22 июля родился Зельман Ваксман

Кто на самом деле создал антибиотики? Удивительная история Зельмана Ваксмана.

Когда возникает вопрос, кто «изобрел» антибиотики, все отвечают: "Александр Флеминг". Однако открытие Флеминга было случайным, да и «антибиотиком» пенициллин стал задним числом. Подлинным создателем антимикробных препаратов нужно считать человека, который долго и сознательно шел к этому, разработал не одно лекарство, да и само слово «антибиотик» — его заслуга.

Итак, встречайте — Зельман Ваксман, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1952 года с формулировкой:
«за открытие стрептомицина, первого антибиотика, эффективного при лечении туберкулеза».

От хедера и Одессы до Нью-Джерси.

Будущий нобелевский лауреат родился 22 июля 1888 года в селе Новая Прилука Винницкого уезда Подольской губернии Российской империи в семье Якова Ваксмана и Фрейды Лондон. Первое образование Ваксмана составили местный хедер (еврейская религиозная начальная школа) и знаменитая одесская гимназия № 5. Однако в Российской империи молодой исследователь прожил всего 22 года. В 1910 году, после смерти матери, Зельман подкопил денег и эмигрировал в США.  Вектор был выбран понятный: в штате Нью-Джерси (где много лет спустя, согласно кинематографу, будет чудить доктор Грегори Хаус) у сестер Зельмана уже была своя ферма.

Слово о «почвенничестве».

Именно фермерская жизнь сестер в буквальном, а не общественно-политическом смысле, предопределила его карьеру. Ваксман давно интересовался биологией, а жизнь на земле, по его воспоминаниям, вселила в него «желание выяснить химические и биологические механизмы земледелия и его основные принципы.

«Рядом с землей я решил искать ответ на многочисленные вопросы о цикличности жизни в природе, которые начали вставать передо мной», — писал позже ученый.

В 1911 году он поступил в колледж Рутгерса (сегодня это престижнейший Ратгерский университет, где трудится выдающийся биолог Константин Северинов). В 1915 году в жизни Ваксмана происходят две важные вехи: он получает степень магистра и гражданство США.

Рождение актиномицетов и микробная экология.

В те годы — хотя микробиология уже двигалась в полный рост, а свои Нобелевские премии получили и фон Беринг, и Кох — роль микроорганизмов в почве практически никто не учитывал. Но Ваксман пошел наперекор трендам. Еще будучи студентом-исследователем в Беркли, куда он временно перешел из Рутгерса, он всерьез увлекся актиномицетами — лучистыми грибками. Получив степень PhD, Ваксман вернулся в Рутгерс. Там он начал читать лекции и уверенно поднимался по академическим ступеням: от адъюнкт-профессора в 1925 году до профессора микробиологии в 1943. Все это время он глубоко изучал почвенных микробов и то, как они борются друг с другом. Фактически Ваксман стал пионером микробной экологии почв. При этом он активно занимался популяризацией своей дисциплины, что принесло ему широкую известность в научных кругах.

Удивительно, но в 1881 году всего в двух десятках километров от места рождения Ваксмана скончался Николай Пирогов, а из Одессы, где учился Зельман, за год до его рождения уехал Илья Мечников. Ваксман продолжил эту великую южную медицинскую преемственность, хоть и под флагом США.

Запрос от практического здравоохранения.

Этапным для ученых стал 1932 год. К тому времени стало окончательно ясно, что надежды Роберта Коха, открывшего возбудителя туберкулеза и, как поначалу казалось, нашедшего средство борьбы с ним (туберкулин), не оправдались. Сам Кох к тому моменту уже 22 года как покоился в могиле, а «белая чума» продолжала уносить миллионы человеческих жизней. Пенициллин Флеминга против микобактерий был бессилен. Однако эпидемиологам и фтизиатрам был известен один важный факт: палочка Коха быстро погибает, попадая в почву. Логично было предположить, что в земле скрывается ее естественный враг. Именно тогда Американская национальная ассоциация по борьбе с туберкулезом обратилась к признанному эксперту по почвенной микробиологии Зельману Ваксману с официальной просьбой: разобраться, что именно в почве столь губительно для микобактерии, вызывающей это заболевание.

Десять тысяч штаммов на пути к триумфу.

Ваксман взялся за работу системно. Сначала он проверил «нулевой факт»: взял культуру микобактерий и удостоверился в том, что они действительно погибают в почве. Конечно, было понятно, что убивает их не сама почва, а продукты жизнедеятельности каких-то других микроорганизмов. Но каких?
Пришлось перепробовать десять тысяч разных штаммов. Первый успех пришел в 1940 году, когда из любимых актиномицетов Actinomyces griseus было выделено вещество, которое назвали актиномицин. Он прекрасно убивал все микобактерии, но вот беда — попутно гибли и подопытные животные (морские свинки). Штамм переименовали в Streptomyces griseus и продолжили поиски.

В 1942 году было найдено новое вещество — стрептотрицин. Оно было лучше, но вот терапевтическое окно оказалось очень узким: от лечебной дозы до смертельной оставался слишком маленький интервал. Ваксман занялся очисткой стрептотрицина (как раз тогда прогремел очищенный пенициллин Флеминга), а продолжение поисков возложил на сотрудников. И новое вещество, от которого микобактерии мёрли как мухи, а морские свинки оставались здоровыми, удалось выделить аспиранту Ваксмана — Альберту Шацу. Так появился стрептомицин — второй в истории антибиотик (кстати, и сам термин «антибиотик» принадлежит Ваксману). В своей статье «Подлинная история открытия стрептомицина» Шац пишет: «Это случилось 19 октября 1943 года около двух часов дня, когда я понял, что был открыт новый антибиотик».

Тяжба за приоритет и «эффект Охотника».

А засим последовала весьма неприятная история спора о приоритете. Ведь новый антибиотик — это не только мировая слава и будущая Нобелевская премия, но и значительные деньги от крупнейших фармкомпаний. Ваксман хотел единоличных прав на стрептомицин, и Шац был вынужден начать судебную тяжбу. Правда, стороны в итоге пришли к досудебному соглашению. В его результате Шац получил некое финансовое вознаграждение и официальное подтверждение «правового и научного статуса сооткрывателя стрептомицина». Но человеческие и профессиональные отношения с Ваксманом были безнадежно испорчены. До конца своей жизни Шац так и остался PhD, занимаясь публичным отстаиванием своего приоритета в открытии стрептомицина (вспоминается Охотник из «Обыкновенного чуда» Евгения Шварца, посвятивший жизнь доказательствам своей правоты). Нобелевскую премию Шац тоже не получил. И все-таки само генеральное направление поиска антибиотиков у почвенных бактерий, безусловно, оставалось фундаментальной научной заслугой Ваксмана.

Анатомия препарата: давайте поговорим о самόм стрептомицине.

Если называть вещество по номенклатуре ИЮПАК (будучи юным химиком, автор любил подобные изыски), то получится весьма длинное слово, для произнесения которого еле-еле хватит половины урока химии:
О-2-Дезокси-2-(метиламино)-альфа-L-глюкопиранозил(1→2)-О-5-дезокси-3-С-формил-альфа-L-ликсофуранозил(1→4)-N,N’-бис(аминоиминометил)-D-стрептамин. Как же работает этот химический гигант? Механизм действия стрептомицина стал классическим для антибактериальной терапии. Попадая в микробную клетку, он прочно связывается с 30S-субъединицей рибосомы микобактерии. Это полностью блокирует синтез жизненно важных белков, за счет чего бактерия стремительно гибнет.

Кстати, поиск и дизайн новых молекул, способных аналогичным образом взаимодействовать с рибосомами бактерий на основе рентгеноструктурного анализа самих рибосом, — одно из самых востребованных направлений современной биофизики и эпидемиологической фармакологии. Именно в этой области работает выдающийся ученый Ада Йонат — одна из четырех женщин-лауреатов Нобелевской премии по химии. Но о ней мы обязательно расскажем как-нибудь в другой раз.

Закулисье Нобелевского комитета и великое эхо. Интересный факт: в длинном списке из 122 номинаций 1952 года на Нобелевскую премию по физиологии и медицине Ваксман встречается всего четыре раза. Были и более популярные имена — например, выдающийся немецкий бактериолог и гигиенист Пауль Уленгут, так и не получивший своей премии, хотя номинировавшийся на нее рекордные 40 раз. Впрочем, сам Ваксман суммарно выдвигался аж 45 раз, и чаще всего — в 1950 году (16 номинаций). Один раз в том же триумфальном 1952 году был-таки номинирован и Альберт Шац. Но премию дали Ваксману единолично. На вручении награды представитель Каролинского института Арвид Волгрен подчеркнул принципиальную разницу подходов, которая так важна для академической науки:

В отличие от открытия пенициллина профессором Александром Флемингом, которое было в значительной степени обусловлено случаем, получение стрептомицина стало результатом длительного, систематического и неутомимого труда большой группы ученых».

В тот вечер Зельмана Ваксмана справедливо назвали «одним из величайших благодетелей человечества». И кстати, другие слова, сказанные тогда на вручении, оказались по-настоящему пророческими: пионерский опыт поиска антибиотиков (а читай шире — препаратов против всяческих вредителей человеческого организма) в почве действительно стал важнейшим инструментом современной фармакологии. Спустя 63 года — в 2015 году — половину Нобелевской премии по физиологии и медицине получили Уильям Кэмпбелл из США и Сатоси Омура из Японии. Они создали революционный препарат против гельминтов — ивермектин. Его основой послужило вещество, выделяемое родственным «родителю» стрептомицина организмом Streptomyces avermitilis. Которое обнаружили где? Правильно, в почве. Одного из японских полей для гольфа. Прекрасное и очень громкое эхо Нобелевской премии Зельмана Ваксмана, зазвучавшее в XXI веке.