Phát hiện tình cờ
Trước khi penicillin ra đời, một vết thương đơn giản như vết xước cũng có thể dẫn tới tử vong. Trước thế kỷ 20, tuổi thọ trung bình của con người chỉ là 47, tính cả ở những nước công nghiệp phát triển (theo số liệu của Viện Y tế quốc gia Mỹ). Các bệnh truyền nhiễm như đậu mùa, dịch tả hay viêm phổi đã rút ngắn đáng kể tuổi thọ của con người. Y học lúc đó chưa có phương thuốc nào thật sự hữu hiệu chống lại chúng.
Theo The Washington Post, bằng chứng đầu tiên về một chất sinh ra từ loại nấm thuộc chi Penicillium đã có từ thế kỷ 19. Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn chưa thể xác định chính xác nguồn gốc, công dụng và chưa có công thức để nuôi cấy chất này. Bước ngoặt chỉ đến vào năm 1929 sau một phát hiện có phần tình cờ của nhà sinh vật học người Scotland, Alexander Fleming.
Vùng Lochfield, phía bắc Vương quốc Anh, nơi Fleming sinh ra và lớn lên là một khu vực có khí hậu lạnh, ẩm ướt. Sự phát triển của ngành công nghiệp tại đây càng tạo điều kiện cho nảy sinh nhiều căn bệnh như viêm phổi, bạch hầu, ho gà... Một số người thân của Fleming cũng qua đời vì các căn bệnh này. Ông đặt quyết tâm theo nghiệp bác sĩ để cứu giúp quê hương mình.
Lớn lên, Fleming thi đỗ vào Học viện Y học Saint Mary và bắt đầu con đường nghiên cứu y khoa, sinh học. Năm 1914, Chiến tranh thế giới thứ nhất diễn ra, Fleming bị gọi nhập ngũ, tham gia với tư cách lính quân y. Ông phải chứng kiến thêm nhiều cái chết của binh sĩ trên giường bệnh chứ không phải ở chiến trường. Fleming nhận ra các loại thuốc sát trùng thông thường chẳng thể ngăn ngừa nhiễm khuẩn, nhất là với các vết thương sâu. Quyết tâm tìm ra một loại thuốc kháng khuẩn mạnh càng được ông nung nấu.
Quay lại London (Anh) sau chiến tranh, Fleming tiếp tục làm việc ở Học viện Saint Mary. Tháng 9/1928, trở về nhà sau một chuyến đi nghỉ, Fleming phát hiện một đĩa nuôi cấy thí nghiệm đang mở nắp và bị nhiễm nấm. Trên đĩa đó, vi khuẩn không phát triển chung quanh nấm mốc trong khi lại phát triển ở khu vực khác. Nghiên cứu sâu hơn, Fleming tin rằng chất dịch thu được từ loại nấm trên đã ức chế sự phát triển của vi khuẩn. Fleming cố gắng chiết ra chất kháng khuẩn trên, thứ mà sau này mang tên penicillin, nghĩa là chất thu được từ một loại nấm thuộc chi Penicillium.
Dù vậy, việc khám phá ra penicillin không có nghĩa mọi thứ lập tức thành công. Dù có khả năng kháng khuẩn, điều trị nhiễm trùng rất cao, chất này rất khó để chiết xuất và sản xuất đại trà. Phát minh của Fleming ban đầu cũng không được giới y khoa đánh giá cao và chưa thể ứng dụng thực tế suốt thời gian dài. Ông không đủ nguồn lực tài chính và năng lực khoa học để tiếp tục phát triển hơn nữa nghiên cứu của mình. Hơn 10 năm kể từ đó, Fleming tiếp tục nuôi cấy những mẫu thí nghiệm đầu tiên trong khi liên tục tìm kiếm các nhà khoa học có thể hỗ trợ và phát triển thành quả ban đầu của ông.
Đưa vào sản xuất đại trà
Nhân vật số hai trong câu chuyện về penicillin là nhà khoa học ở Đại học Oxford, Howard Florey. Ông từ lâu đã quan tâm tới cách vi khuẩn và nấm mốc tự tiêu diệt lẫn nhau. Tình cờ đọc được một bài báo của Fleming về nấm mốc Penicillium trên tạp chí Bệnh học Thực nghiệm của Anh, là nhân vật có vai vế tại Oxford, Florey lập tức tập hợp các đồng nghiệp, tiếp tục làm sáng tỏ cái gọi là “tác dụng kháng khuẩn” mà Fleming đã tìm ra chục năm trước.
Thời điểm ấy, thế giới chỉ có một lượng penicillin rất nhỏ. Ca nhiễm trùng máu của bệnh nhân Anne Miller hồi năm 1942 đã lấy đi nửa lượng penicillin thử nghiệm của Mỹ. Vết thương ngoài da rồi trở thành nhiễm khuẩn của một cảnh sát tên Albert Alexander, bệnh nhân đầu tiên được điều trị bằng cách tiêm penicillin, cũng lấy đi toàn bộ số penicillin mà nhóm Florey có ở Anh bấy giờ. Nhưng tới tháng 3/1941, số thuốc ít ỏi đó cũng hết và các bác sĩ Bệnh viện Đại học Oxford bất lực nhìn Alexander qua đời.
Quá đau khổ, Florey (Australia), Ernst Chain (Đức) và trợ lý Norman Heatley (Anh) tiếp tục tìm kiếm các phương pháp sản xuất thêm penicillin. Thời ấy, cần đến 2.000 lít dung dịch nuôi cấy để sản xuất đủ lượng penicillin tinh khiết cho một người bệnh nhiễm trùng máu. Eric Lax, tác giả cuốn sách “Vết mốc trên áo khoác Tiến sĩ Florey: Câu chuyện về penicillin” viết: “Họ biết rằng trong 10 triệu binh sĩ thiệt mạng trong Chiến tranh thế giới thứ nhất, khoảng một nửa không chết vì bom, đạn hay khí độc mà tử vong do nhiễm trùng không thể chữa trị bởi các vết thương, trong đấy có cả những thương tích nhỏ”.
Trên hành trình nghiên cứu, Florey cùng nhóm của ông đã tìm tới Quỹ Rockefeller của Mỹ. Florey hợp tác và dần chuyển giao công thức của mình tới các nhà khoa học Mỹ, thúc đẩy các công ty dược phẩm Mỹ tham gia cuộc đua.
Tháng 12/1941, Nhật Bản tấn công Trân Châu Cảng. Việc phát-xít Đức và Italy sau đó cũng tuyên chiến với Mỹ không chỉ thay đổi tiến trình cuộc chiến mà còn thúc đẩy hơn nữa quá trình phát triển và sản xuất penicillin. Với hàng triệu sinh mạng đang bị đe dọa, penicillin không chỉ hấp dẫn riêng giới khoa học mà còn trở thành yêu cầu cấp thiết cho cuộc chiến. Trong chiến tranh, các công ty dược phẩm bắt đầu đẩy mạnh nghiên cứu. Thay vì tiếp tục nuôi cấy nấm mốc trong những đĩa, hộp nhỏ ở phòng thí nghiệm, họ mở rộng quy mô, đưa nấm xuống các bể sâu, tạo ra lượng thuốc lớn, bước đột phá trong sản xuất penicillin.
Bước tiến tiếp theo đến khi Mary Hunt, nữ trợ lý tại phòng thí nghiệm USDA Peoria của Mỹ tìm được một quả dưa lưới thối rữa tại khu chợ địa phương. Họ nhanh chóng phát hiện ra loại nấm có thể tăng năng suất penicillin gấp 200 lần mẫu ban đầu của Fleming. Hiệp hội Hóa học Mỹ coi loại nấm này như là “thủy tổ” của hầu hết các phương pháp sản xuất penicillin trên thế giới hiện nay. Tới năm 1943, nguồn ngân sách chi cho nghiên cứu và sản xuất penicillin đã đứng thứ hai trong thứ tự ưu tiên của Bộ Quốc phòng Mỹ, chỉ xếp sau Dự án Manhattan. Fleming, Florey và Chain sau đó được trao giải Nobel vào năm 1945.
 |
Penicillin được sản xuất đại trà giúp cứu sống hàng triệu sinh mạng. Ảnh: GETTY IMAGES |
Penicillin trong y học hiện đại
Hơn 90 năm sau khi Fleming tìm ra penicillin từ nấm mốc, loại thuốc kháng sinh này đã làm thay đổi y học và giúp cải thiện đời sống con người rất nhiều. Các bệnh về đường hô hấp, viêm phổi, lao từng gây 18% ca bệnh tử vong ở Mỹ hồi năm 1928 giờ đều có thể chữa khỏi chỉ trong một tới hai tuần. Bệnh lao cũng gần như được xóa số ở các nước phát triển, dù tại nhóm nước có thu nhập thấp, nó vẫn cướp đi sinh mạng hàng triệu người mỗi năm.
Các vết thương ngoài da, những vết xước nhỏ từng mang lại vấn đề lớn cả trong chiến tranh lẫn thời bình giờ được xử lý đơn giản bởi các loại kháng sinh khác nhau. Nguy cơ cho phụ nữ và trẻ em trong quá trình mang thai, sinh đẻ đều đã giảm đáng kể nhờ thuốc kháng sinh.
Việc phẫu thuật, cầm máu và chống nhiễm trùng cũng trở nên đơn giản hơn. Đương nhiên, các nguy cơ chưa bị loại bỏ hoàn toàn, đặc biệt tại những quốc gia thu nhập thấp hay các vùng kinh tế khó khăn, hệ thống y tế không đủ đáp ứng như tại châu Phi hay một số vùng của châu Á.
Bên cạnh những tiến bộ, y học hiện đại cũng phải đối mặt những vấn đề mới liên quan penicillin, điển hình là hiện tượng kháng thuốc. Hiện tượng này bắt đầu được ghi nhận nhiều hơn ở thập niên 60 thế kỷ trước, khi penicillin và các loại kháng sinh khác hoạt động kém hiệu quả với một số loại bệnh. Ban đầu, hiện tượng này chỉ ghi nhận ở một số ít bệnh nhưng từng bước lan sang các bệnh khác.
Các nhà khoa học tin rằng, việc sử dụng quá nhiều kháng sinh trong chăn nuôi nhằm nâng cao sản lượng đã góp phần làm hình thành cơ chế kháng kháng sinh và lây lan điều đó ra toàn bộ chuỗi thức ăn. Khoảng một thập niên qua, nhiều quốc gia bắt đầu cấm sử dụng kháng sinh trong chăn nuôi. Sự phát triển của các vi khuẩn mới, những loại bệnh lạ cũng đòi hỏi y học tiến lên, sản sinh những loại kháng sinh mới.
Hơn 90 năm sau khi ra đời, penicillin vẫn là một phát minh lớn, góp phần thay đổi cuộc sống con người.
