Laboratuvarda bekleyen deney kabından doğdu: Penisilin nasıl keşfedildi?

Modern tıbbın en önemli dönüm noktalarından biri kabul edilen penisilinin keşfi, 1928 yılında Londra’daki St. Mary’s Hospital’da çalışan İskoç bakteriyolog Alexander Fleming’in laboratuvarında yaptığı gözlemle başladı. Fleming, tatil dönüşünde üzerinde küf oluşmuş bir deney kabında, küfün çevresindeki stafilokok bakterilerinin gelişmediğini fark etti.

Bu gözlem, bakterilerin çoğalmasını engelleyen maddenin araştırılmasına yol açtı. Fleming, küfün Penicillium cinsine ait olduğunu belirledi ve bu küfün ürettiği antibakteriyel maddeye “penisilin” adını verdi. Ancak keşfin tedaviye dönüşmesi için maddenin saflaştırılması ve yüksek miktarlarda üretilebilmesi gerekiyordu. Bu aşamalar yaklaşık 10 yıl sonra Oxford Üniversitesi’ndeki bilim insanlarının çalışmalarıyla mümkün hale geldi.

FLEMING’İN 1928’DEKİ GÖZLEMİ

Alexander Fleming, St. Mary’s Hospital’da stafilokok bakterileri üzerinde araştırma yürütüyordu. 1928 yazının sonunda çıktığı tatilden 3 Eylül’de dönen Fleming, laboratuvarında bulunan ve henüz temizlenmemiş deney kaplarından birinde alışılmadık bir oluşum gördü.

Deney kabında gelişen küfün çevresinde bakterilerin çoğalmadığı açık bir alan bulunuyordu. Fleming, bunun sıradan bir kirlenme olmadığını düşünerek küfü inceledi. Gözlemleri, küfün bakterilerin gelişimini durduran bir madde salgıladığını gösterdi. Küfün Penicillium cinsinden olduğu belirlendi ve bu maddeden elde edilen özüt “penisilin” olarak adlandırıldı.

Fleming’in bulguları 1929 yılında bilimsel bir makaleyle yayımlandı. Ancak o dönemde penisilini yeterli miktarda saflaştırmak ve kararlı bir ilaç haline getirmek mümkün değildi. Bu nedenle çalışma, ilk yıllarda tıp dünyasında beklenen ilgiyi görmedi ve penisilinin yaygın bir tedaviye dönüşmesi gecikti.

KEŞİFTEN TEDAVİYE GİDEN YOL

Penisilinin tıbbi potansiyeli, 1930’ların sonlarında Oxford Üniversitesi’ndeki araştırmacıların çalışmalarıyla yeniden gündeme geldi. Patolog Howard Florey, biyokimyacı Ernst Chain ve ekip arkadaşları, Fleming’in yayımladığı çalışmayı temel alarak penisilinin kimyasal yapısını ve bakteriler üzerindeki etkisini araştırdı.

Ernst Chain, penisilini küf kültüründen ayırıp saflaştırmaya yönelik yöntemler geliştirdi. Norman Heatley ise maddenin üretilmesi ve deneylerde kullanılabilmesi için gerekli laboratuvar süreçlerine önemli katkı sağladı. Howard Florey’nin yönettiği ekip, 1940 yılında hayvan deneylerinde penisilinin bakteriyel enfeksiyonlara karşı etkili olabildiğini gösterdi.

Oxford ekibinin fareler üzerinde yaptığı deneylerde penisilin verilen hayvanların enfeksiyona karşı hayatta kaldığı, tedavi uygulanmayan hayvanların ise öldüğü görüldü. Bu sonuçlar, daha önce yalnızca laboratuvar ortamında gözlenen antibakteriyel etkinin canlı organizmalarda da işe yarayabileceğini ortaya koydu.

İLK İNSAN TEDAVİSİ VE STOK SORUNU

Penisilinin insanlar üzerindeki ilk önemli denemelerinden biri Şubat 1941’de İngiltere’de yapıldı. Ağır bir stafilokok enfeksiyonu geçiren polis memuru Albert Alexander’a penisilin verildi. Hastanın durumunda kısa sürede belirgin bir iyileşme görüldü; ancak o dönemde elde bulunan penisilin miktarı tedaviyi tamamlamaya yetmedi.

Stokların tükenmesi üzerine tedavi yarıda kaldı ve enfeksiyon yeniden ilerledi. Alexander’ın vakası, penisilinin etkili olabileceğini gösterirken aynı zamanda ilacın klinik kullanım için yeterli miktarda üretilmesinin zorunlu olduğunu da ortaya koydu. Oxford’daki küçük laboratuvarın üretim kapasitesi, geniş kapsamlı insan deneyleri için yeterli değildi.

ABD’DE KİTLESEL ÜRETİM ÇALIŞMALARI

Üretim sorununu aşmak amacıyla Howard Florey ve Norman Heatley, 1941 yılında ABD’ye giderek kamu kurumları ve ilaç şirketleriyle temas kurdu. Çalışmaların önemli bir bölümü Illinois eyaletindeki Peoria’da bulunan ABD Tarım Bakanlığı’na bağlı araştırma laboratuvarında yürütüldü.

Araştırmacılar burada daha yüksek miktarda penisilin üreten farklı bir Penicillium türü üzerinde çalıştı. Peoria’da bulunan ve küflenmiş bir kavundan elde edilen Penicillium chrysogenum suşu, Fleming’in ilk kullandığı küfe kıyasla üretim açısından daha verimliydi. Bu gelişme, ilacın laboratuvar ölçeğinden sanayi ölçeğine taşınmasında kritik rol oynadı.

Üretimde sıvı ortamların kullanıldığı derin tank fermantasyonu yöntemiyle daha yüksek miktarlarda penisilin elde edilmeye başlandı. Araştırma kurumları, kamu kuruluşları ve ilaç şirketleri arasındaki iş birliği sayesinde üretim kapasitesi kısa sürede artırıldı. Böylece penisilin, yalnızca sınırlı sayıdaki hastada kullanılabilen deneysel bir maddeden, geniş ölçekte üretilebilen bir ilaca dönüştü.

II. DÜNYA SAVAŞI’NDA YAYGIN KULLANILDI

Penisilinin üretimindeki artış, II. Dünya Savaşı sırasında yaralanan askerlerde ortaya çıkan bakteriyel enfeksiyonların tedavisinde önemli bir avantaj sağladı. 1942 ve 1943 yıllarında ilacın üretimi ve klinik kullanımı genişledi. Büyük ölçekli üretim sayesinde penisilin, savaş döneminin sonlarına doğru müttefik kuvvetlerin tıbbi ihtiyaçlarında kullanılabilecek seviyeye ulaştı.

Savaş yıllarında elde edilen üretim deneyimi, penisilinin daha sonra sivil sağlık hizmetlerine aktarılmasının da önünü açtı. İlacın kullanıma girmesiyle daha önce ağır sonuçlara yol açabilen birçok bakteriyel enfeksiyonun tedavisinde yeni bir dönem başladı.

1945 NOBEL TIP ÖDÜLÜ

Penisilinin keşfi ve tedaviye dönüştürülmesi, 1945 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü ile onurlandırıldı. Ödül, penisilinin keşfi ve çeşitli enfeksiyon hastalıklarındaki tedavi edici etkisi nedeniyle Alexander Fleming, Howard Florey ve Ernst Chain arasında paylaştırıldı.

Bu ödül, yalnızca Fleming’in 1928’deki gözlemini değil, aynı zamanda Florey, Chain, Heatley ve diğer araştırmacıların saflaştırma, hayvan deneyleri, klinik uygulama ve kitlesel üretim alanındaki katkılarını da kabul ediyordu. Çünkü penisilinin tıbbi etkisi, tek bir laboratuvar gözleminden çok, yıllar süren ortak bir araştırma ve üretim sürecinin sonucunda ortaya çıktı.

PENİSİLİNİN MİRASINA DAİR BUGÜNKÜ BİLGİ

Penisilin, antibiyotik çağının başlamasında belirleyici rol oynadı ve daha sonraki antibiyotik araştırmalarına güçlü bir bilimsel temel oluşturdu. Bununla birlikte antibiyotiklerin yalnızca bakterilerin neden olduğu enfeksiyonlarda etkili olduğu, virüslere karşı kullanılmadığı ve yanlış ya da gereksiz kullanımın direnç gelişimine katkıda bulunabildiği biliniyor.

1928’de kirlenmiş bir deney kabında fark edilen küf, 1940’larda yürütülen bilimsel ve endüstriyel çalışmalarla milyonlarca hastanın tedavisinde kullanılan penisilinin temelini oluşturdu. Fleming’in gözlemi, Florey ve Chain’in araştırmalarıyla birleşerek modern tıp tarihinin en etkili keşiflerinden birine dönüştü.