La mente impreparata non può vedere la mano tesa dell'opportunità.
Sir Alexander Fleming era un medico e microbiologo scozzese, meglio conosciuto per aver scoperto l'enzima lisozima e la prima sostanza antibiotica ad ampio spettro del mondo, che chiamò penicillina. Scoprì il lisozima dalle sue secrezioni nasali nel 1922, e insieme ad esso un batterio che chiamò Micrococcus Lysodeikticus, successivamente rinominato Micrococcus luteus. La sua scoperta di quella che in seguito fu denominata benzilpenicillina o penicillina G dalla muffa Penicillium rubens nel 1928, è descritta come la "più grande vittoria mai ottenuta sulla malattia". Per questa scoperta condivise il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina nel 1945 con Howard Florey e Ernst Boris Chain.
Fleming fu insignito del titolo di cavaliere per i suoi risultati scientifici nel 1944. Nel 1999, fu nominato nella lista delle 100 persone più importanti del 20º secolo di Time magazine. Nel 2002, fu scelto nel sondaggio televisivo della BBC per determinare i 100 più grandi britannici, e nel 2009, fu anche votato terzo "più grande scozzese" in un sondaggio di opinione condotto dalla STV, dietro solo a Robert Burns e William Wallace.
Infanzia ed educazione
Nato il 6 agosto 1881 presso la fattoria di Lochfield vicino a Darvel, ad Ayrshire, Scozia, Alexander Fleming era il terzo di quattro figli dell'agricoltore Hugh Fleming 1816–1888 e Grace Stirling Morton 1848–1928, figlia di un agricoltore vicino. Hugh Fleming aveva quattro figli superstiti dal suo primo matrimonio. Aveva 59 anni al momento del suo secondo matrimonio con Grace, e morì quando Alexander aveva sette anni.
Fleming frequentò la Loudoun Moor School e la Darvel School, e guadagnò una borsa di studio biennale alla Kilmarnock Academy prima di trasferirsi a Londra, dove frequentò la Royal Polytechnic Institution. Dopo aver lavorato in un ufficio di spedizioni per quattro anni, il ventenne Alexander Fleming ereditò del denaro da uno zio, John Fleming. Suo fratello maggiore, Tom, era già un medico e gli suggerì di seguire la stessa carriera, e così nel 1903, il giovane Alexander si iscrisse alla St Mary's Hospital Medical School a Paddington; si qualificò con una laurea MBBS dalla scuola con distinzione nel 1906.
Fleming, che era un soldato semplice nel London Scottish Regiment della Volunteer Force dal 1900 al 1914, era stato membro del club di tiro della scuola medica. Il capitano del club, desiderando mantenere Fleming nella squadra, gli suggerì di unirsi al dipartimento di ricerca presso St Mary's, dove divenne assistente batteriologo di Sir Almroth Wright, un pioniere nella terapia del vaccino e nell'immunologia. Nel 1908, ottenne una laurea BSc con Medaglia d'Oro in Batteriologia, e divenne docente presso St Mary's fino al 1914.
Promosso tenente nel 1914 e promosso capitano nel 1917, Fleming servì durante tutta la Prima Guerra Mondiale nel Royal Army Medical Corps, e fu Menzionato nei Dispacci. Lui e molti dei suoi colleghi lavorarono negli ospedali da campo della Prima Guerra Mondiale al Fronte Occidentale in Francia. Nel 1918 tornò al St Mary's Hospital, dove fu eletto Professore di Batteriologia dell'Università di Londra nel 1928. Nel 1951 fu eletto Rettore dell'Università di Edimburgo per un mandato di tre anni.
Contributi scientifici
Antisettici
Durante la Prima Guerra Mondiale, Fleming con Leonard Colebrook e Sir Almroth Wright si unirono agli sforzi bellici e praticamente trasferirono l'intero Dipartimento di Inoculazione del St Mary's all'ospedale militare britannico a Boulogne-sur-Mer. Servendo come Tenente temporaneo del Royal Army Medical Corps, fu testimone della morte di molti soldati per sepsi derivante da ferite infette. Gli antisettici, che venivano utilizzati all'epoca per trattare le ferite infette, osservò, spesso peggioravano le lesioni. In un articolo pubblicato sulla rivista medica The Lancet nel 1917, descrisse un esperimento ingegnoso, che riuscì a condurre grazie alle sue abilità nel soffiare il vetro, in cui spiegava perché gli antisettici stavano uccidendo più soldati dell'infezione stessa durante la guerra. Gli antisettici funzionano bene in superficie, ma le ferite profonde tendono a ospitare batteri anaerobici protetti dall'agente antisettico, e gli antisettici sembravano rimuovere agenti benefici che proteggevano i pazienti in questi casi almeno tanto quanto rimuovevano i batteri, e non facevano nulla per rimuovere i batteri irraggiungibili. Wright supportò fortemente i risultati di Fleming, ma nonostante ciò, la maggior parte dei medici dell'esercito nel corso della guerra continuarono a utilizzare antisettici anche nei casi in cui ciò peggiorava le condizioni dei pazienti.
Scoperta del lisozima
Al St Mary's Hospital, Fleming continuò le sue indagini sulla coltura batterica e sulle sostanze antibatteriche. Come ricordò il suo borsista di ricerca all'epoca V.D. Allison, Fleming non era un ricercatore ordinato e solitamente si aspettava crescite batteriche insolite nei suoi piatti di coltura. Fleming aveva preso in giro Allison per la sua "eccessiva pulizia in laboratorio", e Allison correttamente attribuì tale disordine come il successo degli esperimenti di Fleming, e disse: "se fosse stato ordinato come pensava che fossi io, non avrebbe fatto le sue due grandi scoperte".
Alla fine del 1921, mentre manteneva piatti di agar per i batteri, scoprì che uno dei piatti era contaminato da batteri presenti nell'aria. Quando aggiunse muco nasale, scoprì che il muco inibiva la crescita batterica. Intorno all'area del muco c'era un cerchio trasparente chiaro a 1 cm dal muco, indicante la zona di uccisione dei batteri, seguito da un anello vitreo e traslucido oltre il quale c'era un'area opaca indicante la crescita batterica normale. Nel test successivo, utilizzò batteri mantenuti in soluzione salina che formavano una sospensione gialla. Entro due minuti dall'aggiunta di muco fresco, la soluzione salina gialla divenne completamente limpida. Estese i suoi test utilizzando lacrime, che erano fornite dai suoi colleghi. Come ricordava Allison, dicendo: "Per i prossimi cinque o sei settimane, le nostre lacrime erano la fonte di approvvigionamento per questo fenomeno straordinario. Molti erano i limoni che usavamo dopo il fallimento delle cipolle nel produrre un flusso di lacrime... La richiesta di lacrime da parte nostra era così grande, che gli inservienti di laboratorio furono messi in servizio, ricevendo tre penny per ogni contributo".
I suoi ulteriori test con espettorato, cartilagine, sangue, sperma, liquido di cisti ovarica, pus e albume d'uovo mostrarono che l'agente battericida era presente in tutti questi. Riferì della sua scoperta davanti al Medical Research Club a dicembre e davanti alla Royal Society l'anno successivo ma non riuscì a suscitare alcun interesse, come ricordò Allison:
Ero presente a questo incontro del [Medical Research Club] come ospite di Fleming. Il suo articolo che descriveva la sua scoperta fu accolto senza domande e senza discussione, il che era molto insolito e un'indicazione che era considerato di nessuna importanza. L'anno successivo presentò un articolo sull'argomento davanti alla Royal Society, Burlington House, Piccadilly e io e lui abbiamo dimostrato il nostro lavoro. Di nuovo, con una sola eccezione, pochi commenti o attenzione furono prestati ad esso.
Riportando nel numero del 1 maggio 1922 degli Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences dal titolo "On a remarkable bacteriolytic element found in tissues and secretions", Fleming scrisse:
In questa comunicazione desidero richiamare l'attenzione su una sostanza presente nei tessuti e nelle secrezioni del corpo, che è capace di dissolidere rapidamente alcuni batteri. Poiché questa sostanza ha proprietà simili a quelle dei fermenti l'ho chiamata "Lisozima", e mi riferirò ad essa con questo nome in tutta la comunicazione. Il lisozima fu notato per la prima volta durante alcune indagini condotte su un paziente affetto da rinorea acuta.
Questa fu la prima scoperta registrata del lisozima. Con Allison, pubblicò ulteriori studi sul lisozima nel numero di ottobre del British Journal of Experimental Pathology nello stesso anno. Sebbene fosse in grado di ottenere quantità maggiori di lisozima dagli albumi d'uovo, l'enzima era efficace solo contro piccoli numeri di batteri innocui, e quindi aveva poco potenziale terapeutico. Ciò indica una delle principali differenze tra batteri patogeni e innocui. Descritto nella pubblicazione originale, "un paziente affetto da rinorea acuta" fu successivamente identificato come Fleming stesso. Il suo quaderno di ricerca datato 21 novembre 1921 mostrava uno schizzo del piatto di coltura con una piccola nota: "Cocco stafiloide dal naso di A.F." Identificò anche il batterio presente nel muco nasale come Micrococcus Lysodeikticus, dando al nome della specie il significato di "indicatore di lisi" per la sua suscettibilità all'attività lisozimale. La specie fu riassegnata come Micrococcus luteus nel 1972. Lo "stipite Fleming" NCTC2665 di questo batterio è diventato un modello in diversi studi biologici. L'importanza del lisozima non fu riconosciuta, e Fleming era ben consapevole di ciò, nel suo discorso presidenziale al meeting della Royal Society of Medicine il 18 ottobre 1932, disse:
Scelgo il lisozima come argomento di questo indirizzo per due ragioni, in primo luogo perché ho un interesse paterno nel nome, e in secondo luogo, perché la sua importanza in relazione all'immunità naturale non sembra essere generalmente apprezzata.
Nel suo discorso del Premio Nobel l'11 dicembre 1945 menzionò brevemente il lisozima, dicendo: "La penicillina non era il primo antibiotico che mi capitò di scoprire." Fu solo verso la fine del 20º secolo che la vera importanza della scoperta di Fleming nell'immunologia fu realizzata poiché il lisozima divenne la prima proteina antimicrobica scoperta che costituisce parte della nostra immunità innata.
Scoperta della penicillina
Esperimento
A volte si trova quello che non si sta cercando. Quando mi sono svegliato poco dopo l'alba del 28 settembre 1928, certamente non avevo intenzione di rivoluzionare tutta la medicina scoprendo il primo antibiotico del mondo, o batterio killer. Ma suppongo che sia esattamente quello che ho fatto.
Nel 1927, Fleming stava indagando le proprietà degli stafilococchi. Era già ben noto dal suo lavoro precedente, e aveva sviluppato una reputazione come brillante ricercatore. Nel 1928, studiò la variazione dello Staphylococcus aureus coltivato in condizioni naturali, dopo il lavoro di Joseph Warwick Bigger, che scoprì che il batterio poteva crescere in una varietà di ceppi di tipi. Il 3 settembre 1928, Fleming tornò al suo laboratorio dopo aver trascorso una vacanza con la sua famiglia a Suffolk. Prima di partire per la sua vacanza, aveva inoculato stafilococchi su piatti di coltura e li aveva lasciati su un banco in un angolo del suo laboratorio. Al suo ritorno, Fleming notò che una coltura era contaminata da un fungo, e che le colonie di stafilococchi immediatamente circostanti il fungo erano state distrutte, mentre altre colonie di stafilococchi più lontane erano normali, dicendo famosamente "Questo è strano". Fleming mostrò la coltura contaminata al suo ex assistente Merlin Pryce, che gli ricordò, "È così che hai scoperto il lisozima." Identificò la muffa come appartenente al genere Penicillium. Sospettava fosse P. chrysogenum, ma un collega Charles J. La Touche l'identificò come P. rubrum. Fu successivamente corretto come P. notatum e poi ufficialmente accettato come P. chrysogenum; ma infine nel 2011, fu risolto come P. rubens.
Il laboratorio in cui Fleming scoprì e testò la penicillina è conservato come Alexander Fleming Laboratory Museum al St. Mary's Hospital, Paddington. La fonte della contaminazione fungina fu stabilita nel 1966 come proveniente dalla stanza di La Touche, che era direttamente sotto quella di Fleming.
Fleming coltivò la muffa in una coltura pura e scoprì che il brodo di coltura conteneva una sostanza antibatterica. Indagò il suo effetto antibatterico su molti organismi, e notò che influenzava batteri come gli stafilococchi e molti altri patogeni Gram-positivi che causano la scarlattina, la polmonite, la meningite e la difterite, ma non la febbre tifoide o la febbre paratifoide, che sono causate da batteri Gram-negativi, per i quali stava cercando una cura in quel momento. Influenzava anche la Neisseria gonorrhoeae, che causa la gonorrea, sebbene questo batterio sia Gram-negativo. Dopo alcuni mesi di chiamarla "succo di muffa" o "l'inibitore", diede il nome penicillina il 7 marzo 1929 per la sostanza antibatterica presente nella muffa.
Ricezione e pubblicazione
Fleming presentò la sua scoperta il 13 febbraio 1929 davanti al Medical Research Club. Il suo discorso su "Un mezzo per l'isolamento del bacillo di Pfeiffer" non ricevette particolare attenzione o commenti. Henry Dale, allora Direttore dell'Istituto nazionale di ricerca medica e presidente della riunione, molto più tardi ricordò che non avvertì nemmeno alcun punto di importanza sorprendente nel discorso di Fleming. Fleming pubblicò la sua scoperta nel 1929 nel British Journal of Experimental Pathology, ma poca attenzione fu prestata all'articolo. Il suo problema era la difficoltà di produrre penicillina in grandi quantità, e inoltre, l'isolamento del composto principale. Anche con l'aiuto di Harold Raistrick e il suo team di biochimici alla London School of Hygiene and Tropical Medicine, la purificazione chimica fu vana. "Di conseguenza, la penicillina rimase in gran parte abbandonata
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