Впервые выделен геном оригинального источника пенициллина
В один из самых удачных моментов в истории простая небрежность привела к открытию, которое спасло миллионы жизней, дало толчок развитию современной индустрии антибиотиков и помогло навсегда изменить курс медицины.
В августе 1928 года сэр Александр Флеминг отправился в отпуск в свой загородный дом в Саффолке, Великобритания. Перед тем, как покинуть лабораторию в Медицинской школе больницы Святой Марии, ныне входящей в состав Имперского колледжа Лондона, он вырастил несколько культур бактерий staphylococcus aureus в серии чашек Петри.
Когда он вернулся в сентябре, то обнаружил, что крышка одной чашки была открыта и что в питательном геле агара росла сине-зеленая плесень. Вместо того, чтобы просто выбросить зараженную культуру, он изучил ее более внимательно и выяснил, что там, где росла плесень, полностью исчез золотистый стафиллококк.
Определив, что плесень принадлежит к роду Penicillium, Флеминг в конце концов обнаружил, что она вырабатывает антибиотическое соединение, которое он выделил и назвал пенициллином. На этом все могло закончиться по ряду причин, главная из которых — тот факт, что пенициллин было очень трудно производить в больших количествах. И, хотя более поздние исследования добились впечатляющих успехов, только во время Второй мировой войны пенициллин был возведен в ранг чудо-лекарства. Это стало возможно благодаря открытию штамма Penicillium из США, который рос на дынях и вырабатывал высокие уровни пенициллина — так у медиков оказалось достаточно сырья.
New Atlas
Плесень Penicillium в культуре in vitro
При активной поддержке военного министерства США были разработаны новые методы производства этого препарата, и к 1944 году для вторжения союзников в Нормандию было подготовлено около 2,3 миллиона доз, а в 1945 году было произведено уже 646 миллиардов единиц препарата. Благодаря ему смертность от инфекции упала на 15% — это колоссальное количество спасенных людей.
С тех пор образцы оригинального Penicillium хранились в Имперском колледже Лондона, но когда группа ученых из колледжа, CABI и Оксфордского университета начала серию экспериментов с одним из этих образцов, то обнаружила, что геном оригинальной формы так и не был расшифрован.
Чтобы исправить эту оплошность, команда извлекла ДНК из лиофилизированного образца, изучила последовательность и сравнила ее с опубликованными геномами двух промышленных штаммов Penicillium из Америки. В частности, они изучили гены, которые кодируют ферменты, позволяющие грибку производить пенициллин, а также гены, регулирующие выработку ферментов в целом.
В результате ученые обнаружили, что, хотя у британских и американских штаммов был схожий генетический код, штаммы в США имели больше копий регуляторных генов для производства пенициллина. Однако ферменты, продуцирующие пенициллин, у этих двух штаммов были разными, а значит их дикие предки эволюционировали до такого состояния естественным путем.
По словам команды, это важно, потому что антибиотики, такие как пенициллин, становятся все более неэффективными, поскольку бактерии развивают устойчивость к ним. Поскольку штаммы плесени в США и Великобритании развивались по‑разному, адаптируясь для борьбы с бактериями конкретного региона, изучение их различий и происхождения поможет медикам синтезировать новое поколение антибиотиков для более эффективного противостояния современным патогенам.
