London, 1928: a group of mold spores surf a breeze through a lab. They drift onto a petri dish, and when they land, they germinate a medical revolution. This lab belongs to Alexander Fleming, a Scottish scientist investigating the properties of infectious bacteria. At this time, Fleming is away on vacation. When he returns, he finds a colony of mold growing on a petri dish he’d forgotten to place in his incubator. And around this colony of mold is a zone completely and unexpectedly clear of bacteria.
Luân Đôn, năm 1928, một nhóm các bào tử nấm mốc bay vào một phòng thí nghiệm. Chúng trôi dạt vào một đĩa petri, và khi “hạ cánh”, chúng đã “nẩy mầm” cho một cuộc cách mạng y học. Phòng thí nghiệm này là của Alexander Fleming, một nhà khoa học người Scotland, đang nghiên cứu đặc tính của vi khuẩn truyền nhiễm. Tại thời điểm đó, Fleming đang trong một kỳ nghỉ. Khi trở về, ông nhìn thấy một đàn nấm mốc bám trên một đĩa Pertri mà ông đã quên đặt vào lồng ấp. Và vô cùng ngạc nhiên, xung quanh nó là một vùng không hề có vi khuẩn.
In studying this mysterious phenomenon, Fleming came to realize that the mold was secreting some kind of compound that was killing the bacteria. The mold was a species in the Penicillium genus, so Fleming dubbed the antibacterial compound “penicillin.”
Trong quá trình nghiên cứu về hiện tượng bí ẩn này, Fleming nhận ra rằng nấm mốc đã tiết ra một số loại hợp chất có thể giết chết các vi khuẩn. Nấm mốc là một loài thuộc chi Penicillium, chính vì thế Fleming đặt tên cho hợp chất kháng khuẩn là “Penicillin”.
What Fleming stumbled upon was a microbial defense system. The penicillium mold constantly produces penicillin in order to defend itself from threats, such as nearby bacterial colonies that might consume its resources. Penicillin destroys many types of bacteria by disrupting synthesis of their cell walls. These walls get their strength from a thick, protective mesh of sugars and amino acids, that are constantly being broken down and rebuilt. Penicillin binds to one of the compounds that weaves this mesh together and prevents the wall from being reconstructed at a critical phase. Meanwhile, penicillin stimulates the release of highly reactive molecules that cause additional damage. Eventually, the cell’s structure breaks down completely. This two-pronged attack is lethal to a wide range of bacteria, whether in petri-dishes, our bodies, or elsewhere. It’s not, however, harmful to our own cells, because those don’t have cell walls.
Điều Fleming thấy ở đây là một hệ thống phòng vệ vi sinh vật. Nấm mốc penicillium liên tục sản sinh penicillin để bảo vệ bản thân khỏi các mối đe dọa, ví dụ như những bầy vi khuẩn gần đó có thể lấy hết những tài nguyên của nó. Penicillin tiêu diệt nhiều loại vi khuẩn bằng cách phá vỡ cấu trúc thành tế bào của chúng. Thành tế bào vững chắc nhờ một lớp dày bảo vệ của đường và các amino axit, chúng liên tục bị phá vỡ rồi xây dựng lại. Penicillin liên kết với một trong các hợp chất dệt lưới này lại với nhau và ngăn cản việc xây dựng lại thành tế bào. Cùng lúc đó, Penicillin kích thích sự giải phóng các phân tử phản ứng cao tạo thêm sự phá hủy. Cuối cùng, cấu trúc tế bào bị phá vỡ hoàn toàn. Cuộc tấn công từ hai hướng này có thể giết chết rất nhiều loại vi khuẩn, bất kể là trong đĩa petri, cơ thể của chúng ta, hay những nơi khác. Tuy nhiên, nó lại không gây hại cho tế bào của chúng ta, bởi vì tế bào cơ thể người không có thành tế bào.
For a decade or so after Fleming’s discovery, penicillin remained a laboratory curiosity. But during World War II, researchers figured out how to isolate the active compound and grow the mold in larger quantities. They then went on to win the Nobel Prize for their work. Teams at Oxford and several American drug companies continued development, and within a few years it was commercially available. Penicillin and similar compounds quickly transformed the treatment of infections. For the time being, they remain some of the most important, life-saving antibiotics used in medicine.
Nhiều thập kỷ sau phát hiện của Fleming, Penicillin vẫn là sự tò mò với các phòng thí nghiệm. Nhưng trong suốt Thế chiến thứ hai, các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách chiết xuất hợp chất hoạt tính, và phát triển nấm với số lượng lớn hơn. Sau đó họ đã giành được giải Nobel cho phát hiện này. Các nhóm nghiên cứu tại Oxford và một vài công ty dược ở Mỹ tiếp tục nghiên cứu, và chỉ trong vài năm họ đã đưa được nó ra thị trường. Penicillin và các hợp chất tương tự nhanh chóng được dùng điều trị nhiễm trùng Cho đến nay, chúng vẫn là một kháng sinh quan trọng được sử dụng trong y học.
However, the more we use any antibiotic, the more bacteria evolve resistance to it. In the case of penicillin, some bacteria produce compounds that can break down the key structure that interferes with cell wall synthesis. As antibiotic use has increased, more and more bacteria have evolved this defense, making these antibiotics ineffective against a growing number of bacterial infections. This means it’s essential that doctors not overprescribe the drug.
Tuy nhiên, chúng ta càng dùng nhiều kháng sinh, vi khuẩn cũng tiến hóa khả năng kháng nó. Trong trường hợp của Penicillin, một vài vi khuẩn sản sinh hợp chất có thể phá vỡ cấu trúc chính gây cản trở quá trình tổng hợp tế bào. Khi sử dụng nhiều kháng sinh, thì càng nhiều vi khuẩn đã tiến hóa cách phòng thủ này, làm cho kháng sinh không còn hiệu quả trong khi số lượng của vi khuẩn lây nhiễm ngày càng gia tăng. Điều này có nghĩa là việc các bác sĩ không lạm dụng kê đơn là rất cần thiết.
Meanwhile, 5 to 15% of patients in developed countries self-identify as allergic to penicillin, making it the most commonly reported drug allergy. However, the vast majority— over 90%— of people who think they’re allergic to penicillin actually are not. Why the misperception? Many patients acquire the allergy label as children, when a rash appears after they’re treated for an infection with penicillin or closely related drugs. The rash is often blamed on penicillin, while the more likely culprit is the original infection, or a reaction between the infection and the antibiotic. However, genuine penicillin allergies, where our immune systems mistake penicillin for an attacker, do occur rarely and can be very dangerous. So if you think you’re allergic but don’t know for sure, your best bet is to visit an allergist. They’ll complete an evaluation that’ll confirm whether or not you have the allergy.
Trong khi đó, từ 5-15% bệnh nhân tại các nước phát triển tự xác định là dị ứng với Penicillin, khiến cho nó bị báo cáo loại thuốc dễ gây dị ứng nhất. Tuy nhiên, đại đa số - hơn 90% - nghĩ rằng họ dị ứng với Penicillin nhưng thực tế thì không. Tại sao lại có sự ngộ nhận này? Nhiều bệnh nhân có gắn nhãn dị ứng từ lúc nhỏ, khi phát ban xuất hiện sau khi điều trị nhiễm trùng bằng Penicillin hay những loại thuốc gần giống vậy. Phát ban thường được cho là gây ra bởi Penicillin, trong khi có khả năng là do nhiễm trùng từ ban đầu, hoặc một phản ứng giữa nhiễm trùng với thuốc kháng sinh. Tuy nhiên, sự thật của dị ứng Penicillin là khi hệ thống miễn dịch của chúng ta nhầm lẫn Penicillin là kẻ tấn công, điều này rất hiếm xảy ra và vô cùng nguy hiểm. Thế nên nếu bạn nghĩ rằng bạn dị ứng nhưng lại không chắc chắn, bạn nên tìm gặp một bác sĩ về dị ứng. Họ sẽ đánh giá và xác nhận rằng liệu bạn có đang bị dị ứng hay không.
Even if you do have a penicillin allergy, your immune cells that react to the drug may lose their ability to recognize it. In fact, about 80% of people who are allergic to penicillin outgrow their allergy within ten years. This is great news for people who currently identify as allergic to penicillin; the drug may one day save their lives, as it has done for so many others.
Ngay cả khi bạn bị dị ứng với Penicillin, các tế bào miễn dịch của bạn phản ứng với thuốc có thể mất khả năng nhận ra nó. Trên thực tế, khoảng 80% người dị ứng với Penicillin hết bị dị ứng trong vòng 10 năm. Đây là một tin tốt cho những người hiện đang được xác nhận là dị ứng với Penicillin; Một ngày nào đó thuốc này có thể cứu họ, như nó đã làm cho rất nhiều người khác.