Перший масовий вiдтiк мiзкiв з Росiйської iмперiї датується початком минулого столiття. Саме тодi iмперiю, зруйновану революцiєю, Першою свiтовою та громадянською вiйнами, почали залишати фахiвцi та унiверситетська професура. Жодного традицiйного маршруту для тодiшньої емiграцiї не iснувало. Тож розкидало їх по всьому свiту, по країнах, де вони намагалися знайти застосування своїм знанням. В проектi «Творцi» спiльно з RASA (Russian-American Science Association) T-invariant розпочинає серiю бiографiчних нарисiв про вихiдцiв з Росiйської iмперiї, що зробили значний внесок у свiтову науку та технологiї, тих, кому ми завдячуємо нашою новою реальнiстю. Перший нарис присвячений Зельману Ваксману, нобелiвському лауреату з медицини, першовiдкривачевi антибiотика стрептомiцин.
Нова Прилука наприкiнцi XIX столiття була звичайним єврейським мiстечком Бердичiвського уїзда Київської губернiї. Населений пункт здавася крихiтною цяточкою на безмежнiй мапi. Тут народився й вирiс один з найвiдомiших мiкробiологiв XX столiття — Зельман Ваксман. Бiльша частина його життя пройшла далеко вiд цих мiсць — у iншiй пiвкулi, в американському штатi Нью-Джерсi. Проте коли йому було присуджено Нобелiвську премiю за вiдкриття стрептомiцину — першого засобу вiд туберкульозу, епiграфом до нобелiвської лекцiї лауреат обрав бiблiйнi слова «Господь із землі ліки виводить, і розумний муж не нехтує ними» (Книга Премудрості Ісуса, сина Сираха 38:4), вiддаючи у такий спосiб належне i українському чернозему, i меламедам, що вчили його читати у прилуцькому хедерi. Утiм це була не лише риторична фiгура. Стрептомiцин насправдi було добуто «з землi», з ґрунтових мiкроорганiзмiв — актиномiцетiв.
Актиномiцети
Зельман Абрахам Ваксман назвав власний життєопис «Моє життя з мiкробами». Ось слова, якими вiдкривається книга: «Своє життя я присвятив вивченню мiкробiв, цих нескiнченно малих форм життя, що вiдiграють таку суттєву роль у iснуваннi людини, тварин i рослин. Вивчав їхню природу, життєвi процеси, дослiджував вплив на людину — часом цей вплив допомагає вижити, а деколи руйнує. Розмiрковував над згубними властивостями одних мiкробiв й будiвною дiяльнiстю iнших. Намагався знайти шляхи й засоби, щоб зупинити перших, а других використовувати на благо людей».
Свого часу молодий дослiдник Ваксман зацiкавився особливим видом мiкробiв, що заселяють ґрунт, — актиномiцетами. Сьогоднi цi дивовижнi органiзми впевнено вiдносять до бактерiй, але на початку XX столiття вченi вагалися щодо їхньої класифiкацiї. Навiть якщо це бактерiї, то досить незвичнi. Актиномiцети утворюють мiцелiй — павутиноподiбну структуру, тобто поводяться як гриби. Вже цiєї тiльки странностi вистачило би, щоб насправдi зацiкавитися ними.
Але для аспiранта Унiверситету Берклi у 1916 роцi iснувала принаймнi ще одна причина зацiкавитися тими мiкроорганiзмами. Ваксман звернув увагу на здатнiсть актиномiцетiв вгамовувати рiст iнших бактерiй. У нобелiвськiй лекцiї вiн пригадуватиме, що вже тодi видiлив один з видiв актиномiцетiв й дав йому назву Actinomyces griseus. Молодий вчений помiтив, що цей вид має антимiкробнi властивостi. Але детальнiше цей вид актиномiцетiв, що його 1943 року буде перейменовано на Streptomyces griseus (саме пiд цiєю назвою вiн вiдiграє провiдну роль у вiдкриттi стрептомiцину), у 1916-му Ваксман не дослiджував.
Це завдяки своїй зацкавленостi актиномiцетами Ваксман у 1930-тi роки починає активний пошук антибiотикiв. Слово «антибiотик» також запропонував вiн.
Нова Прилука
Зельман Абрахам Ваксман народився й вирiс у мiстечку Нова Прилука Бердичiвського уїзда Київської губернiї 22 липня 1888 року. Ваксман описував мiсце свого народження як «понуре мiстечко, лише краплинку у безкрайому степу». Лiтом на цих безмежних полях росли пшениця, жито, ячмiнь, овес. Взимку степ вкривав снiг. «Земля була чорною, звiдси й назва такого ґрунту — чернозем. Вона була дуже родючою, давала ряснi врожаї, не збiдняла протягом багатьох рокiв».
Ваксмана назвали на честь Соломона, бiблiйного царя, чиє iм’я мовою iдиш спростилося до Золмана (написання й вимова «Зельман» з’явилися вже в Америцi). Батько Зельмана Якiв Ваксман був побожною людиною i жив невибагливо, вiддаючи в аренду невеликi дома, що належали йому у сусiднiх селах та у Винницi. Вiльний час, яким вiн завдячував прибутковi, батько присвячував молитвi та вiдвiдинам мiсцевої синагоги. В автобiографiї Ваксман опише його як чудового оповiдача, що любив повчальнi притчi про стародавнiх мудрецiв та багатовiкову iсторiю єврейського народу.
Коли Зельман народився, батько був абсолютно щасливий, але незабаром його вiдправили до вiйська, де вiн вiдслужив довгих п’ять рокiв. Син з батьком не були надто близькi, проте Якiв Ваксман завжди намагався допомогти сину як мiг. От тiльки мiг вiн не так вже й багато.
Головною людиною дитинства й юностi майбутнього вченого стала його мати Фрейда Ваксман (дiвоче прiзвище Лондон). Освiчена, як на тогочасну жiнку: читала на iдиш, володiла iвритом у достатнiй мiрi, щоб самостiйно вивчати Тору, послуговувалася грамотною українською. Все це стало їй у нагодi в мабутньому.
Як згадує Ваксман, мати пiзно вийшла замiж (майже у критичному для того часу вiцi, двадцятисемирiчною), оскiльки весь свiй час присвячувала урядженню долi кожної з молодших сестер. Вона збудувала дiм — без зайвої розкошi, аде власний, свiй. В цьому домi постiйно мешкали сестри Фрейди з її племiнниками й племiнницями, а також її мати. Фрейда була справжньою iдише маме — владною та вiдповдальною. Увесь кагал треба було годувати, тож вона вiдкрила лавку, де продавалося будь-що, вiд бакалiї до одягу. У ярмарковi днi, а їх у Бедичiвському уїздi було чимало, Фрейда обов’язково влаштовувала виїзну торгiвлю. Її гостиннiсть та прагнення дбати про сестер i племiнникiв iстотним чином допомогли Зельману у майбутньому, коли її не було вже на свiтi. В Нью-Джерсi його зустрiла й притиснула до серця кузина, що свого часу довго жила у домi Фрейди, заколисувала малого Зольмана та спiвала йому пiснi.
Коли батько повернувся з вiйська, хлопцевi народилася сестра Мiрiам. Вона померла зовсiм маленькою вiд дифтерiї. Ваксман пише, що вона могли одужати, але лекарство з Києва, до якого було близько двохсот мiль, прийшло з запiзненням. Не вiдомо, чи вилiкувало б воно хвору дитину, проте Ваксман тяжко пережив утрату Мiрiам: «Я дивився, як вона вмирає, мiй дитячий спостерегливий розум, мабуть, розмiрковував про вплив лiкувальних засобiв на хворобу та про можливiсть врятувати її життя. Тодi я вперше зiтнувся з викликом, якому в подальшому присвятив чималу увагу».
У тому ж 1952 роцi, коли Ваксман удостоївся Нобелiвської премiї, прийшла вiдомiсть про винайдення нового засобу проти дифтерiї — еритромiцину. Вiн був отриманий з актиномiцетiв, так докладно дослiджених саме Ваксманом.
У п’ятирiчному вiцi хлопчика вiддали до мiсцевого хедеру, де меламед навчав дiтей читати Тору. З часом освiта поширювалася, невдовзi майбутнiй мiкробiолог вже поринув у книги пророкiв й почав вивчати Талмуд. Але Фрейда не для того народила єдиного сина, щоб вiн обмежився цим знанням. Самого лише хедера для її сина замало, в цьому вона була впевнена, тому найняла для десятирiчного хлопця домашнiх вчителв, якi навчили його iвриту, росiйської, iсторiї, арифметики й географiї. Ваксман зазначає, що у тринадцятирiчному вiцi непогано знав Тору i Талмуд та опанував росiйську. З десяти рокiв вiн сам починає заробляти як викладач. Спочатку вчить учнiв хедера читати й писати, згодом готує дiтей з багатих родин до вступу у свiтськi школи. Те, що вдається заробити, йде на його вчителiв.
Ваксман готувався до вступних iспитiв у гiмназiю. Дiстатися до гiмназiї було нелегко. I через вже iснуючу процентну норму для євреїв: їхня кiлькiсть не могла перевищувати строго визначеного невеликого вiдсотка учнiв, що створювало неабияку конкуренцiю мiж самими євреями. I через звичайний брак гiмназiй у Бердичевi та недалекiй Вiнницi. А шлях до унiверситету лежав саме через гiмназiю. Ваксман готувався скласти iспити екстерном за першi шiсть рокiв навчання, щоб дiстатися до сьомого класу житомирської гiмназiї. I ця спроба закiнчилася невдачею. Майбутнiй нобелiвський лауреат складав iспит з географiї. Вчитель, що екзаменував хлопцiв, запитав, як називається рiчка, що тече в Берлiнi. Ваксман добре знав рiки Нiмеччини, але як саме зветься рiчка, на якiй стоїть Берлiн, не пам’ятав. Вiн намагався розповiсти про Рейн та Ельбу, про Майн чи Одер, але вчитель був невблаганний. Вiдповiдь мала бути максимально точною. Не почувши такої вiдповiдi, вчитель поставив хлопцевi «0». До наступного iспиту Ваксмана не допустили. А йому було вже сiмнадцять.
Двадцять рокiв по тому, завiтавши до Берлiна на наукову конференцiю, колишнiй абiтурiєнт житомирської гiмназiї стояв на мосту над Шпреє i ледве не розплакався. Яка ж вона маленька, ця рiчка! Хiба можна порiвняти її з Рейном! Чому вчителевi потрiбна була саме вона?
Фрейда була збентежена не менше, нiж вiн. У батька був дом у Вiнницi, який той вiд часу до часу винаймав рiзним людям. Тож Ваксман переїхав до Вiнницi, щоб мати змогу вчитися у бiльш освiчених вчителiв. Потiм разом з друзями вiн вирушив до Одеси, де вже слухав справжнiх вчителiв гiмназiї. Усе це коштувало недешево, проте Фрейзi не шкода було будь-яких грошей, та й сам Ваксман помалу заробляв репетиторством. А найважливiше, що вчителi, у яких Ваксман та його друзi вчилися вечорами, приймали iспити у екстернiв. I цього разу Ваксмановi нарештi все вдалося. Йому виповнився 21 рiк, в нього був диплом про зарахований курс гiмназiї. Можна було спробувати поступити в унiверситет. Вимоги щодо кiлькостi євреїв у навчальних закладах ще посилилися, проте шанс все одно залишався.
I саме тодi помирає Фрейда. Батько швидко одружується. Повертатися у Прилуку немає куди. Та й навiщо? Ваксмана давно запрошували до себе кузини, що виїхали до Америки. I вiн вирiшує рiзко змiнити життя.
Вони покидали Росiйську iмперiю на потязi. Троє юнакiв i двi дiвчини з мiстечка. Коли потяг перетнув нiмецький кордон, вони почали спiвати — спочатку тихо, а далi все голоснiше: «Гей, діти рідної країни,/ Ходім — настав славетний час!», «Побіду під стяги кохані/ Прикличмо з лав з усіх кінців,/ — Хай бачать недруги здолані/ І славу, і тріумф борців». Вони вiрили, що там, попереду, на них чекають велика вiльна країна та найпрекраснiше нове життя: з Нової Прилуки — просто у Новий Свiт.
На дворi був 1910 рiк. Ваксман ще повернеться до Нової Прилуки — на десять днiв у 1924-му. Краще б вiн цього не робив.
Нью-Джерсi
Восени 1910 року корабель, яким пливли Ваксман та його друзi, прибув з Гамбурга до Фiладельфiї. Тут шляхи хлопцiв i дiвчат з Прилук мали розiйтися. Ваксмана зустрiли двоюрiднi сестри, i вiн вирушив до рiдних у Нью-Джерсi.
У його двоюрiдної сестри були невеличка ферма й курник. Коли сьогоднi ми, звiсно, надто швидко йдемо шляхом, який крок по кроку, долаючи величезнi труднощi, поконував майбутнiй вчений, неможливо не думати про те, що його у буквальному розумннi провадила рука провидiння. Саме на цiй фермi Ваксман вперше працював з курами. А от що вiн написав у 1964 роцi: «Якщо запитати, хто вiдповiдає за видiлення конкретного штаму Streptomyces griseus, що виробляє стрептомiцин, вiдповiдь має бути такою: курка, адже саме вона виклювала цю культуру з ґрунту». Саме у куриному горлi було помiчено штам Streptomyces griseus, з якого було видiлено стрептомiцин.
Першi декiлька мiсяцiв перебування в Америцi Ваксман провiв на фермi. Взимку роботи було не так вже й багато, тож вiн присвячував час здебiльшого англiйськiй мовi — читав англiйську та американську лiтературу. Що саме вiн читав, Ваксман у спогадах не вказує. Мабуть, щось сентецiйне. Книжок без правильних моральних вказiвок вiн нiколи не любив.
Як пише сам Ваксман, у юнацькi роки вiн мав майже iдеальну зорову пам’ять. Але за цю дивовижну здiбнiсть природа вирiшила взяти досить сувору компенсацiю: вiн погано запам’ятовував те, що почув. В унiверситетi, де вiн невдовзi опиниться, вiн буде найретельнiше записувати лекцiї, щоб потiм перечитати їх й назавжди зберегти у пам’ятi. Сприйняти змiст на слух йому вдаватиметься не завжди.
Двоюрiдний брат запропонував вiдвiдати поблизький Ратґерс-коледж. Там майбутнiй мiкробiолог познайомився з доктором Яковом Лiпманом, iмiгрантом з Росiї, який порадив Ваксмановi поступити на вiддiлення ґрунтознавства. Довелося погодитися без великої радостi. Вiн прагнув вивчати медицину. Але що поробиш: на медицину найзвичайнiшим чином не вистачало грошей.
I знову рука провидiння. Професор Королiвського iнституту в Стокгольмi, член Нобелiвського комiтету педiатр Арвiд Валлґрен, оголошуючи присуждення Нобелiвської премiї з медицини та фiзiологiї Ваксмановi, скаже так: «Ви не фiзiолог, не лiкар, проте ваш внесок у розвиток медицини ма величезне значення. Стрептомiцин вже врятував життя тисяч людей. Ми, медики, вважаємо вас одним з найбiльших благодiйникiв людства». Нi, Ваксман не став лiкарем, вiн зробив набагато бiльше — дав лiкарям зброю для боротьби.
1911 року Ваксман поступив у Ратґерс. Вiн сумлiнно вчився, а на четвертому курсi почав працювати з ґрунтовими бактерiями. Саме тодi вiн вперше звернув увагу на актиномiцети. Цi мiкроорганiзми стали темою його магiстерської дисертацiї у Ратґерсi й докторської — в Унiверситетi Берклi, де вiн вчився i працював у 1916–1918 роках. Але першi антибiотики були ще далеко попереду.
1916 року Ваксман став громадянином США. Вiн одружився з Деборою Митник, яку ласкаво звав Боболi. Знайомi вони були з дитинства: Дебора доводилася молодшою сестрою його приятелевi з Прилуки, з яким Ваксман приїхав до Америки. Дебора залишилася вдома, проте вони домовилися, що вона обов’язково приїде, коли хлопцi влаштуються й зможуть їй допомогти. Хлопцi влаштувалися. Вона приїхала. Все сталося так, як мало бути. Коли 1919-го у Ваксманiв народиться син, йому дадуть зовсiм не канонiчне iм’я Байрон Холстед, на честь одного з перших викладачiв Зельмана Ваксмана. Байрон Холстед Ваксман не посоромить родини — стане вiдомим мiкробiологом та професором Єля.
Зельман Ваксман повернувся до Ратґерса з Берклi у 1918 роцi. Вiн розпочав лекцiйний курс у коледжi, а ще отримав призначення на спецiально для нього створену посаду на сiльскогосподарськiй станцiї коледжу. На станцiї вiн наполягатиме, щоб його спецiалiзацiю називали «мiкробiологiєю», а не «бактерiологiєю», традицiйно, оскiльки бiльше за все його цiкавили не класичнi бактерiї, а актиномiцети.
Пошук антибiотикiв. Пiди туди — не знати куди, принеси того — не знати чого
Вперше Ваксман зацiкавився актиномiцетами у 1915 роцi, тодi ще як студент Ратґерса. Протягом кiлькох десятилiть вiн вивчатиме їх розповсюдження й чисельнiсть, таксономiю, роль в таких процесах, як розпад рослинних i тваринних залишкiв утворення гумусу, їхнй зв’язок з бактерiями та грибами.
Вже на самому початку дослiджень актиномiцетiв у Ратґерсi Ваксман та його колеги знали про iснування Streptomyces griseus — мiкроорганiзму, з якого врештi-решт було отримано штам стрептомiцину. Але його антибактерiальнi властивостi не було перевiрено протягом кiлькох десятилiть.
1924 року, вже маючи кiлькарiчний досвiд дослiджень ґрунтiв, Ваксман з дружиною вирушили до Європи. Вони проведуть у Старому Свiтi шiсть мiсяцiв. Це була перша європейська подорож Ваксмана вiд часiв емграцiї.
Вони завiтали до Нової Прилуки, але це було надто тяжке повернення. Ваксман писав: «Найбiльше нещастя, яке тiльки можна собi уявити, найстрашнiша катастрофа, через яку коли-небудь проходили народи Росiї; найпотужнiший експеримент у соцiальних i полiтичних вiдносинах людей — навряд чи можна висловити все те, що ми побачили…» Ваксмани проведуть у Прилуцi десять днiв, слухаючи, як родичi й друзi описують своє скрутне становище: «Кожен страждав понад край. Багато хто плакав, як дiти перед батьком; вони приходили, щоб визнати нам свої страждання». Вони благали про допомогу. Але допомогти не було чим.
Проте головною метою поїздки була наука. В автобiографiї Ваксман зазначить: «В мене не було сумнiвiв щодо ролi мiкроорганiзмiв у ґрунтових процесах, але постiйно виникало питання, чи в тому напрямку я посуваюся».
Щоб отримати вiдповiдь на своє питання, Ваксман вiдвiдав науковi лабораторiї Францiї, Iталiї, Нiмеччини i скандинавських країн, де обговорював методи i дослiдження мiкроорганiзмiв з провiдними вченими у галузi бiологiї та хiмiї ґрунтiв. Розмови й зустрiчi надихнули його новою вiрою, тож до США вiн повернувся з новими знаннями та впевненiстю у необхiдностi створення всеосяжного трактату з мiкробiологiї ґрунтiв. 1927 року такий трактат пiд назвою «Принципи мiкробiологiї ґрунту» було опублiковано.
У 1920–1930-тi роки Ваксман продовжує вивчення актиномiцетiв, хоча його дослiдницька дiяльнiсть зосереждується тепер насамперед на ґрунтових мiкробах як таких, а не на їхньому впливi на хвороботворнi органiзми. Двi подiї 1939 року iстотно вплинули на перебiг життя вченого. Перша — початок Другої свiтової вiйни та усвiдомлення необхiдностi створювати новi препарати для боротьби з iнфекцiйними захворюваннями та епiдемiями, якi завжди супроводжують вiйни. Ще однiєю подiєю, «особливим стимулом», як зазначає сам Ваксман, стала робота Рене Дюбо, колишнього ваксманiвського студента. Дюбо описував здобуття тиротрицину, здатного вбивати хвороботворнi бактерiї.
Колишнiй учень Ваксмана наочно довiв, що можна знайти бактерiї, якi пригнiчують рiст iнших бактерiй. Пiонери у вивченнi iнфекцiйних захворювань, наприклад першовiдкривач туберкульозної палочки Роберт Кох, жахалися нестерильних речовин й уникали забруднень. Дюбо вчинив навпаки: для боротьби з iнфекцiйними захворюваннями вiн використав препарат, який отримано фактично «з бруду». Цей концептуальний прорив надихнув Ваксмана та пiдштовхнув його до пошуку у ґрунтi нових агентiв, здатних дiяти проти патогенних бактерiй. Але на вiдмiну вiд Дюбо Ваксман зосередився не на бактерiях, а на грибах, насамперед на актиномiцетах.
Александр Флемiнг вiдкрив пенiцилiн значною мiрою випадково — помiтив, що бактерiальний патоген заражений плесiнню, яка практично прилетiла з повiтрям. А от Ваксман пiдiйшов до пошуку антибiотикiв системно. Вiн та його студенти проводили копiткий, методичний, послiдовний скрiнiнг.
Спочатку вони iзолювали окремi колонiї ґрунтових мiкробiв на агарових пластинах. Потiм цих мiкробiв було протестовано на спецiально видiлених патогенах. Робота була довгою та кропiткою, оскiльки було видiлено тисячi культур рiзних мiкробiв, якi далi тестувалися на актибактерiальну активнiсть проти великої кiлькостi патогенiв. Тiльки нечисленнi культури демонстрували антипатогеннi властивостi. Цi культури було пiддано серiї подальших дослiдiв, щоб виявити серед них тi, що в змозi давати речовини, здатнi боротися з мiкробами, у достатнiй кiлькостi. Далi з цих мiкроорганiзмiв вибиралися не надто токсичнi для терапевтичного використання, тобто такi, що не отруюють людину.
У 1949 роцi в статтi пiд назвою «Людина ґрунту», присвяченiй вiдкриттю неомiцину у лабораторiї Ваксмана, журнал Time писав: «Зельман Абрахам Ваксман розповiв, як 1943 року вiдкрив чудодiйний препарат стрептомiцин. У скромного доктора Ваксмана є своя вiдповiдь, яка звучить досить просто. Вiн дослiдив близко 10 000 культур, пояснює вiн. У попереднiх дослiдах лише тисяча вбивала бактерiї, у подальших лише сто виглядали перспективно, лише десять було виявлено й описано, i один з цих десяти — це саме стрептомiцин. Так сталося, що стрептомiцин був першим дiєвим препаратом, який лiкарi будь-коли винаходили для боротьби з туберкульозом».
Зовнi все дiйсно виглядає просто, хоча такi дослiди, без сумнiву, вимагають часу та терпiння. Але без клiнiчних випробувань на людинi нiхто не мав впевненостi, що вiдкриття дiйсно вiдбулося i стрептомiцин — насправдi корисний винахiд, а не чергова порцiя отрути, звiсно, здатна вбити бактерiю, але без будь-якої користi для людини.
Скрiнiнговий протокол, що запропонував Ваксман для пошуку антибiотикiв, можна порiвняти з аналоговою багатопараметричною оптимiзацiєю. Проте параметрiв так багато i вони так слабо пiддаються формалiзацiї, що, вiдверто кажучи, немає жодної гарантiї, що процес дiйде до певного оптимального пункту, який стане реальними лiками. Нiхто такої гарантiї дати не мiг. I цю оптимiзацю знайшов учень Ваксмана Альберт Шац. Звiсно, це щасливий випадок. Але варто пригадати слова Луї Пастера: «Щасливий випадок прихильний до пiдготовленого розуму». Щац був вiдповiдним чином пiдготовлений. I пiдготував його насамперед Ваксман.
Технологiя перетину смуг (cross streaking). У чашцi Петрi висiваються актиномiцети (горизонтальна смужка) i рiзнi патогени (вертикальнi смужки). У мить, коли патоген досягає актиномiцету, утворюється зона антагонiзму, де актиномiцет пригнiчує рiст патогену. Якщо зона антагонiзму не утворюється, це означає, що актиномiцет є безсилим проти цього патогену. Подiбних дослiдiв проведено десятки тисяч. Rutgers University Archives. Rutgers University Archives.
Ваксмановi протоколи скрiнiнгу дозволили видiлити близько ста двадцяти нових природнiх патогенiв, бiльшiсть з яких було отримано з актиномiцетiв. Саме Ваксман запропонував на позначення цих терапевтичних агентiв термiн, що став загальновживаним, — антибiотики (див. прим. 2). Першим препаратом, який було видiлено 1940 року у межах програми первiсного скрiнiнгу, був актиномiцин, який отримав Бойд Вудрафф, аспiрант Ваксмана. Вiн довiв, що ця методика дозволяє отримувати культури, здатнi виробляти антибiотики. Актиномiцин задемонстрував активнiсть проти широкого спектру бактерiй, а навiть вплинув на штам туберкульозу, проте для терапiї людини виявився надто токсичним.
Два роки по тому Вудрафф видiлив стрептотрицин — антибiотик, що демонструє активнiсть по вiдношенню водночас до грампозитивних й грамнегативних бактерiй. Дослiдники були у захватi вiд стрептотрицину, оскiльки, як пiдкреслив Ваксман у нобелiвськй лекцiї, вiн «обiцяв заповнити прогалину, яку залишив пенiцилiн, у лiкуваннi iнфекцiйних захворювань, викликаних грамнегативними бактерiями». Окрiм активностi по вiдношенню до грампозитивних i грамнегативних бактерiй, першi випробування стрептотрицину довели, що вiн не є токсичним для тварин. Пiд час наступної серiї тестiв з’ясувалося, що стрептотрицин має токсичнi властивостi, проте вони не вiдразу даються взнаки. Так вченi ствердили, що це отрута уповiльненої дiї, а отже її не можна вжити для лiкування людини.
Частковий успiх стрептотрицину засвiдчив, що Ваксман з учнями на правильному шляху. Залишалося знайти рiшення, при якому подавлялися б патогеннi органiзми, не зашкоджуючи водночас органiзмовi-хазяїну.
Альберт Шац (лiворуч) i Зельман Ваксман. Rutgers University Archives.
Прорив вiдбувся 1943 року, коли до команди долучився Альберт Шац. Розвиваючи пiдхiд, запропонований Вудраффом, вiн знайшов два штами Streptomyces griseus, що витворювали стрептомiцин. Один з них було виявлено випадково, коли Дорiс Джонс, ще одна студентка Ваксмана, дослiджувала трахеальну флору курей та позначила зони антагонiзму на кiлькох пластинах.
Культури було передано Шацевi, i на однiй з них вiн видiлив активний штам Streptomyces griseus, який виробляв антибiотик, що пригнiчував водночас грампозитивнi i грамнегативнi бактерiї. Ще цiкавiшим для дослiдникiв стало спостереження, що стрептомiцин здатний проявляти активнiсть in vitro по вiдношенню до Mycobacterium tuberculosis — «великої бiлої чуми».
Випробування стрептомiцину
Зельман Ваксман та група його студентiв знали з власних дослiдiв in vitro, що стрептомiцин є активним проти бацили, яка викликає туберкульоз. Але вчений цiлком усiвдомлював, що його невеличку лабораторiю у Ратґерському унiверситетi не обладнано для подальших дослiдiв, ще й in vivo. Тому Ваксман звернувся до двух медичних дослiдникiв з клiнiки Майо, Вiльяма Х. Фельдмана та Г. Корвiна Гiншоу, з проханням провести дослiди на тваринах, а саме на морських свинках. 7 березня 1944 року Фельдман вiдповiв, що його лабораторiя в станi провести такий дослiд, якщо Ваксман зможе отримати зразки агенту у достатнiй кiлькостi.
Ваксмановi вдалося передати клiнцi Майо необхiдну кiлькiсть зразкiв завдяки попереднiй домовленостi з Merck & Company (її було укладено ще наприкiнцi 1939 року). За цiєю домовленiстю гiгантська фармацевтична компанiя надала лабораторiї Ваксмана ґрант на вивчення антибiотикiв. Окрiм цього, компаня обiцяла допомогу в проведеннi хiмiчного аналiзу, надавала експериментальних тварин для фармакологiчної оцiнки антибiотикiв та обладнання для вироблення будь-яких перспективних препаратiв. Зi свого боку Ваксман передавав Merck усi патенти, якi вiн отримає за дослiдження своєї лабораторiї. Якщо будь-який з патентiв виявиться комерцiйно вдалим, Merck мала виплатити Фонду Ратґерса в мiру скромний гонорар.
(Злiва направо) Зельман Ваксман, Рендольф Мейджор (Merck and Co.), Александр Флемiнг (лауреат Нобелiвської премiї, першовiдкривач пенiцилiну). Унiверситет Ратґерс, 1940-тi роки. (Special Collections and University Archives, Rutgers University Libraries.) Ваксман демонструє колегам технiку перетину смуг.
Варто зазначити, що Merck повнiстю дотрималася умов цiєї домовленостi: вона налагодила виробництво стрептомiцину у обсязi, достатньому для лабораторних дослiдiв.
Налагодити виробництво допомiг i сам Ваксман. Почалося з того, що вiн вiдправив до Merck свого учня, одного з першовiдкривачiв стрептотрицину Бойда Вудраффа. У спогадах, якi вийшли друком у 2014 роцi, Вудрафф зазначає, що, на його думку, варто вiддати належне значущому не менше, нiж вiдкриття стрептомцину, методу погружної ферментацiї (Submerged Liquid Fermentations). Саме Ваксман довiв цей метод до технологiчної реалiзацiї. Пiзнiше його було впроваджено в Merck.
У загальних рисах застосування методу виглядає наступним чином (антибiотики й досi так виробляють). Антибiотик можна видiлити просто з культури у чашцi Петрi, але його буде надто мало. За методом погружної ферментацiї бактерiї завантажуються у бiореактор разом з поживним середовищем. До середовища посiтйно достачається кисень (вiдбувається аерацiя), вiд часу до часу бiореактор необхiдно струшувати. Бактерiї виробляють антибiотик (це їхнiй вторинний метаболiт). У точно розрахований момент, коли антибiотика вже достатньо, але бактерiї ще живi, антибiотик видiляють, наприклад розчиняють у певному органiчному розчиннику, пiсля чого кристалiзують. Кожний з цих крокiв вимагає максимальної точностi. Коли Вудрафф прийшов працювати у Merck, вiн зайнявся саме погружною технологiєю для виробництва пенiцилiну. За його участю цю технологiю було впроваждено у життя. А отже, коли з’явилася потреба у бiльшому обсязi стрептомiцину, бiореактори були готовi. Звiсно, Merck розумiла, чим завдячує Ваксмановi та його учням.
Озброєнi зразками, як надала Merck, Фельдман i Гiншоу приступили до дослiдiв in vivo i вже за два мiсяцi повiдомили Ваксмана, що двi морськi свинки — їх заразили туберкульозом, а потiм вводили їм стрептомiцин — «виглядають дуже добре».
Протягом 1944 року спiвробiтники клiнiки Майо проводили дослiди на морських свинках, змiнюючи дозування препарату для мiнiмiзацiї побiчних ефектiв. У липнi Федьман повiдомив Ваксмана, що «результати виглядають задовiльно» навiть при зменшеннi дозування. Зниження дозування, якого досягли Фельдман i Гiншоу, було справжнiм проривом. До цього стрептомiцин призводив до надто тяжких побiчних ефектiв, а гiрш за все, що туберкульозна палочка виробляла резистентнiсть до нього — препарат переставав дiяти.
У вереснi, коли було завершено потужний 60-денний дослiд in vivo, Фельдман написав, що «ознаки туберкульозу були вiдсутнi майже в усiх випадках». У 1945 роцi клiнiчнi випробування на людях пiдтвердили результати дослiдiв на тваринах. У серпнi Гiншоу поiнформував, що тридцять три пацiєнти пройшли лiкування й «ми далi перебуваємо у цiлком оптимiстичному настрою». Ось це було вже серйозно.
Вихiд стрептомiцину на ринок
В результатi проведених дослiдiв було доведено, що стрептомiцин є першим дiєвим хiмiотерапевтичним препаратом для лiкування туберкульозу. Окрiм цього, вiн виявився ефективним також по вiдношенню до цiлого ряду iнших захворювань: черевного тифу, холери, бубонної чуми, туляремiї, iнфекцiй сечовивiдних шляхiв тощо. Вже у 1945 роцi, усвiдомлюючи, що стрептомiцин стане важливим антибiотиком, Ваксман звернувся до компанiї Merck з проханням розiрвати умову 1939 року, щоб стрептомiцин могли виробляти й iншi фармацевтичнi компанiї. Препарат вийшов на ринок швидко i за мiнiмальною цiною.
Merck виявила неабияку шляхетнiсть. Компанiя погодилася поступитися ексклюзивним патентним правом на користь Ратґерса й задовольнитися невиключною лiцензiєю на виробництво стрептомiцину. Окрiм того, Merck попросила та отримала роялтi, щоб компенсувати витрати на винайдення стрептомiцину. Щедрiсть компанiї Merck було доцiнено, а Ратґерс незабаром заключив лiцензiйну угоду з iншими фармацевтичними компанiями.
Стрептомiцин мав здатнiсть впливати на широкий спектр захворювань, не лише на туберкульоз, а отже майже вiдразу почав приносити величезнi прибутки. Спочатку Фонд Ратґерса передавав Ваксмановi близко половини роялтi, що надходили вiд Merck. Коли з’ясувалося, що це надто великi грошi, Ваксман зменшив свою частину до однiєї п’ятої.
1950 року доля Ваксмана зменшилася до 10% (про причини йтиметься далi). Проте сума й далi залишалася значною, тому вчений вирiшив призначити половину для створення Фонду мiкробiологiї.
Дискусiя щодо першостi
Окрiм грошей Ваксман отримав визнання як першовiдкривач стрептомiцину. До того ще й єдиний першовiдкривач. У згадуванiй статтi з Time про Зельмана Ваксмана сказано, що саме вiн «вiдкрив чудодiйний препарат стрептомiцин у 1943 роцi» (див. прим. 4). Лише Ваксман, наодинцi, бiльше нiхто. 7 листопада 1949 року Time вийшов з фотографiєю Ваксмана на обкладинцi. Нагороди, подяка тисяч людей, визнання — усе це адресовувалося Ваксмановi.
Time, 7 листопада 1949 року
Аж раптом у березнi 1950 року Альберт Шац подав в суд на Ваксмана та Ратґерсiвський фонд. У позовi зазначалося, що Ваксман не може вважатися єдиним першовiдкривачем стрептомiцину. Позивач вимагав оприлюднити вiдомостi щодо виплат, якi надходили з лiцензiй, виданих Ваксманом та фондом фармацевтичним компанiям. Ще однiєю вимогою Шаца була сплата йому значної частини роялтi, що встигли надiйти.
Шац наполягав, що повинен вважатися совiдкривачем препарату, аже саме вiн виконав пiдставову лабораторну роботу по його видiленню. Його iм’я, що пiдкреслювалося у позовi, було вказано першим серед авторiв оригiнальної статтi (див. прим. 7) про вiдкриття антибiотику та другим — у патентi.
А ще докторська дисертацiя, яку вiн захистив 1945 року, була присвячена стрептомiцину.
Справа розглядалася досить довго, аж врештi у груднi 1950 року вдалося урегулювати її мировою угодою. Президент Ратґерса виступив з заявою, у якiй було оголошено, що всi сторони визнають Шаца совiдкривачем стрептомiцину. За умовами угоди Шац мав отримувати 3% вiд роялтi, якi сплачувалися Фонду Ратґерса. Ваксмановi належали 10%, ще 7% розподiлялися мiж усiма, хто брав участь у роботах, якi допровадили до вiдкриття стрептомiцину. Хоча Ваксман пiшов на мирову угоду, надалi вiн вважатиме 1950 рiк одним з найневiдраднiших у своєму життi. Як зазначав сам вчений, 1950 року вiн був на вершинi слави, проте його пригнiчувало, що учень, в якого було вкладено стiльки сил i який обiцяв стати справжньою зiркою мiкробiологї, так жорстоко з ним обiйшовся.
Право Ваксмана вважатися творцем стрептомiцину нiхто й нiколи не пiдважував. Проте право Альберта Шаца зватися совiдкривачем, мабуть, теж треба визнати. Принаймнi такого висновку доходить сучасний дослiдник Мiлтон Вейнрайт у своїй роботi.
Нобелiвська премiя
Стрептомiцин, звiсно, довiв слушнiсть протоколiв скринiнгу, опрацьованих Ваксманом. Було винайдено й iншi антибiотики, зокрема неомiцин, який видiлив Юбер Лешевальє. Цей препарат досi використовується як антибактерiальний засiб.
Проте саме стрептомiцину Ваксман та його лабораторiя завдячували славою та прибутком. Згiдно зi звiтом Фонду Ратґерса, Ваксман отримав 170 тисяч доларiв (пiсля сплати податкiв) вiдрахувань з роялтi, що з урахуванням iнфляцiї сьогоднi становило би суму у десять разiв бiльшу. Проте найiстотнiшу частину власних доходiв з роялтi Ваксман передав Фонду Ратґерса для створення Iнституту мiкробiологiї. Офiцiйне вiдкриття iнституту вiдбулося 1954 року, i протягом перших чотирьох рокiв Ваксман був його директором.
1952 року Ваксман був вiдзначений Нобелiвською премiєю з фiзiологiї та медицини «за вiдкриття стрептомiцину — першого дiєвого антибiотика проти туберкульозу». У промовi пiд час нобелiвського обiду Ваксман сказав: «Усунувши небезпеку, що криється у iнфекцiйних захворюваннях та епiдемiях, суспiльство буде в змозi побачити краще майбутнє, пiдготуватися до часiв, коли й iншi хвороби, що сьогоднi не пiдлягають лiкуванню, будуть контролюватися людиною. Сподiватимемося, що, створюючи антибiотики, мiкроби зробили свiй внесок до того, щоб змiнити свiт на краще».
Стрептомiцин став величезним проривом, проте людство не перемогло туберкульоз навiть сiмдесят рокiв по тому. I, мабуть, найближчим часом не переможе.
1958 року Ваксман вийшов на пенсiю. Вiн виступав з лекцiями та багато подорожував. Вiн став справжнiм патрiархом мiкробiологiї. Живою легендою. Благодiйником людства.
А ще написав бiографiю першовiдкривача холерної та чумної вакцини Володимира Хавкiна (Waldemar Mordechai Wolff Haffkine). Про цього видатного та, на жаль, майже забутого вченого ми плануємо розповiсти у цiй серiї нарисiв.
Зельман Ваксман був оточений пошаною й всесвiтньою славою. Його мати могла би пишатися сином. Ваксман помер 1973 року, маючи 85 рокiв. Вченого поховано у Вуд Холi у штатi Массачусетс. На його могилi англiйскою мовою та на iвритi процитовано вiрш з пророка Iсаї: «Хай земля відкривається, і хай породить спасіння» (Iс. 45:8).
Владимир Губайловский 4.09.2023