100 rocznica odkrycia lizozymu

 

100 rocznica odkrycia lizozymu

Nie lekceważcie nigdy zjawisk, które wydają się wam niezwykłe.
Zdarza się, że pozory mylą i że jest to fałszywy alarm, ale może
też się zdarzyć, że będzie to okrycie jakiejś ważnej prawdy.
Alexander Fleming


W lutym 2022 roku przypada setna rocznica odkrycia lizozymu przez szkockiego lekarza i uczonego Alexandra Fleminga. Ten kluczowy element naturalnej, wrodzonej odporności nieswoistej uważany był przezeń za pierwotny i powszechny w świecie mechanizm obronny każdego żywego organizmu, z którym przez lata wiązał wielkie nadzieje terapeutyczne.


13 lutego 1922 roku Almroth E. Wright (1861-1947), szef grupy badawczej St Mary's Hospital w Londynie, w której pracował Alexander Fleming (1881-1955), przedstawił na posiedzeniu Royal Society of Medicine jego referat, traktujący o nowym, „godnym uwagi elemencie bakteriologicznym zawartym w tkankach i wydzielinach”, któremu odkrywca nadał nazwę „lizozym” („[...]I have called it a „«Lysozyme»”)[1]. Miano to powstało ze zbitki dwóch greckich terminów, określających jego najważniejsze właściwości: rozpuszczania bakterii (lizy) i aktywności enzymu (zym). Natomiast drobnoustrój, który jako pierwszy poddano działaniu lizozymu, zyskał nazwę Micrococcus lysodeikticus (dziś Micrococcus luteus), od: lysis - rozpuszczanie, roztwór i deixin - pokazywać[2].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

Kolonie Micrococcus luteus (szczep Fleminga) na płytce LB; fot. Alonnardi 2010.

 

Nie było to pierwotne doniesienia Fleminga na temat nowej substancji; o swoim odkryciu referował na forum ekskluzywnego i wpływowego Medical Research Club jeszcze w grudniu 1921 roku, jednak wówczas przeszło ono bez większego oddźwięku. Z formalnego punktu widzenia właśnie to wystąpienie powinno być uznane za pierwszy komunikat o lizozymie. Jednak w praktyce przyjęto ten fakt do wiadomości dopiero dwa miesiące później, po publikacji referatu Fleminga przez Wrighta.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Oryginalne zdjęcie z artykułu Fleminga z 1922 roku, pokazujące
działanie lizozymu (ludzkiej łzy) względem hodowli bakterii na płytce agarowej;
Proceedings of Royal Society, London, 1 May 1922 (Vol., 93 is. 653).

 

 

 

Niestety, wbrew oczekiwaniom odkrywcy, to nie lizozym a penicylina, odkryta przez niego dopiero sześć lat później (1928), weszła przebojem do kanonu współczesnej medycyny i sprawiła, że w powszechnej opinii Fleming uznawany jest dziś za ojca „ery antybiotykowej”, za co zresztą otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny lub fizjologii.

Szacuje się, że dzięki temu uratowano co najmniej dwieście milionów istnień ludzkich, a szkocki badacz do dziś pozostaje jednym z najbardziej znanych i szanowanych noblistów od czasu ustanowienia tej nagrody. W 1999 roku Alexander Fleming znalazł się na słynnej liście „100 najważniejszych ludzi 20. stulecia”, opublikowanej przez amerykański tygodnik „Time”[3].

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Alexander Fleming w swoim laboratorium (lata 40. XX w.),
fot. Imperial War Museums (więcej»).

 

 

  

Jak to jednak w życiu często bywa, nie wszystko co funkcjonuje w tzw. przestrzeni publicznej, jest prawdą do samego końca, czego doskonałym przykładem może być historia odkrycia penicyliny. Nie ujmując niczego sir Alexandrowi (poza licznymi nagrodami, za swoje dokonania uzyskał Fleming również tytuł szlachecki), on sam przez długi czas nie wierzył w możliwość opracowania przemysłowego procesu wytwarzania penicyliny oraz jej klinicznego zastosowania[4] i do końca życia upierał się, że to odkrycie lizozymu jest jego największym życiowym sukcesem.

Być może dlatego, że pomimo licznych prób, jego zespół nie potrafił wyizolować penicyliny w czystej postaci i w odpowiedniej ilości[5], co stało się faktem dopiero na początku lat 40., ale już za sprawą dwóch innych brytyjskich badaczy - Howarda Floreya (1898-1968) i Ernesta B. Chaina (1906-1979)[6] - wspólnie z Flemingiem nagrodzonych medycznym Noblem w 1945 roku.

Z całej trójki właśnie Florey, nieco dziś zapomniany patolog rodem z Adelaide w Południowej Australii, walnie przyczynił się dla wprowadzenia pierwszego antybiotyku do światowego lecznictwa. W 1938 roku, zainspirowany wcześniejszymi badaniami Fleminga nad przesączem z Penicillium notatum, rozpoczął z Chainem i Normanem Heatleyem własne badania nad izolacją, a potem produkcją na masową skalę aktywnego składnika tej pleśni (penicyliny), skutecznie zastosowanego przez aliantów w lecznictwie pod koniec II wojny światowej.

Nie umknęło to uwadze mistrza reportażu Melchiora Wańkowicza, który - chyba jako pierwszy z Polaków, jeszcze w 1946 roku, sygnalizował o tym w relacji z wielkiej epopei polskiego oręża na ziemi włoskiej - bitwy o klasztor Monte Cassino, gdzie w szpitalu polowym w Venafro po raz pierwszy poddano terapii antybiotykowej ciężko rannych żołnierzy II Korpusu generała Andersa, „[...]niszcząc klęskę towarzyszącą przez tysiąclecia wszystkim wojnom – zgorzel gazową (gangrenę)”[7].

  

 

 

 

 

 

 

 

 

Wańkowicz M., Bitwa o Monte Cassino, wydanie rzymskie (pierwsze)
z 1946 roku; fragment książki poświęcony A. Flemingowi i penicylinie, podawanej wówczas rannym żołnierzom II Korpusu Polskiego we Włoszech.

 

 

 W rodzinnej Australii uznano Floreya za jedną z największych postaci świata nauki i medycyny; wręcz najważniejszego człowieka, jaki dotychczas urodził się na tym kontynencie. Uhonorowano go licznymi odznaczeniami i tytułami, a także w dość szczególny i unikalny sposób, umieszczając wizerunek naukowca na awersie nowego, pięćdziesięciodolarowego banknotu, emitowanego przez australijski bank centralny w latach 1973-1995 (co ciekawe, odwrotną stronę poświęcono pamięci parazytologa Iana Clunies Rossa (1899-1959), profesora medycyny weterynaryjnej, który w 1923 roku przebywał m.in. na krótkim stażu naukowym w Polsce).   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Australijski banknot o nominale 50 dolarów z podobizną H. Floreya, z racji przyjętej kolorystyki zwyczajowo nazywany „Pineapple” (ananas).

 

 W latach 30. Howard Florey zorganizował zakład biochemiczny na wydziale Patologii Uniwersytetu w Oksfordzie. Do tego zespołu dołączył w 1935 roku Ernst Chain, który po latach tak wspominał początek ich współpracy: „[...]Jedyny problem, jaki zaproponował mi [Florey], polegał na tym, że powinienem zająć się wyjaśnieniem bakteriolitycznego działania lizozymu. Sam od kilku już lat interesował się tą substancją”[8]. Dopiero w 1938 roku, w końcowym etapie prac nad lizozymem, w trakcie przeglądu literatury na temat innych substancji antybakteryjnych, natrafił na doniesienie Fleminga z 1929 roku o penicylinie i podjął prace nad tą substancją[9]. Zatem szczegółowe badania nad poznaniem właściwości lizozymu prowadził nie tylko A. Fleming, ale także pozostała dwójka późniejszych „penicylinowych” noblistów[10].

Sam Fleming bardzo szybko przekonał się, że znacznie przydatniejszym lizozymem od występującego w ludzkich łzach jest enzym pochodzący z białka jaja kurzego i w następnych badaniach korzystał z tego źródła, proroczo konstatując w artykule opublikowanym w 1924 roku w czasopiśmie „Lancet”: „[...]Możliwe, że w przypadkach zakażenia ogólnego, wywołanego przez drobnoustroje reagujące na bakteriologiczne działanie białka jaja kurzego, dożylny zastrzyk lizozymu da pomyślne rezultaty”[11]. Niestety, podobnie jak w przypadku penicyliny, badacz miał problemy z otrzymaniem czystego lizozymu, co znacząco utrudniało prowadzenie klinicznych obserwacji. Próby izolacji substancji czynnej z białka podjęło się dwóch młodych współpracowników Fleminga: V.D. Allison i Frederick Ridley; niestety bez rezultatu. Dziś uzyskanie monomeru lizozymu i jego polimeryzacja nie jest już technicznym problemem, a dimer białka jaja kurzego znalazł nie tylko kliniczne zastosowania (Lydium-KLP), ale należy nawet do żelaznego zestawu naturalnych substancji, będących w stałym zainteresowaniu Amerykańskiej Agencji Kosmicznej NASA, która od wielu lat prowadzi z nim systematyczne badania naukowe[12]. 

 Grzegorz Nowak.

 



[1] Fleming A., On a Remarkable Bacteriolytic Element Foundin Tissues and Secretions, Proceedings of Royal Society, London, 1 May 1922 (Vol., 93 issue 653), s. 306-317.
[2] Maurois A., Życie Aleksandra Fleminga, Czytelnik, Warszawa 1962, wyd. II, s . 131.
[3] 100 Most Important People of the 20th century (Time 100), Time Magazine, June 14, 1999, Vol. 153, Nr 23.
[4] Weintraub, B., Ernst Boris Chain (1906-1979) and Penicillin. Chemistry in Israel, Israel Chemical Society 2003 (13), s. 29-32.
[5] Mazumdar P.M., Fleming as Bacteriologist, Science, 1984 (14 Sep.), s. 1140.
[6] Weintraub B., Ernst Boris Chain..., s. 29-32.
[7] Wańkowicz M., Bitwa o Monte Cassino, Oddział Kultury i Prasy II Polskiego Korpusu, Rzym 1946, wyd. I, t. II, s . 32.
[8] Weintraub B., Ernst Boris Chain..., s. 29-32.
[9] Ernst B. Chain - Biographical. Nobelprize.org, Nobel Media AB 2014, http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1945/chain-bio.html [dostęp 5.07.2017].
[10] Macfarlane G., Alexander Fleming, The man and the myth. Harvard University Press, Cambridge, Mass., 1984, wyd. I, s. 108, 110, 128.
[11] Fleming A. et al., On the Antibacterial Power on Egg-white, The Lancet, 28 Juni 1924 (Vol. 203, issue 5261), s. 1303-1307. 
[12] Burke M.W. et al., Quantifying Main Trends in Lysozyme Nucleation: The Effect of Precipitant Concentration and Impurities, NASA Marshall Space Flight Center, Huntsville, AL United States, https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20000110583 [dostęp 10.07.2017].