化學(xué)家Josef Klarer和Fritz Miestzsch合成了數(shù)千種染料,并由德國病理學(xué)家和細(xì)菌學(xué)家格哈德·多馬克在實(shí)驗(yàn)室中對感染病菌的小鼠進(jìn)行了試驗(yàn)。在無數(shù)次失敗之后,一種稱為百浪多息的染料終于獲得了成功,成為世界上第一種真正通用的抗生素。盡管拜耳實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)認(rèn)為埃爾利希的理論是百浪多息藥效顯著的原因,但后來的研究顯示,這與該化合物的染色能力并沒有關(guān)系。
到底是什么讓抗生素?fù)碛腥绱松衿娴墓δ苣兀?/strong>
相對而言,發(fā)明能在皮膚和組織表面上殺死微生物的新型消毒藥水要簡單得多。然而,消毒藥水是非??膳碌臍⒕鷦浩茐募?xì)菌基本結(jié)構(gòu)的化學(xué)物質(zhì)往往也會破壞人體細(xì)胞中的相同結(jié)構(gòu)。幸運(yùn)的是,有些細(xì)菌結(jié)構(gòu)并不會存在于人體細(xì)胞中,即使存在,它們也非常不同。這就是抗生素功能的關(guān)鍵:利用細(xì)菌與人類細(xì)胞相似而不相同的事實(shí)。
從第一種抗生素被發(fā)現(xiàn)以來的將近一個世紀(jì)時間里,我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一個可以利用的細(xì)菌特異性特征庫。例如,抗生素磺胺針對的是人類身上不存在的一部分細(xì)菌生命過程。葉酸和維生素B9一樣,在所有生物體中都是DNA合成的必需物質(zhì)。人類通過食用水果和蔬菜獲得葉酸,但細(xì)菌必須通過與人體細(xì)胞完全不同的過程從頭開始合成。與其他磺胺類藥物一樣,磺胺通過在細(xì)菌體內(nèi)競爭酶反應(yīng)位點(diǎn),抑制葉酸的合成,從而阻止細(xì)菌的DNA合成過程,同時不會對人體新陳代謝產(chǎn)生影響。
亞歷山大·弗萊明在1928年偶然發(fā)現(xiàn)的青霉素(盤尼西林),以及其他β-內(nèi)酰胺類抗生素(如美羅培南),針對的也是人類細(xì)胞不具有的部分細(xì)菌結(jié)構(gòu):細(xì)胞壁。細(xì)菌細(xì)胞就像是裝得太滿、用麻線包扎起來的烤肉,麻線就相當(dāng)于細(xì)胞壁,一旦去掉,細(xì)菌細(xì)胞就會“爆炸”。