиктерді профилактикалық қолдану сияқты нашар медициналық тәжірибелер және нәрестелерді аналарынан алып, аурухананың үлкен бөлімшелеріне апару сияқты нашар басқарушылық тәжірибелер болды. 1952 жылы Австралияда антибиотиктерге төзімді инфекциялар тіркелді. 1957-1958 жылдардағы тұмау пандемиясы кезінде Ұлыбританияда 16 000 адам, ал АҚШ-та 80 000 адам бактериялық асқынулардан қайтыс болды; пневмонияға шалдыққандардың 28 пайызы қайтыс болды. Пневмонияның көп бөлігі ауруханада жұқтырылды, олардың көпшілігі ауруханада өсірілген штаммдарға төзімді болды. 1965 жылы Бостон қаласында Streptococcus pneumoniae вирусына қарсы төзімділіктің алғашқы жағдайы тіркелді. Содан бері бактериялардың басқа түрлері де төзімділік танытты.

In 1940, Ernst Chain and Edward Abraham reported the first indication of antibiotic resistance to penicillin, an E. coli strain that produced the penicillinase enzyme, which was capable of breaking down penicillin and negating its antibacterial effect. Chain and Abraham worked out the chemical nature of penicillinase which they reported in Nature as:
The conclusion that the active substance is an enzyme is drawn from the fact that it is destroyed by heating at 90° for 5 minutes and by incubation with papain activated with potassium cyanide at pH 6, and that it is non dialysable through "cellophane" membranes. In his Nobel lecture, Fleming warned of the possibility of penicillin resistance in clinical conditions:The time may come when penicillin can be bought by anyone in the shops. Then there is the danger that the ignorant man may easily underdose himself and by exposing his microbes to non lethal quantities of the drug make them resistant. At the time, only poisons required a doctor's prescription, and self treatment was a real possibility. Legislation was passed in the UK in 1947 to require a prescription for antibiotics. The United States followed in 1951. Elsewhere in the world, the export of Western pharmaceuticals diffused faster than Western medical knowledge and practices, and penicillin was often dispensed by practitioners of traditional medicine. As late as 1999, a study in the UK found that 39 per cent of respondents erroneously believed that antibiotics could cure colds and flu, and 12 per cent believed that they were the best treatment for them. The misplaced faith in antibiotics had serious consequences. It reduced the status of doctors to providers of pills. Many more people sought medical attention for ailments they would have ignored before, and they often demanded antibiotics. For their part, overworked doctors were increasingly willing to provide them even if not asked to do so. By 1942, some strains of Staphylococcus aureus had developed a strong resistance to penicillin and many strains were resistant by the 1960s. In 1946, bacteriologist Mary Barber began a study of penicillin resistance through natural selection at Hammersmith Hospital in London. She found that in 1946, seven out of eight bacterial infections were susceptible to penicillin, but two years later only three out of eight were. Nurses were exposed to both bacteria and penicillin and harboured and transmitted bacterial infections. Miller found that three out of ten student midwives were colonized by bacteria when they arrived; after three months, seven out of ten were. The problem was sloppy hygiene practices by health care workers, poor medical practices like prophylactic use of antibiotics, and slipshod administrative practices, such as taking babies from their mothers to large hospital nurseries where they could infect each other. Antibiotic resistant infections were reported in Australia in 1952. During the 1957–1958 influenza pandemic there were 16,000 deaths in the UK and 80,000 in US from bacterial complications; 28 per cent of those who contracted pneumonia died. Most cases of pneumonia were contracted in hospitals, and many of these were antibiotic resistant strains that had been nurtured there. In 1965, the first case of penicillin resistance in Streptococcus pneumoniae was reported from Boston. Since then other strains and species of bacteria have developed resistance.

Ауыл шаруашылығында пайдалану

1940 жылдардың соңы мен 1950 жылдардың басында Америкалық Cyanamid зертханалары жүргізген зерттеулер көрсеткендей, тауықтардың жеміне пенициллин қосу олардың салмағын 10 пайызға арттырды. Бұл себептер ХХІ ғасырда да талқылау тақырыбы болып келді. Келесі зерттеулер көрсеткендей, мал азығына пенициллин қосу азықтарды сіңіру тиімділігін жақсартады, біркелкі өсуге көмектеседі және ауруларды бақылауға мүмкіндік береді. 1951 жылы Азық-түлік және дәрі-дәрмек басқармасы пенициллинді құс пен малдың жеміне қоспа ретінде қолдануға рұқсат бергеннен кейін, фармацевтикалық компаниялар сұранысты қанағаттандыру үшін өндірісті арттырды. 1954 жылы АҚШ антибиотиктердің белгілі бір көлемін өндірді, оның белгілі бір бөлігі мал азығына жұмсалды. 1990 жылдары АҚШ антибиотиктердің белгілі бір көлемін өндірді, оның жартысы мал шаруашылығына жұмсалды. Антибиотиктерді ең көп пайдаланатын сала – құс шаруашылығы, ол шошқа және ірі қара малға қарағанда жыл сайын антибиотиктердің көп бөлігін тұтынады. 1981 жылы Ауыл шаруашылығы ғылымдары және технологиялар жөніндегі кеңес жүргізген зерттеуде, мал азығында қолдануға тыйым салу американдық тұтынушыларға жылына 3,5 миллиард долларға дейін (қазіргі шақта <есептелген сома> миллиард долларға тең) азық-түлік бағасының өсуіне әкелуі мүмкін екендігі болжалды. Ұлыбританияда да осыған ұқсас жағдай болды, онда 1963 жылы антибиотиктер өндірісінің 44 пайызын жануарлар тұтынды. 1950 жылдардың ортасында АҚШ-та сүттің ірімшікке қатыруы тоқтағаны туралы хабарлар тарады. FDA сүттің пенициллинмен ластанғанын анықтады, ол ірімшік жасау үшін қажетті бактерияларды өлтірді. 1963 жылы Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымы бүкіл әлемде сүтте пенициллиннің жоғары деңгейі бар екенін хабарлады. Пенициллинге аллергиясы бар адамдар сүт ішкенде аллергиялық реакцияны бастан кешіруі мүмкін. 1960 жылы Ұлыбританияда лорд Нетерторп төрағалық еткен комитет құрылды. 1962 жылы комитет жануарларға антибиотиктерді қолданудағы шектеулерді жеңілдетуді ұсынды. Олардың пікірінше, пайдасы зор және бактериялар қарсылық танытса да, жаңа антибиотиктер жақын арада әзірленеді, сондай-ақ жануарлардағы бактериялардың қарсылығы адам денсаулығына әсер ететініне ешқандай дәлел жоқ. Нетерторп комитетінің қорытындылары жаңа зерттеулер нәтижесінде жарияланбастан бұрын-ақ күмәнді болып көрінді, және комитет 1965 жылы мәселені қайта қарау үшін қайта шақырылды. Жаңа зерттеулер бактериялар антибиотиктерге төзімділік гендерін мұраға алу ғана емес, сонымен қатар оларды бір-біріне жеткізе алатынын көрсетті. 1967 жылы көп резистентті E. coli штаммы Ұлыбританияда он бес баланы өлтірді. 1971 жылы жануарларға терапиялық емес мақсатта антибиотиктерді қолдануға тыйым салынды. Көп ұзамай көптеген еуропалық елдер де соған ілесіп кетті. 1995 жылы Швеция Еуропалық Одаққа (ЕО) қосылғанда, онда антибиотиктердің өсімді ынталандырушы препараттарына (АГП) толық тыйым салынған болатын. Егер Швеция тыйым салуға ғылыми дәлелдер ұсынбаса, бұл ережелерді жеңілдететін еуропалық ережелермен алмастырылуы мүмкін еді. Екі швед ғалымы, Андерс Франклин мен Кристина Греко, және екі даниялық ғалым, Франк Ареструп пен Хенрик Вегенер күресті бастады. Көрсеткіштер оларға қарсы болғандай көрінді, бірақ бұл Ұлыбританиядағы сиырлардың жұқпалы ауруының пайда болуымен сәйкес келді, бұл саяси қысымға әкелді. 1996 жылдың желтоқсан айында Еуропалық Парламентінің Денсаулық сақтау және әлеуметтік мәселелер жөніндегі тұрақты комитеті АГП-ны қолдануға тыйым салу туралы дауыс берді. Еуропалық Одақ одан да ары барып, антибиотиктерді қолдануды шектеуді ұсынды.

Research conducted by the American Cyanamid laboratories in the late 1940s and early 1950s demonstrated that adding penicillin to chicks' feed increased their weight gain by 10 per cent. The reasons for this were still subject to debate in the twenty first century. Subsequent research indicated that adding penicillin to animal feed also improved feed conversion efficiency, promoted more uniform growth and facilitated disease control. After the Food and Drug Administration approved the use of penicillin as feed additives for poultry and livestock in 1951, the pharmaceutical companies ramped up production to meet the demand. By 1954, the United States was producing of antibiotics each year, of which was going into animal feed; in the 1990s, the United States was producing of antibiotics per year, of which half was going to livestock. The largest user remained the poultry industry, which consumed of antibiotics each year, compared to for hogs and for cattle. A 1981 study by the Council for Agricultural Science and Technology estimated that banning their use in animal feed could cost American consumers up to $3.5 billion a year (equivalent to $3.5 in 1981 is equivalent to about <calculated amount> in recent years billion in ) in increased food prices. The story was similar in the UK, where 44 per cent of antibiotic production was consumed by animals by 1963. By the mid 1950s, there were reports in the United States that milk was not curdling to make cheese. The FDA found that the milk was contaminated with penicillin, which was killing the bacteria required for cheesemaking. In 1963 the World Health Organization reported high levels of penicillin in milk worldwide. People who were allergic to penicillin could now get a reaction from drinking milk. A committee chaired by Lord Netherthorpe was established in the UK in 1960 to inquire into the use of antibiotics in animal feed. In 1962, the committee recommended that restrictions on the use of antibiotics in animals be relaxed. It contended that the benefits were substantial and that even if bacteria became resistant, new antibiotics would soon be developed, and there was no evidence that bacterial resistance in animals impacted human health. The Netherthorpe committee's conclusions were undermined by new research even before they were published, and the committee was recalled to reconsider the issue in 1965. New studies had shown that bacteria were not only were able to inherit the genes for antibiotic resistance, but they could also communicate them to each other. In 1967, a multiresistant strain of E. coli killed fifteen children in the UK. The use of antibiotics in animals for nontherapeutic use was banned there in 1971. Many other European countries soon followed. When Sweden acceded to the European Union (EU) in 1995, a total ban on antibiotic growth promoters (AGPs) had been in place there for ten years. This would be superseded by more relaxed EU rules unless Sweden could demonstrate scientific evidence in favour of a ban. Two Swedish scientists, Anders Franklin and Christina Greko, and two Danish scientists, lt=Frank Aarestrup and lt=Henrik Wegener, took up the fight. The odds seemed against them but this coincided with the United Kingdom BSE outbreak, which resulted in intense political pressure. In December 1996, the European Parliament's Standing Committee on Health and Welfare voted to ban the use of AGPs. The EU went further and recommended broad restrictions on the use of antibiotics.