از کشف تا ساخت صنعتی پنی سیلین

الکساندر فلمینگ

در سپتامبر سال 1928، الکساندر فلمینگ در بیمارستان سنت ماری در لندن در برای جدا کردن باکتری ها استافیلوکوکوس اورئوس که باعث جوش می شد، در تلاش بود. در این روش برای رشد باکتری ها از سطح یک محلول غذایی استفاده شده بود. یکی از ظرف ها اتفاقی با یک ذره خارجی آلوده شده بود.

به طور معمول، یک صفحه آلوده شده دور انداخته می شود. با این حال، فلمینگ دریافت که هیچ باکتری در نزدیکی ماده مهاجم رشد نکرده است (شکل 1.1 را ببینید). نبوغ فلمینگ بود که فهمید این مشاهده معنی دار است و یک آزمایش “شکست خورده” نیست. فلمینگ تشخیص داد که کشته شدن سلول ها باید به یک علت عامل ضد باکتری باشد.

او ذره خارجی را جدا کرد و متوجه شد که آن یک کپک معمولی از جنس پنی سیلیوم (که بعدها به عنوان Penicillium notatum شناسایی شد) است. فلمینگ کپک را پرورش داد تا رشد بکند و با استفاده از روش های استخراجی خامی که در دسترس بود، موفق به دست آوردن یک مقدار کوچک از مواد ترشح شده شد. او سپس نشان داد که این ماده خاصیت ضد میکروبی قوی دارد و نام محصول پنی سیلین را گذاشت. فلمینگ با دقت محیط کشت را حفظ کرد، اما این کشف اساسا برای بیش از یک دهه خفته ماند.

 

شکل 1. عکس از الکساندر پلیت اصلی فلمینگ که کپک پنی سیلیوم نوتاتوم روی آن رشد کرده و اثر مهار کننده رشد باکتری را نشان داده است.
شکل 1. عکس از الکساندر
پلیت اصلی فلمینگ که کپک پنی سیلیوم نوتاتوم روی آن رشد کرده و اثر مهار کننده رشد باکتری را نشان داده است.

 

جنگ جهانی دوم انگیزه برای احیای کشف ارائه شده است. داروهای سولفا تقریبا طیف فعالیت محدودی دارند، و یک آنتی بیوتیک با کمترین عوارض جانبی و کاربرد گسترده تر به شدت مورد نیاز شد. هاوارد فلوری و ارنست چین از آکسفورد تصمیم به ساخت مشاهدات فلمینگ گرفتند. نورمن هلسی نقش کلیدی در تولید مواد کافی برای چین و فلوری به منظور آزمایش اثر پنی سیلین ایفا کرده است.

هلسی، به عنوان یک بیوشیمیست آموزش دیده است، به عنوان یک مهندس زیستی ایفا نقش می کند. او روشی برای نظارت بر مقدار پنی سیلین ساخته شده توسعه داد به طوری که برای تعیین سینتیک تخمیر، یک تکنیک کشت که می تواند به راحتی می توان اجرا کرد، و یک رمان فرآیند تماس استخراج برای بازیابی کالا بسیار ظریف ابداع. پس از ماه ها تلاش بسیار زیاد، آنها به اندازه کافی پنی سیلین برای درمان برخی از حیوانات آزمایشگاهی تولید کردند.

هجده ماه بعد از شروع این پروژه، آنها شروع به درمان پلیس لندن برای عفونت خون کردند. پنی سیلین در ابتدا با شگفتی کار می کرد و بیماران را به نقطه بازیابی برمی گرداند. متاسفانه، عرضه پنی سیلین که تمام می شد و انسان ها به حالت نخست خود باز می گشتند و می مردند. با این حال، فلوری و چین پتانسیل بسیار زیاد پنی سیلین را نشان دادند، اگر می توانستند آن را در مقدار کافی بسازند.

برای درست کردن مقدار زیادی از پنی سیلین به یک پروسه ای نیاز می باشد، و برای توسعه چنین فرایندی، علاوه بر فیزیولوژیست میکروبی و دانشمندان دیگر زیست شناس، به مهندسان مورد نیاز خواهد بود. جنگ وضعیت بسیار پیچیده ای است. خدمات صنعتی، بریتانیا قبلا کاملا به جنگ اختصاص داده شده بود. فلوری و همکارانش شرکت های دارویی در ایالات متحده را متقاعد به توسعه ظرفیت برای تولید پنی سیلین کردند، چون ایالات متحده آمریکا در آن زمان در جنگ نبود.

شرکت ها و آزمایشگاه های دولتی بسیاری، به کمک بسیاری از دانشگاه ها، در زمان چالش. به خصوص آزمایشگاه تحقیقات برجسته مرک، فایزر، اسکوئیب، و وزارت کشاورزی ایالات متحده شمالی منطقه ای در Peoria، ایلینوی اولین تلاش ها برای انجام تخمیر نسبتا کم بود. تلاش بزرگی برای سنتز شیمیایی پنی سیلین بکار رفت. که در این اقدام صدها نفر از شیمیدانان در گیر بودند. در نتیجه، در ابتدا بسیاری از شرکت ها تمایلی به انجام فرآیند تخمیر، فراتر از مرحله پایلوت نبودند.

تصور می شد که سیستم تخمیر پایلوت می تواند پنی سیلین کافی برای پاسخگویی به نیازهای تست بالینی تولید کند، اما تولید در مقیاس بزرگ به زودی با سنتز شیمیایی انجام می شود.در آن زمان، شرکتی در ایالات متحده به موفقیت بزرگی در سنتز شیمیایی داروهای دیگر رسید، که به شرکت یک مقدار زیادی از کنترل بر تولید داروها داده شد.

سنتز شیمیایی پنی سیلین ثابت شده است بسیار دشوار است. ( که در 1950 میلادی انجام گرفت و مسیر سنتز آن هنوز هم قابل رقابت با تخمیر نمی باشد.) با این حال، در سال 1940 تخمیر برای تولید دارو یک روش اثبات نشده بود، و اکثر شرکت ها در سنتز شیمیایی در نهایت تسلیم شرط بندی شدند.

 

نویسنده : سعید کارگر

کانال تلگرامی بیوتکنولوژی
کانال تلگرامی بیوتکنولوژی

همچنین شاید مطالب زیر مورد پسندتان باشد...

افزودن یک دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *