Prontosil: Vì sao thuốc nhuộm lại mở đường cho thuốc chống nhiễm khuẩn?

Trước khi Prontosil xuất hiện, một vết thương nhỏ cũng có thể dẫn đến nhiễm khuẩn chết người. Gerhard Domagk từng chứng kiến sự bất lực ấy trong các bệnh viện quân sự, rồi chuyển câu hỏi từ chiến trường vào phòng thí nghiệm: liệu một hóa chất có thể tìm và chặn vi khuẩn trong cơ thể hay không? Câu trả lời bắt đầu từ một lĩnh vực tưởng như không liên quan: công nghệ nhuộm vải. [1]

Điểm đặc biệt của Prontosil không chỉ nằm ở việc nó giúp điều trị nhiễm khuẩn. Hành trình của hợp chất này còn cho thấy một phát minh y học thường gồm nhiều bước: nhận ra ý tưởng hóa học, chứng minh tác dụng trên động vật, thử trên người, rồi đối mặt với những rủi ro mà phòng thí nghiệm ban đầu chưa lường hết. [1]

Vì sao thuốc nhuộm được đưa vào cuộc tìm kiếm thuốc?

Nhóm nghiên cứu do Domagk dẫn dắt làm việc tại I.G. Farbenindustrie, nơi các nhà hóa học có kinh nghiệm với thuốc nhuộm. Họ quay lại một kỹ thuật cũ từng giúp thuốc nhuộm bám vào len tốt hơn: đưa nhóm sulfonamide vào thuốc nhuộm azo. Từ sự kết hợp này, họ tạo ra những hợp chất mới và bắt đầu tìm xem chúng có tác dụng sinh học hay không. [1]

Đây là bước chuyển quan trọng trong cách đặt vấn đề. Màu sắc không còn là mục tiêu duy nhất; cấu trúc hóa học tạo nên màu trở thành nơi các nhà nghiên cứu tìm kiếm một chức năng khác. Có thể hình dung như việc tận dụng một chiếc chìa khóa được chế tạo cho ổ khóa này để thử mở một cánh cửa hoàn toàn khác. Ví dụ này chỉ nhằm giải thích hướng suy nghĩ, không phải mô tả cơ chế phân tử cụ thể của Prontosil.

Thí nghiệm trên chuột đã thay đổi điều gì?

Sau nhiều lần thử không thành công, một hợp chất sulfonamide đã chữa được cho những con chuột bị nhiễm một chủng Streptococcus pyogenes có độc lực rất cao. Kết quả ấy chưa phải là lời bảo đảm cho con người, nhưng nó tạo ra dấu hiệu đủ mạnh để nhóm tiếp tục nghiên cứu. Đơn đăng ký sáng chế cho các thuốc nhuộm sulfonamide, trong đó có hợp chất sau này được đặt tên là Prontosil Rubrum, được I.G. Farben nộp vào ngày 25 tháng 12 năm 1932, còn các kết quả điều trị trên người được Domagk công bố vào năm 1935. [1]

Ý nghĩa của thí nghiệm nằm ở chỗ nó biến một suy đoán hóa học thành câu hỏi có thể kiểm tra: động vật nhiễm khuẩn có sống sót sau khi nhận hợp chất hay không? Từ đây, thuốc không được đánh giá chỉ bằng vẻ ngoài, tên gọi hay nguồn gốc ban đầu, mà bằng tác động quan sát được trong một tình huống bệnh cụ thể.

Bước ngoặt đến từ một ca bệnh trong gia đình

Ban đầu, giới y khoa vẫn hoài nghi rằng một loại thuốc có thể xử lý nhiễm khuẩn lan rộng trong cơ thể. Cuối năm 1935, con gái Domagk bị nhiễm trùng máu nặng sau khi ngã và bị kim khâu đâm vào tay. Domagk dùng loại thuốc mới cho cô; trong vòng một tuần, cơn sốt giảm. Ca điều trị này khiến phát hiện trong phòng thí nghiệm trở nên gần gũi với một nguy cơ cụ thể mà nhiều gia đình có thể gặp phải từ một vết thương tưởng như nhỏ. [1]

Prontosil cũng dần được chú ý tại Hoa Kỳ sau khi giúp Franklin Delano Roosevelt, Jr. khỏi một ca nhiễm liên cầu khuẩn đe dọa tính mạng vào năm 1936. Tuy nhiên, việc một vài ca bệnh có kết quả tốt không đồng nghĩa thuốc phù hợp cho mọi nhiễm khuẩn. Giá trị của chúng nằm ở việc mở ra một nhóm thuốc mới, về sau được gọi là thuốc sulfonamide. [1]

Vì sao thành công ấy lại dẫn đến một thảm họa?

Năm 1937, Công ty S. E. Massengill đưa ra thị trường một sản phẩm mang tên “Elixir of Sulfanilamide”. Hóa chất sulfanilamide được hòa trong dung dịch diethylene glycol, thêm hương mâm xôi và saccharin. Trong hai tháng tiếp theo, 105 người tử vong vì tổn thương gan và thận do dung môi. Thảm họa cho thấy hoạt chất có ích không khiến mọi công thức chứa nó trở nên an toàn. [1]

Vào thời điểm đó, luật Hoa Kỳ chưa bắt buộc nhà sản xuất phải kiểm tra độc tính của thuốc trước khi bán. Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ chỉ có thể phạt công ty vì ghi nhãn sai. Phản ứng sau đó của Quốc hội là ban hành đạo luật liên bang về thực phẩm, thuốc và mỹ phẩm, mở rộng yêu cầu quản lý an toàn thuốc. Như vậy, Prontosil góp phần mở đường cho điều trị, còn vụ thuốc pha dung môi độc lại thúc đẩy một thay đổi khác: thuốc phải được xem xét cả về công thức và nguy cơ trước khi đến tay người bệnh. [1]

Bài học còn lại sau viên thuốc đầu tiên

Prontosil thường được nhớ đến như thuốc đầu tiên chữa được các nhiễm khuẩn do vi khuẩn và là khởi đầu của nhiều thuốc sulfa. Nhưng câu chuyện đầy đủ hơn thế. Phát minh này đi từ kỹ thuật nhuộm, qua thí nghiệm trên chuột, đến điều trị lâm sàng; sau đó, một sản phẩm liên quan đã phơi bày lỗ hổng trong kiểm soát độc tính. Thành công và thất bại nối tiếp nhau trong cùng một lịch sử y học. [1]

Điều người đọc có thể nhìn khác đi là cụm từ “một loại thuốc hiệu quả”. Hiệu quả không chỉ là khả năng làm giảm bệnh trong một trường hợp; nó còn bao gồm cách thuốc được bào chế, kiểm tra và giám sát. Prontosil mở ra một cánh cửa, nhưng vụ “Elixir of Sulfanilamide” nhắc rằng để bước qua cánh cửa ấy an toàn, y học cần cả hóa học, thử nghiệm và luật lệ. [1]