Když se Alexander Fleming 3. září 1928 vrátil z dovolené do své laboratoře v Londýně, čekalo ho tam něco, co změnilo medicínu navždy, a přitom to vůbec neplánoval.

3. září 1928 - Alexander Fleming si prohlíží opuštěnou Petriho misku s kulturou zlatého stafylokoka a spatřuje zónu, kde bakterie přestaly růst, a to kolem nečekané modrozelené plísně Penicillium notatum.

Svět před penicilinem

Aby bylo možné plně pochopit, co Flemingův objev znamenal, je třeba si připomenout, jak vypadala medicína bez antibiotik. Bakteriální infekce, které dnes vyléčíme jedním týdnem tablet, byly v první třetině 20. století rozsudky smrti. Zápal plic, spála, tyfus, tuberkulóza nebo sepse po poranění – každá z těchto diagnóz mohla být posledním zápisem v chorobopise.

Za první světové války zahynulo na bojové infekce a gangrénu více vojáků než na přímá zranění střelnou zbraní. Chirurgové amputovali končetiny ne proto, že by nevěděli, jak je zachránit anatomicky, ale proto, že neměli čím zastavit bakterie, které by jinak zabily celého pacienta. Fleming tuto zkušenost znal osobně: jako vojenský lékař sledoval, jak antiseptika tehdy používaná k dezinfekci ran paradoxně ničila imunitní buňky hostitele rychleji než samotné bakterie.

Když jsem se probudil 3. září 1928, rozhodně jsem neplánoval zrevolucionovat medicínu objevem prvního světového antibiotika. — Alexander Fleming

Šťastná náhoda, která nebyla jen náhodou

Flemingův objev bývá označován za šťastnou náhodu a do jisté míry jí byl. Před odjezdem na dovolenou Fleming zanechal v laboratoři několik Petriho misek s kulturami Staphylococcus aureus, aniž by je správně uložil do termostatu. Během jeho nepřítomnosti kontaminovala misky vzdušná plíseň Penicillium notatum, která byla s největší pravděpodobností zavlečena z mykologické laboratoře o patro níže.

Když se Fleming vrátil a prohlédl si misky, které měl původně jen vyhodit, všiml si něčeho neobvyklého: kolem kolonie modrozelené plísně byla jasně viditelná zóna, v níž bakterie přestaly růst nebo byly zcela zničeny. Někdo jiný by misku zahodil. Fleming si ji nechal a začal se ptát proč.

A právě tady tkví podstata, která z náhody udělala objev: Fleming byl připraven si toho všimnout. Léta se zabýval hledáním přírodních antibakteriálních látek; v roce 1921 objevil lysozym, enzym přirozeně přítomný ve slinách a slzách, který dokáže rozrušovat bakteriální buněčné stěny. Věděl, co hledá. Věděl, co vidí.

Od plísně k léku — cesta trvala čtrnáct let

Fleming pojmenoval účinnou látku penicilin a popsal svůj nález v roce 1929 v odborném článku, který zpočátku vzbudil jen vlažný ohlas. Penicilin se v té době nedařilo izolovat v čisté a stabilní formě a Fleming – výborný pozorovatel, ale nikoli chemik – na tento problém nestačil.

Klíčový průlom přišel o deset let později, kdy biochemici Howard Florey a Ernst Boris Chain na Oxfordské univerzitě vyřešili problém purifikace a stabilizace penicilinu. V roce 1941 byl penicilin poprvé podán lidskému pacientovi – policistovi umírajícímu na septikémii po drobném škrábnutí od růže. Zlepšení bylo dramatické, ale zásoby léku nestačily a pacient nakonec zemřel. Bylo to však nesporné potvrzení, že látka funguje.

Masová výroba penicilinu se rozběhla za druhé světové války v USA. Jen v roce 1944 bylo vyrobeno dostatečné množství na léčbu všech zraněných spojeneckých vojáků. Odhaduje se, že penicilin snížil úmrtnost na bojové infekce z přibližně 18 % (první světová válka) na méně než 1 %.

• 18 → 1 % pokles mortality na bojové infekce po zavedení penicilinu
• 1945 Nobelova cena za fyziologii a medicínu – Fleming, Florey, Chain
• 200M+ odhadovaný počet zachráněných životů od zavedení antibiotik

Jak penicilin funguje

Penicilin patří do skupiny beta-laktamových antibiotik. Jeho mechanismus účinku je elegantní: napodobuje stavební kameny bakteriální buněčné stěny a váže se na enzymy – tzv. transpeptidázy (PBP, penicillin-binding proteins) – které tuto stěnu budují. Tím enzymy zablokuje a zabrání bakterii v dokončení buněčné stěny.

Bakterie bez funkční buněčné stěny nedokáže udržet vnitřní osmotický tlak. Stěna praská a buňka hyne. Lidské buňky buněčnou stěnu nemají, proto je penicilin pro hostitele netoxický, což byl v tehdejší farmakologii zcela revoluční princip. Dřívější antimikrobiální látky (arsenik, rtuť) totiž ničily bakterie i hostitele zároveň.

Flemingovo varování, které nikdo neposlouchal

Alexander Fleming byl od počátku znepokojivě prorocký ohledně rizika, které s sebou antibiotika přinášejí. Již při přebírání Nobelovy ceny v roce 1945 varoval: Pokud je penicilin podáván v příliš nízkých dávkách nebo příliš krátce, bakterie se naučí mu odolávat.

Antibiotická rezistence neboli schopnost bakterií vyvinout mechanismy, jimiž antibiotikum neutralizují, je dnes jedním z nejzávažnějších globálních zdravotnických problémů. Světová zdravotnická organizace ji označuje za jednu z největších hrozeb pro veřejné zdraví 21. století. Odhaduje se, že rezistentní bakteriální infekce způsobují celosvětově přes 1,2 milionu přímých úmrtí ročně, což je číslo, které bez zásahu poroste.

Antibiotická rezistence je dnešní hrozbou

Nadměrné a nevhodné užívání antibiotik (v humánní i veterinární medicíně) urychluje evoluci rezistentních kmenů. Každá neúplně doléčená kúra, každé antibiotikum podané na virovou infekci nebo jako preventivní přísada do krmiva hospodářských zvířat zvyšuje selekční tlak na bakterie a přibližuje nás světu, který se bude Flemingově éře podobat více, než bychom si přáli.

Časová osa od plísně k revoluci

1921 – Objev lysozymu

Fleming identifikuje přirozenou antibakteriální látku ve slinách a slzách. Je to první krok na cestě k penicilinu.

3. 9. 1928 – Petriho miska

Fleming si po návratu z dovolené všimne inhibiční zóny kolem plísně Penicillium notatum. Pojmenovává účinnou látku penicilin.

1929 – Publikace

Fleming popisuje nález v British Journal of Experimental Pathology. Ohlas je zpočátku malý.

1940–41 – Purifikace a první podání člověku

Florey a Chain na Oxfordské univerzitě izolují stabilní penicilin; první humánní aplikace u pacienta se sepsí.

1943–45 – Průmyslová výroba

Masová produkce v USA zachraňuje životy tisícům spojeneckých vojáků denně.

1945 – Nobelova cena

Fleming, Florey a Chain získávají Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu. Fleming ve svém projevu varuje před rezistencí.

Dnes – Krize rezistence

Přes 1,2 milionu lidí ročně umírá na infekce způsobené rezistentními bakteriemi. Hledání nových antibiotik je naléhavé jako nikdy předtím.

Odkaz, který nás stále zavazuje

Fleming, Florey a Chain dostali v roce 1945 Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu. Flemingova Petriho miska je dnes vystavena v Britském muzeu jako jeden z nejvýznamnějších artefaktů dějin vědy. Plíseň Penicillium notatum, která na ni přiletěla z vedlejší laboratoře onoho září 1928, je biologicky nejdůležitějším mikroorganismem, jehož přítomnost kdy člověk zaznamenal.

Flemingův objev připomíná, že věda nepokračuje jen systematickým plánováním, ale také schopností být překvapen a mít dostatek znalostí a zvídavosti, aby člověk poznal, čím byl překvapen. Výzva, kterou zanechal, zní jasně: zachovat dědictví, jež získal náhodou, rozumným zacházením s antibiotiky pro příští generace.