Jeszcze niecałe sto lat temu nawet najprostsze (z dzisiejszego punktu widzenia) choroby wywoływane przez drobnoustroje stanowiły śmiertelne zagrożenie dla pacjenta. Choć dzięki pracom Pasteura, Kocha i wielu innych, medycyna drugiej połowy XIX wieku znała mikrobiologiczne podłoże wielu chorób, sporo czasu musiało upłynąć zanim wiedza ta mogła przełożyć się na skuteczne metody terapii. Na początku XX wieku, m.in. zapalenie płuc, gruźlica czy błonica (dyfteryt), odpowiadały za ponad jedną trzecią zgonów w Stanach Zjednoczonych. Zapalenie płuc było śmiertelne u około 30% chorych, a u osób powyżej 60 roku życia nawet w 80% przypadków. Profesor William Osler w swoim podręczniku medycyny zauważał, że „zapalenie płuc jest najpowszechniejszą i najbardziej śmiertelną ze wszystkich chorób o przebiegu ostrym” oraz że „można by powiedzieć, iż przynajmniej w naszym kraju naturalnym losem starszego człowieka jest umrzeć na zapalenie płuc”. Dla kobiet w połogu śmiertelnym zagrożeniem była posocznica, notabene wywoływana często przez brak odpowiedniej higieny personelu medycznego. Niemałym ryzykiem obarczone były nawet drobne skaleczenia. W 1924 roku szesnastoletni syn prezydenta USA – Calvin Coolidge Jr, nabawił się podczas gry w tenisa odcisku na jednym z palców nogi. Rozwinęło się zakażenie, a potem sepsa, co do tygodnia skończyło się śmiercią. Zakażenia bakteryjne ran kosztowały życie wielu wojskowych walczących w trakcie I wojny światowej. Niejedną z takich śmierci widział młody niemiecki żołnierz – Gerhard Domagk, który sam ranny pod Ypres jesienią 1914 r., wyleczywszy się, służył w szpitalu polowym na froncie wschodnim. Domagk napisał później: „te przerażające wspomnienia prześladowały mnie przez całe życie i doprowadziły do rozmyślania, w jaki sposób można by skutecznie walczyć z tym straszliwym wrogiem człowieka – bakteriami (…) poprzysiągłem sobie pracować i pracować, by wnieść mały wkład do rozwiązania tego problemu (…) wiele razy przysięgałem przed Bogiem, iż chcę dopomóc ze wszystkich sił po temu, by zakończyć to niszczycielskie szaleństwo”. Słowa dotrzymał. Badania, którymi kierował, doprowadziły do przełomu w medycynie, ale miały również ogromne znaczenie dla kierunku, w którym podążać miała dalej szeroko pojęta chemia leków i farmacja.

Z poligonu do koncernu

Gerhard Johannes Paul Domagk urodził się w 1895 roku w Łagowie Lubuskim (wówczas Lagow w Rzeszy Niemieckiej). Przed wojną ukończył gimnazjum w Legnicy oraz rozpoczął w Kilonii studia medyczne, które przerwał wybuch działań wojennych. W armii pruskiej służył w piechocie, a potem jako sanitariusz. Szczęśliwie przeżywszy wojnę, w 1921 roku ukończył medycynę, a następnie rozpoczął pracę naukową na Uniwersytecie w Greifswaldzie, zajmując się zagadnieniami z zakresu odpowiedzi obronnych organizmu, w tym fagocytozą. Dzięki ciekawym wynikom już 3 lata później zdobył habilitację.

Mniej więcej w tym samym czasie dokonana została fuzja kilku niemieckich fi rm chemicznych w potężny koncern IG Farben. Spółka zajmowała się badaniami i produkcją w wielu dziedzinach ówczesnej chemii, m.in. w chemii barwników, agrochemii, elektrochemii, petrochemii, jak również chemii leków. Na czele działu farmaceutycznego stanął Heinrich Hörlein, który wcześniej kierował laboratoriami badawczymi fi rmy Bayer, gdzie uczestniczył w pracach prowadzących do odkrycia fenobarbitalu. Hörlein, poszukując naukowca na stanowisko kierownika pracowni patologii eksperymentalnej, zwrócił uwagę na badania Domagka, który w swoich pracach łączył medycynę eksperymentalną i chemię. IG Farben podpisało kontrakt z 32-letnim badaczem w 1927 roku.

Wyjątkowy, czerwony barwnik

Gerhard Domagk otrzymał zadanie kontynuowania programu rozpoczętego w fi rmie Hoechst, którego celem było znalezienie skutecznych leków na uogólnione zakażenia bakteryjne. Nowy kierownik ustanowił rygorystyczne reguły testowania nowych związków, które miały wyłonić najskuteczniejsze substancje. Oprócz testów in vitro, obowiązkowym punktem było badanie na myszach zaszczepionych wyjątkowo groźnym szczepem paciorkowców Streptococcus pyogenes. Wszystkie zwierzęta umierały w ciągu czterech dni od inokulacji. Lek, który byłby w stanie powstrzymać te mikroorganizmy, musiał być naprawdę wyjątkowy.

Zespół Domagka, współpracujący z grupą chemików prowadzoną przez Fritza Mietzscha i Josefa Klarera, testował kolejno trzy grupy związków: złota, akrydyny oraz barwniki azowe. Niestety, pierwsze substancje, mimo sporej skuteczności, charakteryzowały się również wysoką toksycznością. Mietzsch i Klarer zaproponowali analogi popularnego wtedy środka odkażającego fenazopirydyny. Różne kombinacje fragmentów tego związku z akrydyną, a potem także z barwnikiem chryzoidyną, dały substancje skuteczne in vitro, ale nieaktywne w eksperymentach na myszach. Hörlein zasugerował wprowadzenie grupy sulfonamidowej, gdyż z własnego doświadczenia w chemii barwników wiedział, iż może ona zwiększać powinowactwo barwników azowych do białek. Nowe związki otrzymane zgodnie z tą sugestią zostały przebadane przez Domagka, ale nie wykazywały aktywności przeciwko kulturom paciorkowców. Niezrażony tym faktem, a także pomimo zgryźliwych uwag o marnowaniu czasu ze strony kolegów, naukowiec przeprowadził również testy na myszach. Po raz pierwszy od czterech lat badań, jedna z substancji była aktywna, choć przy zastosowaniu wysokiej dawki. IG Farben natychmiast (w listopadzie 1931 roku) złożyło wniosek patentowy na barwniki sulfonamidowe, jednocześnie intensyfi kując wysiłki badawcze. Nieco ponad rok później, w Boże Narodzenie 1932 roku, wysłana została kolejna aplikacja patentowa, obejmująca m.in. niezwykle aktywny przeciwbakteryjnie czerwony barwnik – sulfamidochryzoidynę, znaną później pod nazwą Prontosil Rubrum.

Cały artykuł można przeczytać w numerze 2/2016 czasopisma "Przemysł Farmaceutyczny"

Fot. 123rf.com