بول إرليخ وأزرق الميثيلين: كيف أسهمت صبغة في تشكيل اكتشاف الأدوية

لم تكن مساهمة بول إرليخ في الطب دواءً، بل كانت طرحًا بشأن كيفية النظر إلى الدواء.

في عام 1878، قدّم أطروحة دكتوراه حمل قسمها الافتتاحي عنوان "التصور الكيميائي للتلوين". وكانت حجتها أن تلوين مقطع نسيجي وصبغ قطعة قماش يخضعان للمنطق نفسه. ففي الحالتين، يثبت اللون بسبب ألفة كيميائية بين الصبغة والمادة، لا لأن النسيج ماصّ، أو دهني، أو له شكل يحتجز مادة ملوّنة. نشأ إرليخ وهو يشاهد قريبه، اختصاصي علم الأمراض كارل فايغرت، يعدّ المقاطع المصبوغة، ولم تكن الصور ما يسترعي انتباهه، بل حقيقة أن الصبغة تنتقي مواضع توزّعها.

يبدو هذا الطرح متواضعًا، لكنه ليس كذلك. فإذا ارتبطت صبغة بنسيج لأسباب كيميائية، فإن نمط التلوين يصبح تقريرًا عن كيمياء ذلك النسيج. وتكفّ الشريحة المصبوغة عن كونها رسمًا توضيحيًا، وتصبح أداة قياس.

بنى على ذلك فورًا. ففي عام 1880، مزج أزرق الميثيلين بالفوشين الحمضي، وسمّى المزيج صبغة متعادلة، أو neutralen Farbkörper، وقد أتاح تمييز الأنواع المختلفة من خلايا الدم البيضاء، وهو ما لم تتمكن منه الصبغات المفردة المستخدمة آنذاك. وبعد عامين، عرض طريقة باستخدام بنفسجي الميثيل لتلوين عصيات السل، واعتمد كوخ الإجراء في عمله.

أما النظرية التي منحت هذه الممارسات لاحقًا أساسًا مشتركًا، فهي مسألة منفصلة، وغالبًا ما يُختزل تأريخها على نحو يطمس الفروق الزمنية. فنظرية السلاسل الجانبية التي وضعها إرليخ، وهي فكرة أن المادة تؤثر في الخلية لأنهما متوافقتان كيميائيًا، تعود إلى تسعينيات القرن التاسع عشر، لا إلى سنوات العمل على الصبغات. وما قدّمه العمل السابق كان القناعة التي سبقتها: الانتقائية كيميائية، ولذلك يمكن البحث عنها بدلًا من العثور عليها مصادفة.

التجربة التي حوّلت الصبغة إلى خريطة

في عام 1885، نشر إرليخ دراسة مطوّلة عن احتياجات الكائن الحي من الأكسجين، عنوانها الفرعي «دراسة تحليلية لونية». قامت طريقتها على حقن صبغات يتوقف لونها على حالة الأكسدة، ثم مقارنة كيفية اختزال الأعضاء المختلفة لها أو إبقائها على حالها. استُخدمت الصبغة أداةً، بالطريقة التي يُستخدم بها مقياس الحرارة: كانت تكشف ظروفًا داخل النسيج لا يمكن استقصاؤها مباشرة. وصاغ إرليخ نفسه الهدف بأنه تحديد القدرة الاختزالية للأعضاء الحية بمساعدة صبغات معينة.

ظهرت النتيجة المتعلقة بأزرق الميثيلين في عام 1886، في ورقة عن تفاعل الصبغة مع المادة العصبية الحية، عُرضت على جمعية طبية في ديسمبر السابق. أُدخل أزرق الميثيلين إلى الدورة الدموية لحيوان حي، ثم أُخذت شرائح رقيقة من الأنسجة وعُرّضت للهواء، كي تتأكسد الصبغة عديمة اللون المتراكمة وتعود زرقاء، فتُظهر مواضع تجمعها. اكتسبت الخلايا العصبية والألياف العصبية اللون، وكانت انتقائية التلوين كافية لجعل التقنية طريقة معيارية لإظهار النسيج العصبي. لم يعد المركّب مجرد مادة ملوّنة تُطبّق على مقطع ميت فوق منضدة المختبر. بل أصبح واسمًا يتوزّع داخل جسم حي، ويمكن قراءة نمط توزيعه.

تستحق الخاصية الكامنة وراء التجربتين بيانًا واضحًا، لأن كل ما عداها في هذه القصة يعتمد عليها. يتحوّل أزرق الميثيلين تحولًا عكوسًا. فصورته المختزلة، أزرق الميثيلين الليوكوي، عديمة اللون، وعند ملامستها الأكسجين تعود إلى الكاتيون الأزرق. يكون محلول الصبغة المحتوي على الغلوكوز عديم اللون في وعاء محكم الإغلاق؛ وعند فتح الوعاء يتحول إلى اللون الأزرق. وتذكر المصادر أن إرليخ أظهر ذلك مباشرة، بمعالجة المقاطع المصبوغة بكلوريد الحديد، وكذلك بالهواء، ومراقبة عودة اللون. فالصبغة التي يتغير لونها بحسب حالة الأكسدة والاختزال في محيطها هي مسبار لذلك المحيط.

وهكذا اجتمعت خاصيتان. كان بإمكان الصبغة تمييز نسيج من آخر. وكان بإمكان تغير حالة الأكسدة أن يُظهر لون الصبغة ويُخفيه.

إذا قُرئت هذه القصة بأثر رجعي، فإن الخاصية الثانية تمثل بداية العلاج الكيميائي. فإذا ارتبط مركّب بنوع من الأنسجة دون آخر، فقد يصل المركّب نفسه إلى نوع من الكائنات الحية دون آخر. صاغ إرليخ هذا الاستنتاج مباشرة: إذا أمكن تلوين عامل ممرض بصورة انتقائية، فقد يشير التلوين إلى ضرر محدد يلحق بذلك العامل الممرض. ومن ثم قد تكون الصبغة قابلة للاستخدام دواءً يستهدف الكائن الغازي بدلًا من المريض.

لم يكن الاختبار الأول على مريض متعلقًا بالملاريا. ففي عام 1890، أفاد إرليخ، بالتعاون مع الطبيب النفسي آرثر ليبمان، بأن أزرق الميثيلين خفف الألم في حالات الألم العصبي والحالات الروماتيزمية التي تصيب العضلات والمفاصل والأوتار. ناقش الرجلان احتمال تأثير الدواء في الاضطرابات النفسية، وقررا عدم تجربته. لكن الطبيب الإيطالي بيترو بودوني من جنوة مضى في ذلك على أي حال. حملت ورقته المنشورة عام 1899 عنوانًا عن تأثير مهدئ في أشكال مختلفة من الذهان: وصف تهدئة أربعة عشر مريضًا يعانون من الهياج، وأشار إلى أن أطباء آخرين في جنوة كانوا يستخدمون الصبغة بالفعل للغرض نفسه. التهدئة ليست تأثيرًا في المرض، وهذا التمييز يتكرر ظهوره في هذا التاريخ.

بدأ العمل على الملاريا في عام 1891، بالتعاون مع اختصاصي علم الأمراض بول غوتمان، في مستشفى موابيت ببرلين. أُعطي أزرق الميثيلين لمريضين، ونُشر التقرير في Berliner klinische Wochenschrift بتاريخ 28 سبتمبر 1891. في الحالة الأولى، تناول المريض 0.5 g من الصبغة دفعة واحدة مساء 29 يونيو؛ ولم تحدث النوبة المتوقعة بصورة كاملة، وكانت الشكوى الوحيدة المسجلة بعد ذلك صعوبة تبول مؤلمة خفيفة مع بول أزرق. اختفت نوبات الحمى خلال الأيام الأولى، وغابت الطفيليات عن الدم بحلول اليوم الثامن على أقصى تقدير. وكان ملخص المؤلفين أنفسهما أن توقعاتهما تحققت تمامًا. لكن حالتين دون مجموعة ضابطة لا تشكّلان إثباتًا. ويستحق العرض الأشمل عن أزرق الميثيلين والملاريا، بما فيه التجارب الحديثة، صفحة مستقلة. أما السؤال الجدير بالاهتمام هنا فأضيق: أيّ جزء من استدلال إرليخ صمد عند اختباره على الطفيلي؟

أين صمد الاستدلال وأين أخفق

لم يصمد الكثير من تفسير الآلية، على الأقل بالصورة التي اقترحها إرليخ. فالتفسير المبسّط، الذي ينزلق فيه كاتيون مسطّح ثلاثي الحلقات بين أزواج القواعد في الحمض النووي للطفيلي، لا يصمد عند تطبيقه على المتصوّرة. إذ تختزل خلية الدم الحمراء المصابة أزرق الميثيلين بسهولة شديدة، فلا يصل إلى الطفيلي على هيئة كاتيون مستوٍ أصلًا، ولا ينطبق عليه تفسير التداخل بين القواعد الذي يلائم صبغات الأكريدين.

أما ما تدعمه الأدلة فأقل بساطة. يثبط أزرق الميثيلين إنزيم مختزلة الغلوتاثيون لدى الطفيلي عند تراكيز يمكن بلوغها لدى المريض. ويمنع تحول الهيم إلى الهيموزوين، وهو الصباغ الخامل الذي يصنعه الطفيلي ليتجنب التسمم الناتج عن هضمه للهيموغلوبين، بفعالية تقارب فعالية الكلوروكين وتفوق فعالية الكينين بكثير. كما تولّد دوراته المتكررة من الأكسدة والاختزال أنواع الأكسجين التفاعلية داخل خلية تنتجها بالفعل. ولم يُحسم بعد أيّ من هذه العمليات يمثل الآلية الفعلية، أو ما إذا كانت جميعها تسهم فيها.

ثمة تعقيد إضافي، وينبغي أن يوجّه قراءة أي ادعاء تاريخي عن هذا المركّب. لم يكن أزرق الميثيلين التجاري في تلك الفترة مادة واحدة. احتوت العينات على Azure B، وهو مركّب قريب بنيويًا نُزعت منه مجموعة ميثيل واحدة، وكانت المحاليل الأقدم تراكم مزيدًا منه. وAzure B صبغة متبدّلة اللون ذات أهداف مختلفة: فهي تلوّن الحمض النووي DNA مزدوج السلسلة بالأزرق الداكن، والحمض النووي RNA بالأخضر. ولا يمكن لمزيج من صبغتين تتجهان إلى مواضع مختلفة، بنسب لم يسجلها أحد، أن يسند قولًا محددًا عن أثر أزرق الميثيلين الموجود فيه.

لم تحلّ الصبغة نفسها محل الكينين قط. لكن المنهج حقق نجاحًا أكبر. واصل تلميذ إرليخ، فيلهلم رول، الذي كان يعمل لدى تكتل الصبغات والأدوية IG Farben، تطوير مشتقات الصبغات بوصفها أدوية للأمراض المدارية، وقدّم الأداة الناقصة: طائر الكناري المصاب بملاريا الطيور، بوصفه اختبارًا روتينيًا لفرز المركّبات المرشحة. ثم عدّل فيرنر شوليمان السلسلة الجانبية، وعالج ملح الفينوثيازينيوم الناتج العدوى التجريبية. لكنه ظلّ يحوّل لون المرضى إلى الأزرق.

وتبيّن أن الناتج الذي بقي أثره لم يكن الصبغة ولا النظام الحلقي، بل السلسلة الجانبية. فقد غيّرت إضافة مجموعة ثنائي ألكيل أمينو ألكيل أمينو سلوك الجزيء، وبقي هذا الجزء في كل إعادة تصميم لاحقة. بالإبقاء على تلك المجموعة واستبدال حلقة أكريدين بحلقة الفينوثيازينيوم، تكون النتيجة الكيناكرين. وبإحلال حلقة كينولين، تكون النتيجة الكلوروكين. وتحمل الباماكين والبريماكين والأمودياكين، التي لا تزال جميعها ضمن قائمة مضادات الملاريا، المجموعة نفسها. قدّم المركّب الذي أخفق بوصفه علاجًا الجزء الذي نجح.

أما الصلة بمضادات الذهان فتمر عبر الحلقة، لا عبر الدواء. كان توضيح بنية أزرق الميثيلين هو ما قاد هاينريش أوغست بيرنتسن إلى نواة الفينوثيازين الأصلية في عام 1883. وهذه البنية الأساسية، مع بدائل مختلفة، هي ما كان يعمل عليه الكيميائيون في Rhône-Poulenc في أربعينيات القرن العشرين أثناء البحث عن مضادات الهيستامين. صُنّع أحد تلك المركّبات قرب نهاية عام 1950، واختبره الجرّاح هنري لابوري، الذي لاحظ أنه يترك المرضى هادئين وغير مكترثين. وجاء أول استخدام نفسي منشور له، لدى مريض يعاني من الهوس، في يناير 1952. لم يكن أول مضاد للذهان سليلًا لمضاد الملاريا الذي اختاره إرليخ بقدر ما كان قريبًا بعيدًا للصبغة التي بدأ بها.

ثلاث ممارسات تستحق الاحتفاظ بها من هذه الواقعة

1. تصف عبارة «أول دواء اصطناعي استُخدم في الطب» فئةً، والقيود اللازمة لها أوسع مما توحي به العبارة. أصبحت العبارة شائعة؛ إذ تصف مراجعة لشيرمر وزملائه يُستشهد بها كثيرًا في Neurobiology of Aging أزرق الميثيلين بأنه أول دواء اصطناعي بالكامل استُخدم في الطب. لكن هيدرات الكلورال أُدخلت بوصفها مهدئًا اصطناعيًا في عام 1869، أي قبل ذلك بأكثر من عشرين عامًا. وتقدّم ورقة عام 1891 نفسها جزءًا من الإجابة، لأن مؤلفَيها يسمّيان خافضات الحرارة الاصطناعية التي أخفقت بالفعل ضد الملاريا، ومنها الكينولين والأنتيبيرين والأنتيفبرين. أما مركّب إرليخ الزرنيخي لعلاج الزهري فجاء بعد ذلك أيضًا. وتتعلق الصيغة القابلة للدفاع عن هذا الادعاء بالمنهج لا بالأسبقية: فأزرق الميثيلين من أقدم المركّبات الاصطناعية التي اختيرت للتأثير في كائن حي محدد على أساس نظرية كيميائية للانتقائية.
2. التوزّع الانتقائي لا يعني منفعة انتقائية. كانت نتيجة إرليخ عام 1886 أن الصبغة تتجه إلى النسيج العصبي. فالموضع الذي يصل إليه المركّب وما يفعله عند وصوله قياسان مختلفان، والأول أسهل بكثير. وفي هذه الفجوة استقرت منذ ذلك الحين معظم الادعاءات المتعلقة بأزرق الميثيلين والدماغ.
3. النقاوة جزء من الأدلة، لا من التسويق. السجل التاريخي ملتبس لهذا السبب تحديدًا. فالفروق البنيوية الصغيرة تغيّر مواضع توزّع هذا المركّب، ولذلك يجب ربط شهادة التحليل بدفعة محددة، بدلًا من تقديمها بوصفها تصريحًا بأن المنتج خضع للاختبار. والبائع الذي يدّعي المطابقة لمواصفة دستور الأدوية، بينما يختبر المعادن الثقيلة فقط، يدّعي أكثر مما يدعمه التقرير. تحصل Blupreme على أزرق الميثيلين من شركة تصنيع دوائية، وتختبر المواصفات الكاملة التي تحددها مواصفة دستور الأدوية: الهوية، والنقاوة، والشوائب العضوية، والمذيبات المتبقية، والشوائب العنصرية، والمتبقي بعد الإحراق، والحدود الميكروبية، والذيفانات الداخلية البكتيرية. ويُنشر التقرير إلى جانب المنتج، وتشرح صفحة أزرق الميثيلين بدرجة USP تلك الحدود، ولماذا ينبغي البدء بالبحث عن نتيجة Azure B.

تسلسل المصادر بحسب التاريخ

يُعرض التسلسل المؤرّخ للمحطات الرئيسية، بما فيه كيمياء الصبغات التي سبقت إرليخ والدرجات والمواصفات التي جاءت بعده، بصورة منفصلة في تاريخ أزرق الميثيلين، وتُشرح هوية المركّب نفسه في ما هو أزرق الميثيلين.

ليست اللوحات المصوّرة التي يستند إليها هذا العرض، والمُعاد نشرها في مراجعة كرافتس وهيمبلمان وسكورسكا-ستانيا لعام 2012، متكافئة في قيمتها التوثيقية، ويوضح مثال واحد السبب. فلوحة عام 1891 هي السجل الأولي للتجربة؛ أما الصورة الشخصية المؤرخة بعام 1910 إلى جانبها، فلا توثّق إلا السمعة التي اكتسبها. وتمثل صفحات دفتر أندرساغ لعام 1934 الأثر المباشر لاستبدال حلقة الكينولين، بخط الكيميائي نفسه.

الخلاصة الدقيقة لتجارب إرليخ على الصبغات هي أنه أصاب في الانتقائية وفي الهدف، وأخطأ في الآلية. فأزرق الميثيلين يتركّز بالفعل في النسيج العصبي، ويضر بالفعل بطفيلي الملاريا. لكنه لا يفعل الثاني بسبب الأول، وكان التفسير الكيميائي الذي قدّمه لكليهما خاطئًا. وما أثبته بما لا يدع مجالًا للشك كان أبقى أثرًا من تفسير صحيح للآلية: يمكن اختيار مركّب بدلًا من العثور عليه، ويمكن اختياره بناءً على أدلة جُمعت قبل أن يُعطى لأي مريض.