Có những phát kiến khoa học đã đến từ một sự tình cờ. Nếu vật lý học có chuyện trái táo của Newton và sợi dây thả diều của Franklin, thì trong y học, việc phát hiện ra penicillin của Fleming cũng không phải là một ngoại lệ.

Alexander Fleming ra đời năm 1881, trong một gia đình chủ nông trại xứ Scotland. Thuở bé cậu học ở trường làng Darvel. Đến tuổi thanh niên, Fleming lên London kiếm sống bằng đủ mọi cách để được theo học y khoa tại Bệnh viện Saint Mary. Sau khi tốt nghiệp, anh được nhận vào làm việc tại khoa nghiên cứu vắc-xin của giáo sư Almroth Wright. Kể từ đó, Fleming dành trọn đời mải mê với công việc phòng thí nghiệm để cuối cùng đạt tới đỉnh cao danh vọng.

Vào thời gian này, tại Đức, Paul Ehrlich (1854-1915) đã tìm ra một hợp chất arsenic có khả năng diệt được vi khuẩn giang mai và việc này mở ra một hướng mới trong điều trị bệnh tật bằng hóa chất, sau này gọi là hóa trị liệu. Almroth Wright cũng đang nghiên cứu theo hướng này, nhưng ông nghĩ rằng các bệnh nhiễm khuẩn sẽ được điều trị tốt hơn nhờ các hóa chất tự nhiên sản sinh trong cơ thể. Trong số các cộng tác viên của Wright có chàng bác sĩ trẻ Fleming rất say mê tìm hiểu những phương thức chữa bệnh mới.

Vào năm 1922, một hôm khi Fleming bị viêm mũi tiết dịch, ông lấy một ít dịch nhầy mũi đặt trong một đĩa môi trường nuôi cấy bằng thạch trắng để nghiên cứu các vi khuẩn phát triển. Cũng như mọi khi, Fleming chăm chú quan sát đĩa thạch, bỗng ông nhận thấy có những thay đổi kỳ lạ: ngay tại nơi ông phết dịch nhầy mũi không có vi khuẩn mọc, bề mặt thạch vẫn sạch trơn, nhẵn bóng; ở xa hơn vi khuẩn mọc thưa thớt, và chỉ phát triển bình thường ở vùng rìa của đĩa thạch. Fleming làm thử nhiều lần trên nhiều môi trường nuôi cấy và lần nào cũng nhận thấy hiện tượng kỳ lạ ấy. Nhà khoa học 41 tuổi băn khoăn tự hỏi: “Phải chăng dịch nhầy mũi không chỉ chứa vi khuẩn mà còn mang đến một chất lạ có thể ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn?” Rồi ông tiếp tục thử nghiệm. Những lần khác, trong những ống nghiệm chứa nước canh thang nuôi cấy đã bị vẩn đục vì có vi khuẩn phát triển, ông nhỏ vào một ít dịch nhầy mũi và thấy nước canh thang dần dần trở lại trong suốt. Phải chăng vi khuẩn đã tiêu tan nên không còn tác động nữa? Sau đó, Fleming còn làm lại thử nghiệm này với nước mắt, nước bọt… và nhận thấy chúng cũng có tác dụng diệt được vi khuẩn. Như vậy, bệnh tật có lẽ hình thành do vi khuẩn đã không bị tiêu diệt bởi những chất tiết của bản thân cơ thể? Và Fleming đặt tên cho các chất đó là men tiêu (lysozyme), vì chúng có khả năng làm tiêu các vi khuẩn.

Rồi vào một ngày đầu năm 1928, khi quan sát một đĩa thạch nuôi cấy tụ cầu khuẩn vàng, Fleming nhận thấy có nhiều đám mốc mọc trên bề mặt thạch, đặc biệt xung quanh những đám mốc không hề có vi khuẩn phát triển. Fleming chợt nghĩ đến chất lysozyme, nhưng ở đây không hình thành từ dịch nhầy mũi hoặc nước mắt, mà từ nấm mốc. Phải chăng nấm mốc đã sản sinh ra những chất đối kháng lại sự sống của các vi khuẩn? Fleming đặt tên cho những chất này là kháng sinh, rồi ông kiên nhẫn tiếp tục thử nghiệm. Ông dùng một que sắt nhỏ khẽ hớt lấy một ít nấm mốc rồi đặt nhẹ vào một đĩa thạch vô trùng, và ủ ấm vài ngày cho nấm mốc phát triển. Sau đó, ông cho vào môi trường thạch này nhiều loại vi khuẩn khác nhau, rồi lại ủ ấm vài ngày. Fleming kinh ngạch nhận thấy những loại vi khuẩn này phát triển rất khác nhau: có loại mọc sát tới vùng nấm mốc, có loại mọc xa hơn, có loại bị tiêu hủy hoàn toàn. Ông càng kinh ngạc hơn khi thấy rằng loại vi khuẩn bị tiêu tan lại thuộc nhóm gây bệnh trên người. Như vậy, nấm mốc cũng có khả năng sinh ra những chất hủy diệt được vi khuẩn hoặc làm chậm nhịp độ phát triển của vi khuẩn.

Sau nhiều lần thử nghiệm, Fleming xác định đám nấm mốc đó thuộc nhóm Penicillinum notatum, và ông đặt tên cho chất có khả năng hủy tan vi khuẩn là penicillin. “Nếu sản xuất penicillin với khối lượng lớn, thì chắc chắn đây là một phương tiện hữu hiệu để chống lại các bệnh nhiễm khuẩn ở người”, Fleming nghĩ như vậy nhưng không biết cách sản xuất ra sao.

Tháng 2/1929, tại Câu lạc bộ nghiên cứu y học ở London, Fleming thông báo kết quả tìm ra penicillin. Thính giả vỗ tay hoan nghênh, nhưng chẳng ai hỏi thêm một câu, chẳng ai quan tâm thật sự đến phát hiện vĩ đại mới vừa được công bố.

Fleming vẫn không nản chí. Cùng với hai cộng sự là Ridley và Craddock, ông đã tạo dựng một phòng thí nghiệm nhỏ để bắt tay vào một công việc thật khó khăn: làm bay hơi dung dịch nấm mốc để cô đặc chất penicillin, rồi tạo thành tinh thể. Qua nhiều tháng ngày nghiên cứu, các nhà khoa học đã thu được một dung dịch đặc sánh có nồng độ penicillin cao gấp 10-15 lần so với dung dịch ban đầu. Nhưng với phương tiện thô sơ và sự hiểu biết hạn hẹp, họ đã thất bại trong việc tạo được tinh thể và phải đành bỏ dở công việc.

Năm 1935, một giáo sư giải phẫu bệnh học người Anh, Howard Walter Florey làm việc tại Viện Dunn, Oxford, tình cờ biết được phát hiện của Fleming và những cố gắng của ông. Florey đang nghiên cứu những đặc tính của lysozyme và muốn thành lập nhóm khảo sát loại nấm mốc được Fleming phát hiện từ lâu nhưng chẳng mấy ai chú ý. Nhờ sự giúp sức của B.E. Chain, một nhà hóa học người Đức gốc Do Thái, nhóm nghiên cứu đã phân lập những nha bào Penicillinum notatum do Fleming gửi tới, rồi dùng phương pháp đông khô dung dịch chứa nấm mốc. Qua nhiều lần thử nghiệp, họ đã thu thập được một chất bột màu nâu mang đặc tính kháng sinh mạnh hơn dung dịch ban đầu, nhưng còn chứa nhiều tạp chất. Sau cùng, họ có được một chất bột màu vàng nhạt, mịn, óng ánh, có tác dụng diệt khuẩn mạnh hơn cả ngàn lần dung dịch nấm mốc ban đầu của Fleming.

Năm 1940, Florey tiến hành thử nghiệm penicillin trên chuột nhắt. Ông tiêm penicillin vào ba nhóm chuột nhắt đã mang ba loại vi khuẩn gây bệnh khác nhau, đồng thời có thêm một nhóm 25 con chuột khác để đối chứng (có mang vi khuẩn gây bệnh nhưng không được điều trị penicillin). Kết quả thật kỳ lạ: sau 16 giờ, tất cả 25 chuột nhắt không được tiêm penicillin đều chết hết. Còn ba nhóm chuột mang vi khuẩn nhưng được tiêm penicillin thì chỉ một con chết, 24 chuột khác đều khỏe mạnh. Một kết quả thật bất ngờ! Sau nhiều thử nghiệm, kết quả việc sử dụng penicillin trên súc vật đã được công bố ngày 24/8/1940, với tên của ba tác giả Florey, Chain và Heatley.

Fleming sửng sốt khi đọc được thông báo này và ông quyết định đến Oxford để gặp nhóm nghiên cứu. Cuộc hội ngộ của bốn nhà khoa học thật cảm động, họ đã quyết định áp dụng điều trị penicillin trên người bệnh. Thời cơ đến: tại bệnh viện Oxford có một nhân viên cảnh sát bị nhiễm trùng máu do tụ cầu khuẩn, người bệnh mang đầy mụn mủ, sốt cao và có nguy cơ tử vong. Nhóm của Florey quyết định hành động ngay. Ngày 12/2/1941, họ tiêm vào tĩnh mạch người bệnh một dung dịch penicillin đậm đặc. Chỉ trong vòng 24 giờ, tình trạng người bệnh đột nhiên khá hơn, sốt giảm, mụn xẹp dần, người bệnh tỉnh táo và ăn uống được. Nhưng rồi việc không lường trước đã xảy ra: loại thuốc bột quí không có đủ. Họ đã làm mọi cách, kể cả việc thu lại nước tiểu của người bệnh để tái chế nhanh chóng penicillin được thải ra, nhưng vẫn vô hiệu. Người bệnh lại sốt cao, mụn nước mọc đầy người và qua đời sau một tháng chống đỡ với vi khuẩn nhờ sự hỗ trợ của penicillin.

Thất bại đầu tiên không làm nản lòng nhóm nghiên cứu Oxford. Họ tin chắc rằng đã có trong tay một loại thuốc chống nhiễm khuẩn thật sự hữu hiệu. Vấn đề lúc đó là phải sản xuất penicillin thật nhanh, thật nhiều. Họ hy vọng thành lập xưởng chế tạo ngay tại Oxford, nhưng chiến tranh lan đến nước Anh và họ phải lên đường sang New York vào tháng 6/1941. Nhờ bạn bè giúp đỡ, Florey và Chain đã thực hiện nuôi cấy nhiều loại nấm mộc, trong đó có nấm Penicillinum chrysogenum, một chủng loại gần gủi với Penicillinum notatum của Fleming. Từ loại này họ đã sản xuất được penicillin với số lượng lớn gấp nhiều lần so với loại nấm đầu tiên của Fleming, rồi thuần khiết được một loại penicillin có hoạt tính mạnh gấp triệu lần so với lúc ban đầu.

Chiến tranh thế giới thứ hai lan rộng, thương binh nhiều, nhu cầu dùng kháng sinh càng cao, nên một kế hoạch sản xuất penicillin được tổ chức tại Hoa Kỳ từ năm 1943 theo phương pháp công nghiệp. Và năm 1945, giải Nobel y học đã được trao cho cả ba nhà khoa học: Fleming, Florey và Chain nhờ công lao phát hiện ra kháng sinh penicillin.

 T.P.H
Nguồn: Y Học Cho Mọi Người. Số – tháng 12-1997.