1928 zu Gegenwart
United Kingdom, U.S., Worldwide
Penicillin (PCN oder pen) ist eine Gruppe von Antibiotika, die ursprünglich aus gewöhnlichen Schimmelpilzen, den sogenannten Penicillium-Schimmelpilzen, gewonnen wurden; dazu gehören Penicillin G (intravenöse Anwendung), Penicillin V (orale Anwendung), Procain-Penicillin und Benzathin-Penicillin (intramuskuläre Anwendung). Penicillin-Antibiotika gehörten zu den ersten Medikamenten, die gegen viele bakterielle Infektionen durch Staphylokokken und Streptokokken wirksam waren. Sie werden auch heute noch häufig verwendet, obwohl viele Bakterienarten nach ausgiebigem Gebrauch Resistenzen entwickelt haben. Etwa 10 % der Menschen geben an, allergisch gegen Penicillin zu sein; jedoch sind bis zu 90 % dieser Gruppe möglicherweise gar nicht wirklich allergisch. Schwere Allergien treten nur bei etwa 0,03 % auf. Denjenigen, die allergisch gegen Penicillin sind, wird aufgrund ihrer funktionellen Gruppen meist Cephalosporin C verabreicht. Alle Penicilline sind β-Lactam-Antibiotika, die zu den wirkungsvollsten und erfolgreichsten Errungenschaften der modernen Wissenschaft zählen.
In England wurde 1640 die Idee, Schimmel als medizinische Behandlung einzusetzen, von Apothekern wie John Parkinson, dem Kräuterkundler des Königs, aufgezeichnet, der den Gebrauch von Schimmel in seinem Buch über Pharmakologie befürwortete.
Die moderne Geschichte der Penicillin-Forschung beginnt ernsthaft in den 1870er Jahren im Vereinigten Königreich. Sir John Scott Burdon-Sanderson, der am St. Mary's Hospital (1852–1858) begann und später dort als Dozent arbeitete (1854–1862), beobachtete, dass Kulturflüssigkeit, die mit Schimmel bedeckt war, kein Bakterienwachstum aufwies. Burdon-Sandersons Entdeckung veranlasste Joseph Lister, einen englischen Chirurgen und Vater der modernen Antisepsis, 1871 zu entdecken, dass mit Schimmel kontaminierte Urinproben ebenfalls kein Bakterienwachstum zuließen. Lister beschrieb auch die antibakterielle Wirkung einer von ihm als Penicillium glaucum bezeichneten Schimmelpilzart auf menschliches Gewebe.
Im Jahr 1874 beobachtete der walisische Arzt William Roberts, der später den Begriff „Enzym“ prägte, dass bakterielle Kontamination in Laborkulturen von Penicillium glaucum im Allgemeinen fehlt. John Tyndall setzte die Arbeit von Burdon-Sanderson fort und demonstrierte 1875 vor der Royal Society die antibakterielle Wirkung des Penicillium-Pilzes.
Zu diesem Zeitpunkt war bereits nachgewiesen, dass Bacillus anthracis Milzbrand verursacht, was der erste Beweis dafür war, dass ein spezifisches Bakterium eine spezifische Krankheit verursacht. Im Jahr 1877 beobachteten die französischen Biologen Louis Pasteur und Jules Francois Joubert, dass Kulturen von Milzbrandbazillen bei Kontamination mit Schimmelpilzen erfolgreich gehemmt werden konnten. Einige Quellen besagen, dass Pasteur den Stamm als Penicillium notatum identifizierte.
Im Polen des 17. Jahrhunderts wurde feuchtes Brot mit Spinnweben (die oft Pilzsporen enthielten) vermischt, um Wunden zu behandeln. Die Technik wurde von Henryk Sienkiewicz in seinem 1884 erschienenen Buch „Mit Feuer und Schwert“ erwähnt.
Ab dem späten 19. Jahrhundert gab es viele Berichte von Wissenschaftlern und Ärzten über die antibakteriellen Eigenschaften verschiedener Schimmelpilzarten, einschließlich des Penicillium-Schimmels, aber sie konnten nicht feststellen, welcher Prozess diesen Effekt verursachte.
Im Jahr 1895 veröffentlichte Vincenzo Tiberio, ein italienischer Arzt an der Universität von Neapel, Forschungsergebnisse über Schimmelpilze, die ursprünglich in einem Brunnen in Arzano gefunden wurden; aus seinen Beobachtungen schloss er, dass diese Schimmelpilze lösliche Substanzen mit antibakterieller Wirkung enthielten.
Ernest Duchesne von der École du Service de Santé Militaire in Lyon entdeckte unabhängig die heilenden Eigenschaften eines Penicillium glaucum-Schimmels und heilte sogar infizierte Meerschweinchen von Typhus. Er veröffentlichte 1897 eine Dissertation, die jedoch vom Institut Pasteur ignoriert wurde.
In Belgien beobachteten Andre Gratia und Sara Dath 1920 eine Pilzkontamination in einer ihrer Staphylococcus aureus-Kulturen, die das Wachstum des Bakteriums hemmte. Sie identifizierten den Pilz als eine Penicillium-Art und präsentierten ihre Beobachtungen in einem Artikel, der jedoch wenig Beachtung fand. Ein Wissenschaftler des Institut Pasteur, der Costa-Ricaner Clodomiro Picado Twight, dokumentierte 1923 ebenfalls die antibiotische Wirkung von Penicillium.
Paul de Kruifs 1926 erschienenes Buch „Microbe Hunters“ beschreibt diesen Vorfall jedoch eher als Kontamination durch andere Bakterien denn als Schimmel. Im Jahr 1887 erzielte Garré ähnliche Ergebnisse.
Penicillin wurde 1928 von dem schottischen Wissenschaftler Alexander Fleming entdeckt.
Im Jahr 1930 versuchte Cecil George Paine, ein Pathologe an der Royal Infirmary in Sheffield, Penicillin zur Behandlung von Sycosis barbae, Entzündungen der Bartfollikel, einzusetzen, war jedoch erfolglos.
Bei der Behandlung von Ophthalmia neonatorum, einer Gonokokken-Infektion bei Säuglingen, erzielte Cecil George Paine am 25. November 1930 die erste dokumentierte Heilung mit Penicillin. Anschließend heilte er vier weitere Patienten (einen Erwachsenen und drei Säuglinge) von Augeninfektionen, bei einem fünften blieb der Erfolg aus.
Im Jahr 1940 erzielten der australische Wissenschaftler Howard Florey (später Baron Florey) und ein Team von Forschern (Ernst Boris Chain, Edward Abraham, Arthur Duncan Gardner, Norman Heatley, Margaret Jennings, J. Orr-Ewing und G. Sanders) an der Sir William Dunn School of Pathology der Universität Oxford Fortschritte beim Nachweis der in vivo bakteriziden Wirkung von Penicillin.
Im Jahr 1940 zeigten sie (Howard Florey und sein Team), dass Penicillin bakterielle Infektionen bei Mäusen wirksam heilte.
Bis Ende 1940 hatte das Oxford-Team unter Howard Florey eine Methode zur Massenproduktion des Medikaments entwickelt, doch die Ausbeute blieb gering.
Im Jahr 1941 behandelten sie (Howard Florey und sein Team) einen Polizisten, Albert Alexander, mit einer schweren Gesichtsinfektion; sein Zustand verbesserte sich, doch dann gingen die Penicillinvorräte zur Neige und er starb. In der Folge wurden mehrere andere Patienten erfolgreich behandelt.
Im Jahr 1941 reisten Florey und Heatley in die USA, um Pharmaunternehmen für die Produktion des Medikaments zu interessieren und sie über ihr Verfahren zu informieren.
Die Herausforderung, dieses Medikament in Massen zu produzieren, war gewaltig. Am 14. März 1942 wurde der erste Patient mit in den USA hergestelltem Penicillin von Merck & Co. gegen Streptokokkensepsis behandelt.
Die Menschen begannen 1942, es zur Behandlung von Infektionen einzusetzen.
Die chemische Struktur von Penicillin wurde 1942 erstmals von Edward Abraham vorgeschlagen und später 1945 mittels Röntgenkristallographie von Dorothy Crowfoot Hodgkin bestätigt, die ebenfalls in Oxford arbeitete. Sie erhielt später für diese und andere Strukturbestimmungen den Nobelpreis.
Bis Juni 1942 war gerade genug US-Penicillin verfügbar, um zehn Patienten zu behandeln.
Im November 1942 waren Überlebende des Cocoanut-Grove-Feuers in Boston die ersten Brandopfer, die erfolgreich mit Penicillin behandelt wurden.
Im Juli 1943 erstellte das War Production Board einen Plan für die Massenverteilung von Penicillinvorräten an die in Europa kämpfenden alliierten Truppen.
Die Ergebnisse der Fermentationsforschung an Maisquellwasser im Northern Regional Research Laboratory in Peoria, Illinois, ermöglichten es den Vereinigten Staaten, rechtzeitig für die Invasion in der Normandie im Frühjahr 1944 2,3 Millionen Dosen zu produzieren.
Nach dem Zweiten Weltkrieg war Australien das erste Land, das das Medikament für den zivilen Gebrauch verfügbar machte. In den USA wurde Penicillin der breiten Öffentlichkeit am 15. März 1945 zugänglich gemacht.
Florey und Chain teilten sich den Nobelpreis für Medizin 1945 mit Fleming für ihre Arbeit.
Der Pfizer-Wissenschaftler Jasper H. Kane schlug die Verwendung eines Tiefentank-Fermentationsverfahrens zur Herstellung großer Mengen von Penicillin in pharmazeutischer Qualität vor. Die Produktion im großen Maßstab resultierte aus der Entwicklung einer Tiefentank-Fermentationsanlage durch die Chemieingenieurin Margaret Hutchinson Rousseau. Als direkte Folge des Krieges und des War Production Board wurden bis Juni 1945 über 646 Milliarden Einheiten pro Jahr produziert.
Die Bedeutung seiner Arbeit wurde am 19. November 1999 durch die Platzierung eines International Historic Chemical Landmark im Alexander Fleming Laboratory Museum in London gewürdigt.
Der Chemiker John C. Sheehan vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) vollendete 1957 die erste chemische Synthese von Penicillin.
