Первая массовая «утечка мозгов» из Российской империи началась в начале прошлого столетия. Именно тогда империю, разрушенную революциями, Первой мировой и гражданской войнами стали покидать специалисты и университетские профессора. Никаких традиционных маршрутов для российских эмигрантов в те времена не было. И их разбросало по миру в самые разные страны, где они пытались найти возможности для своей реализации. В проекте «Создатели» совместно с RASA (Russian-American Science Association) T-invariant при поддержке Richard Lounsbery Foundation начинает публикацию серии биографических очерков о выходцах из Российской империи, внесших значительный вклад в мировую науку и технологии, о тех, кому мы обязаны нашей новой реальностью. Первый очерк посвящен Зельману Ваксману, нобелевскому лауреату и первооткрывателю антибиотика стрептомицина (streptomycin).
Новая Прилука (Nova Pryluka) в конце XIX века была обычным еврейским местечком в Бердичевском уезде (Berdichev uezd) Киевской губернии (Kiev Governorate). Городок казался крохотной точкой в бескрайней черноземной степи. Здесь родился и вырос один из самых известных микробиологов XX века — Зельман Ваксман. Большая часть его жизни прошла очень далеко отсюда — в другом полушарии, в США, в Нью-Джерси. Но, когда ему была присуждена Нобелевская премия за открытие стрептомицина — первого лекарства от туберкулеза, Ваксман взял в качестве эпиграфа к своей нобелевской лекции слова из Библии: «Господь создал лекарства из земли, и мудрый да не отвращается от них» (Книга Премудрости Иисуса, сына Сирахова, глава 38, стих 4). Этим Ваксман отдал должное и украинским черноземам, и своим меламедам, учившим его читать в Прилукском хедере. Впрочем, это была не только риторическая фигура, но и констатация научного факта: стрептомицин действительно был получен «из земли», из почвенных микроорганизмов — актиномицетов.
Актиномицеты
Зельман Абрахам Ваксман (Selman Abraham Waksman) назвал свою автобиографию «Моя жизнь с микробами» (My Life with the Microbes). Так называется и первая глава книги. Она начинается такими словами: «Я посвятил свою жизнь изучению микробов, этих бесконечно малых форм жизни, играющих столь важную роль в жизни человека, животных и растений. Я изучал их природу, жизненные процессы, их воздействие на человека, иногда помогающее ему выжить, иногда разрушительное… Я размышлял о губительных свойствах одних микробов и созидательной деятельности других. Я пытался найти пути и средства, чтобы остановить первых и использовать вторых во благо» (3)1
Будучи совсем молодым исследователем, Ваксман заинтересовался особым видом микробов, обитающих в почве: актиномицетами (Actinomycetota). Это странные организмы. Сегодня их уверенно относят именно к бактериям, но в начале XX века были серьезные колебания. Если они и бактерии, то довольно необычные. Актиномицеты образуют мицелий — разветвленную паутинообразную структуру. То есть ведут себя, как грибы. Этой их странности уже достаточно, чтобы ими всерьез заинтересоваться.
Но была еще одна причина, почему в 1916 году, когда Ваксман был аспирантом Университета Беркли, он увлекся этими микроорганизмами. Он заметил, что актиномицеты способны подавлять рост других бактерий. В своей нобелевской лекции Ваксман вспоминает, что уже тогда он выделил один из видов актиномицетов и назвал его Actinomyces griseus. Ваксман заметил, что этот вид обладает антимикробными свойствами. Но подробно этот вид актиномицетов, в 1943 году переименованный в Streptomyces griseus и сыгравший главную роль в открытии стрептомицина, в 1916 году Ваксман не исследовал.
Именно интерес к актиномицетам и привел к тому, что с конца 1930-х годов Ваксман начал систематический поиск антибиотиков. Само слово «антибиотик» тоже предложил Ваксман2.
Новая Прилука
Зельман Абрахам Ваксман родился и вырос в местечке Новая Прилука, Бердичевского уезда, Киевской губернии 22 июля 1888 года (8 июля по старому стилю). Ваксман описывал место своего рождения как «мрачный городок, всего лишь точка в бескрайних степях». Летом на этих бескрайних полях росли пшеница, рожь, ячмень и овес. Зимой степи покрывал снег. «Земля была черной, отчего и пошло название такого типа почвы — чернозем. Она была очень плодородна, давала обильные урожаи, и в течение многих лет не скудела»(17).
Ваксмана назвали в честь Соломона, библейского Царя Царей, чье имя на идиш редуцировалось до «Золмана» (вариант «Зельман» появился уже в Америке). Отец Зельмана — Яков Ваксман, был набожным человеком и жил скромно, сдавая в аренду принадлежавшие ему небольшие дома в соседних деревнях и городе Винница. Жизнь рантье давала ему достаточно свободного времени, и он посвящал свои дни молитве и посещениям местной синагоги. В своей автобиографии Ваксман описывает отца как замечательного рассказчика, который любил наставительные притчи о мудрецах, живших в глубокой древности, и о многовековой истории еврейского народа.
Когда родился Зельман, его отец был абсолютно счастлив, но очень скоро его призвали в армию, где он отслужил целых пять лет. Они не были особенно близки, хотя Яков Ваксман всегда старался помочь сыну, чем только мог. Правда, мог он не так и много.
Главным человеком в детстве и юности Ваксмана стала его мать Фрейда Ваксман (в девичестве Лондон). Она была образованной, особенно для женщины того времени. Она читала на идиш, достаточно владела ивритом, чтобы разбирать Библию, владела украинским языком. Все это сослужило ей хорошую службу.
Как вспоминает Ваксман, его мать поздно вышла замуж (практически в предельном для того времени возрасте — 27 лет), поскольку была слишком занята обустройством и замужеством своих младших сестер. Она построила дом (не особо роскошный, но свой). И в нем постоянно жили ее сестры с племянниками и племянницами и ее мать. Фрейда была настоящей идише-мамэ — властной и ответственной. Весь этот кагал надо было кормить, и она открыла лавку, где продавалось вообще все: от бакалеи до одежды. И на ярмарочные дни, которые в Бердичевском уезде бывали довольно часто, Фрейда обязательно устраивала выездную торговлю. Ее гостеприимство и забота о сестрах и племянниках очень помогли Зельману в будущем, когда ее уже не было в живых. Его встретила и обняла в Нью-Джерси кузина, которая когда-то долго жила в доме Фрейды, укачивала маленького Зельмана и пела ему колыбельные.
Когда отец вернулся из армии, у Ваксмана родилась сестра Мириам. Она умерла в раннем детстве от дифтерии. Ваксман пишет, что она могла бы выжить, но лекарство из Киева, расположенного в двухстах милях от дома, опоздало. Спасло бы оно больного ребенка или нет — неизвестно, но Ваксман очень тяжело переживал смерть Мириам: «Когда я смотрел, как она умирает, мой детский наблюдательный ум, наверное, рассуждал о воздействии лечебных средств на болезнь и о возможном спасении ее жизни. Тогда я впервые столкнулся с проблемой, которой впоследствии уделял много внимания»(29).
В 1952 году, на который пришлось присуждение Ваксману Нобелевской премии, было объявлено, что появилось новое лекарство от дифтерии — эритромицин. И он был получен из актиномицетов, так подробно исследованных именно Ваксманом.
В возрасте пяти лет Ваксман поступил в местный хедер, где меламед обучал еврейских детей читать Тору. Потом образование расширилось и будущий микробиолог погрузился в книги пророков и начал изучать Талмуд. Но Фрейда не для того рожала единственного сына, чтобы он ограничился такими предметами. Она-то была убеждена, что хедера недостаточно, и наняла частных преподавателей, которые обучали десятилетнего мальчика ивриту, русскому языку и литературе, истории, арифметике и географии. Ваксман пишет, что к тринадцати годам он хорошо знал Библию и Талмуд и достаточно свободно владел русским. С десяти лет Ваксман сам начал преподавать. Сначала он обучал учеников хедера чтению и письму, а потом стал готовить детей из богатых семей к поступлению в светские школы. Он стал зарабатывать, и эти деньги пошли на его учителей.
Ваксман готовился к сдаче экзаменов в гимназию. Поступить было трудно. И потому, что уже была процентная норма для евреев: их доля не должна была превышать строго определенный и небольшой процент учащихся, что создавало сильную конкуренцию между самими евреями. И потому, что гимназий ни в Бердичеве, ни в ближайшей Виннице — просто не было. А путь в университет лежал именно через гимназию. Ваксман готовился сдать экзамены экстерном за первые шесть лет обучения, чтобы поступить в седьмой класс гимназии в Житомире. И эта попытка закончилась неудачей. Ваксман сдавал экзамен по географии. Принимавший экзамен учитель его спросил: какая река протекает в Берлине? Ваксман очень хорошо знал реки Германии, но какая река протекает в Берлине, он не помнил. Он попытался рассказывать о Рейне и Эльбе, о Майне и Одере, но учитель был непреклонен. Ему нужен был точный ответ. Он его не получил и поставил Ваксману «0». К следующему экзамену его не допустили. А ему было уже 17 лет.
20 лет спустя, когда Ваксман приехал в Берлин на научную конференцию, он стоял на мосту через Шпрее и едва не расплакался. Какая же она маленькая эта река! Разве ее можно сравнить с Рейном! Почему же этому учителю понадобилась именно она!
Фрейда расстроилась не меньше сына. У его отца был дом в Виннице, который он сдавал. И Ваксман переехал в Винницу, чтобы учиться у более сильных учителей. Потом вместе с друзьями он поехал в Одессу, где учился уже у настоящих учителей гимназии. Стоило это недешево. Но Фрейде было ничего не жалко, да и сам Ваксман понемногу зарабатывал уроками. Главное, те учителя, с которыми Ваксман и его товарищи по вечерам занимались, они же и принимали экзамены у экстернов. И на этот раз у Ваксмана все получилось. Ему был 21 год. У него был диплом об окончании гимназии. Можно было попробовать поступать в университет. Хотя процентная норма для евреев опять ужесточилась, шанс все-таки был.
И тогда умерла Фрейда. Отец быстро женился. Возвращаться в Прилуку стало некуда и незачем. Ваксмана давно звали к себе его кузины, уехавшие в Америку. И он решил резко поменять свою жизнь.
Они уезжали из Российской империи на поезде. Трое юношей и две девушки из местечка. Когда поезд пересек границу Германии, они запели, сначала тихо, потом громче и громче на весь вагон: «Отречемся от старого мира, отряхнем его прах с наших ног! Мы наш мы новый мир построим!» Они верили, что их ждет великая, свободная страна, ждет прекрасная новая жизнь: из Новой Прилуки — прямо в Новый свет.
Был 1910 год. Ваксман еще раз вернулся в Новую Прилуку. На 10 дней в 1924 году. Лучше бы он этого не делал.
Нью-Джерси
Осенью 1910 года корабль, на борту которого были Ваксман и его друзья, пришел из Гамбурга в Филадельфию. Здесь пути прилукских юношей и девушек разошлись. Ваксмана встретили кузины, и он отправился к своим родным в Нью-Джерси.
У его кузины была небольшая ферма и курятник. Когда мы сегодня очень бегло, конечно, проходим путь, которым шаг за шагом, преодолевая огромные трудности, шел Ваксман, невозможно отделаться от мысли, что его буквально вела рука провидения. Именно на этой ферме Ваксман впервые работал с курами. А вот что он написал в 1964 году: «Если спросить, кто ответственен за выделение конкретного стрептомицин-продуцирующего штамма Streptomyces griseus, то ответ должен быть таким: курица, потому что именно она выклевала эту культуру из почвы»3. Именно в курином горле был замечен штамм Streptomyces griseus, из которого был выделен стрептомицин.
Первые несколько месяцев своего пребывания в Америке Ваксман провел на ферме. Зимой работы было немного, и он в основном занимался английским: читал английскую и американскую литературу. Что именно он читал, Ваксман в своих воспоминаниях не упоминает. Но вероятно, что-то назидательное. Литературы без правильных нравственных установок он никогда не любил.
Как пишет Ваксман, в молодости у него была почти идеальная зрительная память. Он мог, прочитав страницу, запомнить ее наизусть. Но за эту удивительную способность, природа взяла с него довольно суровую компенсацию: он плохо запоминал со слуха. Когда он уже стал студентом, он самым тщательным образом записывал лекции, чтобы потом их перечитать и навсегда сохранить в памяти. Уловить содержание со слуха, ему удавалось не всегда.
По предложению своего двоюродного брата он посетил расположенный неподалеку Ратгерс колледж (Rutgers University). Там он познакомился с доктором Якобом Липманом (Dr. Jacob Lipman), иммигрантом из России, который посоветовал ему поступить на отделение почвоведения. Ваксман согласился, скрепя сердце. Он хотел учиться медицине. Но пришлось смириться: на медицину просто не хватило денег.
И опять — рука провидения. Профессор Королевского института Стокгольма, член Нобелевского комитета педиатр Арвид Валлгрен (Arvid Wallgren), объявляя о присуждении Нобелевской премии по медицине и физиологии Ваксману сказал: «Вы не являетесь ни физиологом, ни врачом, но, тем не менее, Ваш вклад в развитие медицины имеет огромное значение. Стрептомицин уже спас тысячи человеческих жизней. Как медики мы считаем Вас одним из величайших благодетелей человечества». Нет, Ваксман, не стал врачом, он сделал гораздо больше: он дал врачам оружие для борьбы.
В 1911 году Ваксман поступил в Ратгерс. Он прилежно учился и на четвертом курсе начал работать с бактериями, взятыми из почвы. Именно тогда он впервые обратил внимание на актиномицеты. Эти микроорганизмы стали основной темой его магистерской диссертации в Ратгерсе и докторской диссертации в Беркли (University of California at Berkeley), где он учился и работал в 1916-1918 годах. Но до первых антибиотиков было еще очень далеко.
В 1916 году Ваксман стал гражданином США. Он женился на Деборе Митник (Deborah Mitnick), которую ласково называл Боболи (Boboli). Он знал ее с детства. Она была младшей сестрой его друга из Прилуки, с которым они вместе приехали в Америку. Боболи осталась дома, но они договорились, что она обязательно приедет, когда юноши нормально обоснуются и смогут ей помочь. Юноши обосновались. Она приехала. И все устроилось наилучшим образом. Когда в 1919 году у Ваксманов родился сын, его назвали совсем не канонически в честь одного из первых преподавателей Зельмана Ваксмана — Байрона Холстеда. И Байрон Холстед Ваксман (Byron Halsted Waksman) не посрамил фамилию, он стал известным микробиологом и профессором Йеля.
Ваксман вернулся в Ратгерс из Беркли в 1918 году. Он начал читать лекции по микробиологии почв в колледже и получил назначение на специально для него созданную должность микробиолога на сельскохозяйственной станции колледжа. Он настоял на том, чтобы его специализация называлась «микробиология», а не более традиционно «бактериология», поскольку больше всего его интересовали не классические бактерии, а актиномицеты.
Поиск антибиотиков. Иди туда не знаю куда, принеси то, не знаю что…
Впервые Ваксман заинтересовался актиномицетами в 1915 году, будучи студентом Ратгерса. В течение нескольких последующих десятилетий он изучал их распространение и численность, таксономию, роль в таких процессах, как разложение растительных и животных остатков и образование гумуса, их связь с бактериями и грибами.
В самом начале исследований актиномицетов в Ратгерсе Ваксман и его коллеги уже знали о существовании Streptomyces griseus — микроорганизма, из которого был в конце концов получен штамм стрептомицина, но его антибактериальные свойства не были проверены в течение нескольких десятилетий.
В 1924 году после нескольких лет, посвященных исследованиям почв, Ваксман и его жена провели шесть месяцев в Европе, впервые вернувшись туда после иммиграции в США.
Они посетили Новую Прилуку. Но это было очень тяжелое возвращение. Ваксман писал: «Величайшее несчастье, какое только можно себе представить, величайшая катастрофа, через которую когда-либо проходили народы России; величайший эксперимент в социальных и политических отношениях людей — едва ли можно выразить то, что мы видели…» (145). Ваксманы провели в Прилуке десять дней, слушая, как члены семьи и друзья описывают свое бедственное положение: «Каждый страдал до крайности. Многие плакали, как дети перед отцом; они приходили, чтобы излить перед нами все свои страдания» (146). Они просили о помощи. Но помочь было нечем.
Но главной причиной поездки была наука. В своей автобиографии Ваксман пишет: «У меня не было сомнений в роли микроорганизмов в почвенных процессах, но постоянно возникал вопрос, в правильном ли направлении я двигаюсь»(120).
Чтобы получить ответ на этот вопрос, Ваксман посетил научные лаборатории Франции, Италии, Германии и Скандинавии, где обсуждал методы и исследования микроорганизмов с ведущими учеными, работающими в области биологии и химии почв. В США он вернулся воодушевленный полученными знаниями и убежденный в необходимости создания всеобъемлющего трактата по почвенной микробиологии. И такой трактат был опубликовал в 1927 году под названием «Принципы почвенной микробиологии» (Principles of Soil Microbiology).
В 1920-1930-х годах Ваксман продолжал изучение актиномицетов, но его основная исследовательская деятельность была сосредоточена на самих почвенных микробах, а не на их воздействии на болезнетворные организмы. В 1939 году произошли два события, которые многое изменили. Первое — это начало Второй мировой войны, которое привело к необходимости создания новых препаратов для борьбы с инфекционными заболеваниями и эпидемиями, всегда сопутствующими войнам. Вторым событием, «особым стимулом», как говорил Ваксман, стала работа Рене Дюбо (RenÉ Dubos), бывшего студента Ваксмана, который выделил тиротрицин (tyrothricin), уничтожающий болезнетворные бактерии.
Дюбо показал, что можно найти бактерии, которые подавляют рост других бактерий. Пионеры в изучении инфекционных заболеваний, например, первооткрыватель туберкулезной палочки Роберт Кох, боялись нестерильных веществ и избегали загрязнений. Дюбо поступил ровно наоборот: он использовал для борьбы с инфекционными заболеваниями препарат, полученный фактически «из грязи». Ваксмана вдохновил этот концептуальный прорыв и подтолкнул к поиску в почве новых агентов, активных против патогенных бактерий. Однако в отличие от Дюбо, Ваксман сосредоточился не на бактериях, а на грибах и, особенно, на актиномицетах.
Если Александр Флеминг (Sir Alexander Fleming) открыл пенициллин во многом случайно: он заметил, что бактериальный патоген заражен плесенью, прилетевшей буквально по воздуху, то Ваксман подошел к поиску антибиотиков системно. Он и его студенты проводили нудный методичный последовательный скрининг.
Сначала изолировали отдельные колонии почвенных микробов на агаровых пластинках. Затем тестировали эти микробы на специально выделенных патогенах. Это была долгая, кропотливая работа, поскольку были выделены тысячи культур различных микробов, которые затем были протестированы на антибактериальную активность против многих и многих патогенов. Только немногие культуры демонстрировали антипатогенные свойства. Эти немногие культуры подвергались дальнейшим испытаниям, чтобы выявить среди них те, которые давали бы вещества, борющиеся с микробами, в достаточно большом количестве. А затем из этих микроорганизмов выбирали те, которые не были бы слишком токсичными для терапевтического использования, то есть не отравляли бы человека.
В 1949 году журнал Time в статье «Человек почвы», посвященной открытию неомицина лабораторией Ваксмана, написал: «Зельман Абрахам Ваксман рассказал, как в 1943 году он открыл чудодейственный препарат стрептомицин. У скромного доктора Ваксмана… есть свой ответ, который звучит довольно просто. Он исследовал около 10 000 культур, объясняет он. В предварительных испытаниях только 1000 убивали бактерии; в последующих испытаниях только 100 выглядели многообещающе; только десять были выделены и описаны; одним из этих десяти оказался стрептомицин. Так получилось, что стрептомицин стал первым эффективным препаратом, который врачи когда-либо находили для борьбы с туберкулезом»4.
Внешне все выглядит действительно довольно просто, хотя и трудоемко. Но до того момента, когда прошли клинические испытания на человеке, никто не был уверен, что открытие состоялось, и что стрептомицин — это действительно полезная штука, а не очередная порция яда, которая, конечно, убивает бактерий, но человеку от этого не легче.
Скрининговый протокол, предложенный Ваксманом для поиска антибиотиков, можно сравнить с аналоговой многопараметрической оптимизацией. Но параметров так много и они настолько слабо формализуются, что, вообще говоря, нет никакой гарантии, что процесс сойдется к некоторой оптимальной точке, которая станет реальным лекарством. Никто такой гарантии дать не мог. И эту оптимизацию нашел ученик Ваксмана Альберт Шац (Albert Schatz). Конечно, это удача. И это случайность. Но как заметил Луи Пастер: «Удача благоприятствует подготовленным умам». Шац был готов. И подготовил его, в первую очередь, Ваксман.
Технология пересечения полос (cross streaking). В чашке Петри высевается актиномицет (горизонтальная полоска) и различные патогены (вертикальные полоски). Как только патоген достигает актиномицета, возникает зона антагонизма, где актиномицет подавляет рост патогена. Если зона антагонизма не возникает, значит актиномицет против этого патогена не работает. Таких опытов были десятки тысяч. Rutgers University Archives.
Протоколы скрининга Ваксмана позволили выделить около двадцати новых природных антипатогенов, большинство из которых были получены из актиномицетов. Именно Ваксман предложил для обозначения этих терапевтических агентов термин, ставший общепринятым — антибиотики (см. прим. 2). Первым препаратом, выделенным в 1940 году в рамках программы первоначального скрининга, был актиномицин (actinomycin), полученный Бойдом Вудраффом (Boyd Woodruff), аспирантом Ваксмана, который продемонстрировал, что данная методика позволяет получать культуры, производящие антибиотики. Актиномицин был активен против широкого спектра бактерий и даже воздействовал на штамм туберкулеза, но оказался слишком токсичным для терапии человека5.
Два года спустя Вудрафф выделил стрептотрицин (streptothricin) — антибиотик, проявляющий активность в отношении как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий6. Исследователи были в восторге от стрептотрицина, поскольку, как сказал Ваксман в своей нобелевской речи, он «обещал заполнить пробел, оставленный пенициллином в лечении инфекционных заболеваний, вызванных грамотрицательными бактериями». Помимо активности в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий, первые испытания стрептотрицина показали, что он не токсичен для животных. Но на следующих тестах выяснилось, что стрептотрицин все-таки токсичен, но это проявляется не сразу, просто это яд замедленного действия, и потому для человека он не подходит.
Частичный успех стрептотрицина показал, что Ваксман и его студенты находятся на правильном пути. Необходимо было найти вариант, который подавлял бы патогенные организмы, не убивая при этом организм-хозяин.
Альберт Шац (слева) и Зельман Ваксман. Rutgers University Archives.
Прорыв произошел в 1943 году, когда к команде присоединился Альберт Шац, который, развивая подход, предложенный Вудраффом, нашел два штамма Streptomyces griseus, производящих стрептомицин. Один из них был обнаружен случайно, когда Дорис Джонс (Doris Jones), еще одна студентка Ваксмана, исследовала трахеальную флору кур и отметила зоны антагонизма на нескольких пластинах.
Культуры были переданы Шацу, и из одной из них он выделил активный штамм Streptomyces griseus, который вырабатывал антибиотик, подавляющий как грамотрицательные, так и грамположительные бактерии. Еще более интересным для исследователей было то, что стрептомицин проявлял активность in vitro в отношении Mycobacterium tuberculosis — «Великой белой чумы»7.
Испытания стрептомицина
Зельман Ваксман и его группа студентов знали из собственных опытов in vitro, что стрептомицин активен против бациллы, вызывающей туберкулез. Но Ваксман прекрасно понимал, что его небольшая лаборатория в Ратгерском университете не оборудована для проведения дальнейших испытаний, тем более in vivo. Поэтому Ваксман обратился к двум медицинским исследователям из клиники Майо (Mayo Clinic): Уильяму Х. Фельдману (William H. Feldman) и Х. Корвину Хиншоу (H. Corwin Hinshaw) — с просьбой провести испытания на животных, используя морских свинок. Фельдман ответил 7 марта 1944 года, что «мы в состоянии провести такое испытание», если Ваксман сможет получить достаточное количество образцов агента8.
Ваксман смог предоставить клинике Майо достаточное количество образцов, благодаря предварительному соглашению, достигнутому с Merck & Company в конце 1939 года. По этому соглашению гигантская фармацевтическая компания выделила лаборатории Ваксмана грант на изучение антибиотиков. Кроме того по этому соглашению компания обещала оказать помощь в химическом анализе, предоставляла экспериментальных животных для фармакологической оценки антибиотиков и оборудование для производства любых перспективных препаратов. В свою очередь, Ваксман передавал Merck все патенты, полученные в результате исследований в его лаборатории. Если какой-либо из патентов окажется коммерчески успешным, Merck должен был выплатить Фонду Ратгерса небольшое авторское вознаграждение (203-204).
(Слева направо) Зельман Ваксман, Рэндольф Мэйджор (Randolph Major (Research Director, Merck and Co.)) и Александр Флеминг (лауреат Нобелевской премии, первооткрыватель пенициллина). Университет Ратгерс, 1940-ые годы. (Special Collections and University Archives, Rutgers University Libraries.) Ваксман показывает коллегам технику пересечения полос.
И Merck честно выполнила условия соглашения: фактически она наладила производство стрептомицина в объемах, достаточных для лабораторных испытаний.
Наладить производство помог тоже Ваксман. Для начала он отправил в Merck своего ученика, одного из первооткрывателей стрептотрицина Бойда Вудраффа. В своих воспоминаниях, опубликованных в 2014 году, Вудрафф пишет, что по его мнению, высочайшей оценки (не меньшей, чем открытие стрептомицина) заслуживает метод погружной ферментации (Submerged Liquid Fermentations), который довел до технологической реализации именно Ваксман и который был внедрен в Merck.
В общих чертах метод заключается в следующем (антибиотики и сейчас так производят). Антибиотик можно выделить прямо из культуры в чашке петри. Но так его получается очень мало. При погружной ферментации бактерии загружаются в биореактор (здоровенный бак) вместе с питательной средой. Среда постоянно снабжается кислородом (аэрируется) и периодически встряхивается. И бактерии производят антибиотик (это их вторичный метаболит). В точно рассчитанный момент, когда антибиотика уже много, но бактерии еще живы, антибиотик выделяют, например, растворяют в определенном органическом растворителе. А потом кристаллизуют. Каждый шаг требует исключительной точности. Когда Вудрафф пришел работать в Merck, он как раз занялся погружной технологией для производства пенициллина. На нем технологию и отлаживали. И когда потребовались большие объемы стрептомицина, биореакторы были готовы. И Merck, конечно, понимала, чем она обязана Ваксману и его ученикам.
Вооружившись образцами, предоставленными Merck, Фельдман и Хиншоу приступили к испытаниям in vivo и уже через два месяца сообщили Ваксману, что две морские свинки, зараженные туберкулезом, но получавшие стрептомицин, «выглядят очень хорошо».
В течение 1944 года сотрудники клиники Майо проводили испытания на туберкулезных морских свинках, изменяя дозировку препарата с целью минимизации побочных эффектов. Фельдман сообщил Ваксману в июле, что «результаты выглядят удовлетворительно» даже при снижении дозировки. Снижение дозировки, которого добились Фельдман и Хиншоу было настоящим прорывом. До этого стрептомицин давал слишком тяжелые побочные эффекты, и, хуже того, у туберкулезной палочки вырабатывалась на него резистентность. Препарат переставал работать.
В сентябре, когда было завершено крупное 60-дневное испытание in vivo, Фельдман написал, что «признаки туберкулеза отсутствовали почти во всех случаях». В 1945 году клинические испытания на людях подтвердили результаты на животных, и Хиншоу сообщил в августе, что тридцать три пациента прошли лечение «и мы по-прежнему настроены весьма оптимистично». И вот это уже было очень серьезно.
Выход стрептомицина на рынок
В результате проведенных испытаний было доказано, что стрептомицин является первым эффективным химиотерапевтическим препаратом для лечения туберкулеза. Кроме того, он оказался эффективным и в отношении целого ряда других заболеваний: брюшного тифа, холеры, бубонной чумы, туляремии, инфекций мочевыводящих путей и др. Уже в 1945 году Ваксман, понимая, что стрептомицин станет важным антибиотиком, обратился к компании Merck с просьбой расторгнуть соглашение 1939 года, чтобы стрептомицин могли производить и другие фармацевтические компании, и лекарство вышло на рынок быстро и по минимальной цене.
И Merck проявила великодушие. Компания согласилась уступить эксклюзивные патентные права Ратгерсу и принять неисключительную лицензию на производство стрептомицина. Кроме того, Merck попросила и получила роялти, чтобы компенсировать средства, прямо потраченные на разработку стрептомицина. Компания Merck получила высокую оценку за свою щедрость, а Ратгерс заключил лицензионные соглашения с другими фармацевтическими компаниями.
Поскольку стрептомицин воздействовал на широкий спектр заболеваний, включая туберкулез, он практически сразу стал приносить огромные прибыли. Первоначально Фонд Ратгерса передавал Ваксману около половины роялти, полученных от Merck. Когда стало ясно, что это очень большие деньги, Ваксман уменьшил свою долю до одной пятой.
В 1950 году доля Ваксмана сократилась до 10% (почему она сократилась мы скажем дальше), но поскольку это все еще была значительная сумма, он распорядился, чтобы половина ее была использована для создания Фонда микробиологии.
Спор о приоритете
Помимо денег, Ваксман получил признание как «первооткрыватель» стрептомицина. Причем, единственный первооткрыватель. В уже упомянутой статье в Time о Зельмане Ваксмане сказано, что именно «он открыл чудодейственный препарат стрептомицин в 1943 году». (см. прим. 4). Только Ваксман и больше никто. 7 ноября 1949 года Time вышел с фотографией Ваксмана на обложке. Награды, похвалы и признание со стороны многих, многих людей пришли к Ваксману.
Time, 7 ноября 1949 года.
Но в марте 1950 года Альберт Шац подал в суд на Ваксмана и Ратгерский фонд. В иске утверждалось, что Ваксман не является единственным первооткрывателем стрептомицина. Истец требовал отчет о выплатах, полученных от лицензий, выданных Ваксманом и Фондом фармацевтическим компаниям. Шац также требовал выплатить ему значительную часть полученных к настоящему времени роялти.
Шац считал себя сооткрывателем препарата, поскольку именно он выполнил основную лабораторную работу по его выделению и поскольку его имя значилось первым в оригинальной статье об открытии антибиотика (см. прим. 7) и вторым в патенте.
Кроме того, докторская диссертация, которую он защитил в 1945 году, была посвящена стрептомицину.
Последовало достаточно долгое разбирательство, и в декабре 1950 года дело было урегулировано мировым соглашением. Президент Ратгерса выступил с заявлением, в котором объявил, что все стороны признают, что Шац является сооткрывателем стрептомицина. По условиям соглашения Шац должен был получать 3% от роялти, выплачиваемых Фонду Ратгерса. При этом Ваксману полагалось 10%, а еще 7% распределялись между всеми, кто принимал участие в работах, приведших к созданию стрептомицина. Хотя Ваксман и согласился на мировое соглашение, он всегда считал 1950 год самым «мрачным» годом в своей жизни (285). Он писал, что в 1950 году был на вершине славы и признания, но его угнетало, что его ученик, в которого он вложил столько сил и который обещал стать настоящей звездой микробиологии, так жестоко с ним поступил.
Право Ваксмана называться создателем стрептомицина никто и никогда не оспаривал. Но право Альберта Шаца называться со-создателем, вероятно, признать тоже следует. По крайней мере, именно к такому выводу приходит современный исследователь Милтон Уэйнрайт (Milton Wainwright) в своей работе9.
Нобелевская премия
Стрептомицин, конечно, стал успехом протоколов скрининга, разработанных Ваксманом. Были найдены и другие антибиотики, в частности, неомицин, выделенный Юбером Лешевалье (Hubert Lecehevalier), который и сегодня используется в качестве антибактериального средства10.
Но именно стрептомицин принес Ваксману и его лаборатории славу и состояние. Согласно отчету Фонда Ратгерса Ваксман получил 170 тысяч долларов (после уплаты налогов) отчислений роялти, что с учетом инфляции сегодня составило бы примерно в десять раз больше. Но большую часть своих роялти Ваксман пожертвовал Фонду Ратгерса на создание Института микробиологии. Официальное открытие Института состоялось в 1954 году, и первые четыре года Ваксман был его директором.
В 1952 году Ваксман получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за открытие стрептомицина — первого антибиотика, эффективного против туберкулеза». В своей речи на Нобелевском обеде Ваксман сказал: «Устранив опасность, таящуюся в инфекционных заболеваниях и эпидемиях, общество сможет увидеть лучшее будущее, сможет подготовиться к тому времени, когда и другие болезни, не поддающиеся сейчас терапии, будут взяты под контроль. Будем надеяться, что, создавая антибиотики, микробы внесли свой вклад в то, чтобы сделать мир лучше».
Стрептомицин был огромным прорывом, но человечество не победило туберкулез даже 70 лет спустя. И, видимо, в ближайшие годы не победит.
В 1958 году Ваксман вышел на пенсию. Он выступал с лекциями и много путешествовал. Он стал настоящим патриархом микробиологии. Живой легендой. Благодетелем человечества.
Он написал биографию первооткрывателя холерной и чумной вакцин Владимира Хавкина (Waldemar Mordechai Wolff Haffkine. Об этом выдающемся и, к сожалению, почти забытом ученом мы планируем рассказать в серии наших очерков).
Зельман Ваксман был окружен почетом и всемирной славой. Его мать была бы довольна. Он умер в 1973 году в возрасте 85 лет. Он похоронен в Вуд Хол, Массачусетс (Woods Hole, Massachusetts). На его могиле на английском и на иврите написана фраза из пророка Исайи глава 45, стих 8: «Отворится земля и приносит спасение».
Примечания
1 Все цитаты из книги: Selman Waksman, My Life with the Microbes, (New York: Simon and Schuster, 1954), даются по этому изданию в тексте с указанием страницы в круглых скобках. Книга доступна онлайн.
2 «Антибиотик — это химическое вещество, вырабатываемое микроорганизмами и обладающее способностью подавлять рост и даже уничтожать бактерии и другие микроорганизмы». What is an antibiotic or an antibioti c substance? Selman A. Waksman. Mycologia. Vol. 39, No. 5 (Sep. — Oct., 1947), pp. 565-569, p. 568.
3 Waksman S. A.: The Conquest of Tuberculosis. Berkeley, CA; University of California Press, 1964, p 117 (reprinted in Ann Internal Med 79:646, 1973). Cited in: Selman A. Waksman, PhD (1888-1973): Pioneer in Development of Antibiotics and Nobel Laureate. B. Lee Ligon-Borden, PhD https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12748924/
4 Medicine: Man of the Soil. Time. Monday, Apr. 04, 1949 https://content.time.com/time/subscriber/article/0,33009,800002-1,00.html
5 Selman Waksman and H. Boyd Woodruff, «Actinomyces Antibioticus, a New Soil Organism Antagonistic to Pathogenic and Non-Pathogenic Bacteria,». Journal of Bacteriology, 42 (1941): 231-249.
6 Грамположительные и грамотрицательные бактерии по-разному окрашиваются по Граму, и это позволяет их классифицировать. Главное их отличие состоит в том, что у грамположительных бактерий одна толстая мембрана, а у грамотрицательных — две тонких. Пенициллин воздействует на грамположительные бактерии, а на грамотрицательные — нет. Поэтому микробиологи очень обрадовались, когда увидели, что стрептотрицин воздействует и на грамотрицательные тоже.
7 Albert Schatz, Elizabeth Bugie, and Selman Waksman, «Streptomycin: A Substance Exhibiting Antibiotic Activity Against Gram-Positive and Gram-Negative Bacteria.» Proceedings of the Society for Experimental and Biological Medicine, 55 (1944): 66-69.
8 Переписка Ваксмана с Фельдманом и Хиншоу не опубликована. Она находится в архиве Waksman Papers, Rutgers University. Здесь мы цитируем письма по работе Selman Waksman and Antibiotics. National Historic Chemical Landmark. Dedicated May 24, 2005, at Rutgers The State University of New Jersey. https://www.acs.org/education/whatischemistry/landmarks/selmanwaksman.html
9 Streptomycin: discovery and resultant controversy. Milton Wainwright. Department of Molecular Biology and Biotechnology, University of Sheffield England. History and Philosophy of the Life Sciences, Vol. 13, No. 1 (1991), pp. 97-124, p. 124.
10 Selman Waksman and Hubert Lecehevalier. Neomycin, A New Antibiotic Active against Streptomycin Resistant Bacteria, including Tuberculosis Organisms, Science, 109 (March 25, 1949): 305-307.
Автор очерка Владимир ГУБАЙЛОВСКИЙ
Владимир Губайловский 12.08.2023