Tháng 9 năm 1928, một nhà vi khuẩn học người Scotland trở lại phòng thí nghiệm sau kỳ nghỉ và suýt nữa đã vứt bỏ cả chồng đĩa nuôi cấy bị mốc như mọi lần. May mắn là ông đã nhìn kỹ hơn một chút. Trên một đĩa, quanh đám mốc xanh lạ, những khuẩn lạc tụ cầu vàng đã chết và tan biến, trong khi ở xa đám mốc chúng vẫn sống khỏe. Quan sát tình cờ đó đã mở ra kỷ nguyên kháng sinh: kỷ nguyên mà viêm phổi, nhiễm trùng máu hay một vết thương nhiễm khuẩn ngoài chiến trường không còn đồng nghĩa với án tử. Penicillin, "thuốc tiên" đầu tiên của y học hiện đại, ra đời từ một tai nạn — nhưng để biến tai nạn thành thuốc cứu người là hành trình 14 năm của rất nhiều con người.

Đĩa petri bị mốc và hành trình 14 năm

Alexander Fleming làm việc tại Bệnh viện Saint Mary ở London, nghiên cứu tụ cầu khuẩn. Phòng thí nghiệm của ông nổi tiếng bừa bộn; những đĩa cấy để quên trên bàn bị bào tử mốc từ phòng nghiên cứu nấm ở tầng dưới bay lên bám vào. Fleming nhận ra đám mốc — một chủng Penicillium — tiết ra chất gì đó giết được vi khuẩn xung quanh. Ông đặt tên chất đó là penicillin và công bố năm 1929. Nhưng công trình gần như đóng băng: penicillin cực kỳ không bền, không thể chiết tách thành thuốc, và giới y khoa chưa mấy quan tâm.

Phải đến năm 1939–1940, tại Đại học Oxford, một nhóm do Howard Florey và Ernst Chain dẫn đầu, với Norman Heatley lo phần kỹ thuật, mới quay lại với penicillin vì chiến tranh thế giới thứ hai đòi hỏi thuốc chống nhiễm trùng khẩn cấp. Tháng 5 năm 1940, họ tiêm penicillin cho những con chuột nhiễm khuẩn: những con được chữa sống sót, những con không thì chết. Tháng 2 năm 1941, bệnh nhân đầu tiên được điều trị là Albert Alexander, một cảnh sát ở Oxford bị nhiễm trùng nặng sau khi cào xước mặt bởi gai hoa hồng. Ông hồi phục thần kỳ chỉ sau vài ngày — rồi thuốc hết. Alexander tái phát và qua đời, nhưng hướng đi đã rõ.

Sản xuất lớn được chuyển sang Mỹ, nơi có nguồn lực công nghiệp và an toàn ngoài vùng bom đạn. Phòng thí nghiệm ở Peoria, Illinois, tìm ra môi trường lên men từ nước ngâm ngô giúp tăng sản lượng gấp nhiều lần, và một chủng mốc năng suất cao hơn hẳn cũng được tìm thấy ngay tại địa phương. Đến ngày đổ bộ Normandy tháng 6 năm 1944, quân Đồng minh đã có đủ penicillin cho mọi thương binh. Năm 1945, Fleming, Florey và Chain cùng nhận giải Nobel Y học.

Penicillin hoạt động như thế nào

Penicillin giết vi khuẩn bằng cách phá hỏng "bức tường thành" của chúng. Mỗi tế bào vi khuẩn được bao bọc bởi một lớp vỏ cứng làm từ chất peptidoglycan, giúp nó không bị vỡ bởi áp suất từ bên trong. Penicillin ức chế đúng những enzyme chịu trách nhiệm xây và sửa lớp vỏ này. Khi vi khuẩn lớn lên và phân chia mà không xây được tường mới, lớp vỏ yếu đi, nước tràn vào, và tế bào trương lên rồi vỡ tung.

Điều tuyệt vời nằm ở tính chọn lọc: tế bào người không có vỏ peptidoglycan, nên penicillin gần như không đụng đến chúng. Đây là lý do penicillin vừa mạnh vừa an toàn ở liều điều trị. Và cũng chính nguyên lý này giải thích giới hạn của nó: virus không có vỏ tế bào như vậy, nên penicillin hoàn toàn vô dụng trước cảm cúm hay các bệnh do virus.

Penicillin đã thay đổi nhân loại ra sao

Trước kháng sinh: viêm phổi giết khoảng một phần ba số người mắc, một vết xước nhiễm trùng có thể dẫn đến cắt cụt hoặc nhiễm trùng máu chết người, sinh nở và phẫu thuật luôn đi kèm nỗi sợ nhiễm khuẩn hậu phẫu. Penicillin và các kháng sinh nối tiếp nó đã lật ngược những con số đó trong vòng một thập kỷ.

Từ cột mốc này, cả một thời đại mở ra: hàng loạt kháng sinh khác được tìm kiếm và phát triển, ngành công nghiệp dược phẩm hiện đại hình thành, phẫu thuật lớn — ghép tạng, mổ tim, thay khớp — trở nên khả thi vì đã có "lá chắn" chống nhiễm trùng. Ước tính penicillin và hậu duệ của nó đã cứu hơn 200 triệu sinh mạng. Nhưng chính Fleming, trong bài phát biểu nhận giải Nobel năm 1945, đã cảnh báo: dùng liều không đủ sẽ khiến vi khuẩn "học" được cách kháng thuốc. Lời tiên tri về kháng kháng sinh đó đang là một trong những thách thức y tế lớn nhất của thế kỷ 21.

Sự thật thú vị ít người biết

  • Đĩa mốc năm 1928 của Fleming còn nhờ thời tiết London "phối hợp": một đợt ấm cho mốc phát triển trước, rồi trời mát cho tụ cầu khuẩn mọc sau — thứ tự hoàn hảo để hiệu ứng giết khuẩn lộ rõ trên đĩa.
  • Nhóm Oxford khan hiếm penicillin đến mức phải thu gom nước tiểu của bệnh nhân Albert Alexander mang đi chiết tách lại thuốc — và họ đã làm vậy thật, như một biện pháp tiết kiệm trong tuyệt vọng.
  • Chủng mốc dùng cho sản xuất công nghiệp không phải chủng gốc của Fleming, mà là họ hàng tìm thấy trên một quả dưa lưới thối ở chợ Peoria — theo câu chuyện được kể lại, do trợ lý Mary Hunt mang về, người mà đồng nghiệp gọi vui là "Mary Mốc".

Hiểu lầm thường gặp

Hiểu lầm: "Fleming một mình làm ra thuốc penicillin." Fleming đã nhận ra điều người khác sẽ bỏ qua, nhưng bản thân ông không bao giờ biến được chất đó thành thuốc. Thành tựu ấy thuộc về Florey, Chain, Heatley và nhóm Oxford mười hai năm sau, cộng với bộ máy công nghiệp Mỹ đã sản xuất nó ở quy mô chiến tranh.

Hiểu lầm: "Penicillin chữa được mọi bệnh nhiễm trùng, kể cả cúm." Penicillin chỉ giết vi khuẩn, và chỉ một số loại vi khuẩn nhạy cảm với nó. Cảm cúm, cảm lạnh thông thường và phần lớn viêm họng là do virus — uống kháng sinh vào không những vô ích mà còn góp phần nuôi dưỡng vi khuẩn kháng thuốc, đúng như Fleming đã cảnh báo từ năm 1945.

Nguồn tham khảo