青黴素(penicillin,也譯為「盤尼西林」)是人類使用的第一個抗生素,自發明以來,挽救了數以百萬計的生命,也象徵著人類歷史上一個新紀元的到來。弗萊明(Alexander
Fleming)是第一位發現青黴素的人,因而於1945年與弗洛里和錢恩共獲諾貝爾生理醫學獎。
還記得日劇「仁醫」中,主角南方仁在江戶時代(1603~1867年)做出盤尼西林,讓梅毒治療不再是不可能的。其實,真正做出盤尼西林是最近半世紀左右的事,也不是日本人首先做出來的,這可能要讓日劇迷失望了。
弗萊明於1881年出生於一個農夫家庭,生活清苦。雖然如此,他的母親仍非常重視子女的教育,在他10歲時送他到附近一所學校就讀。小弗萊明每日步行約7公里的路程上下學,不管是寒冬還是酷暑。雖然他的求學過程相當辛苦,但是他的成績始終名列前茅,獲獎無數。
在聖瑪莉醫學院求學
在20歲那一年,弗萊明在大哥的鼓勵之下,參加並通過了聖瑪莉醫學院的入學考試。接下來,弗萊明像是吃了撒尿牛丸般,幾乎每科考試都拿100分,不僅展現了追求學問的旺盛企圖心,還為了克服個性內向的問題,參加了戲劇社、射擊隊等社團。
1906年,他以優秀的成績畢業,並進入了疫苗治療學家萊特爵士所主持的預防接種站工作。就是在這裡,弗萊明完成了許多重要的實驗與發現。兩年之後,他更以一篇《急性細菌性感染》的論文,榮獲倫敦大學的金質獎章與聖瑪麗醫學院頒發的獎牌。1909年,弗萊明通過了英國皇家外科學會的考試,不過他終其一生,並未以外科為專業,而是將心力傾注在研究上。
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弗萊明在進入萊特的研究小組後,很快就成為一名即戰力。他不僅發明了一些新的實驗方法並製作了測試的儀器,而且還成了使用以砒霜為基礎的藥物──砷凡納明(Salvarsan
606)進行臨床治療梅毒的專家,被戲稱為「606大兵」!
不過,就當他磨刀霍霍正準備朝向傳染病領域殺出一條血路時,第一次世界大戰爆發了。弗萊明以中尉醫官的身分加入英國皇家陸軍醫療隊,被派往法國,在那裡,弗萊明看到很多傷兵受細菌感染、化膿而死去,即使在手術前做了消毒滅菌也枉然。於是他從病患的傷口分離、培養與鑑定這些致命的細菌,並發現當時治療使用的抗菌劑是有毒的!為此他改善了評估抗菌劑的試驗方法,並成功防止了傷口遭到細菌感染。
戰爭結束之後,弗萊明又回到了聖瑪莉醫院。他下定決心,要尋找一種有效的藥物,來治療人類的細菌性感染疾病。於是,他設立了一個簡陋的實驗室,開始了抗菌方面的研究。
1921年,弗萊明發現了「溶菌?」,顧名思義,那是一種存在於動植物組織中,能夠溶解病菌的生物?。當時,患了感冒的他無意中對著裝細菌的培養皿打了一個噴嚏,發現在培養皿內,沾有鼻涕的地方竟然沒有細菌生成,自己的鼻涕中存在一種可以溶解細菌的物質,他把它命名為「溶菌?」。他以為這就是獲得有效天然抗菌劑的關鍵,甚至可以製成疫苗或是藥物。然而,他很快就對此喪失興趣,因為這種溶菌?只對無害的微生物起作用,面對較頑強的細菌幾乎無用武之地。
此次的失敗固然可惜,但從中獲得的經驗卻為弗萊明悄悄打開了青黴素的大門。
幸運女神降臨:發現青黴素
1928年9月,弗萊明一腳踏進實驗室,看見恆溫箱的箱門敞開,內心暗叫一聲「不好」。原來幾個星期前,他外出休假,臨走前忘了把放培養皿的恆溫箱關緊,就這樣正對著窗檯。由於他在實驗室裡培養大量的細菌做為實驗之用,對於自己的粗心大意,他只能搖搖頭苦笑。(有玩過細菌培養的人都知道,那是一件很無聊的事。將菌種放在培養皿中,然後餵它幾滴培養液,慢慢觀察它的成長型態。好比你把喝剩的珍珠奶茶置於空氣中,裡面的粉圓會隨著天數慢慢變大一樣。)
不過,依例他還是準備取出培養皿中的葡萄球菌觀察。正當他拿起工具時,眼睛往培養皿一瞄,果然看到培養皿上的菌種少了很多,心想可能是這是從窗子外頭,隨風飄進來一些雜質,汙染了培養皿。他嘆了口氣,拿到垃圾桶旁準備倒掉,並重新培養。就在倒掉之前,他望著手上的培養皿好一會兒,突然愣了一下,旋即把培養皿重新放回到顯微鏡下,這一看,可不得了。
一叢綠色的不知名黴菌正吞噬著葡萄球菌,一點一點的擴散勢力範圍。在這種綠色菌落的四周並沒有任何細菌生長,形成一個明顯的生長抑制圈!他恍然大悟:「從窗外掉進來的黴菌產生了某種化學物質,分泌到培養皿裡,抑制了細菌的生長,或許有殺菌的作用!」
為了確定他的假設,他找來其他種類的桿菌、球菌來測試,實驗結果發現,在某種比例下,幾乎可以讓這些細菌被黴菌吃光。他把這種黴菌(後來命名為青黴菌)分離出來加以培養,並發現培養後的汁液中含有一種可以殺死細菌的物質,他把這種殺菌物質稱為「青黴素」,並將這個現象發表在1929年的《英國實驗病理學期刊》。這個弗萊明真是個人才!
只是這種青黴素有個極需克服的難關。有天他到醫學院發表演說,臺上的他滔滔不絕的說明青黴素的功用,突然間,有人舉手發問:「請問你有沒有青黴素用於人體臨床實驗的結果呢?」只見弗萊明嬌喘一聲倒在演講臺裡,嗯,不是啦,他揮揮額頭上的汗水,結結巴巴不知如何繼續下去。
重點來了,人體臨床實驗時,總不能把青黴素直接注射到體內吧!如何提煉純化的青黴素就成了眼前最需要解決的問題。不過,當時的弗萊明缺乏這項關鍵的技術,加上磺胺類藥物的出現,人們普遍對青黴素的報告不感興趣。磺胺類藥物是青黴素還未普及時用於治療感染的藥物,但是這種藥會大量殺死人體的白血球,病人的抵抗力反而變弱,更加速了死神的召喚,正所謂:「殺人三千,自損一萬。」
[更多詳細內容請參閱《科學少年》2014年6.7月號
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