Селман Ваксман и началото, което поставя в разработването на антибиотиците

От 1888г. до 1973г.

Почвен микробиолог, лауреат на Нобеловата награда, учен, разработил процеса на скрининг, довел до откриването на стрептомицина и редица други антибиотици. Това е краткото описание за Селман Ваксман, но зад него стоят дълги години задълбочен труд и живот, посветен на микроскопичните организми в почвата, някои от които се оказва, че имат свойството да потискат болестотворните микроби.

Евреин, роден в Руската империя

Селман Абрахам Ваксман се ражда на 22 юли 1888 г. в Новая Прилука, днешна Украйна. Баща му Яков отдава къщи под наем и като цяло изпълва дните си с молитви и посещения в местната синагога. Таткото и попорасналият син нямат близка връзка, Ваксман свързва родителя си с историите за мъдреци и за еврейския народ, които му разказвал, но не усеща дълбоката привързаност, характерна за тези отношения.

На другия полюс е майката на учения Фрайда. За времето си тя е много начетена, свободно говори и чете на идиш и украински, има немалки познания по иврит. Когато съпругът й е извикан в армията, тя започва да развива малък галантериен бизнес, за да издържа децата си. След известно време майка й и сестрите й се местят да живеят при нея и малкият Селман израства в матриархална среда.

Като дете Ваксман става свидетел на смъртта на по-малката си сестра Мириам, която умира от дифтерия, неуспявайки да дочака изпратения от Киев антитоксин. Загубата й се отразява сериозно на Селман и в по-късни години му служи като стимул за разгадаването на действието на лечебните агенти върху болестите.

На 5-годишна възраст Ваксман започва да учи в местното религиозно училище. Образованието там е съсредоточено основно върху четенето на писанията, овладяването на молитвите и на Талмуда. Майка му смята, че това не е достатъчно и му наема частни учители, които му преподават математика, география, иврит и руски, история и литература. Независимо, че има пропуски в образованието му, до 13-годишна възраст Ваксман може да се похвали със задълбочени знания по библейски и талмудични писания и по руски език и литература.

Заради еврейския си произход бъдещият учен има ограничен достъп до висшите училища. Преди това системата му позволява да се запише като екстернат - подготвя се самостоятелно с частни учители и накрая се явява в държавно училище, за да положи необходимия изпит. След това получава диплома, която му позволява да има същите права, както редовните ученици.

В този момент го сполетява друга трагедия - майка му умира. След като успешно се справя с изпита в Одеса, той решава, че няма смисъл да опитва да кандидатства в университет. Пътят му изглежда по-смислен и по-постижим, ако замине за САЩ, както много негови роднини преди това. Решението му се затвърждава и заради незавидната ситуация, в която изпадат евреите в Руската империя. След неуспешната революция през 1905 г. царското правителство разпалва антисемитски вълнения, за да отклони вниманието от повсеместното беззаконие. В резултат на това срещу етническата група се извършват погроми, разрушения и отнемане на човешки животи и имущество.

Емиграция в Съединените щати

Ваксман пристига в САЩ през 1910 г. първо във Филаделфия, а после веднага се мести при братовчед си в Метучен, Ню Джърси. Роднината му има малка ферма за птици и през първите няколко месеца младият човек се занимава с храненето на животните, компостиране и сеене на семена.

Братовчед му го убеждава да отиде в близкия колеж "Рътгърс", където Ваксман се среща с д-р Джейкъб Липман, също руски емигрант. Д-р Липман му предлага да се запише в селскостопанския факултет, а не в медицинското училище, каквото е първоначалното желание на Ваксман.

Той преминава ускорен курс в "Рътгърс" и през четвъртата година се посвещава на изследване на бактерии в проби от култури от почвени слоеве. Точно по това време бъдещият учен забелязва нишковидните бактерии актиномицети. Те са в основата и на магистърската му теза, която защитава в "Рътгърс", както и в работата му по защитата на докторска степен в Калифорнийския университет в Бъркли. Актиномицетите ще бъдат голяма част от целия му изследователски живот, като след повече от 20 години Ваксман ще открие способностите им да бъдат използвани в борбата срещу други микроби.

В личен план ученият се жени през 1916 г. за Дебора Митник, която е родом от същото село, от което е и той. Същата година става и американски гражданин. До 1918 г. живеят в Бъркли, където довършва докторантурата си и същевременно работи в Cutter Laboratories, индустриална медицинска компания. През 1918 г. Ваксман се завръща в "Рътгърс" и става преподавател по почвена микробиология и микробиолог в Земеделската станция.

Научна дейност и постижения

Внучката на Селман Ваксман Нан Ваксман Шанбахер твърди, че дядо й въвежда термина "антибиотик". "Той го измисли, за да опише естествено срещащи се микроорганизми за разлика от химически произведените съединения, които инхибират или унищожават други живи микроби", казва тя. По нейно мнение интересът му към изолирането и класифицирането на почвените микроби и участието им в процеси като разлагането на растителни и животински остатъци например се трансформира към наблюдение за антибиотична активност в навечерието на Втората световна война. Това научно любопитство според нея стои и в основата на стартиращата в средата на 20-те години на миналия век ера на откриването на антибиотиците.

Интерес към актиномицетите

Фокусът на Ваксман е върху почвените микроби и по-специално върху актиномицетите, когато през 1923 г. ученият и неговият докторант Робърт Старки откриват, че тези малки микроорганизми унищожават много от обикновените бактерии в почвата. В този момент Ваксман не обръща внимание на споменатото им свойство, докато не разбира през 1937 г., че актиномицетите могат да се използват за извличане на естествени агенти, убиващи болестотворни микроби.

През 1939 г. Ваксман решава да се насочи към търсенето на антибиотик, който да бъде извлечен от почвените микроби и който да е ефикасен срещу грам-отрицателните микроорганизми. Тази идея му е подсказана от откритието на неговия бивш студент Рене Дюбо, който прилага техника, научена в лабораторията на Ваксман, и чрез нея успява да изолира микроорганизъм, който произвежда антибиотика тиротрицин. Той убива грам-положителните стафилококови инфекции при хората.

Откриване на токсичните антибиотици

От 1939 до 1943 г. Ваксман работи с екип студенти и докторанти, на които поставя като цел да работят по откриването на антибиотици, произведени от актиномицетите, по разработени от него протоколи. Те трябва да ги тестват върху грам-отрицателната бактерия Escherichia coli.

През този период докторантът Бойд Уудръф и другите му колеги успяват да изолират актиномицин, стрептотрицин, фумигацин и клавацин. Но те се оказват токсични за експерименталните животни. Дъглас Ивли, професор в Катедрата по биохимия и микробиология към "Рътгърс", посочва, че след години тези антибиотици са преразгледани и някои от тях са "разработени в друг контекст". Като пример той посочва актиномицинът, за който учените установяват, че притежава антитуморна активност и влияе успешно на тумора на Вилмс при деца.

Големият успех - изолирането на стрептомицина

През 1943 г. към екипа на Ваксман се присъединява Алберт Шац. За няколко месеца е принуден да отиде да служи в армията по време на Втората световна война, но след няколко месеца се завръща и подновява работата си по разработването на процеса на антибиотичен скрининг.

Същата година двамата с големия учен изолират от почвата два щама на почвения микроорганизъм Streptomyces griseus, произвеждащи стрептомицин. Оказва се, че този антибиотик не е токсичен за животните и лекува туберкулоза при морски свинчета. В рамките на две години се правят изпитванията на стрептомицина и изследователите установяват, че той успешно унищожава туберкулозната бактерия и при хората.

Стрептомицинът се явява първият фармацевтично ефективен антибиотик, който атакува както грам-положителни, така и грам-отрицателни бактерии. Той е широко приложим при респираторни заболявания като антракс, пневмония, дифтерия, но се прилага предимно срещу туларемия и туберкулоза. Ефективен е и срещу бубонна чума, холера, инфекции на пикочните пътища, коремен тиф.

>>> Световните холерни пандемии през погледа на историята

Други успешни антибиотици и световен принос

След стрептомицина Ваксман и екипът му откриват втория успешен антибиотик - неомицин (1948 г.). Той е отровен, ако се приема вътрешно и поради тази причина се прилага локално в комбинация с полимиксин В и бацитрацин. Намира широко приложение в терапията на различни инфекциозни заболявания при хора, животни и растения. Следващ изключително ефективен антибиотик е кандицидинът, който е противогъбично средство.

Други антибиотици, които изолират Ваксман и колегите му, са гризеин, фрадицин, кандидин, общо 27 агента. Актиномицетите са първоизточника на повечето от тях. Ивли коментира, че от тях произлизат множество лекарствени продукти като антихелминтици (лекарства срещу паразитни червеи), противовъзпалителни и противотуморни средства, антидепресанти, кокцидиостатици (използва се при домашните птици), хербициди и инсектициди, както и имуносупресивните медикаменти.

Разработените протоколи за скрининг на антибиотици от Ваксман отварят пътя на учените и фармацевтичните компании за разширяване на антибиотичната концепция, започнала със случайното откриване на пеницилина през 1928 г.

През 1952 г. Селман Ваксман получава Нобелова награда за физиология или медицина. Тя е една от многото награди и признания, които се присъждат на учения. Със своята дейност в областта на микробиологичната популация на почвата; микроорганизмите и почвеното плодородие; образуването на хумус; таксономията; производството и природа на антибиотичните вещества; наличието на бактерии в морето и участието им в морските процеси; физиологията и биохимията на актиномицетите Ваксман заслужено заема една от най-високите позиции в научната сфера. Публикува повече от 400 научни статии и е автор или съавтор на 18 книги.

Умира през 1973 г. на 85-годишна възраст.

Статията е част от историята на:

• История на антибиотиците