Paul Ehrlich u l-blu tal-metilen: kif kolorant għen isawwar l-iskoperta tal-mediċini

Il-kontribut ta’ Paul Ehrlich għall-mediċina ma kienx mediċina partikolari. Kien argument dwar kif wieħed għandu jeżaminaha.

Fl-1878 ippreżenta teżi tad-dottorat li t-taqsima tal-ftuħ tagħha kienet intitolata "Il-Kunċett Kimiku tat-Tbajja’." L-argument tagħha kien li t-tebgħid ta’ sezzjoni ta’ tessut u ż-żbigħ ta’ biċċa drapp isegwu l-istess loġika. Fit-tnejn, il-kulur jeħel minħabba affinità kimika bejn il-kolorant u l-materjal, mhux għax it-tessut jassorbi, jew ikun żejtni, jew ikollu forma li taqbad pigment. Ehrlich kien kiber jara lill-kuġin tiegħu, il-patologu Karl Weigert, jipprepara sezzjonijiet imtebbgħin, u dak li ġibed l-attenzjoni tiegħu ma kienx l-istampi iżda l-fatt li l-kolorant kien jagħżel fejn imur.

Din l-istqarrija tidher modesta. Mhijiex. Jekk kolorant jintrabat ma’ tessut għal raġunijiet kimiċi, allura l-mudell tat-tbajja’ huwa rapport dwar il-kimika ta’ dak it-tessut. Ħġieġa tal-mikroskopju mtebbgħa ma tibqax illustrazzjoni u ssir kejl.

Minnufih bena fuq dan. Fl-1880 għaqqad il-blu tal-metilen mal-fuksina aċiduża u sejjaħ it-taħlita kolorant newtrali, korp koloranti newtrali, li kien jiddistingwi t-tipi differenti ta’ ċelloli bojod tad-demm fejn il-koloranti individwali li kienu jintużaw dak iż-żmien ma kinux jirnexxu. Sentejn wara ppreżenta metodu bil-vjola tal-metil biex jittebbgħu l-baċilli tat-tuberkulożi, u Koch adotta l-proċedura fix-xogħol tiegħu stess.

It-teorija li aktar tard tat bażi komuni lil dawn il-prattiki hija kwistjoni separata, u d-data tagħha spiss titqiegħed fl-istess perjodu. It-teorija tal-katina laterali ta’ Ehrlich, l-idea li sustanza taġixxi fuq ċellola għax it-tnejn huma kimikament kompatibbli, tappartjeni għas-snin 1890, mhux għas-snin tal-koloranti. Dak li ta x-xogħol ta’ qabel kien il-konvinzjoni li ppreċedietha: is-selettività hija kimika, u għalhekk tista’ titfittex minflok ma wieħed jiltaqa’ magħha b’kumbinazzjoni.

L-esperiment li biddel il-kolorant f’mappa

Fl-1885 Ehrlich ippubblika monografija dwar il-ħtiġijiet tal-organiżmu għall-ossiġnu, bis-sottotitlu ta’ studju analitiku tal-kulur. Il-metodu tagħha kien li jiġu injettati koloranti li l-kulur tagħhom jiddependi mill-istat ta’ ossidazzjoni, imbagħad jitqabbel kif organi differenti kienu jirriduċuhom jew iżommuhom kif kienu. Il-kolorant kien qed jintuża bħala strument, bħalma jintuża termometru: kien jindika kundizzjonijiet ġewwa t-tessut li ma setgħux jiġu eżaminati direttament. Ehrlich innifsu qal li l-għan kien li tiġi ddeterminata, bl-għajnuna ta’ koloranti partikolari, il-kapaċità riduċenti tal-organi ħajjin.

Ir-riżultat bil-blu tal-metilen wasal fl-1886, f’artiklu dwar ir-reazzjoni tal-kolorant mas-sustanza nervuża ħajja, li nqara quddiem soċjetà medika f’Diċembru ta’ qabel. Il-blu tal-metilen iddaħħal fiċ-ċirkolazzjoni ta’ annimal ħaj, u mbagħad tneħħew flieli rqaq ta’ tessut u ġew esposti għall-arja sabiex il-kolorant bla kulur li kien akkumula jerġa’ jossida għal blu u juri fejn kien inġabar. Iċ-ċelloli nervużi u l-fibri nervużi ħadu l-kulur, u ħaduh b’selettività biżżejjed biex it-teknika saret metodu standard biex jintwera t-tessut nervuż. Il-kompost ma kienx għadu biss materjal koloranti applikat fuq sezzjoni mejta fuq bank tal-laboratorju. Kien markatur li jqassam ruħu ġewwa ġisem ħaj, u din id-distribuzzjoni setgħet tinqara.

Il-proprjetà li fuqha kienu mibnija ż-żewġ esperimenti jistħoqqilha tingħad ċar, għax kull ħaġa oħra f’din l-istorja tiddependi minnha. Il-bidla fil-blu tal-metilen hija riversibbli. Il-forma ridotta tiegħu, il-lewkoblu tal-metilen, hija bla kulur, u mal-kuntatt mal-ossiġnu terġa’ ssir il-katjon blu. Soluzzjoni tal-kolorant bil-glukożju f’vażett magħluq hija bla kulur; iftaħ il-vażett u ssir blu. Jingħad li Ehrlich wera dan direttament billi ttratta sezzjonijiet imtebbgħin bil-klorur tal-ħadid kif ukoll bl-arja u osserva l-kulur jirritorna. Kolorant li jbiddel il-kulur skont l-istat redox tal-ambjent ta’ madwaru huwa sonda għal dak l-ambjent.

Għalhekk żewġ proprjetajiet kienu jeżistu flimkien. Kolorant seta’ jiddistingwi tessut minn ieħor. U kolorant seta’ jinxtegħel u jintefa b’bidla fl-istat ta’ ossidazzjoni.

Meta titqies b’ħarsa lura, it-tieni proprjetà hija l-bidu tal-kimoterapija. Jekk kompost jintrabat ma’ tip wieħed ta’ tessut u mhux ma’ ieħor, allura l-istess kompost jista’ jilħaq tip wieħed ta’ organiżmu u mhux ieħor. Ehrlich esprima l-inferenza direttament: jekk patoġenu seta’ jittebba’ b’mod selettiv, it-tebgħid seta’ jindika ħsara speċifika lil dak il-patoġenu. Kolorant għalhekk seta’ jintuża bħala mediċina, immirata lejn invażur minflok lejn il-pazjent.

L-ewwel prova f’pazjent ma kinitx għall-malarja. Fl-1890, mal-psikjatra Arthur Leppmann, Ehrlich irrapporta li l-blu tal-metilen serraħ l-uġigħ f’kundizzjonijiet newralġiċi u rewmatiċi tal-muskoli, tal-ġogi u tal-għeruq. Iż-żewġt irġiel iddiskutew jekk il-mediċina setgħetx taġixxi fuq il-mard mentali u ddeċidew li ma jippruvawhiex. Tabib Taljan, Pietro Bodoni minn Ġenova, xorta waħda pprova. It-titlu tal-artiklu tiegħu tal-1899 jirreferi għal azzjoni sedattiva f’diversi forom ta’ psikożi: huwa ddeskriva effett ta’ kalma f’erbatax-il pazjent aġitat, u nnota li tobba oħra f’Ġenova kienu diġà qed jużaw il-kolorant għall-istess skop. Is-sedazzjoni mhijiex effett fuq il-marda, u din hija distinzjoni li din l-istorja tibqa’ toħroġ.

Ix-xogħol fuq il-malarja sar fl-1891, mal-patologu Paul Guttmann, fl-isptar Moabit f’Berlin. Il-blu tal-metilen ingħata lil żewġ pazjenti, u r-rapport deher fil-Berliner klinische Wochenschrift tat-28 ta’ Settembru 1891. Fl-ewwel każ il-pazjent ħa 0.5 g tal-kolorant f’daqqa filgħaxija tad-29 ta’ Ġunju; l-attakk li kien mistenni ma żviluppax għalkollox, u l-uniku ilment irreġistrat wara kien strangurja ħafifa b’awrina blu. L-attakki tad-deni għebu matul l-ewwel jiem, u l-parassiti kienu għebu mid-demm sa mhux aktar tard mit-tmien jum. Is-sommarju tal-awturi stess kien li l-aspettattivi tagħhom kienu ntlaħqu kompletament. Żewġ każijiet mingħajr kontroll mhumiex prova. Ir-rakkont aktar sħiħ dwar il-blu tal-metilen u l-malarja, inklużi l-provi moderni, għandu l-paġna tiegħu, u l-mistoqsija interessanti hawnhekk hija aktar dejqa: kemm mir-raġunament ta’ Ehrlich baqa’ validu meta ġie f’kuntatt mal-parassita.

Fejn ir-raġunament żamm u fejn falla

Ftit mill-mekkaniżmu baqa’ validu, għall-inqas mhux fil-forma li ppropona Ehrlich. Il-verżjoni pulita, li fiha katjon triċikliku ċatt jidħol bejn il-pari ta’ bażijiet tad-DNA tal-parassita, ma treġix fil-każ ta’ Plasmodium. Il-blu tal-metilen jiġi ridott tant faċilment minn ċellola ħamra infettata li qatt ma jasal għand il-parassita bħala katjon planari, u l-ispjegazzjoni tal-interkalazzjoni li tgħodd għall-koloranti tal-akridina ma tgħoddx għal dan.

Dak li tappoġġja l-evidenza huwa inqas pulit. Il-blu tal-metilen jinibixxi r-reduttażi tal-glutatijon tal-parassita f’konċentrazzjonijiet li pazjent jista’ jilħaq. Jimblokka l-konverżjoni tal-em f’emożojna, il-pigment inert li jibni l-parassita biex ma jiġix ivvelenat mid-diġestjoni tiegħu stess tal-emoglobina, bejn wieħed u ieħor bl-istess effettività tal-klorokina u b’effettività ferm akbar mill-kinina. Iċ-ċiklu redox tiegħu jiġġenera wkoll speċijiet reattivi tal-ossiġnu f’ċellola li diġà qed tipproduċihom. Liema minn dawn huwa l-mekkaniżmu reali, jew jekk kollha jikkontribwixxux, għadu mhux stabbilit.

Hemm kumplikazzjoni oħra, u għandha tinfluwenza kif tinqara kwalunkwe stqarrija storika dwar dan il-kompost. Il-blu tal-metilen kummerċjali ta’ dak il-perjodu ma kienx sustanza waħda. Il-kampjuni kien fihom Azure B, il-konġeneru monodemetilat, u soluzzjonijiet aktar qodma kienu jakkumulaw aktar minnu. Azure B huwa kolorant metakromatiku b’miri differenti: jagħti lid-DNA b’żewġ ktajjen kulur blu skur u lill-RNA kulur aħdar. Taħlita ta’ żewġ koloranti b’destinazzjonijiet differenti, fi proporzjonijiet li ħadd ma rreġistra, ma tistax tappoġġja stqarrija ċara dwar x’għamel il-blu tal-metilen fiha.

Il-kolorant innifsu qatt ma ħa post il-kinina. Il-metodu mar aħjar. L-istudent ta’ Ehrlich, Wilhelm Roehl, li kien jaħdem għall-konglomerat tal-koloranti u l-mediċini IG Farben, kompla jmexxi ’l quddiem id-derivattivi tal-koloranti bħala mediċini għall-mard tropikali u pprovda l-għodda li kienet nieqsa: il-kanarin, infettat b’malarja tal-għasafar, bħala test ta’ rutina għall-komposti kandidati. Werner Schulemann imbagħad biddel il-katina laterali, u l-melħ tal-fenotjażinju li rriżulta fejjaq l-infezzjoni sperimentali. Xorta kien jagħmel lill-pazjenti blu.

Dak li baqa’ jgħodd ma kien la l-kolorant u lanqas is-sistema taċ-ċrieki, iżda l-katina laterali. Iż-żieda ta’ grupp dialkilaminoalkilamino biddlet kif kienet taġixxi l-molekula, u l-framment baqa’ f’kull disinn ġdid sussegwenti. Żomm dak il-grupp u ibdel iċ-ċirku tal-fenotjażinju b’akridina, u r-riżultat ikun il-kwinakrina. Daħħal kwinolina minfloku, u r-riżultat ikun il-klorokina. Il-pamakina, il-primakina u l-amodjakina, kollha għadhom fil-katalogu tal-mediċini kontra l-malarja, għandhom l-istess grupp. Il-kompost li falla bħala trattament ipprovda l-biċċa li rnexxiet.

Ir-rabta mal-antipsikotiċi tgħaddi miċ-ċirku aktar milli mill-mediċina. Il-kjarifika tal-istruttura tal-blu tal-metilen wasslet lil Heinrich August Bernthsen għan-nukleu bażiku tal-fenotjażina fl-1883, u kien fuq dik l-istruttura, b’sostituzzjonijiet differenti, li kienu qed jaħdmu l-kimiċi ta’ Rhône-Poulenc fis-snin 1940 waqt li kienu jfittxu l-antiistaminiċi. Wieħed minn dawk il-komposti ġie sintetizzat lejn tmiem l-1950 u ttestjat mill-kirurgu Henri Laborit, li nnota li kien iħalli lill-pazjenti kalmi u indifferenti. L-ewwel użu psikjatriku ppubblikat tiegħu, f’pazjent bil-manija, sar f’Jannar 1952. L-ewwel antipsikotiku mhuwiex tant dixxendent tal-mediċina ta’ Ehrlich kontra l-malarja daqskemm huwa qarib imbiegħed tal-kolorant li beda bih.

Tliet drawwiet li ta’ min iżomm minn dan l-episodju

1. "L-ewwel mediċina sintetika użata fil-mediċina" tiddeskrivi kategorija, u l-limitazzjonijiet huma akbar milli tissuġġerixxi l-frażi. Il-frażi saret stabbilita; reviżjoni ta’ Schirmer u l-kollegi tiegħu li tiġi ċċitata ħafna f’Neurobiology of Aging issejjaħ il-blu tal-metilen l-ewwel mediċina għalkollox sintetika li ntużat fil-mediċina. L-idrat tal-kloral ġie introdott bħala sedattiv sintetiku fl-1869, aktar minn għoxrin sena qabel. L-artiklu tal-1891 innifsu jipprovdi parti mit-tweġiba, għax l-awturi tiegħu jsemmu l-antipiretiċi sintetiċi li kienu diġà fallew kontra l-malarja, fosthom il-kwinolina, l-antipirina u l-antifebrina. Il-kompost arsenikali ta’ Ehrlich stess għas-sifilide ġie saħansitra aktar tard. Il-verżjoni tal-istqarrija li tista’ tiġi difiża hija dwar il-metodu aktar milli dwar min ġie l-ewwel: il-blu tal-metilen huwa fost l-ewwel komposti sintetiċi magħżula biex jaġixxu kontra organiżmu speċifiku abbażi ta’ teorija kimika tas-selettività.
2. Distribuzzjoni selettiva mhijiex benefiċċju selettiv. Ir-riżultat ta’ Ehrlich tal-1886 kien li l-kolorant imur fit-tessut nervuż. Fejn imur kompost u x’jagħmel meta jasal huma żewġ kejlijiet differenti, u l-ewwel wieħed huwa ferm aktar faċli li jsir. F’dan id-distakk ilhom jgħixu l-biċċa l-kbira tal-istqarrijiet dwar il-blu tal-metilen u l-moħħ minn dak iż-żmien ’l hawn.
3. Il-purità tagħmel parti mill-evidenza, mhux mill-kummerċjalizzazzjoni. Ir-rekord storiku huwa ambigwu proprju għal din ir-raġuni. Differenzi strutturali żgħar ibiddlu fejn imur dan il-kompost, u għalhekk ċertifikat ta’ analiżi jrid ikun marbut ma’ lott speċifiku aktar milli jiġi offrut bħala stqarrija li prodott huwa ttestjat. Bejjiegħ li jsostni konformità mal-monografija tal-farmakopea waqt li jittestja biss il-metalli tqal qed isostni aktar milli jappoġġja r-rapport. Blupreme tikseb il-blu tal-metilen mingħand manifattur farmaċewtiku u tittestja l-ispeċifikazzjoni sħiħa li tistabbilixxi l-monografija: identità, purità, impuritajiet organiċi, solventi residwi, impuritajiet elementari, residwu wara t-tqabbid, limiti mikrobjali u endotossini batteriċi. Ir-rapport jiġi ppubblikat flimkien mal-prodott, u l-paġna dwar il-blu tal-metilen ta’ grad USP tispjega dawk il-limiti u għaliex ir-riżultat ta’ Azure B huwa l-ewwel wieħed li għandek tfittex.

Traċċa tas-sorsi bid-dati

Is-sekwenza datata tal-istadji ewlenin, inkluża l-kimika tal-koloranti li ġiet qabel Ehrlich u l-gradi u l-ispeċifikazzjonijiet li ġew warajh, hija ppreżentata separatament f’l-istorja tal-blu tal-metilen, u l-identità tal-kompost innifsu hija trattata f’x’inhu l-blu tal-metilen.

L-illustrazzjonijiet li fuqhom huwa bbażat dan ir-rakkont, riprodotti fir-reviżjoni tal-2012 ta’ Krafts, Hempelmann u Skórska-Stania, mhumiex ekwivalenti, u eżempju wieħed juri għaliex. L-illustrazzjoni tal-1891 hija r-rekord primarju tal-prova; ir-ritratt tal-1910 maġenbha jorbot reputazzjoni ma’ data u xejn aktar. Paġni min-notebook ta’ Andersag tal-1934 huma t-traċċa diretta tas-sostituzzjoni bil-kwinolina, miktuba mill-kimiku nnifsu.

Is-sommarju onest tal-esperimenti ta’ Ehrlich bil-koloranti huwa li kellu raġun dwar is-selettività u dwar il-mira, iżda żbalja dwar il-mekkaniżmu. Il-blu tal-metilen tassew jikkonċentra fit-tessut nervuż u tassew jagħmel ħsara lill-parassita tal-malarja. Ma jagħmilx it-tieni minħabba l-ewwel, u r-raġuni kimika li offra għat-tnejn kienet żbaljata. Dak li wera mingħajr dubju kien aktar dejjiemi minn mekkaniżmu korrett: kompost jista’ jintgħażel minflok jinstab, u jintgħażel abbażi ta’ evidenza miġbura qabel ma xi ħadd jagħtih lil pazjent.