Kháng sinh
Lịch sử > Penicillin và những kháng sinh tự nhiên khác

Kể từ cuối thế kỷ 19, con người đã tường thuật những quan sát về việc một số vi sinh vật sinh sôi làm kìm hãm sự sinh sôi của những vi sinh vật khác. Những quan sát về tính đối kháng giữa vi sinh vật đã dẫn đến việc khám phá chất kháng khuẩn tự nhiên. Louis Pasteur nhận xét: "nếu chúng ta có thể can thiệp vào sự đối địch đã thấy giữa một số vi khuẩn thì điều đó có lẽ mang đến hy vọng lớn nhất cho trị liệu".
Vào năm 1874 bác sĩ William Roberts nhận thấy những mẻ cấy Penicillium glaucum được dùng trong chế tạo một số loại phô mai xanh không biểu hiện nhiễm vi khuẩn. Hai năm sau nhà vật lý John Tyndall cũng có đóng góp cho lĩnh vực này. Louis Pasteur đã tiến hành nghiên cứu chỉ ra Bacillus anthracis không sinh trưởng nếu có sự hiện diện của Penicillium notatum.
Vào năm 1895 bác sĩ người Ý Vincenzo Tiberio công bố một tài liệu về năng lực kháng khuẩn của một số chiết xuất mốc.
Vào năm 1897 nghiên cứu sinh Ernest Duchesne đệ trình một luận án có tựa "Đóng góp cho nghiên cứu về cạnh tranh sống còn ở vi sinh vật: sự đối kháng giữa mốc và vi khuẩn", tác phẩm học thuật đầu tiên bàn đến năng lực trị liệu của mốc bắt nguồn từ hoạt tính kháng khuẩn của chúng. Trong luận án này, Duchesne đề xuất rằng vi khuẩn và mốc tham gia vào một trận chiến vĩnh hằng vì sự tồn vong. Ông quan sát thấy khuẩn E. coli bị Penicillium glaucum tiêu diệt khi cả hai sinh sôi trong cùng mẻ cấy. Chưa dừng lại ở đó, ông còn quan sát được rằng với những động vật thí nghiệm bị tiêm những liều trực khuẩn thương hàn (liều lượng đủ gây tử vong) cùng với Penicillium glaucum thì sẽ không bị nhiễm thương hàn. Không may sau khi giành học vị, Duchesne đi nghĩa vụ quân sự nên không thể thực hiện thêm nghiên cứu nào. Ông qua đời sau đó vì lao, một căn bệnh mà hiện có thể chữa được bằng kháng sinh.
Vào năm 1928, Alexander Fleming công nhận sự tồn tại của penicillin, một phân tử do những loại mốc nhất định sản sinh có khả năng giết chết hoặc ngăn chặn sự sinh trưởng của những loại vi khuẩn nhất định. Trong khi làm việc với một mẻ cấy vi khuẩn gây bệnh, Fleming để ý thấy bào tử một loại mốc xanh là Penicillium chrysogenum ở một tấm cấy. Ông quan sát thấy sự hiện diện của mốc đã tiêu diệt hoặc ngăn vi khuẩn sinh sôi. Fleming cho rằng mốc này phải tiết ra một chất kháng khuẩn mà ông đặt tên là penicillin vào năm 1928. Fleming tin con người có thể khai thác thuộc tính kháng khuẩn này cho hóa trị liệu. Ban đầu Fleming mô tả một số thuộc tính sinh học của nó rồi nỗ lực sử dụng một chế phẩm thô để điều trị một số dạng nhiễm trùng, tuy nhiên ông không thể tiến xa hơn nếu không có sự trợ giúp của những chuyên gia hóa học.
Ernst Chain, Howard Florey và Edward Abraham đã tinh chế thành công penicillin G, penicillin đầu tiên vào năm 1942 nhưng nó chưa được phổ biến rộng rãi bên ngoài quân đội Đồng minh trước năm 1945. Sau này, Norman Heatley đã phát triển công nghệ chiết xuất ngược giúp tinh chế hiệu quả lượng lớn penicillin. Cấu trúc hóa học của penicillin được Abraham đề xuất lần đầu vào năm 1942 và được Dorothy Crowfoot Hodgkin xác minh năm 1945. Penicillin tinh chế thể hiện hoạt tính kháng khuẩn hiệu nghiệm chống một phạm vi rộng vi khuẩn và có độc tính thấp ở người. Hơn nữa, không như sulfonamide tổng hợp, hoạt tính của penicillin không bị hạn chế bởi những thành phần sinh học như mủ. Sự phát triển của penicillin đã làm vực lại mối quan tâm đến nghiên cứu những hợp chất kháng sinh có độ hiệu quả và an toàn tương tự. Chain và Florey đã phát triển thành công penicillin làm thuốc điều trị, điều mà Fleming, người vô tình khám phá ra penicillin, không thể làm. Cả ba đã cùng nhau chia sẻ giải Nobel Y học năm 1945.
Florey tín nhiệm Rene Dubos tiên phong tìm kiếm một cách thận trọng và có hệ thống các hợp chất kháng khuẩn mới, điều dẫn đến việc khám phá gramicidin và khôi phục nghiên cứu của Florey về penicillin. Vào năm 1939, trùng thời điểm Chiến tranh thế giới thứ Hai bắt đầu, Dubos báo cáo phát hiện kháng sinh có nguồn gốc tự nhiên đầu tiên là tyrothricin, một hợp chất có 20% gramicidin và 80% tyrocidine từ Bacillus brevis. Đây là một trong những kháng sinh được sản xuất thương mại đầu tiên và rất hiệu quả trong điều trị vết thương và lở loét trong Chiến tranh thế giới thứ Hai. Tuy nhiên gramicidin không thể sử dụng toàn thân vì độc tính. Tyrocidine cũng tỏ ra quá độc cho sử dụng toàn thân. Các kết quả nghiên cứu thu được không được hai phe Trục và Đồng minh chia sẻ trong Thế chiến II và bị hạn chế tiếp cận trong Chiến tranh Lạnh.