Alexander Fleming và góc khuất của ‘phép màu’ penicillin: Điều trị cho trợ lí bất thành
Alexander Fleming phát hiện penicillin, nhưng ông từng thất bại khi thử dùng chế phẩm này để điều trị cho trợ lí của mình.
Alexander Fleming thường được nhớ đến qua một hình ảnh gần như hoàn hảo: Một nhà khoa học Scotland trở về sau kỳ nghỉ, nhìn thấy nấm mốc mọc trên đĩa nuôi cấy vi khuẩn và nhận ra một chất có khả năng tiêu diệt vi khuẩn. Phát hiện năm 1928 của Fleming chưa lập tức tạo ra một loại thuốc, nhưng đã mở cánh cửa cho việc phát triển penicillin và đặt nền móng cho kỉ nguyên kháng sinh.
Câu chuyện ấy đúng, nhưng chưa đủ.
Đằng sau “phép màu” năm 1928 là một lịch sử phức tạp hơn nhiều, trong đó Alexander Fleming không phải người đầu tiên quan sát thấy nấm mốc có khả năng chống vi khuẩn, cũng không phải người đầu tiên thử dùng penicillin để điều trị bệnh nhân. Ngay cả việc biến phát hiện của ông thành loại thuốc cứu sống hàng triệu người cũng không phải công việc do riêng Fleming thực hiện.
Những câu chuyện ít được nhắc đến không làm lu mờ công lao của Fleming, mà cho thấy phát hiện của ông thực sự có ý nghĩa như thế nào.
Alexander Fleming không phải người đầu tiên nhìn thấy sức mạnh của nấm mốc
Nếu câu chuyện về penicillin bắt đầu và kết thúc bằng chiếc đĩa nuôi cấy năm 1928, người đọc rất dễ nghĩ rằng trước Alexander Fleming, chưa ai nghi ngờ nấm mốc có khả năng chống lại vi khuẩn. Thực tế hoàn toàn khác.
Nhiều thập niên trước đó, đã có những nhà nghiên cứu nhận thấy hiện tượng tương tự. Một trường hợp đặc biệt đáng chú ý là Vincenzo Tiberio (Ý). Năm 1895, khi còn là bác sĩ trẻ, Vincenzo Tiberio nghiên cứu những loại nấm mốc phát triển trong một giếng nước tại nhà người thân ở đô thị Arzano, gần thành phố Naples, Ý. Ông nhận thấy khi lớp nấm mốc tự nhiên trên thành giếng bị loại bỏ, các thành viên trong gia đình dường như dễ mắc bệnh đường tiêu hóa hơn.
Tiberio đặt giả thuyết rằng nấm mốc giải phóng những chất có khả năng ức chế hoặc tiêu diệt vi khuẩn.
Điều đáng kinh ngạc là Tiberio không chỉ quan sát hiện tượng. Ông còn tiến hành thí nghiệm với các dịch chiết từ nấm mốc, nghiên cứu tác động của chúng lên vi khuẩn và thử nghiệm trên động vật. Trong nghiên cứu năm 1895, Tiberio mô tả hoạt tính diệt khuẩn của các dịch chiết từ một số loại nấm mốc, trong đó có Penicillium.
Tuy nhiên, công trình ấy không tạo ra một cuộc cách mạng y học mà gần như biến mất khỏi dòng chảy chính của lịch sử khoa học trong nhiều thập niên.
.jpg)
Một nghiên cứu lịch sử về Tiberio được công bố và lập chỉ mục trên PubMed gần đây tiếp tục nhấn mạnh nghịch lý này: hơn 30 năm trước Fleming, Tiberio đã tiến hành những nghiên cứu có kiểm soát về tác dụng diệt khuẩn của dịch chiết nấm mốc, nhưng công trình của ông hầu như không được cộng đồng khoa học chú ý.
PubMed là cơ sở dữ liệu và công cụ tìm kiếm tài liệu khoa học về y sinh, y học và khoa học sự sống, do Viện Y tế Quốc gia Mỹ thuộc Bộ Y tế và Dịch vụ Nhân sinh Mỹ phát triển.
Điều đó đặt ra một câu hỏi thú vị: Nếu Vincenzo Tiberio đã quan sát và thực nghiệm về hoạt tính kháng khuẩn của nấm mốc từ trước Fleming hơn 30 năm, tại sao lịch sử vẫn gắn tên Fleming với phát hiện penicillin?
Câu trả lời nằm ở khoảng cách giữa việc phát hiện một hiện tượng và việc biến hiện tượng ấy thành một phát hiện khoa học có sức ảnh hưởng lâu dài. Năm 1895, Tiberio đã tiến hành những thí nghiệm đáng chú ý với dịch chiết từ nấm mốc và nhận thấy chúng có khả năng ức chế hoặc tiêu diệt một số vi khuẩn. Tuy nhiên, công trình của ông không tạo ra một dòng nghiên cứu liên tục dẫn tới việc xác định, phát triển và sản xuất một loại thuốc kháng sinh. Nghiên cứu của Tiberio sau đó gần như bị lãng quên trong nhiều thập niên.
Hơn 30 năm sau, Fleming quan sát thấy nấm Penicillium ức chế sự phát triển của tụ cầu khuẩn trên đĩa nuôi cấy. Ông tiếp tục nghiên cứu hiện tượng này, chứng minh chất do nấm tiết ra có hoạt tính kháng khuẩn, đặt tên chất đó là penicillin và công bố kết quả vào năm 1929.
Vì vậy, nói Fleming phát hiện penicillin không có nghĩa ông là người đầu tiên trong lịch sử nhận thấy nấm mốc có khả năng chống lại vi khuẩn. Công lao đặc biệt của Fleming nằm ở việc ông nhận ra ý nghĩa của một hiện tượng tình cờ, xác định loại nấm thuộc chi Penicillium, nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của chất này và đặt tên cho nó là penicillin. Phát hiện ấy sau đó trở thành điểm khởi đầu cho một chuỗi nghiên cứu kéo dài, cuối cùng dẫn tới sự ra đời của penicillin như một loại thuốc điều trị hiệu quả.
“Phép màu” năm 1928 không đơn giản như truyền thuyết
Ngày nay, người ta thường kể rằng Fleming trở về sau kì nghỉ và phát hiện một chiếc đĩa nuôi cấy bị nhiễm nấm. Xung quanh vùng nấm xuất hiện một khoảng trống, nơi vi khuẩn không phát triển. Ông lập tức hiểu rằng nấm đã tạo ra một chất có khả năng tiêu diệt vi khuẩn.
Phần quan trọng nhất của câu chuyện nằm ở chữ “hiểu”.
Nấm mốc xuất hiện trong phòng thí nghiệm không phải điều kì lạ. Một mẫu nuôi cấy bị nhiễm nấm thậm chí có thể bị xem là thí nghiệm hỏng. Thế nhưng, Fleming không đơn giản nhìn thấy nấm mốc. Ông nhìn thấy mối quan hệ giữa nấm mốc và vùng vi khuẩn không phát triển xung quanh nó.
Từ quan sát ấy, Fleming tiến hành thêm các thí nghiệm và nhận ra dịch chiết từ nấm có khả năng ức chế nhiều loại vi khuẩn. Ông gọi chất này là penicillin. Năm 1929, Fleming công bố kết quả trên British Journal of Experimental Pathology - tạp chí khoa học chuyên ngành bệnh học thực nghiệm của Anh.
Thế nhưng, biến phát hiện ấy thành một loại thuốc không hề dễ dàng. Penicillin rất không ổn định nên Fleming cùng các trợ lý Stuart Craddock và Frederick Ridley gặp nhiều khó khăn khi tách và tinh chế chất này. Họ chỉ có thể tạo ra những dung dịch penicillin thô với số lượng nhỏ, chưa đủ để phát triển thành thuốc điều trị.
Vì vậy, trong nhiều năm, penicillin vẫn chỉ là một phát hiện đầy hứa hẹn trong phòng thí nghiệm, chứ chưa phải loại thuốc có thể cứu sống bệnh nhân trên quy mô lớn. Phải đến năm 1939, nhóm của Howard Florey và Ernst Chain tại Đại học Oxford mới bắt đầu một chương trình nghiên cứu có hệ thống, từng bước giải quyết những vấn đề về chiết xuất, tinh chế và thử nghiệm penicillin, mở đường cho việc phát triển thành thuốc.
Fleming từng thử dùng penicillin điều trị cho trợ lí nhưng thất bại
Một trong những chi tiết đáng chú ý nhất nhưng ít xuất hiện trong những câu chuyện phổ biến về Fleming xảy ra chỉ vài tháng sau khi ông phát hiện penicillin.
Stuart Craddock, trợ lý nghiên cứu của Fleming, mắc viêm xoang mạn tính. Ngày 9/1/1929, Fleming đưa khoảng 1 ml dịch nuôi cấy penicillin vào khoang mũi của Craddock. Sau đó, Craddock tiếp tục rửa mũi nhiều lần trong vài ngày.
Kết quả không như mong đợi khi tình trạng nhiễm trùng không được cải thiện. Các tài liệu lịch sử cho rằng nguyên nhân có thể là loại vi khuẩn gây bệnh cho Craddock không nhạy với penicillin.
Thất bại này rất quan trọng nếu muốn hiểu đúng lịch sử penicillin, cho thấy Fleming không hề đứng trước một “thần dược” đã hoàn thiện. Ông chỉ có trong tay một chất kháng khuẩn thô, chưa tinh khiết, chưa ổn định và không tác động lên mọi loại vi khuẩn.
Nói cách khác, phát hiện ra penicillin không đồng nghĩa với việc Fleming đã có một loại thuốc chữa bệnh.
Khoảng cách giữa hai điều đó chính là nơi Howard Florey, Ernst Chain, Norman Heatley và nhiều nhà khoa học khác bước vào câu chuyện.
Người từng dùng penicillin để chữa bệnh trước nhóm Đại học Oxford
Câu chuyện còn trở nên thú vị hơn khi nhìn vào Cecil Paine.
Cecil Paine từng là học trò của Fleming. Năm 1930, Cecil Paine sử dụng chế phẩm penicillin thô để điều trị các trường hợp nhiễm trùng mắt, trong đó có một người trưởng thành và ba trẻ sơ sinh. Những trường hợp này cung cấp bằng chứng sớm cho thấy chế phẩm penicillin thô có thể có tác dụng điều trị ở người, gần một thập niên trước khi nhóm ở Đại học Oxford bắt đầu chương trình nghiên cứu có hệ thống.
Cecil Paine không công bố những trường hợp điều trị này trên một tạp chí khoa học vào thời điểm đó. Vì thế, tên tuổi của ông không đi vào câu chuyện phổ biến về penicillin. Hơn nữa, ông chỉ có trong tay chế phẩm penicillin thô, chưa đủ ổn định để phát triển thành một phương pháp điều trị có thể tái lập và mở rộng.
Đây là một trong những bài học thú vị của lịch sử khoa học: Một kết quả đúng chưa chắc lập tức được công nhận hay tạo ra ảnh hưởng lớn. Để một phát hiện thực sự thay đổi khoa học và y học, nó cần được công bố, kiểm chứng, nghiên cứu thêm và phát triển thành một ứng dụng có thể sử dụng trong thực tế.
Phải đến khi Howard Florey, Ernst Chain, Norman Heatley và các cộng sự tại Đại học Oxford bắt đầu nghiên cứu có hệ thống, penicillin mới từng bước vượt khỏi phòng thí nghiệm để trở thành một phương pháp điều trị có thể sản xuất ở quy mô lớn và sử dụng rộng rãi.