»  科學家  2011-03-17 弗來明<發現盤尼西林>

弗來明<發現盤尼西林>      江銘輝     五夢網

        
圖1:弗來明是英國細菌學家,首先發現青黴素。後英國病理學家弗洛裡、德國生物化學家錢恩進一步研究改進,並成功的用於醫治人的疾病,三人共獲諾貝爾醫學獎
 
弗來明(圖1:Alexander Fleming)1881年8月6日生於蘇格蘭東艾爾郡(East Ayrshire)達弗爾(Darvel)附近洛克菲爾德(Lochfield)一個山丘的農家,父親叫休. 弗來明(Hugh Fleming),兄弟眾多,他父親的第一任妻子在生下四個孩子後就去逝,於是他父親於59歲時,又娶第二位太太(是附近農場的女兒),並且再生了四個,他是這四個孩子的老三,雖然兄弟眾多,但都受過良好教育,只有大哥留在農場。弗來明7歲時父親過逝,雖然如此弗來明還是過著無憂無慮,快樂的童年,他的求學也是從這裡簡樸的村落小學開始,五歲時就進入這間小學,同學們都是附近鄰居,有時候乾脆一起就到河邊上課,每天與大自然為伍,這蘊育他敏銳的觀察力與超人的記憶力,這些都是對他日後發現盤尼西林很有幫助。因此他很懷念荒野的這間小學,認為是他一生受過最棒的學校。
 
10歲時,他和他的弟弟,轉學到離家4哩外,位於達弗爾鎮的一所小學,兄弟早上徒步去上課,到黃昏才走同一條路回家。11歲時,他成為中學生,於是到位於擁有3萬人工業城的克爾馬那克學院(Kilmarnock Academy)就讀。
 
這時,他的母親和大哥,開始為最小的三位弟弟前途擔憂,認為他們不應該繼續留在農場,幫助大哥。他們想弗來明的一位哥哥已經醫學院畢業,開始在倫敦執業,讓他們到倫敦與哥哥住並繼續學業,會有很好發展。
 
於是1895年夏天,弗來明 13歲時,與弟弟一起到位於倫敦的皇家工藝學校(Royal Polytechnic Institution)讀書,並且和他作醫生的哥哥住在一起。這所工藝學校的收費,非常低廉,以鼓勵有心求學的孩子。16歲的弗來明一邊讀書,一邊到美國海運公司找一份船務員的工作。但他不滿意這種生活狀況,因此在醫生哥哥湯姆. 弗來明的建議下,他利用分到的叔叔(約翰. 弗來明)遺產繼續去念醫學院。這時他已20歲,比同年級的醫學院學生大了好幾歲,而且他從13歲時就偏離了進大學的正規教育,因此倫敦的醫學院拒絕他入學。
可是他決心要通過醫學院入學的資格,於是他請了家庭教師,每天幫他補習功課,經過努力後,終於在1901年7月他順利地通過學科的測試,10月,進入聖瑪麗醫科大學。
 
1904年7月,弗來明22歲,他通過第一次醫學考試,開始想到將來要當外科醫師,或其他領域的醫師。
弗來明原本有許多機會,選擇其他科目的醫學,然而在無心中,他選了「微生物」這個領域,並加入奧姆羅斯.萊特的研究部門。這時他並未知道「抵抗微生物的研究正如火如荼的進行著」。他的這位老師,也是這場抵抗微生物大戰的先驅者,就是鼎鼎大名的奧姆羅斯.萊特(Almroth Wright)。弗來明在這研究室是一位傑出的研究員。
1906年7月,他通過最後一次的醫學院考試,正式成為一位合格的醫師,他可以選擇留在聖瑪麗醫院、或到別家醫院,甚至於自己開業。這時他想留在醫院,參加高層次考試,這對自己事業有所幫助,但這時他的積蓄快用光了,當務之急是趕快賺錢,先把學業丟在一邊。
 
碰巧他醫學院的朋友約翰.福爾曼(John Freeman),他同弗來明都是聖瑪麗來福槍俱樂部的隊員,弗來明還是其中的要角,來福槍隊很希望贏得當年的國際大賽。約翰.福爾曼為讓他留下,替他安排一份好工作,使他後顧無憂。他知道奧姆羅斯.萊特研究部門缺一名助理,便推薦弗來明去擔任。
1906年夏天,弗來明加入奧姆羅斯.萊特研究部門,他的生活也解決了,弗來明很就被新工作所吸引,從此再也沒有離開這個崗位。
 
1908年,弗來明以優異的成績通過另一次考試,並贏得一面金獎章,他決定再朝專業醫師鑑定考試努力,如果通過他將是一位合格的外科醫師。就在1909年6月,他果然通過專業醫師鑑定考試。他已是一位合格的外科醫師。然而弗來明卻決定追隨奧姆羅斯.萊特,因為這是他興趣的所在。他不談外科手術,反而對於病人,只要是患感冒或輕微傳染病,他就收集他們的痰、血液加以觀察,作成疫苗,注射到病人身上。贏得疫苗治療專家的美譽。他只要一、二滴血液就可驗出是否患「梅毒」。這時德國人艾立克(Paul Ehrich),發明一種治療梅毒的特效藥叫「606」,他與奧姆羅斯.萊特是舊識,因此拜託弗來明繼續試驗,試驗結果非常成功。弗來明也因為這次試驗,在「梅毒」治療的領域建立聲譽和權威。
 
1914年,第一次世界大戰爆發了,他擔任皇家陸軍醫療隊的上尉,並從自己熟悉的聖瑪麗醫院轉到法國布隆爾一家醫院工作。他和聖瑪麗醫院的同事,及其他細菌專家,共同成立一個研究小組,開始調查來自戰場受傷的士兵,感染細菌的原因。開始研究如何殺死細菌,但成效有限。1915年,年齡34歲的弗來明,認識一位倫敦來的護士小姐莎琳(Sarah Marion McElroy),二人並且在倫敦結婚。
 
隨著1918年第一次世界大戰結束,弗來明便於1919年1月回到聖瑪麗醫院教學醫院的預防接種研究部門工作,繼續他的殺菌研究。他在他的實驗室裡,用扁平的小碟子,來裝洋菜膠的物質。葡萄球菌被培養在這些小碟子裡。
 
1921年,弗來明發現鼻涕、眼淚、血清、唾液等身上的液體,都有阻礙細菌繁殖的作用,但這些物質只對某些細菌有溶解的作用,對一些危險的細菌就沒輒了。如此,弗來明在他的筆記本上,寫下他的第一個重要發現:溶菌酵素,這對他後來發現盤尼西林,有啟發作用。
 
1928年,他被提名為細菌學教授,在倫敦大學講解細菌學,那時弗來明正為了撰寫一篇有關葡萄球菌的回顧論文,在實驗室裡用洋菜膠培養大量的金黃色葡萄球菌(圖2),7月下旬有黴菌孢子掉進這個培養皿的洋菜膠上,8月弗來明本人在鄉下度假,9月3日返回實驗室,放假回來的弗萊明將一堆用過的培養皿,堆在水槽中準備清洗;這時有位之前的助理正巧來訪,弗萊明順手拿起最上層一個還沒浸到清潔劑的培養皿給助理看。突然,他的注意力被某個奇特的景觀所吸引,他發現長滿細菌的培養皿有個角落長了一塊青黴菌,周圍卻沒有細菌滋長(圖3),弗萊明馬上意識到黴菌可能有殺菌作用,並將這個現象發表在1929年的英國實驗病理學期刊。
 
   
 
 圖2:弗來明在實驗室中用小碟子,培養細菌。
 
 
圖3:弗來明培養盤尼西林黴菌的小碟子,圖之左邊白色部分為盤尼西林正在殺死靠近它的細菌,圖的右邊許多細菌仍在繁殖著,這是讓他發現盤尼西林黴菌的線索。
 
弗來明的想法是:培養葡萄球菌的洋菜膠上如果被一種藍綠色的青黴菌所污染的話,那麼這黴菌的周圍就沒有葡萄球菌的生長。青黴菌是一種常見的黴菌,在放久了而腐爛的橘子上,你們會看見藍綠色的黴,那就是青黴菌(圖4;圖5)。弗來明因此推測,可能是青黴菌在生長的時候,會分泌一種阻止葡萄球菌發育的物質。這種物質他把它稱為盤尼西林。為什麼叫盤尼西林呢?因為這種黴菌在顯微鏡下看來像刷子,所以弗萊明便叫它為“盤尼西林” (Penicillin 的原意是有細毛的) 。
早期的盤尼西林是由柳丁皮上的黴菌生成,而目前發現從葡萄柚皮的黴菌所得的盤尼西林,其消炎的效果更佳。盤尼西林的殺菌功能,在阻止細菌產生其賴以維生的細胞壁,使細菌沒有細胞壁而立刻死亡。
  
圖4:青黴素取自一種叫做青黴菌的黴菌,一般在麵包、橘子都普遍生長。
  
圖5:青黴菌(盤尼西林黴菌),已放大1000倍。
後來他又作了許多相關的實驗,隨即遇到一個問題,如何提煉單純的盤尼西林,缺乏這個技術,使他無法繼續觀察研究,同時隨著磺胺類藥物的出現,人們普遍對青黴素的報告不感興趣。
自從1910年,愛立克發明「606」藥治療梅毒成功後,科學家一窩蜂,尋找殺菌藥物,不久一組稱為「磺胺藥」的藥物問世了,它對於危險的鏈球菌所傳染的猩紅熱、肺炎、腦膜炎非常有效,可是它也有缺點,它不能抑制所有細菌,且用過後,細菌會產生抗藥性,且有許多副作用。
 
1935年,正當「磺胺藥」風行世界時,英國牛津大學病理學系主任弗洛裡(Howard Walter Florey,1898-1968)和旅英的德國生物化學家錢恩(Ernst Boris Chain)合作,重複了弗來明的工作,證實了他的結果,然後提出純的青黴素,1941年給病人使用成功,第一次應用在臨床治療疾病上,在英美政府的鼓勵下,很快找到大規模生產青黴素的方法,美國大量生產製造,供應戰場上治病的需要。1944年英美公開在醫療中使用,1945年以後,青黴素遍及全世界,青黴素的發現,完全改變了人類與傳染病之間生死搏鬥的歷史,人類的平均壽命也得以延長。
 
由於有了盤尼西林,才能在第二次世界大戰裹減少受傷士兵的感染病菌,因而減低死亡率。據估計,如果沒有盤尼西林的防治,那麼在第二次世界大戰和韓戰裹,由於傷口受到病菌感染而死的比率,將會超過三倍以上!
 
 但是有些人的體質不適合使用盤尼西林,對它產生過敏反應。若是貿然對這樣的病人使用盤尼西林,輕的話,會引起皮膚發疹,重的話,會影響呼吸的順暢,甚至死亡。所以在使用前,一定要做皮下反應測驗,若是反應為過敏的人。最好不要使用。
 
弗來明由於發現青黴素,因此在1943年成為英國皇家學會院士,1944年獲得英國女王的封爵,1945年跟弗洛裡及錢恩共同獲得諾貝爾醫學獎。1955年3月11日弗來明與世長逝,安葬在聖保羅大教堂。匈牙利1981年發行了弗萊明誕生100周年的紀念郵票。
牛津病理學系主任哈裡斯(Henry Harris)1998年說:「沒有弗來明,不會有錢恩;沒有錢恩,不會有弗洛裡;沒有弗洛裡,不會有希特利;沒有希特利,則不會有盤尼西林。」(Without Fleming, no Chain; without Chain, no Florey; without Florey, no Heatley; without Heatley, no penicillin.)
 
弗來明是一個腳踏實地、不尚空談的人。他只知默默地工作。他在聖瑪麗醫院實驗室工作時,許多人當面叫他「小弗來」,背後則嘲笑他,叫「蘇格蘭老古董。」
有一天,實驗室主任賴特爵士主持討論會。一些實驗人員口若懸河,惟獨小弗來沉默不語。賴特爵士問道: 「小弗來,你有甚麼看法?」
小弗來只說:「做」。也就是說,與其空談,不如立即去實驗。
到了下午五點鐘,賴特爵士又問: 「小弗來,你現在有甚麼話要發表?」

「茶」原來,喝茶的時間到了。這一天,小弗來在實驗室裡就只說了這兩個字。

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