История микробиологии

Иммунологический период

В основе этого этапа - работы Пастера. В 1879 г. при изучении куриной холеры Пастер разработал метод получения культур микроорганизмов, потерявших вирулентность (утративших способность быть возбудителями заболевания), и использовал это открытие для предохранения организма от последующего заражения, что в конечном итоге легло в основу создания теории иммунитета.

Изучение Пастером инфекционных болезней сочеталось с разработкой мер для активной борьбы с ними. На основе разработанной им методики получения аттенуированных (ослабленных) культур вирулентных микроорганизмов, что достигалось с помощью пассажей восприимчивым животным либо благодаря выдерживанию микроорганизмов в неблагоприятных условиях (высушивание, температурный фактор и другие физические воздействия), Пастер нашел способы борьбы с сибирской язвой и бешенством. Ослабленные культуры вирулентных микроорганизмов, названные вакцинами, получили всемирное распространение. Впоследствии в развитии иммунологии принимали участие знаменитые ученые, жившие в XIX - XX веках, в том числе П. Эрлих, А. Вассерман (Германия), Ж. Видаль (Франция), А. Феликс (Польша), И.И. Мечников (Россия). П. Эрлих и И.И. Мечников фактически разделили Нобелевскую премию за теорию иммунитета, первый - за гуморальную, второй - за клеточную теорию.

Среди важнейших работ Мечникова в области медицинской микробиологии выделяются исследования, связанные с патогенезом холеры и биологии холероподобных вибрионов, сифилиса, туберкулеза, возвратного тифа. И.И. Мечников по праву считается основоположником учения о микробном антагонизме, послужившем основой для развития науки об антибиотикотерапии. Идея о микробном антагонизме была использована Мечниковым при разработке проблемы долголетия. Изучая явление старения организма, Мечников пришел к заключению, что одной из его главных причин является хроническое отравление организма продуктами гниения, вырабатываемыми гнилостными бактериями толстого кишечника.

Развитие микробиологии в нашей стране тесно связано с именем Н.Ф. Гамалеи - крупнейшего ученого, друга и соратника И.И. Мечникова. Вся жизнь этого человека была посвящена изучению инфекционных болезней и разработке мер борьбы с их возбудителями. Н.Ф. Гамалея внес крупнейший вклад в изучение туберкулеза, холеры, бешенства, а в 1886 г. совместно с Мечниковым организовал в Одессе первую пастеровскую станцию и ввел в практику прививки против бешенства. Он открыл птичий вибрион - возбудитель холероподобного заболевания птиц - и назвал его Vibrio metchnikovi - в честь Мечникова. Позднее была получена вакцина против холеры человека.

Большое внимание Гамалея уделял и вопросам эпидемиологии инфекционных болезней. Разработав оригинальный метод получения оспенной вакцины, он впервые высказал идею о выделении из бактерий наиболее полноценных антигенов и использовании их для приготовления так называемых химических вакцин. Гамалея первый наблюдал и описал явление спонтанного лизиса бактерий под влиянием неизвестного в то время агента - бактериофага. Поэтому Гамалея считается не только одним из основоположников медицинской микробиологии, но и иммунологии, и вирусологии.

Замечательные антибиотики

В 1928 году Александр Флеминг проводил рядовой эксперимент в ходе многолетнего исследования, посвященного изучению борьбы человеческого организма с бактериальными инфекциями. Вырастив колонии культуры Staphylococcus, он обнаружил, что некоторые из чашек для культивирования заражены обыкновенной плесенью Penicillium — веществом, из-за которого хлеб при долгом лежании становится зеленым. Вокруг каждого пятна плесени Флеминг заметил область, в которой бактерий не было. Из этого он сделал вывод, что плесень вырабатывает вещество, убивающее бактерии. В последствии он выделил молекулу, ныне известную как «пенициллин». Это и был первый современный антибиотик.

Принцип работы антибиотика состоит в торможении или подавлении химической реакции, необходимой для существования бактерии. Пенициллин блокирует молекулы, участвующие в строительстве новых клеточных оболочек бактерий — похоже на то, как наклеенная на ключ жевательная резинка не дает открыть замок. (Пенициллин не оказывает влияния на человека или животных, потому что наружные оболочки наших клеток коренным образом отличаются от клеток бактерий.)

В течение 1930-х годов предпринимались безуспешные попытки улучшить качество пенициллина и других антибиотиков, научившись получать их в достаточно чистом виде. Первые антибиотики напоминали большинство современных противораковых препаратов — было неясно, убьет ли лекарство возбудителя болезни до того, как оно убьет пациента. И только в 1938 году двум ученым Оксфордского университета, Говарду Флори (Howard Florey, 1898–1968) и Эрнсту Чейну (Ernst Chain, 1906–79), удалось выделить чистую форму пенициллина. В связи с большими потребностями в медикаментах во время Второй мировой войны массовое производство этого лекарства началось уже в 1943 году. В 1945 году Флемингу, Флори и Чейну за их работу была присуждена Нобелевская премия.

Благодаря пенициллину и другим антибиотикам было спасено бесчисленное количество жизней. Кроме того, пенициллин стал первым лекарством, на примере которого было замечено возникновение устойчивости микробов к антибиотикам.

Зинаида Виссарионовна Ермольева – руководитель лаборатории, в которой был впервые получен первый отечественный антибиотик. Для того чтобы оценить значение производства именно отечественного антибиотика, достаточно мысленно перенестись в тот исторический момент, когда оно было организованно, а именно в 1943 год. Великая Отечественная Война. Тысячи раненых в госпиталях. Не просто повальная нехватка медикаментов, но и отсутствие элементарных санитарных условий для оказания помощи раненым. Многие погибают не от ран, а от заражения крови. Применение антибиотикотерапии позволило бы спасти тысячи жизней, однако широкое использование американского пенициллина в силу объективных причин затруднено. И тут на первый план выходит группа профессора Ермольевой, которая ведет работы по получению антибиотиков в России. Между тем, разрыв во времени между лабораторным образцом и медикаментом может составлять годы... 
 
После серии успешных опытов на мышах, свинках и жеребятах начались срочные клинические испытания в столичных госпиталях. Результаты апробации были озвучены З. В. Ермольевой на аппаратных совещаниях. Говорилось о превосходстве отечественного препарата над американским аналогом «по силе действия и широте применения». Ободренное положительными результатами, в 1943 году правительство разрешает организацию производства пенициллина на одном из московских заводов. Первые партии препарата стали поступать в распоряжение фронтовых врачей и приносить ощутимую пользу. В январе 1944 года в Москву в составе иностранной делегации приезжает профессор Флори и, конечно же, встречается со своей русской коллегой. Профессор привез с собой свой пенициллиновый штамм, для того чтобы провести сравнение двух продуцентов. По свидетельствам сотрудников лаборатории, превосходство осталось за русским препаратом, а профессор в знак восхищения русской коллегой называл ее «мадам Пенициллин». Хотя «победа» русского препарата была и не однозначной. Утверждения о более высокой эффективности отечественного препарата, по сравнению с американским аналогом, в ходе масштабного применения на фронте не подтвердились. Противоречивые результаты ряда практикующих врачей вынудили предположить, что различные серии препарата обладают различной силой действия. В руки врачей, получавших лучшие результаты, попадали более сильные серии антибиотика, и наоборот. Позднее, в 1944 году, клинические испытания группы врачей во главе с Н. Н. Бурденко показали, что отечественный антибиотик имеет тот же уровень активности, что и американский аналог. Утверждения же о более высоком уровне его эффективности приводили к применению антибиотика в более низких концентрациях и, соответственно, к резистентности (привыканию) патогенных бактерий к препарату и гибели людей... При всем том принижать роль исследовательской группы З. В. Ермольевой в деле становления и развития отечественного производства антибиотиков было бы поистине несправедливым. Именно ей и ее группе принадлежит заслуга спасения тысяч жизней от заражения крови в годы Великой Отечественной войны и старта эры антибиотиков в отечественной медицине. 

МОЛЕКУЛЯРНОГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (С 50х гг. ХХ в.)

Он характеризуется рядом принципиально важных научных достижений и открытий: 
 
1. Расшифровка молекулярной структуры и молекулярно биологической организации многих вирусов и бактерий; открытие простейших форм жизни «инфекционного» белка приона. 
 
2. Расшифровка химического строения и химический синтез некоторых антигенов. Например, химический синтез лизоцима (Д. Села, 1971 г.), пептидов вируса СПИДа (Р.В. Петров, В.Т. Иванов и др.). 
 
3. Расшифровка строения антителиммуноглобулинов (Д. Эдельман, Р. Портер, 1959 г.). 
 
4. Разработка метода культур животных и растительных клеток и их выращивание в промышленных масштабах с целью получения вирусных антигенов. 
 
5. Получение рекомбинантных бактерий и рекомбинантных вирусов. 
 
6. Создание гибридом путем слияния иммунных В лимфоцитов продуцентов антител и раковых клеток с целью получения моноклональ ных антител (Д. Келлер, Ц. Мильштейн, 1975 г.). 
 
7. Открытие иммуномодуляторов иммуноцитокининов (интерлей кины, интерфероны, миелопептиды и др.) эндогенных природных регу ляторов иммунной системы и их использование для профилактики и лече ния различных болезней. 
 
8. Получение вакцин с помощью методов биотехнологии и приемов генетической инженерии (гепатита В, малярии, антигенов ВИЧ и други х антигенов) и биологически активных пептидов (интерфероны, интерлей кины, ростовые факторы и др.). 
 
9. Разработка синтетических вакцин на основе природных или син тетических антигенов и их фрагментов. 
 
10. Открытие вирусов, вызывающих иммунодефициты. 
 
11. Разработка принципиально новых способов диагностики инфекционных и неинфекционных болезней (иммуноферментный, радиоиммунный анализы, иммуноблотинг, гибридизация нуклеиновых кислот). Созда ние на основе этих способов тестсистем для индикации, идентификации микроорганизмов, диагностики инфекционных и неинфекционных болез ней. 
 
Во второй половине ХХ в. продолжается формирование новых на правлений в микробиологии, от нее отпочковываются новые дисциплины со своими объектами исследований (вирусология, микология), выделяются направления, различающиеся задачами исследования (общая микробиоло гия, техническая, сельскохозяйственная, медицинская микробиология, ге нетика микроорганизмов и т.д.). Было изучено много форм микроорганиз мов и примерно к середине 50х гг. прошлого века А. Клюйвером (1888