גילוי של האנטיביוטיקה הראשונה אי פעם, בידוד של ליזוזים. נפתח פעמיים. איך רוסיה לא הפכה למקום הולדתה של אנטיביוטיקה? איחוד של גרמנים ויפנים

קשה לדמיין כעת שמחלות כמו דלקת ריאות, שחפת ומחלות מין רק לפני 80 שנה משמעותן גזר דין מוות לחולה. לא היו תרופות יעילות נגד זיהומים, ואנשים מתו באלפי ומאות אלפים. המצב הפך לקטסטרופלי בתקופות של מגיפות, כאשר אוכלוסיית עיר שלמה מתה כתוצאה מהתפרצות של טיפוס או כולרה.

כיום, בכל בית מרקחת, תרופות אנטיבקטריאליות מוצגות במגוון הרחב ביותר, ואפילו מחלות אימתניות כמו דלקת קרום המוח ואלח דם (הרעלת דם כללית) ניתנות לריפוי בעזרתן. רחוק מרפואה, אנשים ממעטים לחשוב מתי הומצאו האנטיביוטיקה הראשונה, ולמי האנושות חייבת הצלת מספר עצום של חיים. קשה עוד יותר לדמיין כיצד טופלו מחלות זיהומיות לפני הגילוי המהפכני הזה.

החיים לפני האנטיביוטיקה

אפילו ממהלך ההיסטוריה של בית הספר, רבים זוכרים שתוחלת החיים לפני עידן העת המודרנית הייתה קטנה מאוד. גברים ונשים שחיו עד גיל שלושים נחשבו לאריכי כבד, ואחוז תמותת התינוקות הגיע לערכים מדהימים.

לידה הייתה מעין הגרלה מסוכנת: מה שנקרא קדחת הלידה (זיהום של האישה בלידה ומוות מספסיס) נחשב לסיבוך שכיח, ולא הייתה לו תרופה.

פצע שהתקבל בקרב (ואנשים בכל עת נלחמו הרבה וכמעט ללא הרף) הוביל בדרך כלל למוות. ולרוב לא בגלל שנפגעו איברים חיוניים: אפילו פציעות בגפיים פירושן דלקת, הרעלת דם ומוות.

היסטוריה עתיקה וימי הביניים

מצרים העתיקה: לחם עובש כחומר חיטוי

עם זאת, אנשים מימי קדם ידעו על סגולות הריפוי של מזונות מסוימים ביחס למחלות זיהומיות. לדוגמה, לפני 2500 שנה בסין השתמשו בקמח סויה מותסס לטיפול בפצעים מוגלתיים, ועוד קודם לכן השתמשו בני המאיה בעובש מסוג מיוחד של פטריות לאותה מטרה.

במצרים במהלך בניית הפירמידות, לחם עובש היה אב הטיפוס של חומרים אנטיבקטריאליים מודרניים: חבישות איתו הגדילו משמעותית את הסיכוי להחלמה במקרה של פציעה. השימוש בפטריות עובש היה מעשי אך ורק עד שמדענים התעניינו בצד התיאורטי של הנושא. עם זאת, לפני המצאת האנטיביוטיקה בצורתם המודרנית עדיין הייתה רחוקה.

זמן חדש

בעידן זה, המדע התפתח במהירות לכל הכיוונים, והרפואה לא הייתה יוצאת דופן. הגורמים לזיהומים מוגלתיים כתוצאה מפציעה או ניתוח תוארו בשנת 1867 על ידי ד' ליסטר, מנתח מבריטניה.

הוא זה שקבע שחיידקים הם הגורמים לדלקת, והציע דרך להילחם בהם בעזרת חומצה קרבולית. כך נוצרו חומרי חיטוי, שבמשך שנים רבות נותרו השיטה היחידה המוצלחת יותר או פחות למניעה וטיפול ב-purpuration.

היסטוריה קצרה של גילוי אנטיביוטיקה: פניצילין, סטרפטומיצין ואחרים

רופאים וחוקרים ציינו את היעילות הנמוכה של חומרי חיטוי נגד פתוגנים שחדרו לעומק הרקמות. בנוסף, השפעת התרופות נחלשה על ידי נוזלי הגוף של המטופל והייתה קצרת מועד. היה צורך בתרופות יעילות יותר, ומדענים ברחבי העולם פעלו באופן פעיל בכיוון זה.

באיזו מאה הומצאו האנטיביוטיקה?

תופעת האנטיביוזה (היכולת של מיקרואורגניזמים מסוימים להשמיד אחרים) התגלתה בסוף המאה ה-19.

בשנת 1887, אחד ממייסדי האימונולוגיה והבקטריולוגיה המודרנית, הכימאי והמיקרוביולוג הצרפתי המפורסם לואי פסטר, תיאר את ההשפעה המזיקה של חיידקי הקרקע על הגורם הסיבתי של שחפת.
בהתבסס על מחקריו, האיטלקי ברטולומיאו גוסיו בשנת 1896 השיג חומצה מיקופנולית במהלך ניסויים, שהפכה לאחד מהסוכנים האנטיבקטריאליים הראשונים.
מעט מאוחר יותר (בשנת 1899) גילו הרופאים הגרמנים אמריך ולוב את pyocenase, המדכא את הפעילות החיונית של הפתוגנים של דיפתריה, טיפוס וכולרה.
וקודם לכן - ב-1871 - הרופאים הרוסים פולוטבנוב ומנסיין גילו את ההשפעה ההרסנית של פטריות עובש על כמה חיידקים פתוגניים ואפשרויות חדשות בטיפול במחלות מין. לרוע המזל, הרעיונות שלהם, שנקבעו בעבודה המשותפת "המשמעות הפתולוגית של עובש", לא משכו תשומת לב ראויה ולא היו בשימוש נרחב בפועל.
בשנת 1894, I. I. Mechnikov ביסס את השימוש המעשי במוצרי חלב מותססים המכילים חיידקים אסידופילים לטיפול בהפרעות מעיים מסוימות. זה אושר מאוחר יותר על ידי מחקר מעשי של המדען הרוסי E. Gartier.

אולם עידן האנטיביוטיקה החל במאה ה-20 עם גילוי הפניצילין, שסימן את תחילתה של מהפכה של ממש ברפואה.

ממציא אנטיביוטיקה

אלכסנדר פלמינג - מגלה הפניצילין

שמו של אלכסנדר פלמינג מוכר מספרי הלימוד בביולוגיה בבית הספר אפילו לאנשים רחוקים מהמדע. הוא זה שנחשב למגלה החומר בעל פעולה אנטיבקטריאלית - פניצילין. על תרומתו שלא תסולא בפז למדע ב-1945, קיבל החוקר הבריטי את פרס נובל. מעניינים את הציבור הרחב לא רק פרטי התגלית שעשה פלמינג, אלא גם מסלול חייו של המדען, כמו גם תכונות אישיותו.

זוכה פרס נובל לעתיד נולד בסקוטלנד בחוות לכוווילד במשפחה הגדולה של חיאג פלמינג. אלכסנדר החל את לימודיו בדרוול, שם למד עד גיל שתים עשרה. לאחר שנתיים של לימודים באקדמיה, עבר קילמרנוק ללונדון, שם גרו ועבדו אחיו הגדולים. הצעיר עבד כפקיד, בעודו סטודנט במכון הפוליטכני המלכותי. פלמינג החליט לעסוק ברפואה בעקבות הדוגמה של אחיו תומס (רופא עיניים).

נכנס לבית הספר לרפואה בבית החולים סנט מרי, אלכסנדר בשנת 1901 קיבל מלגה ממוסד חינוכי זה. בתחילה, הצעיר לא העניק העדפה בולטת לתחום מסוים ברפואה. עבודתו התיאורטית והמעשית על ניתוח במהלך שנות הלימודים העידה על כישרון יוצא דופן, אך פלמינג לא חש תשוקה רבה לעבוד עם "גוף חי", שבזכותו הפך לממציא הפניצילין.

גורלה של הרופא הצעיר הייתה השפעתו של אלמרוט רייט, פרופסור ידוע לפתולוגיה שהגיע לבית החולים ב-1902.

רייט פיתח בעבר ויישם בהצלחה חיסון נגד טיפוס, אבל העניין שלו בבקטריולוגיה לא נעצר שם. הוא יצר קבוצה של אנשי מקצוע צעירים ומבטיחים, שכללה את אלכסנדר פלמינג. לאחר קבלת התואר בשנת 1906, הוזמן לצוות ועבד כל חייו במעבדת המחקר של בית החולים.

במהלך מלחמת העולם הראשונה שירת המדען הצעיר בצבא הסקר המלכותי בדרגת קפטן. במהלך הלחימה ומאוחר יותר, במעבדה שיצר רייט, חקר פלמינג את השפעותיהם של פצעים מחומרי נפץ ושיטות למניעה וטיפול בזיהומים מוגלתיים. והפניצילין התגלה על ידי סר אלכסנדר ב-28 בספטמבר 1928.

סיפור גילוי יוצא דופן

אין זה סוד שתגליות חשובות רבות התגלו במקרה. עם זאת, עבור פעילות המחקר של פלמינג, גורם המקרה הוא בעל חשיבות מיוחדת. עוד ב-1922, הוא גילה את התגלית המשמעותית הראשונה שלו בתחום הבקטריולוגיה והאימונולוגיה, כשהצטנן והתעטש לתוך צלחת פטרי עם חיידקים פתוגניים. לאחר זמן מה גילה המדען שבמקום בו פגע הרוק שלו מתו מושבות הפתוגן. כך התגלה ותואר ליזוזים, חומר אנטיבקטריאלי הכלול ברוק האנושי.

כך נראית צלחת פטרי עם פטריות מונבטות Penicillium nottum.

לא פחות באקראי, העולם למד על פניצילין. כאן עלינו לתת כבוד ליחס הרשלני של הצוות לדרישות סניטריות והיגייניות. או שכלי הפטרי נשטפו בצורה גרועה, או שנבגי עובש הובאו ממעבדה שכנה, אך כתוצאה מכך, פניציליום נוטום עלה על גידולי הסטפילוקוקוס. תאונה משמחת נוספת הייתה עזיבתו הארוכה של פלמינג. הממציא העתידי של פניצילין לא היה בבית החולים במשך חודש, שבזכותו הספיק העובש לגדול.

כשחזר לעבודה, גילה המדען את ההשלכות של חוסר זהירות, אך לא זרק מיד את הדגימות הפגומות, אלא בחן אותן מקרוב. לאחר שגילה שאין מושבות סטפילוקוקוס סביב העובש הגדל, פלמינג החל להתעניין בתופעה זו והחל לחקור אותה לעומק.

הוא הצליח לזהות את החומר שגרם למותם של חיידקים, שאותו כינה פניצילין. לאחר שהבין את חשיבות תגליתו לרפואה, הקדיש הבריטי יותר מעשר שנים לחקר החומר הזה. פורסמו עבודות שבהן ביסס את תכונותיו הייחודיות של פניצילין, אולם הכיר בכך שבשלב זה התרופה אינה מתאימה לטיפול באנשים.

פניצילין, שהושג על ידי פלמינג, הוכיח את פעילותו קוטל חיידקים נגד מיקרואורגניזמים גרם שליליים רבים ובטיחות לבני אדם ובעלי חיים. עם זאת, התרופה לא הייתה יציבה, והצריכה מתן תכוף של מינונים גדולים. בנוסף, היו בו יותר מדי זיהומי חלבון, מה שנתן לתופעות לוואי שליליות. ניסויים לייצוב וטיהור פניצילין נערכו על ידי מדענים בריטים מאז התגלתה האנטיביוטיקה הראשונה ועד 1939. עם זאת, הם לא הובילו לתוצאות חיוביות, ופלמינג צינן את הרעיון של שימוש בפניצילין לטיפול בזיהומים חיידקיים.

המצאת פניצילין

הפניצילין של פלמינג קיבל את ההזדמנות השנייה שלו ב-1940.

באוקספורד, הווארד פלורי, נורמן וו. הטלי וארנסט צ'יין שילבו את הידע שלהם בכימיה ומיקרוביולוגיה כדי לפתח תרופה בייצור המוני.

לקח כשנתיים לבודד חומר פעיל טהור ולבדוק אותו במסגרת קלינית. בשלב זה, המגלה היה מעורב במחקר. פלמינג, פלורי וצ'יין הצליחו לטפל בהצלחה במספר מקרים חמורים של אלח דם ודלקת ריאות, שבזכותם הפניצילין תפס את מקומו הראוי בפרמקולוגיה.

לאחר מכן, יעילותו הוכחה ביחס למחלות כמו אוסטאומיאליטיס, קדחת לידה, גנגרנה גזים, ספטיסמיה סטפילוקוקלית, זיבה, עגבת ועוד זיהומים פולשניים רבים.

כבר בשנים שלאחר המלחמה נמצא כי אפילו אנדוקרדיטיס ניתן לטפל באמצעות פניצילין. פתולוגיה לבבית זו נחשבה בעבר חשוכת מרפא והייתה קטלנית ב-100% מהמקרים.

הרבה על זהות המגלה אומרת העובדה שפלמינג סירב בתוקף לרשום פטנט על תגליתו. מתוך הבנה של חשיבות הסם לאנושות, הוא ראה חובה להעמידו לרשות כולם. בנוסף, סר אלכסנדר היה סקפטי מאוד לגבי תפקידו שלו ביצירת תרופת פלא למחלות זיהומיות, ותיאר זאת כ"מיתוס הפלמינג".

לפיכך, בתשובה לשאלת השנה שבה הומצא הפניצילין, יש לקרוא ל-1941. זה היה אז שהושגה תרופה יעילה מן המניין.

במקביל, פיתוח הפניצילין בוצע על ידי ארצות הברית ורוסיה.ב-1943 הצליח החוקר האמריקני זלמן וקסמן להשיג סטרפטומיצין, יעיל נגד שחפת ומגיפה, והמיקרוביולוגית זינאידה ארמוליבה בברית המועצות קיבלה במקביל קרוסטוזין (אנלוגי שהיה עדיף כמעט פי אחד וחצי על זרים).

ייצור אנטיביוטיקה

לאחר היעילות המוכחת מדעית וקלינית של אנטיביוטיקה, התעוררה שאלה טבעית לגבי הייצור ההמוני שלהן. באותה תקופה התנהלה מלחמת העולם השנייה, והחזית באמת הייתה זקוקה לאמצעים יעילים לטיפול בפצועים. בבריטניה, לא הייתה הזדמנות לייצר תרופות, אז ייצור ומחקר נוסף אורגנו בארה"ב.

מאז 1943, פניצילין מיוצר על ידי חברות תרופות בקנה מידה תעשייתי והציל מיליוני אנשים, והגדיל את תוחלת החיים הממוצעת. קשה להפריז במשמעות האירועים המתוארים לרפואה בפרט ולהיסטוריה בכלל, שכן מי שגילה את הפניצילין עשה פריצת דרך של ממש.

ערכו של פניצילין ברפואה וההשלכות של גילויו

החומר האנטיבקטריאלי של הפטרייה, שבודד על ידי אלכסנדר פלמינג ושופר על ידי פלורי, צ'יין והיטי, הפך לבסיס ליצירת אנטיביוטיקה רבות ושונות. ככלל, כל תרופה פעילה נגד סוג מסוים של חיידקים פתוגניים וחסרת אונים מול השאר. למשל, פניצילין אינו יעיל נגד החיידק של קוך. למרות זאת, התפתחותו של המגלה היא שאפשרה לווקסמן להשיג סטרפטומיצין, שהפך לישועה משחפת.

האופוריה של שנות החמישים על גילוי וייצור המוני של תרופה "קסם" נראתה מוצדקת לחלוטין. מחלות איומות, שנחשבו קטלניות במשך מאות שנים, נסוגו, ונוצרה הזדמנות לשפר משמעותית את איכות החיים. כמה מדענים היו כל כך אופטימיים לגבי העתיד שהם אפילו ניבאו סוף מהיר ובלתי נמנע לכל מחלה זיהומית. עם זאת, אפילו מי שהמציא את הפניצילין הזהיר מפני השלכות בלתי צפויות אפשריות. וכפי שהראה הזמן, הזיהומים לא נעלמו לשום מקום, וניתן להעריך את התגלית של פלמינג בשתי דרכים.

היבט חיובי

הטיפול במחלות זיהומיות עם הופעתה של רפואת הפניצילין השתנה באופן קיצוני. על בסיסו התקבלו תרופות היעילות כנגד כל הפתוגנים המוכרים. עכשיו דלקות ממקור חיידקי מטופלות די מהר ואמינות עם קורס של זריקות או טבליות, והפרוגנוזה להתאוששות היא כמעט תמיד חיובית. ירידה משמעותית בתמותת תינוקות, עלייה בתוחלת החיים ומוות מדלקת ריאות בקדחת הלידה הפכו לחריג נדיר. מדוע, אם כן, זיהומים כמעמד לא נעלמו לשום מקום, אלא ממשיכים לרדוף את האנושות באופן לא פחות פעיל מלפני 80 שנה?

השלכות שליליות

בזמן גילוי הפניצילין, היו ידועים זנים רבים של חיידקים פתוגניים. מדענים הצליחו ליצור כמה קבוצות של אנטיביוטיקה, שאיתם ניתן היה להתמודד עם כל הפתוגנים. עם זאת, במהלך השימוש בטיפול אנטיביוטי, התברר כי מיקרואורגניזמים תחת השפעת תרופות מסוגלים לעבור מוטציה, לרכוש עמידות. יתרה מכך, בכל דור של חיידקים נוצרים זנים חדשים, השומרים על עמידות ברמה הגנטית. כלומר, אנשים יצרו במו ידיהם מספר עצום של "אויבים" חדשים, שלא היו קיימים לפני המצאת הפניצילין, וכעת האנושות נאלצת לחפש כל הזמן פורמולות חדשות לחומרים אנטיבקטריאליים.

מסקנות ונקודות מבט

מסתבר שהתגלית של פלמינג הייתה מיותרת ואפילו מסוכנת? כמובן שלא, כי רק השימוש חסר המחשבה והבלתי מבוקר ב"נשק" שהתקבל נגד זיהומים הוביל לתוצאות כאלה. מי שהמציא את הפניצילין, בתחילת המאה ה-20, הסיק שלושה כללים בסיסיים לשימוש בטוח בחומרים אנטיבקטריאליים:

זיהוי של פתוגן ספציפי ושימוש בתרופה המתאימה;
מינון מספיק למוות של הפתוגן;
מהלך טיפול מלא ומתמשך.

למרבה הצער, לעתים רחוקות אנשים עוקבים אחר דפוס זה. תרופות עצמיות ורשלנות הן שהובילו להופעת אינספור זנים של פתוגנים וזיהומים שקשה לטפל בהם בטיפול אנטיביוטי. עצם גילוי הפניצילין על ידי אלכסנדר פלמינג הוא ברכה גדולה עבור האנושות, שעדיין צריכה ללמוד כיצד להשתמש בו בצורה רציונלית.

פניצילין התגלה בשנת 1928. אבל בברית המועצות, אנשים המשיכו למות גם כאשר במערב כבר טופלו באנטיביוטיקה זו בעוצמה ובעיקר.

נשק נגד מיקרואורגניזמים

אנטיביוטיקה (מהמילים היווניות "אנטי" - נגד ו"ביוס" - חיים) הם חומרים המדכאים באופן סלקטיבי את הפונקציות החיוניות של מיקרואורגניזמים מסוימים. האנטיביוטיקה הראשונה התגלתה בטעות בשנת 1928 על ידי המדען האנגלי אלכסנדר פלמינג. על צלחת פטרי, שבה גידל מושבה של סטפילוקוקוס לצורך הניסויים שלו, הוא מצא עובש אפור-צהבהב לא ידוע שהשמיד את כל החיידקים סביבו. פלמינג חקר את העובש המסתורי ועד מהרה בודד ממנו חומר אנטי-מיקרוביאלי. הוא קרא לזה "פניצילין".

בשנת 1939 המשיכו המדענים האנגלים הווארד פלורי וארנסט צ'יין את המחקר של פלמינג ועד מהרה הושק הייצור התעשייתי של פניצילין. בשנת 1945 זכו פלמינג, פלורי וצ'יין בפרס נובל על שירותים לאנושות.

תרופת פלא של עובש

בברית המועצות במשך תקופה ארוכה קנו אנטיביוטיקה במטבע חוץ במחירים מטורפים ובכמויות מאוד מוגבלות, כך שלא היו מספיק כאלה לכולם. סטלין הטיל באופן אישי על מדענים את המשימה לפתח תרופה משלהם. כדי ליישם משימה זו, בחירתו נפלה על המיקרוביולוגית המפורסמת זיניידה ויסאריונובנה ארמוליבה. בזכותה הופסקה מגיפת הכולרה ליד סטלינגרד, מה שעזר לצבא האדום לנצח בקרב על סטלינגרד.

שנים רבות לאחר מכן, נזכרה ירמוליבה בשיחתה עם המנהיג:

"- על מה אתה עובד עכשיו, חברה ירמוליבה?

אני חולם לעשות פניצילין.

מהו פניצילין?

אלה מים חיים, יוסף ויסריונוביץ'. כן, כן, המים החיים האמיתיים המתקבלים מעובש. הפניצילין נודע לפני עשרים שנה, אבל אף אחד לא התייחס לזה ברצינות. לפחות יש לנו.

מה תרצה?..

אני רוצה למצוא את התבנית הזו ולעשות הכנה. אם זה יצליח, נציל אלפי, ואולי מיליוני חיים! זה נראה לי חשוב במיוחד עכשיו, כשחיילים פצועים מתים מהרעלת דם, גנגרנה ומכל מיני דלקות.

לפעול. יסופק לך כל מה שאתה צריך."

אשת הברזל של המדע הסובייטי

העובדה שכבר בדצמבר 1944 החלו לייצר פניצילין המוני בארצנו, נובעת בדיוק מירמוליבה, אשת דון קוזק שסיימה בהצטיינות את לימודיה בגימנסיה, ולאחר מכן את המכון לרפואת נשים ברוסטוב.

הדגימה הראשונה של האנטיביוטיקה הסובייטית התקבלה על ידה מהעובש שהובא ממקלט הפצצות, שנמצא לא הרחק מהמעבדה ברחוב אובוקה. הניסויים שערך ירמוליבה בחיות מעבדה הניבו תוצאות מדהימות: חיות ניסוי גוססות, פשוטו כמשמעו, שנדבקו בעבר בחיידקים הגורמים למחלות קשות, ממש החלימו תוך זמן קצר לאחר הזרקת פניצילין אחת. רק לאחר מכן החליטה ארמוליבה לנסות את "המים החיים" על אנשים, ועד מהרה נעשה שימוש נרחב בפניצילין בבתי חולים שדה.

כך הצליחה ירמוליבה להציל אלפי חולים חסרי תקווה. בני זמננו ציינו כי האישה המדהימה הזו נבחנה על ידי אופי "ברזל" לא נשי, אנרגיה ותכליתיות. על המאבק המוצלח בזיהומים בחזית סטלינגרד בסוף 1942, הוענק לירמולייבה את מסדר לנין. ובשנת 1943 הוענק לה פרס סטלין לתואר ראשון, אותו העבירה לקרן ההגנה לרכישת מטוס קרב. אז הלוחמת המפורסמת זיניידה ירמוליבה הופיעה לראשונה בשמים מעל מולדתה רוסטוב.

הם העתיד

ארמוליבה הקדישה את כל חייה לחקר האנטיביוטיקה. במהלך תקופה זו, היא קיבלה את הדגימות הראשונות של אנטיביוטיקה מודרנית כמו סטרפטומיצין, אינטרפרון, ביצילין, אקמולין ודיפספן. וקצת לפני מותה אמרה זיניידה ויסאריונובנה בראיון לכתבים: "בשלב מסוים, הפניצילין היה המים החיים האמיתיים ביותר, אבל החיים, כולל חיי החיידקים, אינם עומדים במקום, ולכן תרופות חדשות ומתקדמות יותר הן צריך כדי להביס אותם.. ליצור אותם בהקדם האפשרי ולתת אותם לאנשים זה מה שהתלמידים שלי עושים יום ולילה. אז אל תתפלאו אם יום בהיר אחד יופיעו מים חיים חדשים בבתי החולים ובמדפי בתי המרקחת, אבל לא מעובש, אלא ממשהו אחר".

דבריה התבררו כנבואיים: יותר ממאה סוגים של אנטיביוטיקה ידועים כיום בכל העולם. וכולם, כמו הפניצילין "האח הצעיר" שלהם, משרתים את בריאותם של אנשים. אנטיביוטיקה היא בעלת ספקטרום רחב (פעיל נגד מגוון רחב של חיידקים) וספקטרום צר (יעיל רק נגד קבוצות ספציפיות של מיקרואורגניזמים). במשך זמן רב לא היו עקרונות אחידים למתן שמות לאנטיביוטיקה. אבל בשנת 1965 המליצה הוועדה הבינלאומית למינוח אנטיביוטיקה על הכללים הבאים:

אם המבנה הכימי של האנטיביוטיקה ידוע, השם נבחר תוך התחשבות בקבוצת התרכובות אליה היא שייכת.
אם המבנה אינו ידוע, השם ניתן לפי שם הסוג, המשפחה או המסדר שאליהם משתייך היצרן.
הסיומת "מיצין" מוקצית רק לאנטיביוטיקה המסונתזת על ידי חיידקים מהסדר Actinomycetales.
גם בכותרת תוכלו לתת אינדיקציה לגבי הספקטרום או אופן הפעולה.

GBOU של גימנסיה מס' 1505 של העיר מוסקבה

"הגימנסיה הפדגוגית-מעבדה בעיר מוסקבה"

תַקצִיר
עמידות חיידקים לאנטיביוטיקה

אלכסיונוק מריה

מְפַקֵחַ:נוזדרצ'בה א.נ.

פרק 1 אנטיביוטיקה………………..……………………………….…………………11

מהי אנטיביוטיקה? ……………..……………………………….….………4
היסטוריה של אנטיביוטיקה …..……………………………….……………4
איך אנטיביוטיקה משפיעה על חיידקים? ..………………….……………4
מדוע אנטיביוטיקה לא הורגת תאי מארח? …..…………..5
הופעת עמידות לאנטיביוטיקה בחיידקים ……………….……5

……………………6

פרק 3 העברת גנים אופקית………………….………………………….8

פרק 4. ביופילמים………………………..………………..……………………….…..9

סיכום………………………………………………………………………………..10

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה ………………………………….…………………………………..10
מבוא

כיום, אנטיביוטיקה נמצאת בשימוש נרחב ברפואה. אבל במהלך השימוש בהם, נמצאה הופעת עמידות לאנטיביוטיקה בחיידקים. וככל שהאנושות מטופלת זמן רב יותר באנטיביוטיקה, כך החיידקים מסתגלים מהר יותר לתרופות חדשות, שכן לא רק גנים העמידות עצמם נבחרים, אלא גם המנגנונים לרכישה מהירה שלהם על ידי חיידקים פתוגניים. המדע החל לחקור את הגורמים לתופעה זו וזיהה מספר מנגנונים של עמידות חיידקים לאנטיביוטיקה.

נושא זה נשקל על ידי מדענים רבים, ולכן הוא כתוב בשפה מדעית. התעניינתי בבעיית היציבות משתי סיבות. ראשית, סבי חלה, ובתהליך הטיפול שלו נוצרה בעיה, שכן החיידקים שגרמו למחלתו התבררו כעמידים כמעט לכל האנטיביוטיקה. כמו כן, אמי לומדת את הבעיה הזו, ונעשה לי מעניין להבין את הנושא הזה. הבנתי שהבעיה הזו באמת חשובה לכולם. לכן החלטתי לכתוב על עמידות חיידקים לאנטיביוטיקה בשפה מובנת לתלמידי בית הספר.

מטרת החיבור שלי היא ללמוד ולהציג בשפה מובנת לתלמידי בית הספר את מנגנוני העמידות של חיידקים לאנטיביוטיקה.

קיבלתי את המשימות הבאות:

1. הגדירו אנטיביוטיקה

2. ספר מי ומתי גילה אנטיביוטיקה.

3. תאר את מנגנון הפעולה של אנטיביוטיקה על חיידקים.

4. ענו על השאלה: "מדוע האנטיביוטיקה לא הורגת תאים איקריוטיים?"

5. תאר את מנגנוני העמידות של חיידקים לאנטיביוטיקה.

6. תאר מה הם ביופילמים והעברת גנים אופקית ואיזה תפקיד הם ממלאים בעמידות החיידקים לאנטיביוטיקה.

מבנה העבודה: התקציר מורכב ממבוא, פרקים עם סקירה תיאורטית, מסקנות ומקורות.

פרק 1 אנטיביוטיקה

1.1 מהי אנטיביוטיקה?

אנטיביוטיקה הוגדרה במקור כחומרים אורגניים ממקור טבעי או סינטטי למחצה, המסוגלים להרוג חיידקים או להאט את גדילתם. לאחרונה, רופאים ומדענים הפסיקו להפריד בין המושגים של אנטיביוטיקה ותרופות כימותרפיות (אנטיביוטיקה ממקור סינתטי לחלוטין).

1.2 היסטוריה של אנטיביוטיקה

מאז ימי קדם, אנשים השתמשו בעובש כדי לחטא פצעים. אבל האנטיביוטיקה הראשונה (פניצילין) התגלתה ב-1928 על ידי אלכסנדר פלמינג. פניצילין לשימוש טיפולי פותח על ידי המדענים פלורי וצ'יין.

לאחר גילוי הפניצילין, מדענים גילו אנטיביוטיקה רבות אחרות, כגון: אקטינומיצין, ניומיצין, סטרפטוטריצין, באציטראצין, פולימיקסין, ויומיצין, כלורמפניקול. מדענים פיתחו שינויים כימיים של אנטיביוטיקה טבעית שיש להם תכונות רפואיות טובות יותר. הם היו פחות רעילים, לא התפרקו בגוף האדם זמן רב יותר, חדרו טוב יותר לאיברים ורקמות, והצליחו לדכא יותר סוגי חיידקים.
1.3. איך אנטיביוטיקה משפיעה על חיידקים?

האנטיביוטיקה נקשרת באופן בלתי הפיך למטרה (אנזימים המעורבים בסינתזה של DNA, RNA, חלבונים ודופן התא), מה שמוביל לעצירה של תגובה מרכזית (חיונית). כתוצאה מכך, החיידק מת או מפסיק להתחלק (איור 1).

איור 1. מנגנון הפעולה של אנטיביוטיקה על חיידקים.

1.4. מדוע אנטיביוטיקה לא הורגת תאי מארח?

מכיוון שמבנה החלבונים האוקריוטיים האחראים לתגובות ביוכימיות מרכזיות בתא שונה מאלה הפרוקריוטים, אנטיביוטיקה הפועלת על חיידקים אינה רעילה לאאוקריוטים. קבוצת האנטיביוטיקה הבטוחה ביותר היא פניצילינים, שכן הם משבשים את היווצרות הפפטידוגליקן, שהוא חלק מדופן התא החיידקי. אוקריוטים אינם יוצרים פפטידוגליקן.

1.5. הופעת עמידות לאנטיביוטיקה בחיידקים

יצירת האנטיביוטיקה הראשונה סייעה לאנושות להתמודד עם מחלות קטלניות רבות. לדוגמה, עם שחפת, דלקת ריאות, זיהומים סטפילוקוקליים שונים ועוד רבים אחרים. אולם, קצת יותר מ-10 שנים לאחר תחילת השימוש באנטיביוטיקה הראשונה, התברר שחיידקים מפתחים עמידות בפניהם. בנוסף, בשנים האחרונות, מדענים גילו שעמידות לאנטיביוטיקה חדשה עולה כעת מהר יותר מבעבר. שנים של מחקר מדעי על כל הבעיות הקשורות להופעת עמידות בחיידקים זיהו שלושה גורמים עיקריים לתופעה זו. הראשון הוא העברת גנים אופקית.

יציבות, השני הוא התרחשות של מוטציות ספונטניות, והשלישי הוא היווצרות ביופילם על ידי חיידקים.

עכשיו בואו נסתכל מקרוב על המנגנונים והמסלולים העיקריים להופעתה של עמידות לאנטיביוטיקה.

פרק 2. מנגנונים של עמידות חיידקים לאנטיביוטיקה
איור 2. מנגנונים ביוכימיים של עמידות לתרופות. חובר על בסיס הסכימה שניתנה במאמר ש"ז מינדלין, מ"א. פטרובה, I. A. Bass, Zh. M. Gorlenko. מקור, אבולוציה והגירה של גנים עמידות לתרופות // גנטיקה.

2006. ו' 42. מס' 11. ס' 1495.
מנגנונים ביוכימיים שונים מובילים לעמידות לאנטיביוטיקה בחיידקים (איור 2).

ישנם המנגנונים הבאים:

ירידה בחדירות הממברנה.
הסרה אקטיבית של האנטיביוטיקה מהתא.
ביטול אנטיביוטיקה.
שינוי אנטיביוטי.
שינוי של מולקולת המטרה.

ידועים גם מנגנוני התנגדות נדירים יותר.

המנגנון הראשון הוא הפחתת החדירות של קרום התא על ידי שינוי ההרכב הכימי שלו.

אם האנטיביוטיקה חדרה לתוך החיידק, ניתן להסיר אותה באופן פעיל מהתא או להשבית אותה. ההובלה הפעילה של אנטיביוטיקה אל מחוץ לתא מתרחשת עקב עבודתם של חלבונים מיוחדים היוצרים משאבות טרנסממברניות המובילות אנטיביוטיקה. אי-אקטיבציה מתרחשת בשל העובדה שהחיידק יוצר אנזימים מיוחדים המשנים את המבנה הכימי של האנטיביוטיקה, וכתוצאה מכך הוא מאבד את פעילותו האנטי-בקטריאלית. שינויים במבנה הכימי יכולים להתרחש באמצעות פירוק או שינוי של האנטיביוטיקה. פירוק הוא תהליך הרס של מולקולה אנטיביוטית, למשל, עקב הידרוליזה. שינוי הוא תהליך של שינוי המבנה של מולקולה אנטיביוטית, למשל, ע"י הוספת קבוצות כימיות פונקציונליות נוספות. קבוצה פונקציונלית היא קטע מבני של מולקולה אורגנית (קבוצת אטומים מסוימת) הקובעת את תכונותיה הכימיות.

מנגנון נוסף הוא שינוי מולקולת המטרה של החיידק, וכתוצאה מכך מופרעת הקישור של האנטיביוטיקה והמטרה. המטרה היא המולקולה שהאנטיביוטיקה נקשרת אליה ומפריעה לתפקוד שלה, וכתוצאה מכך מותו של החיידק. המטרות הנפוצות ביותר הן DNA פולימראז, RNA פולימראז והריבוזום. ועבור ß-lactamases, המטרה היא הדיפפטיד שממנו נוצר דופן התא. שינוי מטרה מתרחש עקב התרחשות של מוטציות גנים ספונטניות או נוכחות של גנים מיוחדים. עמידות לריפמפיצין היא דוגמה מצוינת לעמידות הנובעת ממוטציה גנטית. Rifampicin נקשר לאחד החלבונים (תת-יחידת ביתא) המהווה חלק מה-RNA פולימראז, וכתוצאה מכך אינאקטיבציה של האנזים כולו. עמידות לריפמפיצין נובעת ממוטציות בגן המקודד לתת-יחידת הבטא. זה נובע מההעברה של רצף ה-AT ל-TA. כתוצאה מכך, בחלבון של תת-יחידת הבטא, חומצה אספרטית מוחלפת בוואלין. כתוצאה מכך, ריפמפיצין אינו מסוגל עוד להיקשר לאנזים שהשתנה. התדירות הגבוהה יחסית של מוטציות בגן תת-היחידה RNA פולימראז בטא מובילה לבחירה מהירה של מוטנטים עמידים, מה שמגביל מאוד את השימוש באנטיביוטיקה זו נגד חיידקים רגישים.

מבין המנגנונים הנדירים יותר, ידועה היווצרות של shunt מטבולי - החלפה של שרשרת תגובות אחת באחרת. לדוגמה, מנגנון זה משמש את האנטרוקוקים לעמידות לוונקומיצין.

אנטיביוטיקה זו נקשרת באופן בלתי הפיך לדיפפטיד D-Ala-D-Ala, המהווה חלק ממולקולת הפרקורסור ממנה נוצר דופן התא. כתוצאה מחיבור זה לא ניתן להיווצר דופן התא, והחיידק תמיד מת. מדענים חשבו שעמידות לאנטיביוטיקה כזו לא תתעורר, אך לאחר 30 שנה היא הופיעה. בזנים עמידים במקום הדיפפטיד D-Ala-D-Ala נמצא אחד נוסף - D-Ala-D-Lac, שהאנטיביוטיקה לא נקשרת אליו. לחיידקים עמידים יש שבעה גנים נוספים שמקורם בהעברה אופקית. הגנים הללו הם המעורבים בסינתזה של מבשר דופן תא חלופי. ורק לאחר שהאנטיביוטיקה נכנסת לתא.

יש גם מנגנון יציבות מעניין כמו חיקוי של מולקולת מטרה. חוקרים מצאו חלבון בחיידקים Mycobacterium smegmatis ו-Mycobacterium bovis שמתקפל למבנה שלישוני דומה מאוד לזה של הסליל הכפול של ה-DNA. חלבון זה מורכב מ-5 חומצות אמינו מקופלות לסליל ימני באותו רוחב בדיוק, עם אותו מטען וספקטרום ספיגת אור כמו מולקולת ה-DNA. אנטיביוטיקה (מקבוצת הפלואורוקווינולונים) שחדרה לתא נקשרת לחלבון, ולא ל-DNA. כתוצאה מכך, האנטיביוטיקה אינה משפיעה על סינתזת ה-DNA.

לתא חיידקי אחד יכולים להיות בו זמנית מספר מנגנונים שונים של עמידות לאנטיביוטיקה אחת.

עמידות חיידקים לאנטיביוטיקה יכולה להיות מולדת או נרכשת. עמידות מולדת עשויה לנבוע מהמוזרות של המבנה של מבנים חיצוניים או מהיכולת של סוג מסוים או סוג של חיידקים להפריש חומר המשבית את האנטיביוטיקה. ועמידות נרכשת מתרחשת כאשר גנים מועברים על ידי העברת גנים אופקית, או עקב התרחשות של מוטציה ספונטנית. כל המנגנונים שיש לחיידק עוברים בתורשה, שכן הם מקודדים ב-DNA.

פרק 3 העברת גנים אופקית

העברת גנים אופקית (HGT) היא תהליך של העברת מידע גנטי לאורגניזם שאינו צאצא. HGT מצריך השתתפות של לפחות שני תהליכים עצמאיים: העברה פיזית של DNA ושילוב ה-DNA המועבר בגנום המקבל, שבגללם התכונות הנרכשות בדרך זו עוברות בתורשה ביציבות.

את התפקיד העיקרי ב-HGT ממלאים אלמנטים גנטיים ניידים שונים: פלסמידים, טרנספוזונים, יסודות IS ואחרים.

פלסמידים הם יסודות גנטיים חוץ-כרומוזומליים בצורת מולקולת DNA סגורה או לינארית שיכולה להתקיים באופן אוטונומי בתא לאורך זמן. פלסמידים מבצעים העברה פיזית של גנים בין תאים של חיידקים שונים. הם גם פלטפורמה שעליה יש חילוף מתמיד של חומר גנטי באמצעות מערכות רקומבינציה שונות. רקומבינציה היא תהליך של החלפת חלקים דומים של DNA.

טרנספוזון הוא רצף DNA שיכול לנוע בתוך הגנום. טרנספוזונים מכילים גנים טרנספוזיציה וגנים נוספים ומוגבלים לחזרות טרמינליות מיוחדות ישירות או הפוכות.

יסודות IS דומים לטרנספוזונים, אך הם מקודדים רק לחלבונים המעורבים בתהליך הטרנספוזיציה. הם יכולים גם להיות חלק מטרנספוזונים מורכבים.

עקב השימוש האדיר והבלתי מבוקר באנטיביוטיקה ואקולוגיה לקויה, חלה ירידה במחסומים טבעיים המגבילים את האפשרות של HIP בחיידקים. זה הוביל לגנים של עמידות לאנטיביוטיקה.

החלו להיות משודרים בתדר גבוה יותר מבעבר.

פרק 4. ביופילמים

עמידות לאנטיביוטיקה יכולה להיווצר גם דרך היווצרות ביופילם על ידי חיידקים. ביופילמים הם מערכת על-תאית המורכבת מקהילת חיידקים עם מבנה סרט. סרטי ביו-פילם מסוגלים לשרוד במינונים טיפוליים מקסימליים של אנטיביוטיקה. סרטי ביולוגי יכולים להראות עמידות למספר אנטיביוטיקה. זה קורה מהסיבות הבאות.

קיום בביופילם של צורות מתמשכות ספציפיות של חיידקים או מתמידים. מתמיד הוא צורה מיוחדת של תא שלא מתרחשות בו תגובות ביוכימיות. לפיכך, האנטיביוטיקה אינה משפיעה על התא, מכיוון שלא מתרחשות בו תגובות, אך האנטיביוטיקה משפיעה על התאים המתפקדים. לאחר זמן מה, התא עוזב את המצב הזה ומתחיל לתפקד.
יכולת הסינון של המטריצה. בשל העובדה שמטריצה של ביופילמים חיידקיים מורכבת מביו-פולימרים שונים - פוליסכרידים, חלבונים ואפילו DNA, המטריצה לא רק קושרת תאים למבנה אחד, אלא גם ממלאת את החללים הבין-תאיים, מה שמאפשר לביופילם להסיר אנטיביוטיקה.
לאוכלוסיות חיידקים המרכיבות ביופילם יכולות להיות גם מנגנוני הגנה שונים שהוזכרו לעיל, המשלימים זה את זה.

לפיכך, היווצרות ביופילמים חיידקיים הופכת את החיידקים לעמידים יותר לאנטיביוטיקה מאשר תאים חיים חופשיים.
סיכום

הפיתוח וההתפשטות של עמידות לאנטיביוטיקה מרובה בקרב חיידקים פתוגניים כבר יוצרים בעיות חמורות בטיפול בזיהומים של בני אדם ובעלי חיים. בנוסף, קיימת סכנה ממשית שהמשך טיפול באנטיביוטיקה בדרך כלל יהפוך ללא יעיל. לכן יש צורך במנגנונים חדשים למלחמה בחיידקים פתוגניים. כרגע, מדענים מפתחים אסטרטגיות חדשות להילחם במחלות חיידקיות. אבל כעת המשימה העיקרית של האנושות היא להפסיק את השימוש הבלתי מבוקר באנטיביוטיקה. במילים אחרות, אין להשתמש באנטיביוטיקה ללא סכנה בריאותית חמורה.

בעבודה זו הושגו המטרות והיעדים על ידי.
בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה:

Mindlin S.Z., Petrova M.A., Bass I.A., Gorlenko Zh.M.מקור, אבולוציה והגירה של גנים עמידות לתרופות // גנטיקה. 2006. ו' 42. מס' 11. ש' 1495-1511.
פטרובה מ.א.העברה אופקית של גנים לעמידות לתרכובות כספית ואנטיביוטיקה באוכלוסיות טבעיות של פליאובקטריה. עבודת גמר לתואר דוקטור למדעי הביולוגיה. מוסקבה: 2013. ש' 52-89.
אגורוב נ.ס.יסודות הדוקטרינה של אנטיביוטיקה. ספר לימוד (מהדורה 6). מ.: בית ההוצאה לאור של אוניברסיטת מוסקבה, 2004. ש' 7-61.
אנציקלופדיה לילדים Avanta+ // כימיה. T.17. M.: Avanta+, 2004. S. 329.
Ovchinnikov Yu.A., Monastyrskaya G.S., Gubanov V.V., Lipkin V.M., Sverdlov E.D., Kiver I.F., Bass I.A., Mindlin S.Z., Danilevskaya O.N., Khesin R.B.מבנה ראשוני של החלפת נוקלאוטידים של Escherichia coli RNA polymerase בגן תת-יחידת הבטא של המוטנט rpoB255 עמיד לרימפיצין // גנטיקה מולקולרית וגנרלית. 1981. V.184. מספר 3. עמ' 536-538
Chebotar I.V., Mayansky A.N., Konchakova E.D., Lazareva A.V., Chistyakova V.P.עמידות לאנטיביוטיקה של חיידקי ביופילם // מיקרוביולוגיה קלינית וכימותרפיה אנטי-מיקרוביאלית. 2012. ו' 14, מס' 1. ש' 51-58.

Dostarynyzben bөlisu:

אַנְטִיבִּיוֹטִיקָה

לפני מאות שנים, הבחינו שעובש ירוק מסייע בטיפול בפצעים קשים. אבל בזמנים הרחוקים ההם לא ידעו על חיידקים או אנטיביוטיקה. התיאור המדעי הראשון של ההשפעה הטיפולית של עובש ירוק נעשה בשנות ה-70 של המאה ה-19 על ידי המדענים הרוסים V.A. Manassein ו-A.G. פולוטבנוב. לאחר מכן, עובש ירוק נשכח במשך כמה עשורים, ורק ב-1929 הוא הפך לסנסציה של ממש שהפכה את העולם המדעי. התכונות הפנומנליות של האורגניזם החי הלא נעים הזה נחקרו על ידי אלכסנדר פלמינג, פרופסור למיקרוביולוגיה באוניברסיטת לונדון.

הניסויים של פלמינג הראו שעובש ירוק מייצר חומר מיוחד בעל תכונות אנטיבקטריאליות ומעכב את הצמיחה של פתוגנים רבים.

אַנְטִיבִּיוֹטִיקָה. ההיסטוריה של ייצור ושימוש באנטיביוטיקה

המדען קרא לחומר הזה פניצילין, על שם השם המדעי של העובשים המייצרים אותו. במהלך מחקר נוסף, פלמינג מצא שלפניצילין יש השפעה מזיקה על חיידקים, אך יחד עם זאת אין לו השפעה שלילית על לויקוציטים, המעורבים באופן פעיל במאבק בזיהום, ותאי הגוף האחרים. אבל פלמינג לא הצליח לבודד תרבות טהורה של פניצילין לייצור תרופות.

דוקטרינת האנטיביוטיקה היא ענף סינתטי צעיר של מדעי הטבע המודרניים. לראשונה בשנת 1940, הושגה תרופה כימותרפית ממקור מיקרוביאלי, פניצילין, אנטיביוטיקה, בצורה גבישית, שפתחה את עידן האנטיביוטיקה.

מדענים רבים חלמו ליצור תרופות שיוכלו לשמש לטיפול במחלות אנושיות שונות, תרופות שיכולות להרוג חיידקים פתוגניים מבלי שיהיו להן השפעה מזיקה על גופו של החולה.

פול ארליך (1854-1915), כתוצאה מניסויים רבים, סינתזה בשנת 1912 תכשיר ארסן - סאלווארסן, אשר הורג את הגורם הסיבתי של עגבת במבחנה. בשנות ה-30 של המאה הקודמת, כתוצאה מסינתזה כימית, התקבלו תרכובות אורגניות חדשות - סולפאמידים, שביניהן סטרפטוסיד אדום (Prontosil) הייתה התרופה היעילה הראשונה שהייתה בעלת השפעה טיפולית בזיהומי סטרפטוקוק קשים.

במשך זמן רב הוא היה בבידוד נהדר, פרט לכינין, אלקלואיד של עץ הקינצ'ונה, המשמש את האינדיאנים של דרום ומרכז אמריקה לטיפול במלריה. רק רבע מאה לאחר מכן התגלו תכשירי סולפנילאמיד, ובשנת 1940 בודד אלכסנדר פלמינג פניצילין בצורתו הטהורה.

בשנת 1937 סונתז בארצנו סולפידין, תרכובת קרובה לפרונטוסיל. הגילוי של תרופות סולפה והשימוש בהן בפרקטיקה הרפואית היוו עידן ידוע בכימותרפיה של מחלות זיהומיות רבות, כולל אלח דם, דלקת קרום המוח, דלקת ריאות, אדמומית, זיבה ועוד כמה.

לואי פסטר וס' גברט דיווחו ב-1877 שחיידקים אירוביים מעכבים את הצמיחה של Bacillus anthracis.

בסוף המאה ה-19, V. A. Manassein (1841-1901) ו-A. G. Polotebnov (1838-1908) הראו שפטריות מהסוג Penicillium מסוגלות לעכב התפתחות פתוגנים של מספר מחלות עור אנושיות בתנאי in vivo.

I. I. Mechnikov (1845-1916) משך את תשומת הלב עוד בשנת 1894 לאפשרות להשתמש בכמה חיידקים ספרופיטים במאבק נגד מיקרואורגניזמים פתוגניים.

בשנת 1896 בודד R. Gozio תרכובת גבישית, חומצה מיקופנולית, מהנוזל התרבותי של Penicillium brevicompactum, המדכא את הצמיחה של חיידקי אנתרקס.

Emmirich and Low בשנת 1899 דיווחו על חומר אנטיביוטי המיוצר על ידי Pseudomonas pyocyanea, הם קראו לו pyocyanase; התרופה שימשה כגורם טיפולי כחומר חיטוי מקומי.

בשנים 1910-1913, O. Black ו- U. Alsberg בודדו חומצה פניצילית מפטרייה מהסוג Penicillium, בעלת תכונות אנטי-מיקרוביאליות.

בשנת 1929 גילה א' פלמינג תרופה חדשה פֵּנִיצִילִין, שבודד בצורה גבישית רק ב-1940.

התגלית של פלמינג

בשנת 1922, לאחר ניסיונות לא מוצלחים לבודד את הגורם הגורם להצטננות, גילה פלמינג בטעות את הליזוזים (השם הומצא על ידי פרופסור רייט), אנזים שהורג כמה חיידקים ואינו פוגע ברקמות בריאות. לרוע המזל, הסיכויים לשימוש רפואי בליזוזים התבררו כמוגבלים למדי, מכיוון שהוא היה יעיל למדי נגד חיידקים שאינם פתוגנים, ובלתי יעיל לחלוטין נגד אורגניזמים גורמי מחלות. גילוי זה הניע את פלמינג לחפש תרופות אנטיבקטריאליות אחרות שלא יהיו מזיקות לגוף האדם.

התאונה המשמחת הבאה, גילוי הפניצילין של פלמינג ב-1928, הייתה תוצאה של סדרה של נסיבות בלתי סבירות עד כדי כך שהן כמעט בלתי אמין. בניגוד לעמיתיו המוקפדים שניקו כלים של תרבית חיידקים לאחר שבוצעו, פלמינג לא זרק את התרביות במשך 2-3 שבועות עד שספסל המעבדה שלו היה עמוס ב-40-50 כלים. ואז הוא התחיל לנקות, מסתכל בתרבויות אחת אחת, כדי לא לפספס שום דבר מעניין. באחת הכוסות הוא מצא עובש, שלמרבה הפתעתו עיכב את התרבות החיידקים המחוסנת. לאחר הפרדת העובש, הוא גילה כי ה"מרק" שעליו גדל העובש רכש יכולת בולטת לעכב את גדילת המיקרואורגניזמים, וכן היו לו תכונות קוטליות ובקטריולוגיות.

רשלנותו של פלמינג והתבוננותו היו שני גורמים לסדרה שלמה של תאונות שתרמו לגילוי. העובש, שהתברר כתרבית נגועה, היה שייך למין נדיר מאוד. הוא הובא כנראה ממעבדה שבה גידלו דגימות עובש מבתיהם של חולי אסתמה על מנת לייצר מהם תמציות חוסר רגישות. פלמינג השאיר את הספל שהתפרסם מאוחר יותר על שולחן המעבדה והלך לנוח. מכת הקור בלונדון יצרה תנאים נוחים לצמיחת עובש, וההתחממות שלאחר מכן לחיידקים. כפי שהתברר מאוחר יותר, התגלית המפורסמת נבעה מצירוף מקרים של נסיבות אלה.

המחקר הראשוני של פלמינג סיפק מספר תובנות חשובות לגבי פניצילין. הוא כתב שזה "חומר אנטיבקטריאלי יעיל... שיש לו השפעה בולטת על קוקוסים פיוגניים וחיידקי דיפתריה. .. פניצילין, גם במינונים גדולים, אינו רעיל לבעלי חיים... ניתן לשער שהוא יהווה חומר חיטוי יעיל ביישום חיצוני באזורים המושפעים מחיידקים הרגישים לפניצילין, או במתן פנימי. עם זאת, ביודעו זאת, פלמינג לא נקט בצעד הבא המובן מאליו, ש-12 שנים מאוחר יותר נעשה על ידי הווארד וו. פלורי כדי לראות אם עכברים יינצלו מזיהום קטלני אם יטופלו בזריקות של מרק פניצילין. פלמינג רשם אותו למספר חולים לשימוש חיצוני. עם זאת, התוצאות לא היו עקביות. הפתרון התגלה כלא יציב וקשה לטיהור אם מדובר בכמויות גדולות.

כמו מכון פסטר בפריז, גם מחלקת החיסונים בסנט מרי שבה עבד פלמינג נתמכה במכירת חיסונים. פלמינג גילה שבמהלך הכנת החיסונים, הפניצילין עוזר להגן על תרביות מפני סטפילוקוקוס אאוראוס. זה היה הישג טכני, והמדען השתמש בו רבות, ונתן הזמנות שבועיות לייצור מנות גדולות של מרק. הוא שיתף דגימות תרבית של פניצילין עם עמיתים במעבדות אחרות, אבל הוא מעולם לא הזכיר את פניצילין באף אחד מ-27 המאמרים וההרצאות שפרסם בשנות ה-30 וה-40, גם כשמדובר בחומרים הגורמים למוות של חיידקים.

לפיכך, עד שהפניצילין הושג בצורה מטוהרת, היו ידועים חמישה סוכנים אנטיביוטיים (חומצה מיקופנולית, pyocyanase, actinomycetin, mycetin ו-tyrotricin). לאחר מכן, מספר האנטיביוטיקה גדל במהירות ועד היום תוארו כמעט 7000 מהם (נוצרו רק על ידי מיקרואורגניזמים); בעוד שרק כ-160 משמשים בפרקטיקה רפואית. עם קבלת הפניצילין כתרופה (1940), נוצר כיוון חדש במדע - תורת האנטיביוטיקה, שהתפתחה במהירות חריגה בעשורים האחרונים.

בשנות ה-70 תוארו יותר מ-300 אנטיביוטיקות חדשות מדי שנה. ב-1937 תיאר ולש את האנטיביוטיקה הראשונה ממקור סטרפטומיציטי, אקטימיציטין; ב-1939, קרסילניקוב וקורניאקו השיגו את המיצטין ואת דובוס, טירותריקין. לאחר מכן, מספר האנטיביוטיקה גדל בקצב מהיר מאוד.

פרס נובל לפיזיולוגיה או רפואה לשנת 1945 הוענק במשותף לפלמינג, צ'יין ופלורי "על גילוי הפניצילין והשפעותיו המרפאות במחלות זיהומיות שונות". בהרצאת נובל, פלמינג ציין כי "ההצלחה הפנומנלית של הפניצילין הובילה למחקר אינטנסיבי של התכונות האנטיבקטריאליות של עובשים ושל חברים נמוכים אחרים בממלכת הצמחים. רק למעטים מהם יש תכונות כאלה.

ב-10 שנות חייו הנותרות, הוענקו למדען 25 תארי כבוד, 26 מדליות, 18 פרסים, 30 פרסים וחברות כבוד ב-89 אקדמיות למדעים ואגודות מדעיות.

תופעות לוואי

עם זאת, אנטיביוטיקה היא לא רק תרופת פלא לחיידקים, אלא גם רעלים חזקים. מנהלים מלחמות קטלניות בינם לבין עצמם ברמת המיקרו-עולם, בעזרתם, חלק מהמיקרואורגניזמים מתמודדים באכזריות עם אחרים. האדם הבחין בתכונה זו של אנטיביוטיקה והשתמש בה למטרותיו שלו - הוא החל להתמודד עם חיידקים עם הנשק שלהם, יצר מאות תרופות סינתטיות חזקות עוד יותר המבוססות על תרופות טבעיות. ועדיין, היכולת להרוג, שהטבע עצמו קבע, לאנטיביוטיקה עדיין בלתי נפרדת מהם.

לכל האנטיביוטיקה, ללא יוצא מן הכלל, יש תופעות לוואי! זה נובע מעצם השם של חומרים כאלה. התכונה הטבעית של כל האנטיביוטיקה להרוג חיידקים ומיקרואורגניזמים, למרבה הצער, אינה יכולה להיות מכוונת להשמדת רק סוג אחד של חיידקים או חיידקים. השמדת חיידקים ומיקרואורגניזמים מזיקים, לכל אנטיביוטיקה יש בהכרח את אותה השפעה מדכאת על כל המיקרואורגניזמים השימושיים בדומה ל"אויב", אשר, כידוע, לוקחים חלק פעיל כמעט בכל התהליכים המתרחשים בגופנו.

הרפואה העממית הייתה מודעת לכמה שיטות לשימוש במיקרואורגניזמים או במוצרים המטבוליים שלהם כסוכנים טיפוליים, אך הסיבה להשפעתם הטיפולית באותה תקופה נותרה עלומה. לדוגמה, לחם עבש שימש ברפואה העממית לטיפול בכיבים מסוימים, הפרעות מעיים ומחלות אחרות.

בשנים 1871-1872. הופיעו עבודותיהם של החוקרים הרוסים V. A. Manassein ו- A. G. Polotebnov, שבהם דיווחו על השימוש המעשי בעובש ירוק לריפוי כיבי עור בבני אדם. המידע הראשון על אנטגוניזם חיידקי פורסם על ידי מייסד המיקרוביולוגיה לואי פסטר בשנת 1877. הוא הפנה את תשומת הלב לדיכוי התפתחות פתוגן האנתרקס על ידי כמה חיידקים ספרופיטים והציע את האפשרות של שימוש מעשי בתופעה זו.

שמה של המדען הרוסי I.I. Mchnikova (1894) קשור לשימוש המעשי המבוסס מדעית באנטגוניזם בין אנטרובקטריות, הגורמות להפרעות במעיים, לבין מיקרואורגניזמים של חומצת חלב, בפרט, מקל בולגרי ("החלב המכורבל של מכניקוב"), לצורך הטיפול של מחלות מעיים אנושיות.

הרופא הרוסי E. Gartier (1905) השתמש במוצרי חלב חמוץ שהוכנו על תרביות סטרטר המכילות אצידופילוס באצילוס לטיפול בהפרעות מעיים.

היסטוריה של גילוי האנטיביוטיקה

כפי שהתברר, לבצילוס האסידופילוס יש תכונות אנטגוניסטיות בולטות יותר בהשוואה למקל הבולגרי.

בסוף ה- XIX - תחילת המאה ה- XX. תכונות אנטגוניסטיות התגלו בחיידקים יוצרי נבגים. אותה תקופה כוללת את העבודות הראשונות המתארות את התכונות האנטגוניסטיות של האקטינומיציטים. מאוחר יותר הצליח ר' דובוס (1939) לבודד חומר אנטיביוטי בשם טירוטריצין, שהיה תערובת של שתי תרופות אנטיביוטיות, טירוצידין וגראמיצידין, מתרבית של ה-Bacillus Bacillus brevis הנושא נבגי אדמה. בשנת 1942 בודדו החוקרים הסובייטים G.F. Gause ומ.ג. ברז'ניקובה זן חדש של Bacillus brevis מקרקעות ליד מוסקבה, תוך סינתזה של האנטיביוטיקה גראמיצידין C, השונה מ-Dubos gramicidin.

בשנת 1939, N. A. Krasilnikov ו- A. I. Korenyako השיגו את האנטיביוטיקה הראשונה ממקור אקטינומיציט, מיצטין, מתרבות של האקטינומיצט הסגול Actinomyces violaceus שבודדה מהאדמה, וחקרו את התנאים לביו-סינתזה ושימוש במיציטין במרפאה.

א. פלמינג, חקר סטרפטוקוקים, גידל אותם על מצע תזונתי בצלחות פטרי. על אחת הכוסות, יחד עם סטפילוקוק, גדלה מושבת עובש, שסביבה לא התפתחו סטפילוקוקים. מסוקרן מתופעה זו, פלמינג בודד תרבית של הפטרייה, שזוהתה מאוחר יותר כ-Penicillium nottum. רק ב-1940 הצליחה קבוצת החוקרים של אוקספורד לבודד חומר שמדכא את הצמיחה של סטפילוקוקוס. האנטיביוטיקה שהתקבלה נקראה פניצילין.

עם גילוי הפניצילין החל עידן חדש בטיפול במחלות זיהומיות - עידן השימוש באנטיביוטיקה. תוך זמן קצר צמחה והתפתחה תעשייה חדשה המייצרת אנטיביוטיקה בקנה מידה גדול. כעת הסוגיות של אנטגוניזם מיקרוביאלי קיבלו חשיבות מעשית רבה והעבודה על זיהוי מיקרואורגניזמים חדשים המייצרים אנטיביוטיקה הפכה למטרה.

בברית המועצות, קבוצת חוקרים בראשות 3. V. Ermolyeva עסקה בהצלחה בהשגת פניצילין. בשנת 1942 פותח תכשיר ביתי של פניצילין. וקסמן ו-וודרוף בודדו את האנטיביוטיקה אקטינומיצין מתרבות של אקטינומיס אנטיביוטיקה, אשר שימשה מאוחר יותר כחומר אנטי-סרטני.

סטרפטומיצין, שהתגלה ב-1944 על ידי וקסמן וחב', היה האנטיביוטיקה הראשונה ממקור אקטינומיציטים, שמצאה שימוש נרחב, במיוחד בטיפול בשחפת. גם ויומיצין (פלורימיצין), ציקלוסרין, קנאמיצין וריפמיצין, שהתגלו מאוחר יותר, שייכים גם הם לאנטיביוטיקה נגד שחפת.

בשנים שלאחר מכן, חיפוש אינטנסיבי אחר תרכובות חדשות הוביל לגילוי של מספר אנטיביוטיקות אחרות בעלות ערך טיפולי שמצאו יישום נרחב ברפואה. אלה כוללים תרופות בעלות קשת רחבה של פעילות אנטי-מיקרוביאלית. הם מעכבים את הצמיחה לא רק של חיידקים גרם חיוביים, הרגישים יותר לאנטיביוטיקה (גורמים לדלקת ריאות, דלקות ריאות שונות, אנתרקס, טטנוס, דיפטריה, שחפת), אלא גם מיקרואורגניזמים גרם שליליים, עמידים יותר לאנטיביוטיקה ( גורמים סיבתיים של קדחת טיפוס, דיזנטריה, כולרה, ברוצלוזיס, טולרמיה, כמו גם ריקטזיה (סוכנים סיבתיים של טיפוס) ווירוסים גדולים (סוכנים סיבתיים של פסיטאקוזיס, לימפוגרנולומטוזיס, טרכומה וכו '). אנטיביוטיקה זו כוללת כלורמפניקול (לבומיציטין), כלורטטרצילין (ביומיצין), אוקסיטטראציקלין (טרמיצין), טטרציקלין, ניומיצין (קולימיצין, מיצרין), קנאמיצין, פרומומיצין (מונומיצין) ועוד. בנוסף, לרשות הרופאים עומדת כיום קבוצת אנטיביוטיקה רזרבה. פעיל נגד פתוגנים עמידים בפניצילין לגרם חיובי, כמו גם אנטיביוטיקה אנטי פטרייתית (ניסטטין, גריזופולבין, אמפוטריצין B, לבורין).

נכון לעכשיו, מספר האנטיביוטיקה הידועות קרוב ל-2000, אך רק כ-50 נמצאות בשימוש בקליניקה.

אנטיביוטיקה היא כימיקל שמיוצר על ידי אורגניזם אחד והורס אחר. השם "אנטיביוטיקה" מגיע מהמילה "אנטיביוזה" (מיוונית "אנטי" - "נגד", "ביוס" - "חיים") - מונח שהוצג ב-1889 על ידי תלמידו של לואי פסטר, פול וילמין. זה מסמל את התהליך שבו חיים אחד יכול לשמש כדי להרוס חיים אחרים.

"החיים מול החיים"

במובן הרחב, אנטיביוטיקה היא השם הכללי לתרופות המשמשות למלחמה במחלות חיידקיות. הם מכילים חומר שמיוצר על ידי חיידקים מסוימים. אנטיביוטיקה מתקבלת מצמחים, פטריות, מים, אדמה ואפילו אוויר. ברגע שהם נכנסים לגוף, הם תוקפים והורגים את הזיהום, אך אינם פוגעים בתאים בריאים. אנטיביוטיקה משמשת לטיפול במחלות מסוכנות שונות כמו שחפת, עגבת, דיפתריה ועוד רבות אחרות.

בני אדם משתמשים באנטיביוטיקה כבר למעלה מ-2500 שנה. כמובן שלפני כן היה להם מראה קצת שונה מזה שהאדם המודרני רגיל אליו. בלי כדורים וקפסולות - רק מה שאפשר להשיג בטבע. לדוגמה, עובש שימש לעתים קרובות כאנטיביוטיקה - הוא עזר בריפוי פריחות, פצעים מודגמים ודלקות עור.

בסוף שנות ה-1800 החלה פריחה של ממש בתחום המחקר הרפואי. הסיבה העיקרית היא המצאת מכשיר שאף מעבדה לא יכולה בלעדיו היום - מיקרוסקופ. לראשונה, מדענים גילו עולם של מיקרואורגניזמים שלא ניתן לראות בעין בלתי מזוינת.

לואי פסטר גילה שלא כל החיידקים אינם מזיקים לבני אדם. הוא בחן את הניתוחים של חולים רבים והוכיח את קיומם של חיידקים פתוגניים. אחריו החל רוברט קוך לחקר הזיהומים, שפיתח שיטה לבידוד והתרבות של חיידקים. מאז, מדענים ניסו לפתח תרופות שיכולות להרוג חיידקים, אך כולן התבררו כמסוכנות או לא יעילות.

גילויו של אלכסנדר פלמינג

במשך אלפי שנים, האנושות נאבקת במגיפות של מחלות קטלניות ללא הועיל. 90% מהילדים מתו בינקות מזיהומים שכיום ניתן לרפא אותם תוך מספר ימים. עד לפני מאתיים שנה לא היה טיפול יעיל למחלות כמו דלקת ריאות, זיבה או קדחת שגרונית.

בתי החולים היו על גדותיהם באנשים עם הרעלת דם, שהחלה עקב שריטה או פצע בנאלי. כמובן, כולם מתו לאחר מכן. הכל השתנה רק לאחר המצאת אנטיביוטיקה בשם פניצילין.

אנטיביוטיקה היא תרכובות המיוצרות על ידי חיידקים ופטריות המסוגלות להרוג או לעכב מינים מיקרוביאליים מתחרים. תופעה זו ידועה מזמן - אפילו המצרים הקדמונים השתמשו בתחליבים מלחם עובש לפצעים נגועים. אבל פניצילין, האנטיביוטיקה האמיתית הראשונה, התגלתה רק ב-1928. הוא התגלה על ידי אלכסנדר פלמינג, פרופסור לבקטריולוגיה בבית החולים סנט מרי בלונדון.

כשחזר מחופשה ב-3 בספטמבר 1928, החל פלמינג למיין צלחות פטרי המכילות מושבות של חיידקי סטאפ הגורמים לכאבי גרון, שחין ומורסות. באחד הכוסות הוא הבחין במשהו חריג. הוא היה זרוע במושבות סטפיח למעט באזור אחד. האזור הזעיר שבו אותרה טיפת העובש היה נקי לחלוטין מחיידקים. החלל מסביב לתבנית, שלימים כונתה זן נדיר של Penicillium notatum, היה שקוף. נראה שהעובש הפריש משהו שמנע את גדילת החיידקים.

פלמינג גילה שעובש מסוגל להרוג מגוון רחב של חיידקים מזיקים כמו סטרפטוקוקוס, מנינגוקוקוס וחיידק דיפתריה. ואז הוא התחיל לעבוד על משימה חדשה. המדען הציב משימה קשה לתלמידיו סטיוארט קראדוק ופרדריק רידלי - הם נאלצו לבודד פניצילין טהור מהעובש. הניסוי לא הצליח לחלוטין - הם הצליחו להכין רק פתרונות של חומר הגלם.

פלמינג פרסם את תוצאותיו ב-British Journal of Experimental Pathology ביוני 1929. בדו"ח, הוא רק נגע בקצרה ביתרונות הטיפוליים הפוטנציאליים של פניצילין. בשלב זה נראה היה שהמטרה העיקרית של המחקר שלו תהיה למצוא חיידקים עמידים בפניצילין. זה, לפחות, היה בעל חשיבות מעשית לבקטריולוגים וגרם להם להתעניין בפניצילין.

מדענים אחרים, כולל הרולד רייסטריק, פרופסור לביוכימיה בבית הספר להיגיינה ורפואה טרופית בלונדון, ניסו גם הם לטהר פניצילין. אבל כולם נכשלו.

מחקר פניצילין באוניברסיטת אוקספורד

הווארד פלורי, ארנסט צ'יין ועמיתיהם בבית הספר לפתולוגיה של סר וויליאם דאן באוניברסיטת אוקספורד הפכו את הפניצילין מסקרנות מעבדתית לתרופה מצילת חיים. עבודתם לטיהור פניצילין החלה ב-1939. בשל התנאים הצבאיים, היה קשה במיוחד לבצע מחקר. כדי להשלים את תוכנית הניסויים בבעלי חיים והניסויים הקליניים, הצוות היה צריך לעבד עד 500 ליטר של תסנין עובש בשבוע.

הם התחילו לגדל אותו במגוון מכלים שלא נראו כמו כלי תרבית בכלל: גיגיות, מגשים, בקבוקי חלב ופחיות מזון. בהמשך פותח כלי תסיסה מיוחד לפי הזמנה. המדענים שכרו צוות של "בנות פניצילין" כדי לפקח על התסיסה. למעשה, מעבדת אוקספורד הפכה למפעל פניצילין.

בינתיים, הביוכימאי נורמן הטלי השיג פניצילין מנפחים אדירים של תסנין על ידי מיצוי שלו לאמיל אצטט ואז חזרה למים באמצעות מערכת זרם נגדית. אדוארד אברהם, ביוכימאי נוסף שנשכר כדי להאיץ את הייצור, השתמש בטכניקת כרומטוגרפיית עמודים שהתגלתה לאחרונה כדי להסיר זיהומים מפניצילין.

בשנת 1940, הווארד פלורי ביצע ניסויים חשובים שהראו כי פניצילין יכול להגן על עכברים מפני הידבקות בסטרפטוקוקים קטלניים. ואז, ב-12 בפברואר 1941, הפך השוטר בן ה-43 אלברט אלכסנדר לאדם הראשון שבדק את הפניצילין של אוקספורד. הוא שרט את שפתיו בזמן גיזום ורדים ופיתח זיהום מסכן חיים עם מורסות ענקיות שהשפיעו על עיניו, פניו וריאותיו.

מספר ימים לאחר ההזרקה חל שיפור ניכר במצבו של המטופל. אבל אספקת הסמים אזלה, וכעבור כמה ימים הוא מת. בעקבות תוצאות טובות בהרבה עם חולים אחרים, ועד מהרה עלו תוכניות להנגיש פניצילין לחיילים בריטים שנפצעו בשדה הקרב.

ייצור פניצילין בארה"ב במהלך מלחמת העולם השנייה

הווארד פלורי הודה שייצור בקנה מידה גדול של פניצילין היה בלתי אפשרי בבריטניה, שם התעשייה הכימית נספגה לחלוטין במלחמה. עם תמיכת קרן רוקפלר, פלורי ועמיתו נורמן הטלי נסעו לארצות הברית בקיץ 1941. הם תכננו לעניין את תעשיית התרופות האמריקאית בייצור פניצילין בקנה מידה גדול.

הפיזיולוגי של ייל, ג'ון פולטון, חיבר את עמיתיו הבריטים לאנשים שיוכלו לעזור להם להשיג מטרה זו. ועד מהרה זה הושג - מעבדת המחקר האזורית הצפונית של המחלקה (NRRL) בפאוריה, אילינוי החליטה להתחיל בייצור.

כמה שבועות לאחר מכן, המדען אנדרו מויר גילה שניתן להגדיל משמעותית את התפוקה של פניצילין על ידי החלפת הלקטוז שבו השתמשו חוקרי אוקספורד בסוכרוז. זמן קצר לאחר מכן, הוא גילה תגלית חשובה עוד יותר - מויר ראה שהוספת תמיסת תירס למצע התסיסה הביאה לגידול של פי עשרה בתפוקה.

עד מהרה החל חיפוש עולמי אחר הזנים הטובים ביותר המייצרים פניצילין. דגימות קרקע נשלחו ל-NRRL מכל רחבי העולם. למרבה האירוניה, המתאים ביותר היה מלון עבש משוק הפירות של Peoria. מוטציה פרודוקטיבית יותר של מה שנקרא זן מלון הושג באמצעות קרני רנטגן במכון קרנגי. הזמן חלף, והשימוש בפניצילין עדיין היה מוגבל לניסויים קליניים.

שלבי התסיסה, הקונסטרוקציה, הטיהור והאריזה פינו את מקומם במהירות למאמצים המשולבים של מדענים ומהנדסים כימיים שעבדו על ייצור ניסיוני של פניצילין. ב-1 במרץ 1944 פתחה פייזר את המפעל המסחרי הראשון לייצור פניצילין בקנה מידה גדול בברוקלין, ניו יורק.

"תרופת פלא"

בינתיים, מחקרים קליניים במגזר הצבאי והאזרחי אישרו את התכונות הטיפוליות של פניצילין. הם הראו כי התרופה יעילה בטיפול במגוון רחב של מחלות, לרבות דלקות סטרפטוקוקליות, סטפילוקוקליות וגונוקוקליות. צבא ארה"ב קבע את הערך של פניצילין לטיפול בזיהומים כירורגיים ופצעים.

מחקרים קליניים גם הוכיחו את יעילותו נגד עגבת, ועד 1944 היא הפכה לטיפול העיקרי במחלה בכוחות המזוינים של בריטניה וארצות הברית. כשהמילה על "תרופת הפלא" החדשה הזו החלה להגיע לציבור, הביקוש לפניצילין גדל. אבל בתחילה, האספקה הייתה מוגבלת, והשימוש הצבאי קיבל עדיפות.

למרבה המזל, מתחילת 1944, ייצור הפניצילין החל לעלות באופן דרמטי - מ-21 ל-1663 מיליארד יחידות. וכבר ב-1945 הנתון הזה היה 6.8 טריליון. הממשל האמריקאי הצליח להסיר בסופו של דבר את כל ההגבלות על זמינות התרופה, והחל מה-15 במרץ 1945, הפניצילין הפך זמין לכל צרכן - ניתן היה לרכוש אותו בבית המרקחת הקרוב.

עד 1949, הייצור השנתי של פניצילין בארצות הברית היה 133.229 מיליארד יחידות, והמחיר ירד מ-20 דולר (1943) ל-10 סנט.

על המשמר של האנושות

יותר מ-70 סוגים שונים של אנטיביוטיקה נמצאים כיום בשימוש בשוק התרופות. רובם משמשים לטיפול בזיהומים, חלקם משמשים לפטריות ולפרוטוזואה. כיום הם נחשבים לתרופה בטוחה לחלוטין, כמובן, בכפוף למינון.

מדענים עובדים ללא הרף על המצאת אנטיביוטיקה חדשה. הם בודקים אלפי צמחים וכימיקלים טבעיים. זאת בשל העובדה שזיהומים מפתחים חסינות לתרופות מיושנות. כל שנה הם עוברים מוטציה ומשתפרים, ולכן הטיפול היעיל הוא הרבה יותר מסובך.

אנטיביוטיקה היא המצאה מצוינת, אולי אחת הטובות ביותר.

הם עוזרים לאנשים לשרוד על ידי מאבק במחלות וזיהומים שאחרת עלולים להרוג אותם. אנטיביוטיקה מצילה חיים - מה יכול להיות שימושי יותר? העיקר להשתמש בהם בחוכמה.

על פי מקורות היסטוריים, לפני אלפי שנים, אבותינו, שהתמודדו עם מחלות שנגרמו על ידי מיקרואורגניזמים, נלחמו בהם באמצעים זמינים. עם הזמן, האנושות החלה להבין מדוע תרופות מסוימות בשימוש מאז ימי קדם יכולות להשפיע על מחלות מסוימות, ולמדה להמציא תרופות חדשות. כעת כמות הכספים המשמשים למלחמה בפתוגנים הגיעה לקנה מידה גדול במיוחד, בהשוואה אפילו לעבר הקרוב. בואו נסתכל על איך אנשים לאורך ההיסטוריה, לפעמים בלי לדעת זאת, השתמשו באנטיביוטיקה, ואיך, עם הצטברות הידע, הם משתמשים בה עכשיו.

פרויקט מיוחד על מאבק האנושות בחיידקים פתוגניים, הופעת עמידות לאנטיביוטיקה ועידן חדש בטיפול אנטי-מיקרוביאלי.

נותנת החסות לפרויקט המיוחד היא מפתחת תרופות אנטי-מיקרוביאליות בינאריות יעילות במיוחד.

חיידקים הופיעו על הפלנטה שלנו, על פי הערכות שונות, לפני כ-3.5-4 מיליארד שנים, הרבה לפני האאוקריוטים. חיידקים, כמו כל היצורים החיים, קיימו אינטראקציה זה עם זה, התחרו ונלחמו. אנחנו לא יכולים לומר בוודאות אם הם כבר השתמשו באנטיביוטיקה כדי לנצח פרוקריוטים אחרים במאבק למען סביבה או חומרים מזינים טובים יותר. אבל יש עדויות לגנים המקודדים עמידות לאנטיביוטיקה של בטא-לקטם, טטרציקלין וגליקופפטיד ב-DNA של חיידקים שהיו בפרמפרוסט עתיק בן 30,000 שנה.

קצת פחות ממאה שנים חלפו מאז הרגע שנחשב לגילוי הרשמי של האנטיביוטיקה, אבל הבעיה של יצירת תרופות אנטי-מיקרוביאליות חדשות ושימוש באלה שכבר ידועות, בכפוף לעמידות המהירה להן, הדאיגה את האנושות במשך יותר מחמישים שנה. לא בכדי בנאום הנובל שלו, מגלה הפניצילין אלכסנדר פלמינג הזהיר כי יש להתייחס ברצינות לשימוש באנטיביוטיקה.

בדיוק כפי שגילוי האנטיביוטיקה על ידי האנושות מתעכב בכמה מיליארדי שנים מהופעתם הראשונית בחיידקים, ההיסטוריה של השימוש האנושי באנטיביוטיקה החלה הרבה לפני גילוים הרשמי. ולא מדובר על קודמיו של אלכסנדר פלמינג, שחי במאה ה-19, אלא על זמנים רחוקים מאוד.

השימוש באנטיביוטיקה בעת העתיקה

אפילו במצרים העתיקה, לחם עובש שימש לחיטוי נתחים (סרטון 1). לחם עם עובשים שימש למטרות רפואיות גם במדינות אחרות וככל הנראה, בכלל בתרבויות עתיקות רבות. לדוגמה, בסרביה העתיקה, בסין ובהודו, הוא יושם על פצעים כדי למנוע התפתחות של זיהומים. ככל הנראה, תושבי מדינות אלו הגיעו באופן עצמאי למסקנה לגבי תכונות הריפוי של העובש והשתמשו בו לטיפול בפצעים ותהליכים דלקתיים בעור. המצרים הקדמונים הניחו קרום של לחם חיטה עבש על פצעונים על הקרקפת והאמינו ששימוש בתרופות אלו יעזור לפייס הרוחות או האלים האחראים למחלות ולסבל.

סרטון 1. הסיבות לעובש, נזקיו ויתרונותיו, כמו גם יישומים רפואיים ואפשרויות לשימוש עתידי

תושבי מצרים העתיקה השתמשו לא רק בלחם עבש, אלא גם במשחות מתוצרת עצמית לטיפול בפצעים. יש מידע שבסביבות 1550 לפני הספירה. הם הכינו תערובת של שומן חזיר ודבש, שנמרחה על פצעים ונקשרה בבד מיוחד. למשחות כאלה הייתה השפעה אנטיבקטריאלית כלשהי, כולל בשל מי חמצן הכלול בדבש. המצרים לא היו חלוצים בשימוש בדבש - האזכור הראשון של סגולות הריפוי שלו נחשב לערך על לוח שומרי מהשנים 2100-2000 לפני הספירה. לפני הספירה, שם נאמר שדבש יכול לשמש כתרופה ומשחה. ואריסטו ציין גם שדבש טוב לריפוי פצעים.

בתהליך חקר העצמות של המומיות של הנובים הקדמונים שחיו בשטח סודן המודרנית, מדענים מצאו בהן ריכוז גדול של טטרציקלין. גילן של המומיות היה כ-2500 שנים, וככל הנראה, ריכוזים גבוהים של האנטיביוטיקה בעצמות לא יכלו להופיע במקרה. גם בשרידי ילד בן ארבע מספרו היה גבוה מאוד. מדענים מציעים שהנובים הללו צרכו טטרציקלין במשך זמן רב. סביר להניח שהמקור היה חיידקים. Streptomycesאו אקטינומיציטים אחרים הכלולים בגרגרי הצמחים מהם הכינו הנובים הקדמונים בירה.

צמחים שימשו גם אנשים ברחבי העולם כדי להילחם בזיהומים. קשה להבין מתי בדיוק החלו להשתמש בחלקם, בשל היעדר ראיות כתובות או ענייניות אחרות. כמה צמחים שימשו מכיוון שאדם למד באמצעות ניסוי וטעייה על התכונות האנטי דלקתיות שלהם. צמחים אחרים שימשו בבישול, ויחד עם תכונות הטעם שלהם, היו להם גם השפעות אנטי-מיקרוביאליות.

זה המקרה עם בצל ושום. צמחים אלה שימשו זה מכבר בבישול וברפואה. התכונות האנטי-מיקרוביאליות של השום היו ידועות עוד בסין ובהודו. ולא כל כך מזמן, מדענים גילו שהרפואה המסורתית השתמשה בשום מסיבה כלשהי - התמציות שלו מדכאות Bacillus subtilis, אי קוליו דלקת ריאות Klebsiella .

מאז ימי קדם, Schisandra chinensis שימש בקוריאה לטיפול בזיהומים במערכת העיכול הנגרמים על ידי סלמונלה. Schisandra chinensis. כבר היום, לאחר בדיקת השפעת התמצית שלו על החיידק הזה, התברר שלעשב הלימון יש באמת השפעה אנטיבקטריאלית. או, למשל, תבלינים שנמצאים בשימוש נרחב ברחבי העולם נבדקו לנוכחות חומרים אנטיבקטריאליים. התברר שאורגנו, ציפורן, רוזמרין, סלרי ומרווה מעכבים פתוגנים כמו Staphylococcus aureus, Pseudomonas fluorescensו ליסטריה אינוקואה. בשטח אירואסיה, עמים קטפו לעתים קרובות פירות יער וכמובן השתמשו בהם, כולל בטיפול. מחקרים מדעיים אישרו שלחלק מהגרגרים יש פעילות אנטי-מיקרוביאלית. פנולים, במיוחד ellagitanins המצויים בעננים ופטל, מעכבים את הצמיחה של פתוגנים במעיים.

חיידקים כנשק

מחלות הנגרמות על ידי מיקרואורגניזמים פתוגניים שימשו זה מכבר כדי לפגוע באויב בעלות מינימלית.

תחילה, התגלית של פלמינג לא שימשה לטיפול בחולים והמשיכה את חייה אך ורק מאחורי דלתות המעבדה. בנוסף, כפי שדיווחו בני דורו של פלמינג, הוא לא היה דובר טוב ולא הצליח לשכנע את הציבור בתועלת ובחשיבות של פניצילין. הלידה השנייה של האנטיביוטיקה הזו יכולה להיקרא גילויה מחדש על ידי המדענים הבריטים ארנסט צ'יין והווארד פלורי בשנים 1940–1941.

בברית המועצות נעשה שימוש גם בפניצילין, ואם נעשה שימוש בזן לא פרודוקטיבי במיוחד בבריטניה, אז המיקרוביולוגית הסובייטית זיניידה ארמוליבה גילתה אותו ב-1942 ואף הצליחה לבסס ייצור של אנטיביוטיקה בתנאי מלחמה. הזן הפעיל ביותר היה פניציליום קראסטוסום, ולכן בתחילה נקראה האנטיביוטיקה המבודדת פניצילין-קרוסטוזין. הוא שימש באחת החזיתות במהלך המלחמה הפטריוטית הגדולה למניעת סיבוכים לאחר ניתוח וטיפול בפצעים.

זיניידה ארמוליבה כתבה חוברת קצרה שבה סיפרה על האופן שבו התגלה פניצילין-קרוסטוזין בברית המועצות וכיצד חיפשו אנטיביוטיקה אחרת: "חומרים פעילים ביולוגית".

באירופה השתמשו בפניצילין גם לטיפול בצבא, ולאחר שהאנטיביוטיקה הזו החלה לשמש ברפואה, היא נשארה הפריבילגיה הבלעדית של הצבא. אבל לאחר שריפה ב-28 בנובמבר 1942, במועדון לילה בבוסטון, החלו להשתמש בפניצילין לטיפול בחולים אזרחיים. לכל הקורבנות היו כוויות בדרגות שונות של מורכבות, ובאותה תקופה חולים כאלה מתו לעתים קרובות מזיהומים חיידקיים שנגרמו, למשל, על ידי סטפילוקוקוס. Merck & Co. שלח פניצילין לבתי החולים שבהם הוחזקו קורבנות השריפה הזו, והצלחת הטיפול שמה פניצילין לעיני הציבור. עד 1946 הוא הפך בשימוש נרחב בפרקטיקה קלינית.

הפניצילין נשאר זמין לציבור עד אמצע שנות ה-50. באופן טבעי, בהיותו בגישה בלתי מבוקרת, נעשה שימוש באנטיביוטיקה זו לעתים קרובות באופן לא הולם. יש אפילו דוגמאות לחולים שהאמינו שהפניצילין הוא תרופת פלא לכל מחלות האדם, ואף השתמשו בו כדי "לטפל" במשהו שמטבעו אינו מסוגל להיכנע לו. אבל ב-1946, באחד מבתי החולים האמריקאים, הבחינו ש-14% מהזנים של סטפילוקוקוס שנלקחו מחולים חולים היו עמידים בפניצילין. ובסוף שנות ה-40 דיווח אותו בית חולים שאחוז הזנים העמידים עלה ל-59%. מעניין לציין שהמידע הראשון לפיו מתרחשת עמידות לפניצילין הופיע ב-1940 - עוד לפני שהאנטיביוטיקה החלה בשימוש פעיל.

לפני גילוי הפניצילין ב-1928, היו, כמובן, גילויים של אנטיביוטיקה אחרת. בתחילת המאות ה-19-20, הבחינו כי הפיגמנט הכחול של חיידקים Bacillus pyocyaneusמסוגל להרוג חיידקים פתוגניים רבים, כגון כולרה ויבריו, סטפילוקוקוס, סטרפטוקוק, פנאומוקוק. זה נקרא pyocyanase, אבל התגלית לא היווה את הבסיס לפיתוח התרופה מכיוון שהחומר היה רעיל ולא יציב.

האנטיביוטיקה הראשונה הזמינה מסחרית הייתה Prontosil, אשר פותחה על ידי הבקטריולוג הגרמני גרהרד דומאג בשנות ה-30. ישנן עדויות תיעודיות לכך שהאדם הנרפא הראשון היה בתו שלו, שסבלה זמן רב ממחלה הנגרמת על ידי סטרפטוקוקים. כתוצאה מהטיפול היא החלימה תוך מספר ימים בלבד. תכשירי סולפנילמיד, הכוללים את פרונטוסיל, היו בשימוש נרחב במהלך מלחמת העולם השנייה על ידי מדינות הקואליציה נגד היטלר כדי למנוע התפתחות זיהומים.

זמן קצר לאחר גילוי הפניצילין, בשנת 1943, בודד אלברט שץ, עובד צעיר במעבדתו של סלמן וקסמן, מחיידק קרקע. Streptomyces griseusחומר בעל פעילות אנטי-מיקרוביאלית. אנטיביוטיקה זו, הנקראת סטרפטומיצין, הוכחה כפעילה נגד זיהומים נפוצים רבים באותה תקופה, כולל שחפת ומגפה.

ועדיין, עד בערך שנות ה-70, איש לא חשב ברצינות על התפתחות עמידות לאנטיביוטיקה. אז נראו שני מקרים של זיבה ודלקת קרום המוח חיידקית, כאשר חיידק עמיד לטיפול באנטיביוטיקה של פניצילין או פניצילין גרם למותו של החולה. אירועים אלה סימנו את הרגע שבו הסתיימו עשרות שנים של טיפול מוצלח במחלות.

יש להבין כי חיידקים הם מערכות חיות, ולכן הם ניתנים לשינוי ולאורך זמן, מסוגלים לפתח עמידות לכל תרופה אנטיבקטריאלית (איור 2). לדוגמה, חיידקים לא יכלו לפתח עמידות ללינזוליד במשך 50 שנה, אך עדיין הצליחו להסתגל ולחיות בנוכחותו. ההסתברות לפתח עמידות לאנטיביוטיקה בדור אחד של חיידקים היא 1:100 מיליון. הם מסתגלים לפעולת האנטיביוטיקה בדרכים שונות. זה עשוי להיות חיזוק של דופן התא, אשר, למשל, משתמש Burkholderia multivoransשגורמת לדלקת ריאות אצל אנשים עם דכאות חיסונית. כמה חיידקים כגון קמפילובקטר ג'יוני, הגורמת לאנטרוקוליטיס, "שואבת" ביעילות רבה אנטיביוטיקה מהתאים באמצעות משאבות חלבון מיוחדות, ולכן לאנטיביוטיקה אין זמן לפעול.

כבר כתבנו ביתר פירוט על השיטות והמנגנונים להסתגלות של מיקרואורגניזמים לאנטיביוטיקה: התפתחות מירוץ, או מדוע אנטיביוטיקה מפסיקה לעבוד». ובאתר פרויקט החינוך המקוון קורסרהיש קורס שימושי על עמידות לאנטיביוטיקה עמידות לאנטי מיקרוביאלית - תיאוריה ושיטות. הוא מתאר בפירוט מספיק על אנטיביוטיקה, מנגנוני העמידות אליה והדרכים שבהן עמידות מתפשטת.

המקרה הראשון של Staphylococcus aureus עמיד למתיצילין (MRSA) תועד בבריטניה ב-1961, ובארה"ב מעט מאוחר יותר, ב-1968. על Staphylococcus aureus נדבר מעט יותר בהמשך, אך בהקשר לקצב התפתחות העמידות בו, ראוי לציין כי בשנת 1958 החלו להשתמש באנטיביוטיקה ונקומיצין כנגד חיידק זה. הוא היה מסוגל לעבוד עם אותם זנים שלא נכנעו להשפעות של מתיצילין. ועד סוף שנות ה-80 האמינו שיש לפתח את ההתנגדות אליו למשך זמן ארוך יותר או לא לפתח כלל. עם זאת, ב-1979 וב-1983, לאחר כמה עשורים בלבד, נרשמו מקרים של עמידות ל-vancomycin גם באזורים שונים של העולם.

מגמה דומה נצפתה לגבי חיידקים אחרים, וחלקם הצליחו לפתח עמידות תוך שנה בכלל. אבל מישהו הסתגל קצת יותר לאט, למשל, בשנות ה-80, רק 3-5% S. דלקת ריאותהיו עמידים בפניצילין, ובשנת 1998 - כבר 34%.

המאה ה-XXI - "משבר של חידושים"

במהלך 20 השנים האחרונות, חברות תרופות גדולות רבות - כמו פייזר, אלי לילי אנד קומפני ובריסטול-מאיירס סקוויב - צמצמו את מספר הפיתוחים או סגרו לחלוטין פרויקטים ליצירת אנטיביוטיקה חדשה. אפשר להסביר זאת לא רק בכך שנעשה קשה יותר למצוא חומרים חדשים (כי כל מה שהיה קל למצוא כבר נמצא), אלא גם בגלל שיש עוד אזורים מבוקשים ורווחיים יותר, למשל, יצירת תרופות לטיפול בסרטן או בדיכאון.

עם זאת, מעת לעת, קבוצה כזו או אחרת של מדענים או חברה מכריזה שגילו אנטיביוטיקה חדשה, וקובעת כי "כאן היא בהחלט תביס את כל החיידקים / חיידקים מסוימים / זן מסוים ותציל את העולם". לאחר מכן, לעתים קרובות שום דבר לא קורה, והצהרות כאלה גורמות רק לספקנות בציבור. ואכן, בנוסף לבדיקת האנטיביוטיקה על חיידקים בצלחת פטרי, יש צורך לבדוק את החומר לכאורה על בעלי חיים, ולאחר מכן על בני אדם. זה לוקח הרבה זמן, טומן בחובו מלכודות רבות, ובדרך כלל באחד מהשלבים הללו, הפתיחה של "האנטיביוטיקה המופלאה" מוחלפת בסגירה.

על מנת למצוא אנטיביוטיקה חדשה נעשה שימוש בשיטות שונות: הן מיקרוביולוגיה קלאסית והן חדשות יותר - גנומיקה השוואתית, גנטיקה מולקולרית, כימיה קומבינטורית, ביולוגיה מבנית. יש המציעים להתרחק מהשיטות ה"רגילות" הללו ולפנות לידע שנצבר במהלך ההיסטוריה האנושית. לדוגמה, באחד הספרים בספרייה הבריטית, מדענים הבחינו במתכון של מזור לדלקות עיניים, והם תהו למה הוא מסוגל כעת. המתכון מתוארך למאה ה-10, אז השאלה היא - האם זה יעבוד או לא? - היה ממש מסקרן. מדענים לקחו בדיוק את המרכיבים שצוינו, ערבבו אותם בפרופורציות הנכונות ובדקו עבור Staphylococcus aureus עמיד למתיצילין (MRSA). להפתעת החוקרים, מעל 90% מהחיידקים נהרגו על ידי המזור הזה. אבל חשוב לציין כי השפעה כזו נצפתה רק כאשר נעשה שימוש בכל המרכיבים יחד.

אכן, לפעמים אנטיביוטיקה ממקור טבעי עובדת לא יותר גרועה מאלו המודרניות, אבל ההרכב שלהן כל כך מורכב ותלוי בגורמים רבים עד שקשה להיות בטוח בתוצאה מסוימת. כמו כן, אי אפשר לדעת אם קצב ההתנגדות אליהם מואט או לא. לכן, לא מומלץ להשתמש בהם כתחליף לטיפול העיקרי, אלא כתוספת בפיקוח קפדני של רופאים.

בעיות התנגדות - דוגמאות למחלות

אי אפשר לתת תמונה מלאה של עמידותם של מיקרואורגניזמים לאנטיביוטיקה, מכיוון שהנושא הזה הוא רב-צדדי, ולמרות העניין הנחלש במקצת מצד חברות התרופות, הוא נחקר באופן פעיל. בהתאם לכך, מידע על יותר ויותר מקרים של עמידות לאנטיביוטיקה מופיע מהר מאוד. לכן, נצמצם את עצמנו למספר דוגמאות בלבד כדי להראות לפחות באופן שטחי את תמונת המתרחש (איור 3).

שחפת: סיכון בעולם המודרני

שחפת נפוצה במיוחד במרכז אסיה, מזרח אירופה ורוסיה, והעובדה שחיידקי שחפת ( Mycobacterium tuberculosis) עמידות מתעוררת לא רק לאנטיביוטיקה מסויימת, אלא גם לשילובים שלהן, צריכה להיות מדאיגה.

בחולים עם HIV, עקב חסינות מופחתת, מתרחשים לעתים קרובות זיהומים אופורטוניסטיים, הנגרמים על ידי מיקרואורגניזמים שבדרך כלל יכולים להיות נוכחים ללא נזק בגוף האדם. אחת מהן היא שחפת, שצוינה גם כגורם המוות העיקרי של חולי HIV ברחבי העולם. ניתן לשפוט את השכיחות של שחפת לפי אזור בעולם על פי נתונים סטטיסטיים - בחולים עם HIV שפיתחו שחפת, אם הם חיים במזרח אירופה, הסיכון למות גבוה פי 4 מאשר אם הם חיו במערב אירופה או אפילו באמריקה הלטינית . ראוי כמובן לציין כי נתון זה מושפע ממידת נהוג בפרקטיקה הרפואית של האזור לבצע בדיקות לרגישות החולים לתרופות. זה מאפשר להשתמש באנטיביוטיקה רק בעת הצורך.

ארגון הבריאות העולמי גם עוקב אחר המצב עם שחפת. ב-2017 היא פרסמה דו"ח על הישרדות וניטור שחפת באירופה. ישנה אסטרטגיה של ארגון הבריאות העולמי להעלמת שחפת, ולכן מוקדשת תשומת לב רבה לאזורים עם סיכון גבוה לחלות במחלה זו.

שחפת גבתה את חייהם של הוגי העבר כמו הסופר הגרמני פרנץ קפקא והמתמטיקאי הנורווגי N.Kh. הבל. עם זאת, מחלה זו מדאיגה הן כיום והן כאשר מנסים להסתכל אל העתיד. לכן, הן ברמת הציבור והן ברמת המדינה, כדאי להקשיב לאסטרטגיית ארגון הבריאות העולמי ולנסות להפחית את הסיכונים לחלות בשחפת.

דו"ח ארגון הבריאות העולמי מדגיש שמאז שנת 2000 נרשמו פחות מקרים של זיהום בשחפת: בין השנים 2006 ל-2015 ירד מספר המקרים ב-5.4% בשנה, ובשנת 2015 ירד ב-3.3%. עם זאת, למרות מגמה זו, ארגון הבריאות העולמי קורא להתייחס לבעיית העמידות לאנטיביוטיקה mycobacterium tuberculosis,וכן, תוך שימוש בשיטות היגיינה ובניטור מתמיד של האוכלוסייה, להפחתת מספר הזיהומים.

זיבה עמידה

מידת העמידות בחיידקים אחרים

לפני כ-50 שנה החלו להופיע זנים של Staphylococcus aureus עמידים לאנטיביוטיקה מתיצילין (MRSA). זיהומי Staphylococcus aureus עמידים למתיצילין קשורים ליותר מקרי מוות מאשר זיהומי Staphylococcus aureus עמידים למתיצילין (MSSA). רוב ה-MRSA עמידים גם לאנטיביוטיקה אחרת. נכון לעכשיו, הם נפוצים באירופה ובאסיה, ובשתי אמריקה ובאזור האוקיינוס השקט. חיידקים אלו נוטים יותר מאחרים להפוך לעמידים לאנטיביוטיקה ולהרוג 12,000 אנשים בשנה בארה"ב. יש אפילו עובדה שבארה"ב MRSA תובע יותר חיים בשנה מאשר HIV/איידס, מחלת פרקינסון, אמפיזמה ורציחות גם יחד.

בין 2005 ל-2011, החלו להירשם פחות מקרים של זיהום ב-MRSA כזיהום נוזוקומיאלי. זאת בשל העובדה שהקפדה על סטנדרטים היגייניים וסניטריים נלקחה בפיקוח קפדני במוסדות רפואיים. אבל באוכלוסיה הכללית המגמה הזו, למרבה הצער, לא נמשכת.

Enterococci עמידים לאנטיביוטיקה וונקומיצין הם בעיה גדולה. הם אינם נפוצים כל כך על פני כדור הארץ, בהשוואה ל-MRSA, אך בארצות הברית נרשמים כ-66 אלף מקרים של זיהום מדי שנה. Enterococcus faeciumולעתים רחוקות יותר, E. faecalis. הם הגורמים למגוון רחב של מחלות ובעיקר בקרב חולים במוסדות רפואיים, כלומר הם הגורמים לזיהומים בבתי חולים. כאשר נדבקים באנטרוקוקוס, כשליש מהמקרים מתרחשים בזנים עמידים לוואנקומיצין.

פנאומוקוק Streptococcus pneumoniaeהוא הגורם לדלקת ריאות חיידקית ודלקת קרום המוח. לרוב, המחלה מתפתחת אצל אנשים מעל גיל 65. הופעת העמידות מסבכת את הטיפול ומובילה בסופו של דבר ל-1.2 מיליון מקרים ול-7,000 מקרי מוות בשנה. פנאומוקוק עמיד בפני אמוקסיצילין ואזיתרומיצין. כמו כן היא פיתחה עמידות לאנטיביוטיקה פחות נפוצה, וב-30% מהמקרים היא עמידה לאחת או יותר מהתרופות המשמשות בטיפול. יש לציין כי גם אם קיימת רמת עמידות קטנה לאנטיביוטיקה, אין בכך כדי להפחית מיעילות הטיפול בה. השימוש בתרופה הופך חסר תועלת אם מספר החיידקים העמידים עולה על סף מסוים. עבור זיהומים פנאומוקוקיים הנרכשים בקהילה, סף זה הוא 20-30%. לאחרונה היו פחות מקרים של זיהומי פנאומוקוק, מכיוון שבשנת 2010 נוצרה גרסה חדשה של חיסון PCV13 הפועלת נגד 13 זנים. S. pneumoniae.

מסלולים להתפשטות ההתנגדות

מעגל לדוגמה מוצג באיור 4.

יש להקדיש תשומת לב רבה לא רק לחיידקים שכבר מתפתחים או שפיתחו עמידות, אלא גם לאלה שטרם רכשו עמידות. כי עם הזמן, הם יכולים להשתנות ולהתחיל לגרום לצורות מורכבות יותר של מחלות.

ניתן להסביר את תשומת הלב לחיידקים שאינם עמידים גם בכך, שגם אם ניתן לטפל בקלות, לחיידקים אלו תפקיד בהתפתחות של זיהומים בחולים עם דכאי חיסון - נשאי HIV, העוברים כימותרפיה, ילודים מוקדמים ואחרי לידה, אצל אנשים לאחר ניתוח. והשתלה. ומכיוון שיש מספר מספיק של מקרים אלה -

כ-120,000 השתלות בוצעו ברחבי העולם בשנת 2014;
בארה"ב לבדה, 650,000 אנשים עוברים כימותרפיה מדי שנה, אך לא לכולם יש הזדמנות להשתמש בתרופות כדי להילחם בזיהומים;
בארה"ב, 1.1 מיליון אנשים נשאי HIV, ברוסיה - קצת פחות, רשמית מיליון;

כלומר, יש סיכוי שעם הזמן תופיע עמידות גם באותם זנים שעדיין לא מעוררים דאגה.

זיהומים בבית חולים, או נוסוקומיים, נפוצים יותר ויותר בזמננו. אלו הם הזיהומים שאנשים נדבקים בהם בבתי חולים ובמוסדות רפואיים אחרים במהלך האשפוז ופשוט בעת הביקור.

בארצות הברית בשנת 2011, יותר מ-700,000 מחלות שנגרמו על ידי חיידקים מהסוג קלבסיאלה. מדובר בעיקר בזיהומים נוסוקומיים המובילים למגוון רחב למדי של מחלות, כמו דלקת ריאות, אלח דם וזיהומים בפצעים. כמו במקרה של חיידקים רבים אחרים, מאז 2001 החלה הופעתה המונית של Klebsiella עמידה לאנטיביוטיקה.

באחת העבודות המדעיות, מדענים יצאו לברר כיצד גנים עמידות לאנטיביוטיקה שכיחים בקרב זנים מהסוג קלבסיאלה. הם מצאו ש-15 זנים מרוחקים למדי הביעו מטאלו-בטא-לקטמאז 1 (NDM-1), המסוגל להרוס כמעט את כל האנטיביוטיקה של בטא-לקטם. עובדות אלו מתחזקות יותר אם יובהר כי הנתונים עבור חיידקים אלו (1777 גנומים) התקבלו בין השנים 2011-2015 ממטופלים ששהו בבתי חולים שונים עם זיהומים שונים שנגרמו על ידי Klebsiella.

התפתחות עמידות לאנטיביוטיקה יכולה להתרחש אם:

החולה נוטל אנטיביוטיקה ללא מרשם רופא;
המטופל אינו עוקב אחר מהלך התרופות שנקבע על ידי הרופא;
לרופא אין את הכישורים הדרושים;
המטופל מזניח אמצעי מניעה נוספים (נטילת ידיים, מזון);
החולה מבקר לעתים קרובות במתקנים רפואיים שבהם הסבירות להידבק במיקרואורגניזמים פתוגניים גדלה;
המטופל עובר הליכים או ניתוחים מתוכננים ולא מתוכננים, שלאחריהם יש צורך לעתים קרובות ליטול אנטיביוטיקה כדי למנוע התפתחות של זיהומים;
המטופל צורך מוצרי בשר מאזורים שאינם עומדים בסטנדרטים של התוכן השיורי של אנטיביוטיקה (למשל, מרוסיה או סין);
לחולה יש חסינות מופחתת עקב מחלות (HIV, כימותרפיה לסרטן);
החולה עובר קורס ארוך של טיפול אנטיביוטי, למשל, בשחפת.

על האופן שבו מטופלים מפחיתים בעצמם מינון אנטיביוטיקה תוכלו לקרוא במאמר "הקפדה על נטילת תרופות ודרכים להגברה בזיהומים חיידקיים". לאחרונה, מדענים בריטים הביעו דעה שנויה במחלוקת למדי לפיה אין צורך לעבור את כל מהלך הטיפול האנטיביוטי. רופאים אמריקאים, לעומת זאת, הגיבו לדעה זו בספקנות רבה.

הווה (השפעה על הכלכלה) ועתיד

בעיית העמידות של החיידקים לאנטיביוטיקה מכסה מספר תחומים בחיי האדם בבת אחת. קודם כל, זה כמובן הכלכלה. לפי הערכות שונות, הסכום שהמדינה מוציאה על טיפול בחולה אחד עם זיהום עמיד לאנטיביוטיקה נע בין 18,500 ל-29,000 דולר. נתון זה מחושב עבור ארה"ב, אבל אולי הוא יכול לשמש גם כמדד ממוצע למדינות אחרות על מנת להבין את היקף התופעה. סכום כזה מושקע על חולה אחד, אבל אם נחשוב על כולם, מסתבר שבסך הכל יש להוסיף 20,000,000,000 דולר לחשבון הכולל שהמדינה מוציאה על שירותי בריאות בשנה. וזה בנוסף ל-35,000,000,000$ של הוצאות סוציאליות. בשנת 2006, 50,000 אנשים מתו עקב שני הזיהומים הנפוצים ביותר בבתי החולים שהובילו לאלח דם ודלקת ריאות. זה עלה למערכת הבריאות האמריקאית יותר מ-8,000,000,000 דולר.

כתבנו בעבר על המצב הנוכחי עם עמידות לאנטיביוטיקה ואסטרטגיות למניעתה: " התמודדות עם חיידקים עמידים: התבוסות, הניצחונות והתוכניות שלנו לעתיד » .

אם האנטיביוטיקה של הקו הראשון והשני לא עובד, אז או שתגדיל את המינון בתקווה שהם יעבדו, או השתמש בקו הבא של אנטיביוטיקה. בשני המקרים, קיימת סבירות גבוהה להגברת הרעילות של התרופה ותופעות לוואי. בנוסף, סביר להניח שמינון גדול יותר או תרופה חדשה יעלו יותר מהטיפול הקודם. הדבר משפיע על הסכום שהוצא על טיפול על ידי המדינה והמטופל עצמו. וגם למשך שהותו של החולה בבית החולים או בחופשת מחלה, מספר הביקורים אצל הרופא והפסדים כלכליים מהעובדה שהעובד אינו עובד. ימים נוספים בחופשת מחלה הם לא מילים ריקות. ואכן, לחולה עם מחלה הנגרמת על ידי מיקרואורגניזם עמיד יש 12.7 ימים בממוצע לטיפול, לעומת 6.4 למחלה רגילה.

בנוסף לסיבות שמשפיעות ישירות על הכלכלה - הוצאות על תרופות, דמי מחלה ושהייה בבית החולים - יש גם מעט מצועפות. אלו הסיבות המשפיעות על איכות החיים של אנשים שיש להם זיהומים עמידים לאנטיביוטיקה. חלק מהמטופלים - תלמידי בית ספר או סטודנטים - אינם יכולים להשתתף בשיעורים באופן מלא, ולכן הם עלולים לפגר בתהליך החינוכי ובדמורליזציה הפסיכולוגית. חולים הנוטלים קורסים של אנטיביוטיקה חזקה עלולים לפתח מחלות כרוניות עקב תופעות לוואי. בנוסף לחולים עצמם, המחלה מדכאת מוסרית את קרוביהם וסביבתם, וחלק מהזיהומים מסוכנים עד כדי כך שיש להחזיקם במחלקה נפרדת, שבה לעתים קרובות הם אינם יכולים לתקשר עם יקיריהם. כמו כן, קיומם של זיהומים בבתי חולים והסיכון להידבק בהם אינם מאפשרים להירגע במהלך הטיפול. לפי הסטטיסטיקה, כ-2 מיליון אמריקאים נדבקים מדי שנה בזיהומים בבתי חולים, שבסופו של דבר גובים חיים של 99,000. לרוב זה נובע מזיהום במיקרואורגניזמים עמידים לאנטיביוטיקה. חשוב להדגיש כי בנוסף להפסדים הכלכליים הנ"ל וללא ספק חשובים, גם איכות החיים של אנשים נפגעת מאוד.

התחזיות לעתיד משתנות (סרטון 2). חלקם מצביעים באופן פסימי על הפסדים כספיים מצטברים של 100 טריליון דולר עד 2030-2040, השווה להפסד שנתי ממוצע של 3 טריליון דולר. לשם השוואה, כל התקציב השנתי של ארצות הברית הוא רק 0.7 טריליון יותר מהנתון הזה. מספר מקרי המוות ממחלות הנגרמות על ידי מיקרואורגניזמים עמידים, על פי הערכות ארגון הבריאות העולמי, יתקרב ל-11-14 מיליון עד 2030-2040 ויעלה על מקרי המוות מסרטן.

סרטון 2. הרצאה מאת מרין מק'קנה ב-TED-2015 - מה עושים כשהאנטיביוטיקה לא עובדת יותר?

גם הסיכויים לשימוש באנטיביוטיקה במזון לחיות משק מאכזבים (סרטון 3). במחקר שפורסם בכתב העת PNAS, העריך שיותר מ-63,000 טונות של אנטיביוטיקה נוספו להזנה ברחבי העולם ב-2010. ומדובר בהערכות צנועות בלבד. נתון זה צפוי לגדול ב-67% עד 2030, אך, באופן מדאיג ביותר, הוא יוכפל בברזיל, הודו, סין, דרום אפריקה ורוסיה. ברור שמכיוון שכמות האנטיביוטיקה הנוספת תגדל, אז גם עלות הכספים עבורן תגדל. ישנה דעה שמטרת הוספתם למזון היא בכלל לא לשפר את בריאות בעלי החיים, אלא להאיץ את הצמיחה. זה מאפשר לך לגדל במהירות בעלי חיים, להרוויח ממכירות ולגדל שוב חיות חדשות. אבל עם הגדלת העמידות לאנטיביוטיקה, יהיה צורך להוסיף נפחים גדולים יותר של האנטיביוטיקה, או ליצור שילובים שלהם. בכל אחד מהמקרים הללו יעלו עלויות החקלאים והמדינה, שמסבסדת אותם לרוב, עבור תרופות אלו. יחד עם זאת, מכירות תוצרת חקלאית עשויות אף להצטמצם עקב מקרי מוות של בעלי חיים שנגרמו מהיעדר אנטיביוטיקה יעילה או תופעות לוואי של חדשה. וגם בגלל הפחד מצד האוכלוסייה, שלא רוצה לצרוך מוצרים עם התרופה ה"משופרת" הזו. ירידה במכירות או עלייה במחיר המוצרים יכולים לגרום לחקלאים להיות תלויים יותר בסבסוד של המדינה, המעוניינת לספק לאוכלוסייה את המוצרים החיוניים שהחקלאי מספק. כמו כן, יצרנים חקלאיים רבים, בשל הסיבות לעיל, עלולים להיות על סף פשיטת רגל, וכתוצאה מכך, הדבר יוביל לכך שרק חברות חקלאיות גדולות יישארו בשוק. וכתוצאה מכך, יהיה מונופול של חברות ענק גדולות. תהליכים כאלה ישפיעו לרעה על המצב הכלכלי-חברתי של כל מדינה.

סרטון 3: BBC מדבר על הסכנות של התפתחות עמידות לאנטיביוטיקה בחיות משק

בכל העולם מתפתחים באופן פעיל תחומי מדע הקשורים לקביעת הגורמים למחלות גנטיות והטיפול בהן, אנו צופים בעניין במתרחש בשיטות שיעזרו לאנושות "להיפטר ממוטציות מזיקות ולהיות בריאה", כאוהדי שיטות סקר טרום לידתי כמו להזכיר. , CRISPR-Cas9 ושיטה של שינוי גנטי של עוברים שרק מתחילה להתפתח. אבל כל זה עשוי להיות לשווא אם לא נוכל להתנגד למחלות הנגרמות על ידי מיקרואורגניזמים עמידים. דרושים פיתוחים שיאפשרו להתגבר על בעיית ההתנגדות, אחרת כל העולם יהיה אומלל.

שינויים אפשריים בחיים הרגילים של אנשים בשנים הקרובות:

מכירת אנטיביוטיקה רק לפי מרשם (בלעדי לטיפול במחלות מסכנות חיים, ולא למניעת "הצטננות" בנאלית);
בדיקות מהירות למידת העמידות של מיקרואורגניזמים לאנטיביוטיקה;
המלצות טיפול שאושרו על ידי חוות דעת שנייה או בינה מלאכותית;
אבחון וטיפול מרחוק ללא ביקור במקומות צפופים של אנשים חולים (כולל מקומות בהם נמכרות תרופות);
בדיקת נוכחות של חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה לפני ניתוח;
איסור על הליכים קוסמטיים ללא אימות מתאים;
הקטנת צריכת הבשר והעלאת מחירו עקב התייקרות החקלאות ללא האנטיביוטיקה הרגילה;
תמותה מוגברת של אנשים בסיכון;
עלייה בתמותה משחפת במדינות בסיכון (רוסיה, הודו, סין);
הפצה מוגבלת של הדור האחרון של אנטיביוטיקה ברחבי העולם כדי להאט את התפתחות העמידות אליהם;
אפליה בגישה לאנטיביוטיקה כזו על בסיס מצב פיננסי ומיקום.

סיכום

פחות ממאה שנה חלפה מאז השימוש הנרחב באנטיביוטיקה. יחד עם זאת, לקח לנו פחות ממאה שנה עד שהתוצאה של זה הגיעה לממדים גרנדיוזיים. האיום של עמידות לאנטיביוטיקה הגיע לרמה עולמית, וזה יהיה טיפשי להכחיש שאנחנו, במאמץ שלנו, יצרנו לעצמנו אויב כזה. כיום, כל אחד מאיתנו חש בהשלכות של עמידות שכבר נוצרה ושל עמידות שנמצאת בתהליך של התפתחות כאשר אנו מקבלים מרופא אנטיביוטיקה מרשם שאינה שייכת לקו הראשון, אלא לקו השני או אפילו האחרון. כעת יש אפשרויות לפתרון בעיה זו, אך הבעיות עצמן אינן פחותות. המאמצים שלנו להילחם בחיידקים עמידים המתפתחים במהירות הם כמו גזע. מה יקרה בהמשך - הזמן יגיד.

ניקולאי דורמנוב, ראש RUSADA לשעבר, מדבר על בעיה זו בהרצאה "משבר הרפואה והאיומים הביולוגיים".

והזמן באמת שם הכל במקומו. מתחילים להופיע כלים לשיפור ביצועי האנטיביוטיקה הקיימת, קבוצות מדעיות של מדענים (עד כה מדענים, אך לפתע המגמה הזו תחזור שוב לחברות התרופות) פועלות ללא לאות ליצור ולבדוק אנטיביוטיקה חדשה. תוכלו לקרוא על כל זה ולהשתפר בכתבה השנייה של הסדרה.

Superbug Solutions היא נותנת חסות לפרויקט מיוחד בנושא עמידות לאנטיביוטיקה

חֶברָה Superbug Solutions UK Ltd. ("פתרונות סופר באג", בריטניה) היא אחת החברות המובילות העוסקות בפתרונות מחקר ופיתוח ייחודיים בתחום יצירת אנטי-מיקרוביאלים בינארים יעילים ביותר מהדור החדש. ביוני 2017 קיבלה Superbug Solutions תעודה מ-Horizon 2020, תוכנית המחקר והחדשנות הגדולה בתולדות האיחוד האירופי, המאשרת כי הטכנולוגיות והפיתוחים של החברה הם פריצת דרך בתולדות המחקר להרחבת השימוש באנטיביוטיקה.

100 רבונוס הזמנה ראשונה

בחר את סוג העבודה עבודת סיום עבודת מחזור תקציר עבודת מאסטר דוח על פרקטיקה מאמר דוח סקירת מבחן עבודת מבחן מונוגרפיה פתרון בעיות תוכנית עסקית תשובות לשאלות עבודה יצירתית חיבור ציור קומפוזיציות תרגום מצגות הקלדה אחר הגדלת ייחוד הטקסט עבודת הגמר של המועמד עבודת מעבדה עזרה בנושא- קַו

בקשו מחיר

שמו של המדען הרוסי I. I. Mechnikov (1894) קשור לשימוש המעשי המבוסס מדעית באנטגוניזם בין אנטרובקטריות, הגורמות להפרעות במעיים, לבין מיקרואורגניזמים של חומצת חלב, בפרט, מקל בולגרי ("החלב המכורבל של מכניקוב"), לצורך הטיפול של מחלות מעיים אנושיות.

בשנים 1910-1913, O. Black ו- U. Alsberg בודדו חומצה פניצילית מפטרייה מהסוג Penicillium, בעלת תכונות אנטי-מיקרוביאליות.

בשנת 1929 גילה א' פלמינג תרופה חדשה, פניצילין, אשר בודדה בצורה גבישית רק ב-1940.

א. פלמינג, חקר סטרפטוקוקים, גידל אותם על מצע תזונתי בצלחות פטרי. על אחת הכוסות, יחד עם סטפילוקוק, גדלה מושבת עובש, שסביבה לא התפתחו סטפילוקוקים. מסוקרן מהתופעה הזו, פלמינג הבחין בתרבית של הפטרייה, שזוהתה מאוחר יותר כ-Penicilliurn notatum. רק ב-1940 הצליחה קבוצת החוקרים של אוקספורד לבודד חומר שמדכא את הצמיחה של סטפילוקוקוס. האנטיביוטיקה שהתקבלה נקראה פניצילין.

עם גילוי הפניצילין החל עידן חדש בטיפול במחלות זיהומיות - עידן השימוש באנטיביוטיקה. תוך זמן קצר צמחה והתפתחה תעשייה חדשה המייצרת אנטיביוטיקה בקנה מידה גדול. כעת נושאי האנטגוניזם המיקרוביאלי קיבלו חשיבות מעשית רבה, והעבודה על זיהוי מיקרואורגניזמים חדשים המייצרים אנטיביוטיקה הפכה למטרה.

בברית המועצות, קבוצת חוקרים בראשות 3. V. Ermolyeva עסקה בהצלחה בהשגת פניצילין. בשנת 1942 פיתח תכשיר ביתי של פניצילין. וקסמן ו-וודרוף בודדו את האנטיביוטיקה אקטינומיצין מתרבות של אקטינומיס אנטיביוטיקה, אשר שימשה מאוחר יותר כחומר אנטי-סרטני. סטרפטומיצין, שהתגלה ב-1944 על ידי וקסמן וחב', היה האנטיביוטיקה הראשונה ממקור אקטינומיציטים, שמצאה שימוש נרחב, במיוחד בטיפול בשחפת. גם ויומיצין (פלורימיצין), ציקלוסרין, קנאמיצין וריפמיצין, שהתגלו מאוחר יותר, שייכים גם הם לאנטיביוטיקה נגד שחפת.

בשנים שלאחר מכן, חיפוש אינטנסיבי אחר תרכובות חדשות הוביל לגילוי של מספר אנטיביוטיקות אחרות בעלות ערך טיפולי שמצאו יישום נרחב ברפואה. אלה כוללים תרופות בעלות קשת רחבה של פעילות אנטי-מיקרוביאלית. הם מעכבים את הצמיחה לא רק של חיידקים גרם חיוביים, הרגישים יותר לאנטיביוטיקה (גורמים לדלקת ריאות, דלקות ריאות שונות, אנתרקס, טטנוס, דיפטריה, שחפת), אלא גם מיקרואורגניזמים גרם שליליים, עמידים יותר לאנטיביוטיקה ( גורמים סיבתיים של קדחת טיפוס, דיזנטריה, כולרה). , ברוצלוזיס, טולרמיה), כמו גם ריקטסיה (גורמי טיפוס) ווירוסים גדולים (סוכנים של פסיטאקוזיס, לימפוגרנולומטוזיס, טרכומה וכו'). אנטיביוטיקה זו כוללת כלורמפניקול (לבומיציטין), כלורטטרצילין (ביומיצין), אוקסיטטראציקלין (טרמיצין), טטרציקלין, ניומיצין (קולימיצין, מיצרין), קנאמיצין, פרומומיצין (מונומיצין) ועוד. בנוסף, לרשות הרופאים עומדת כיום קבוצת אנטיביוטיקה רזרבה. פעיל נגד פתוגנים עמידים בפניצילין לגרם חיובי, כמו גם אנטיביוטיקה אנטי פטרייתית (ניסטטין, גריזופולבין, אמפוטריצין B, לבורין).

המונח "אנטיביוטיקה" או "חומרים אנטיביוטיים", שהוצע ב-1942 על ידי וקסמן, התייחס במקור לתרכובות כימיות שנוצרו על ידי מיקרואורגניזמים שיש להם את היכולת לעכב את הצמיחה ואף להשמיד חיידקים ומיקרואורגניזמים אחרים. הגדרה זו, כפי שהתברר מאוחר יותר, אינה מדויקת לחלוטין, שכן מספר האנטיביוטיקה יצטרך לכלול חומרים ממקור מיקרוביאלי, שאין להם השפעה חיטוי או משמרת ספציפית או משמרת כללית על תאים חיים. חומרים כאלה כוללים, בפרט, אלכוהול, חומצות אורגניות, פרוקסידים, שרפים ועוד. בנוסף, לתרכובות אלו יש השפעה אנטיבקטריאלית רק בריכוזים גבוהים יחסית. אנטיביוטיקה צריכה לכלול רק את אותם חומרים אשר, בכמויות קטנות, מפגינים השפעה ספציפית (סלקטיבית) על קישורים בודדים במטבוליזם של תא מיקרוביאלי. מאוחר יותר, ברקמות של צמחים ובעלי חיים גבוהים יותר, נמצאו תרכובות המסוגלות לעכב באופן ספציפי את הצמיחה של חיידקים בכמויות קטנות. יתרה מכך, הוכח שכמה אנטיביוטיקה דומות (לדוגמה, ציטרינין) יכולה להיות מסונתזת הן על ידי חיידקים והן על ידי צמחים גבוהים יותר. כך התרחב מגוון האורגניזמים-יצרני חומרים אנטיביוטיים, מה שצריך לבוא לידי ביטוי גם במונח "אנטיביוטיקה". ביסוס מבנה המולקולות של אנטיביוטיקה רבות אפשר לבצע סינתזה כימית של מספר תרכובות אלו ללא השתתפות של אורגניזמים מייצרים.

השלב הבא בהתפתחות הכימיה האנטיביוטית הוא שינוי (טרנספורמציה) של המולקולות של תרכובות אלו לקבלת נגזרות בעלות מספר יתרונות על פני התרופות המקוריות. כיוון המחקר הזה נובע בעיקר משתי סיבות: הצורך להפחית את הרעילות של אנטיביוטיקה תוך שמירה על פעולתן האנטיבקטריאלית; שליטה במחלות זיהומיות הנגרמות על ידי צורות עמידות לאנטיביוטיקה של מיקרואורגניזמים פתוגניים. היתרונות של נגזרות אנטיביוטיות בהשוואה לאלו המקוריות באים לידי ביטוי גם בשינוי במסיסות, הארכת תקופת המחזור בגוף המטופל וכו'.

ניתן להשיג נגזרות אנטיביוטיות באמצעות סינתזה כימית וביולוגית כאחד. ידועה גם שיטה משולבת להשגת תרופות. במקרה זה, הליבה של מולקולת האנטיביוטיקה נוצרת במהלך הביוסינתזה בעזרת המיקרואורגניזמים המייצרים המתאימים, ו"השלמת" המולקולה מתבצעת בשיטה של סינתזה כימית. אנטיביוטיקה המתקבלת בדרך זו נקראת חצי סינתטית. כך, הושגו פניצילינים חצי סינתטיים יעילים מאוד (מתיצילין, אוקסצילין, אמפיצילין, קרבניצילין) וצפלוספורינים (צפלותין, צפלורידין) בעלי תכונות טיפוליות יקרות ערך בהשוואה לאנטיביוטיקה טבעית והושגו בשימוש נרחב במרפאה.

כל הנתונים הללו, שהצטברו בתהליך היווצרות ופיתוח של מדע האנטיביוטיקה, דרשו בירור של המונח "אנטיביוטיקה". נכון להיום, יש לקרוא לאנטיביוטיקה תרכובות כימיות הנוצרות על ידי מיקרואורגניזמים שונים במהלך פעילותם החיונית, וכן נגזרות של תרכובות אלו בעלות יכולת לדכא באופן סלקטיבי את גדילת המיקרואורגניזמים או לגרום למותם בריכוזים נמוכים. סביר להניח שניסוח זה ישוכלל עם התקדמות נוספת במדעי האנטיביוטיקה.

בשנים הראשונות לאחר גילוי האנטיביוטיקה, הם הושגו בשיטת התסיסה על פני השטח. שיטה זו כללה את העובדה שהיצרנית גדלה על פני המצע התזונתי בבקבוקים שטוחים (מזרונים). כדי להשיג כל כמות בולטת של אנטיביוטיקה, נדרשו אלפי מזרונים, שכל אחד מהם, לאחר ניקוז נוזל התרבית, היה צריך להישטף, לעקר, למלא במדיום טרי, לחסן עם מפיק ולהדגר בתרמוסטטים. השיטה הלא יעילה של תסיסה פני השטח (ביוסינתזה של פני השטח) לא יכלה לענות על הביקוש לאנטיביוטיקה. בהקשר זה פותחה שיטה חדשה בעלת ביצועים גבוהים של גידול עמוק (תסיסה עמוקה) של מיקרואורגניזמים המייצרים אנטיביוטיקה. זה איפשר תוך זמן קצר ליצור ולפתח תעשייה חדשה המייצרת אנטיביוטיקה בכמויות גדולות.

שיטת הגידול העמוק שונה מהקודמת בכך שהמיקרואורגניזמים המייצרים גדלים לא על פני המצע התזונתי, אלא בכל עוביו. היצרנים גדלים במיכלים מיוחדים (תסיסים), שקיבולתם יכולה לעלות על 50 מ"ק. התסיסים מצוידים במכשירים לנשיפת אוויר דרך המצע התזונתי ובמערבלים. התפתחותם של יצרני מיקרואורגניזמים בתסיסים מתרחשת עם ערבוב מתמשך של המדיום התזונתי ואספקת חמצן (אוויר). בגידול שקוע, הצטברות הביומסה (ליחידת נפח של המדיום) עולה פי כמה בהשוואה לגידול של היצרן על פני המדיום, כלומר תכולת האנטיביוטיקה בכל מיליליטר של התרבית. הנוזל עולה, כלומר, הפעילות האנטיביוטית שלו עולה.

תכנית הייצור לביו-סינתזה של כל אנטיביוטיקה כוללת את השלבים העיקריים הבאים: תסיסה, בידוד האנטיביוטיקה וטיהור הכימי שלה, ייבוש האנטיביוטיקה והכנת צורת המינון. לצורך ביצוע התסיסה - התהליך הביוכימי של עיבוד חומרי גלם - יש צורך במצע תזונתי (חומרי גלם) ומיקרואורגניזמים המעבדים חומר גלם זה. אמצעי הזנה נבחרים בצורה כזו שהם מבטיחים צמיחה ופיתוח טובים של היצרן ותורמים לביוסינתזה מירבית של האנטיביוטיקה.

העלייה בתפוקה של תעשיית האנטיביוטיקה, בנוסף להחדרת תסיסה עמוקה הלכה למעשה, הוקלה מאוד על ידי שימוש בזני יצרנים חדשים בעלי ביצועים גבוהים לביו-סינתזה. כדי להשיג אותם, פותחו שיטות בחירה מיוחדות. בשל השונות הגבוהה של מיקרואורגניזמים מייצרים ואובדן מהיר של תכונות ראשוניות (במיוחד רמת הפעילות האנטיביוטית), היה צורך לפתח שיטות לאחסון מיקרואורגניזמים מייצרים ולשמירה על פעילות, וכן שיטות להכנת חיסון לזריעת כמויות עצומות של מדיום תזונתי בתסיסים.

בשנות ה-70 תוארו יותר מ-300 אנטיביוטיקות חדשות מדי שנה.

נכון לעכשיו, מספר האנטיביוטיקה הידועה קרוב ל-3000, אך רק כ-50 נמצאות בשימוש בקליניקה.