100 великих научных открытий

Коллектив авторов

Со своей идеей Бантинг обратился к профессору университета Торонто Джону Маклеоду, одному из авторитетнейших ученых, изучавших диабет. Маклеод отнесся к затее молодого коллеги скептически, ведь к тому времени куда более опытные ученые уже предприняли множество попыток выделить островковые клетки, но все эксперименты заканчивались неудачно. Однако Фредерику в конце концов удалось убедить Джона, и тот предоставил ему крохотную, плохо оборудованную лабораторию, 10 подопытных собак и помощника, студента-медика Чарльза Беста.

Работа началась летом 1921 г. На тот момент оба экспериментатора не обладали ни теоретическими знаниями, ни практическими навыками. Профессор Маклеод обучил Беста оперативному

удалению поджелудочной железы, дал ряд советов – и уехал в отпуск в родную Шотландию.

Перво-наперво Бантинг и Бест удалили поджелудочную у одной группы подопытных собак, что привело к росту уровня глюкозы в крови и развитию диабета. (Надо заметить, в то время как раз появился новый метод определения концентрации глюкозы, требовавший всего 0,2 мл крови, а не 25 мл, как раньше, что позволило не изнурять и без того слабых больных.) У другой группы собак ученые перевязали проток поджелудочной железы, и постепенно та ее часть, что вырабатывала пищеварительные соки, атрофировалась. После ж'eлезы вырезали, заморозили в растворе солей и отфильтровали, а полученную изолированную субстанцию назвали «айлетин». Это вещество Бантинг и Бест стали вводить больным собакам по нескольку раз в день, и уровень глюкозы в крови начал снижаться – животные поправлялись буквально на глазах.

Своими достижениями Бантинг и Бест незамедлительно похвастались перед Маклеодом. Тот был немало впечатлен, однако потребовал проведения дополнительных тестов. Ученые понимали, что для дальнейших исследований им требуется большее количество действующего вещества, потому решили использовать поджелудочные железы крупного рогатого скота. Успешные эксперименты следовали один за другим, Маклеод осознал, что ученые стоят на пороге крупнейшего открытия, и выделил им более крупную лабораторию, снабдив ее всеми необходимыми ресурсами. А кроме того, предложил назвать полученное вещество инсулином.

В конце 1921 г. к группе ученых присоединился еще один участник – биохимик Бертрам Коллип. Его задачей было очистить новое вещество, чтобы инсулин стал пригоден для лечения людей. Также в ходе исследования ученые пришли к выводу, что можно использовать целую поджелудочную железу, не прибегая к длительному процессу атрофии ее пищеварительной части.

Поначалу Бантинг и Бест пробовали вводить инсулин себе, но, кроме слабости и озноба, никаких других проявлений не обнаружили. Инъекция инсулина впервые была сделана 11 января 1922 г. 14-летнему канадцу Леонарду Томпсону, страдавшему диабетом. Увы, эта инъекция не привела к желаемым результатам – уровень глюкозы в крови снизился незначительно, а место укола воспалилось. Коллип продолжил работу по очистке инсулина, и 23 января Леонард получил новую дозу. Результат был ошеломляющий: уровень глюкозы упал с 29 до 6,7 ммоль/л. С каждым днем пациент чувствовал себя все лучше, постепенно набирая силы и вес.

Ученые принялись тестировать инсулин на других пациентах с диабетом, и очень скоро новости об открытии лекарства достигли Европы. В 1923 г. Нобелевский комитет наградил Бантинга и Маклеода премией в области физиологии и медицины – это был грандиозный успех, тем не менее Бантинг был недоволен, что его коллега Бест не получил награды. Чтобы поблагодарить Беста за вклад в открытие инсулина, Бантинг отдал ему половину своей части «нобелевки», а Маклеод разделил свою часть с Коллипом. Споры о справедливости вручения премии не утихали долгое время. Многие считали, что Маклеод ничего не заслужил, хотя именно он помог воплотить идею Бантинга, предоставив лабораторию, оказав помощь ценными советами и связями, благодаря которым весть об открытии быстро разлетелась по всему миру.

Вскоре началось широкое изготовление инсулина, и к 1923 г. лекарством были снабжены все пациенты

Североамериканского континента. В Европу же его привез нобелевский лауреат Август Крог. Хотя инсулином полностью вылечить больного невозможно, открытие гормона стало одним из величайших прорывов науки ХХ в. Оно дало шанс людям, страдающим диабетом, прожить долгую, счастливую жизнь.

Пенициллин

Первый антибиотик – пенициллин, действие которого основано на подавлении синтеза внешних оболочек бактериальных клеток, – был открыт совершенно случайно. «Проснувшись на рассвете 28 сентября 1928 года, я, конечно, не планировал революцию в медицине своим открытием первого в мире антибиотика – убийцы бактерий», – эту запись в дневнике сделал Александр Флеминг, человек, который открыл пенициллин.

В начале XX в. человечество уже пользовалось телеграфом, телефоном, радио, автомобилем и самолетом – но вместе с тем такие болезни, как тиф, дизентерия, легочная чума, пневмония и сепсис, оставались для людей смертельной угрозой. Идея борьбы с микробами с помощью самих микробов была выдвинута Луи Пастером, который выяснил, что под воздействием некоторых микроорганизмов бациллы сибирской язвы погибают. А диссертация студента-медика Эрнеста Дучесне свидетельствует о том, что уже в 1897 г. он использовал плесень (точнее, содержащийся там пенициллин) для борьбы с бактериями, вызывающими брюшной тиф у морских свинок. Увы, эпохальное открытие Дучесне так и не совершил, поскольку… скоропостижно скончался.

Официальным же изобретателем первого антибиотика – пенициллина – считается британский бактериолог Александр Флеминг (1881—1955). К тому времени он уже был известен как блестящий исследователь, который занимался изучением стафилококков, но мало кто знал, что его лаборатория стерильной чистотой не отличалась – а ведь именно это и стало залогом нового открытия. В 1928 г. Флеминг проводил рядовой эксперимент в ходе многолетнего исследования, посвященного изучению борьбы человеческого организма с бактериальными инфекциями. Вырастив колонии культуры стафилококков, ученый обнаружил, что отдельные чашки для культивирования заражены обыкновенной плесенью Penicillium – веществом, из-за которого хлеб при долгом хранении становится зеленым. Вокруг каждого пятна плесени Флеминг заметил область, в которой бактерий не было. Из этого он сделал вывод, что плесень вырабатывает вещество, убивающее бактерии.

Выделенное вещество получило название пенициллин. Дальнейшие исследования показали, что принцип его работы состоит в торможении или подавлении химической реакции, необходимой для существования бактерий. Пенициллин блокирует молекулы, участвующие в строительстве новых клеточных оболочек бактерий, подобно тому как налепленная на ключ жевательная резинка мешает открыть замок. Вместе с тем на здоровые клетки пенициллин не влияет, поскольку их наружные оболочки коренным образом отличаются от клеток бактерий.

Вскоре было обнаружено, что, помимо стафилококка, пенициллин убивает возбудителей скарлатины, дифтерии, пневмонии и менингита. А вот против паратифа и брюшного тифа новое средство оказалось бессильно.

В 1929 г. Флеминг опубликовал доклад о своем открытии в английском журнале экспериментальной патологии. Продолжая исследования, он понял, что работать с пенициллином трудно, производство происходит медленно, кроме того, пенициллин не может существовать в теле человека достаточно долго, чтобы убивать бактерии. Также, несмотря на все старания, ученый не мог извлечь и очистить активное вещество. До 1939 г. он совершенствовал новый препарат, однако вывести эффективную культуру ему так и не удалось.