За последующие несколько десятилетий результаты новых исследований стали применяться как в борьбе с пандемическими недугами прошлого, так и при лечении бытовых болезней, способных перевернуть человеческую жизнь
Ацетаминофен (Тайленол)
На протяжении тысячелетий сбить температуру можно было только с помощью экстракта ивовой коры, в составе которого есть вещество, похожее на современный аспирин, или хинного дерева, содержащего хинин. Эти жаропонижающие препараты были довольно эффективны, а хинин к тому же использовался для лечения малярии. Хинное дерево росло только в Южной Америке, но позднее в виду высокого спроса в других частях мира были выведены гибриды.
Однако в 1880-х годах из-за неограниченной вырубки хинных деревьев стало мало. Британской империи нужно было найти способ усмирить болезни, которые также ежегодно обходились ей в миллионы фунтов, отрицательно сказываясь на экономике. Ученые были вынуждены искать другие жаропонижающие и болеутоляющие средства. В результате появился ацетаминофен, хотя его по большей части обходили вниманием, предпочитая ему два других вещества, из которых он был получен – ацетанилид и фенацетин. Последний стал самым популярным в мире жаропонижающим средством, после того как его разрекламировала компания Bayer. В дальнейшем он десятилетиями соревновался в популярности с аспирином.
Лишь в конце 1940-х годов ацетаминофен (его также называют парацетамолом и параацетиламинофенолом) был открыт заново и стал известен по всему миру как болеутоляющее средство и антипиретик, которое можно было найти в любой домашней аптечке. Но изобретен он был, в конечном счете, благодаря малярии и применявшемуся для ее лечения хинину, а вернее, его нехватке.
вверх дном. Любая царапина или укус могли оказаться смертельными, если стафилококковая или стрептококковая инфекция выходила из-под контроля. Немецкий ученый по имени Герхард Домагк начал изучать группу химических соединений под названием азокрасители, обладающих характерными двойными связями между атомами азота. Азокрасители применяются для окрашивания тканей, кожи и продуктов питания в различные оттенки ярко-оранжевого, красного и желтого. При работе с азотным соединением, имевшим сульфонамидную группу (она содержит азот и серу, объединенную двойными связями с двумя атомами кислорода, – можете впечатлить друзей на вечеринке), стало ясно, что ученым удалось обнаружить нечто особенное. Сульфонамидная группа мешает бактериям вырабатывать фолиевую кислоту – необходимый им витамин группы B. Человек же, в свою очередь, может получать ее из пищи. Так появилась еще одна «волшебная пуля». Стало ясно, что новое вещество эффективно борется со стрептококками в организме мышей.
Домагк использовал новое лекарство под названием KL 730, позднее запатентованное как пронтозил, на собственной дочери Хильдегард. Она страдала от тяжелой стрептококковой инфекции, но после инъекции пронтозила поправилась, хотя краситель оставил в месте укола специфическое красноватое пятно.
В дальнейшем «сульфаниламиды» стали использоваться в составе различных лекарств, в том числе антибиотиков (триметоприм и сульфаметоксазол, также известный как «Бактрим»), лекарств от диабета (глибенкламид, производное сульфонилмочевины), мочегонных (фуросемид, или «Лазикс») и болеутоляющих средств (целекоксиб, или «Целебрекс»), а в наше время они также применяются для лечения пневмонии и различных инфекций, в том числе кожи, мягких тканей и мочеполовой системы.
В 1935 году за свой труд Домагк был удостоен Нобелевской премии. Однако нацисты, не одобрявшие решение Нобелевского комитета поддержать немецкого пацифиста Карла фон Осецкого, велели гестаповцам арестовать Домагка за то, что он принял премию, и вынудить его вернуть ее. В 1947 году он все же смог ее получить.
В начале XX века в борьбе с микробами произошел перелом: люди больше не были совершенно бессильны перед этими патогенами. Одним из самых знаменательных моментов этой битвы стало открытие, совершенное в 1928 году Александром Флемингом – шотландским врачом и ученым, который также слыл искусным стрелком в лондонском шотландском резервном полку территориальной армии Великобритании. После окончания медицинской школы он захотел остаться в тамошнем клубе стрелков и поэтому стал заниматься исследованиями. Пройдя Первую мировую войну в звании капитана, Флеминг досадовал, что загноившиеся боевые ранения часто отнимали солдатские жизни, даже несмотря на использование антисептиков.
Колония бактерий Streptomyces coelicolor, которые обитают в почве и используются для получения различных антибиотиков.
После войны он продолжил изучать методы борьбы с инфекциями. Но хотя Флеминг был превосходным стрелком и военным врачом и, казалось бы, отличался щепетильностью, ему, скажем так, была свойственна некоторая небрежность. На его рабочем месте все время царил бардак, а иногда он и вовсе забывал о начатых экспериментах. Однажды, занимаясь выращиванием стафилококков в чашках Петри, он оставил одну из них около открытого окна и случайно позволил ветру занести в них споры плесени, которая стала расти рядом со стафилококковой культурой. То же самое произойдет, скажем, если оставить апельсин гнить на подоконнике. Через какое-то время на фруктовой корке появится порошкообразная белая плесень. То же самое случилось и с образцами Флеминга. Но, как ни странно, колонии стафилококков, оказавшиеся рядом с плесенью, погибали.
Тогда Флеминг выделил плесень и определил, что она относилась к роду Penicillium. Он решил, что бактерии убивал не сам грибок, а «плесневый сок». Это вещество, которое он назвал «пенициллином», стало одним из самых монументальных открытий за всю историю человечества. Как оказалось, пенициллин и родственные ему соединения, в том числе амоксициллин, пиперациллин и метициллин, эффективно борются с пневмонией, гонореей, сифилисом, листериями, стафилококками, стрептококками и клостридиями.
Позднее стало известным высказывание Флеминга: «Я не изобретал пенициллин. Это сделала природа. Я лишь случайно обратил на него внимание». За свою работу, спасшую много жизней, он был удостоен Нобелевской премии.
Еще один крупный прорыв был совершен вместе с открытием нового антибиотика, стрептомицина, и он кардинальным образом изменил подход к клиническим исследованиям. Некоторые люди, возможно, знакомы с понятием «рандомизированные клинические испытания», или РКИ, но вряд ли осознают, какую пользу они им принесли.
В рамках РКИ, считающихся золотым стандартом тестирования новых видов лечения, пациентов, как правило, случайным образом делят на две группы – контрольную, члены которой принимают плацебо, и лечебную, на которой испытывают потенциальное лекарство, вакцину или терапию. Этот простой, но блестящий метод позволяет исследователям сравнить результаты тестируемой и контрольной группы. И хотя сейчас такой подход кажется разумным и необходимым, в 1940-х годах он представлял собой нечто совершенно новое.
Антибиотик стрептомицин был получен из почвенных бактерий микробиологами Альбертом Шацем и Зельманом Ваксманом из Ратгерского университета в Нью-Джерси. В отличие от пенициллина, стрептомицин проявлял эффективность против возбудителей туберкулеза. Однако раздобыть достаточное количество препарата для проведения испытаний оказалось непросто, и тогда Шац и Вакс-ман подумали: почему бы не сравнить результаты применения стрептомицина с эффектом от обычного лечения туберкулеза, которое фактически сводилось к постельному режиму? Испытуемых случайным образом разделили на две группы, одной из которых дали новое лекарство.
Это исследование сложно назвать идеальным: не было использовано ни плацебо, ни слепой метод, то есть все знали, к какой группе принадлежит каждый из пациентов. Так называемый слепой метод, или маскировка, предполагает, что участники исследования не в курсе, какое лекарство получает каждый из испытуемых, что прекрасно помогает избежать искажений данных. Они могут быть вызваны личными предубеждениями в пользу или против чего-либо, скажем, исследователь, участвующий в испытании лекарства, которое в случае эффективности могло бы дать хороший толчок его карьере, может ошибочно истолковать результаты терапии как… положительные – несмотря ни на что. Кроме того, сравнительные клинические исследования проводись и раньше (в 1747 году Джеймс Линд, шотландский врач, служивший в королевском флоте, доказал, что цитрусовые могут излечить моряков от цинги, хотя он и сам не поверил в результаты собственных изысканий). И все же тестирование стрептомицина стало первым РКИ с опубликованными результатами и подготовило почву для несметного количества грядущих исследований, сделав этот научный метод золотым стандартом клинических испытаний.
Маски. Социальное дистанцирование. Гигиена. Микробная теория. Антибиотики. Вакцины.
Все эти открытия стали гигантскими скачками вперед в борьбе с инфекционными болезнями и их распространением. Но особенным прорывом, сравнимым с запуском ракеты, стало понимание того, как патогены работают на уровне их базовой, биологической военной стратегии: генетики.
Современные генетики идут по стопам своих предшественников, открывших ДНК и РНК. Еще в 1871 году Фридрих Мишер узнал о существовании клеточного ядра (в котором, как нам теперь известно, хранится ДНК) с необычайно высоким содержанием фосфора и азота. К 1910 году нобелевский лауреат Альбрехт Коссель открыл пять базовых молекулярных элементов, или нуклеотидных оснований, из которых состоят ДНК и РНК: аденин, цитозин, гуанин, тимин и урацил. ДНК была выделена Освальдом Теодором Эвери в 1944 году, а Алфред Херши и Марта Чейз в ходе экспериментов с кишечной палочкой и бактериофагами установили, что ДНК содержит нашу наследственную генетическую информацию. В 1953 году Розалинд Франклин, Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик совершили эпохальное открытие, описав структуру двойной спирали ДНК.
Первооткрыватели структуры ДНК Джеймс Уотсон (слева) и Фрэнсис Крик и их модель ДНК, 1953 г.