Chi ha scoperto la penicillina? Fleming, Florey, Chain e il Nobel del 1945

Chi ha scoperto la penicillina? Il merito della scoperta va al medico e batteriologo scozzese Alexander Fleming, che nel 1928, a Londra, notò che una muffa cresciuta per caso su una piastra di coltura uccideva i batteri intorno a sé. Ma da quella osservazione a un vero farmaco passarono più di dieci anni: furono Howard Florey ed Ernst Boris Chain, all’Università di Oxford, a purificare la sostanza e a dimostrare che poteva curare le infezioni. Per questo, nel 1945, il premio Nobel per la medicina fu assegnato a tutti e tre. In questo articolo ripercorriamo la storia, dalla piastra di Fleming alla produzione su larga scala negli Stati Uniti.

Alexander Fleming, il batteriologo del St Mary’s

Alexander Fleming nacque il 6 agosto 1881 a Lochfield, vicino a Darvel, in Scozia. Dopo qualche anno di lavoro in un ufficio di spedizioni, studiò medicina alla scuola del St Mary’s Hospital di Londra, dove si laureò nel 1906 e rimase per quasi tutta la vita come ricercatore. Durante la prima guerra mondiale prestò servizio come medico militare, e da allora si dedicò alla ricerca di sostanze capaci di uccidere i batteri senza danneggiare i tessuti del corpo.

La penicillina non fu la sua prima scoperta in questo campo. Nel 1921 Fleming individuò il lisozima, una sostanza antibatterica presente per esempio nelle lacrime. Le tecniche messe a punto per studiarlo gli tornarono utilissime pochi anni dopo.

1928: la muffa che uccideva i batteri

Nel 1928, mentre lavorava su un problema che non aveva nulla a che fare con le muffe, Fleming notò che una piastra in cui stava coltivando stafilococchi, batteri molto comuni, era stata contaminata da una muffa. Intorno alla muffa si era formato un cerchio in cui i batteri non crescevano più. Incuriosito, isolò la muffa e la studiò: scoprì che produceva una sostanza capace di bloccare la crescita degli stafilococchi anche se diluita 800 volte.

La muffa apparteneva al genere Penicillium e fu poi identificata come Penicillium notatum. Da qui il nome che Fleming diede alla sostanza: penicillina. Pubblicò i suoi risultati nel 1929.

Nella sua lezione per il premio Nobel, tenuta l’11 dicembre 1945, Fleming raccontò con molta onestà che la penicillina era nata da un’osservazione casuale. Il suo unico merito, disse, era stato non ignorare quell’osservazione e approfondirla da batteriologo. Ammise anche un limite: la penicillina era una sostanza instabile, e lui e i suoi collaboratori non erano riusciti a concentrarla e renderla stabile.

Florey e Chain: da curiosità di laboratorio a farmaco

Per circa dieci anni la penicillina rimase poco più di una curiosità. La svolta arrivò a Oxford, alla Sir William Dunn School of Pathology. Lì lavoravano due scienziati con storie molto diverse.

Howard Florey

Howard Walter Florey era nato il 24 settembre 1898 ad Adelaide, in Australia. Dopo gli studi in patria e una borsa di studio a Oxford, dal 1935 vi divenne professore di patologia. Come racconta la sua biografia sul sito del premio Nobel, alla fine degli anni Trenta iniziò con Chain uno studio sistematico delle sostanze antibatteriche prodotte in natura, partendo proprio dal lisozima.

Ernst Boris Chain

Ernst Boris Chain era nato a Berlino il 19 giugno 1906 ed era un biochimico. Nel 1933, dopo l’arrivo al potere del nazismo in Germania, emigrò in Inghilterra e nel 1935 arrivò a Oxford. Riprese in mano la penicillina descritta da Fleming e ne scoprì l’azione terapeutica, lavorando poi alla sua struttura chimica. Un dettaglio che lega la sua storia all’Italia: dal 1948 diresse a Roma il Centro internazionale di microbiologia chimica dell’Istituto Superiore di Sanità.

Il lavoro del gruppo di Oxford

Nel 1939 Florey e Chain guidarono un gruppo di scienziati britannici, finanziato dalla Fondazione Rockefeller, che riuscì a produrre il farmaco in piccole quantità a partire dal brodo liquido in cui cresce la muffa. Nel 1940 il gruppo pubblicò un rapporto che dimostrava che la penicillina era in grado di uccidere i batteri sensibili anche all’interno di un organismo vivente, e non solo in provetta. Era la prova che serviva: la penicillina poteva diventare una cura.

Come si arrivò alla produzione su larga scala

Restava un problema enorme: produrne abbastanza. In piena seconda guerra mondiale la strada passò dagli Stati Uniti: nel luglio del 1941 Florey e il suo collaboratore Norman Heatley si recarono in America portando con sé la muffa, trasformata in una polvere marrone stabile. Furono indirizzati al laboratorio del Dipartimento dell’Agricoltura statunitense a Peoria, in Illinois.

Come ricostruisce il servizio di ricerca agricola degli Stati Uniti, entro il 26 novembre 1941 il chimico Andrew J. Moyer, con l’aiuto di Heatley, aveva moltiplicato per 10 la resa della penicillina. Il segreto era il liquido di macerazione del mais, un sottoprodotto della lavorazione del mais, aggiunto al terreno di coltura. Moyer aggiunse poi lo zucchero del latte, il lattosio, e la resa raddoppiò ancora. Capì anche come far crescere le colture in grandi vasche profonde.

Quattro aziende farmaceutiche americane accettarono di tentare la produzione industriale, ma a marzo del 1942 erano riuscite a produrre abbastanza farmaco per curare un solo paziente. La svolta successiva arrivò da un frutto: i ricercatori di Peoria trovarono un ceppo di Penicillium migliore su un melone ammuffito, recuperato in un bidone della spazzatura della città. Quando il nuovo ceppo fu messo a disposizione delle aziende, la produzione decollò. Grazie al lavoro di tante persone, al momento dello sbarco in Normandia, nel giugno del 1944, la penicillina era disponibile in quantità sufficiente per curare i soldati alleati feriti.

Le tappe principali

Il premio Nobel del 1945

Il premio Nobel per la fisiologia o la medicina del 1945 fu assegnato congiuntamente a Sir Alexander Fleming, Ernst Boris Chain e Sir Howard Walter Florey «per la scoperta della penicillina e del suo effetto curativo in diverse malattie infettive». Il premio fu diviso in tre parti uguali. La motivazione riassume bene la storia: Fleming aveva fatto la scoperta, Florey e Chain avevano dimostrato che si poteva usare per curare.

Fleming e Florey erano stati nominati cavalieri dal re britannico nel 1944, per questo il loro nome è preceduto dal titolo “Sir”. Fleming morì l’11 marzo 1955 ed è sepolto nella cattedrale di St Paul, a Londra.

Consiglio: per conoscere questa storia dalla voce dei protagonisti, leggi le lezioni Nobel di Fleming, Florey e Chain: sono pubblicate gratuitamente, in inglese, sul sito ufficiale del premio Nobel e raccontano anche i dubbi e gli errori di quegli anni.

L’avvertimento di Fleming sulla resistenza

Nella stessa lezione Nobel, Fleming lanciò un avvertimento che oggi sembra profetico. In laboratorio, spiegò, non è difficile rendere i batteri resistenti alla penicillina esponendoli a quantità di farmaco troppo basse per ucciderli, e la stessa cosa poteva accadere nel corpo umano. Temeva che, se un giorno chiunque avesse potuto comprare la penicillina in negozio, qualcuno ne avrebbe presa troppo poca, “educando” così i microbi a resisterle.

Il problema esiste davvero. Secondo l’Organizzazione mondiale della sanità, la resistenza dei batteri agli antibiotici è oggi una delle grandi minacce per la salute globale: nel 2021 era associata a più di 4,7 milioni di morti nel mondo, e l’uso scorretto ed eccessivo di questi farmaci è tra le cause principali della sua diffusione.

Domande frequenti

Chi ha scoperto la penicillina e quando?

La penicillina fu scoperta da Alexander Fleming nel 1928, al St Mary’s Hospital di Londra. Fleming pubblicò la scoperta nel 1929.

Fleming scoprì la penicillina per caso?

In parte sì. Fu lo stesso Fleming a raccontare che tutto nacque da un’osservazione casuale: una muffa che aveva contaminato una piastra di batteri. Il suo merito fu capire che quel fenomeno meritava di essere studiato.

Perché il Nobel fu dato anche a Florey e Chain?

Perché Fleming non era riuscito a purificare e stabilizzare la penicillina. Furono Florey e Chain, con il loro gruppo di Oxford, a produrla, a dimostrare che curava le infezioni negli organismi viventi e a renderla un vero farmaco.

Da quale muffa si ricava la penicillina?

Dalle muffe del genere Penicillium. Quella osservata da Fleming fu identificata come Penicillium notatum; per la produzione industriale si usò poi un ceppo migliore trovato a Peoria su un melone ammuffito.

Che cosa c’entra l’Italia con la penicillina?

Ernst Boris Chain, uno dei tre premi Nobel, dal 1948 lavorò a Roma come direttore scientifico del Centro internazionale di microbiologia chimica dell’Istituto Superiore di Sanità.