Robert Koch: Открытие туберкулезной палочки и рождение современной микробиологии (1905)

Информационная карта Нобеля

• Год награды: 1905
• Область: Физиология или медицина
• Обоснование награды: За его исследования и открытия, связанные с туберкулезом.
• Родился: 11 декабря 1843 года, Клаусталь, Королевство Ганновер
• Умер: 27 мая 1910, Баден-Баден, Германия
• Национальность: Немецкая
• Учреждение: Институт гигиены Берлинского университета

Жизнь и образование

Роберт Генрих Герман Кох родился 11 декабря 1843 года в Клаустхале, Германия. Его отец, Герман Кох, был горным инженером, а мать, Матильда Юлиана Генриетта Бивенд, дочерью горного инспектора. Третий из тринадцати детей, Кох с раннего возраста проявлял сильный интерес к природе и науке. Говорят, что он научился читать в четыре года.

После обучения в местной школе в Клаустхале Кох поступил в Гёттингенский университет в 1862 году. Первоначально он планировал изучать естественные науки, но переключился на медицину. В Гёттингене он посещал занятия у профессора анатомии Фридриха Густава Якоба Генле. Генле был одним из пионеров гипотезы о том, что инфекционные заболевания вызываются живыми микроорганизмами, и его идеи оказали глубокое влияние на молодого Коха.

Кох получил медицинское образование в 1866 году и недолго работал общим врачом в Гамбурге, а затем в нескольких небольших городах. Он служил добровольным военным врачом во Франко-прусской войне 1870–1871 годов. После войны он начал работать районным врачом в городе Воллштейн (ныне Вольштын, Польша). Именно в этом небольшом городе в скромных условиях Кох начал свою революционную микробиологическую работу.

Жена Коха Эмми подарила ему микроскоп на его двадцать восьмой день рождения, и этот подарок стал одним из самых плодотворных инструментов в истории науки. Кох превратил часть своей практики в лабораторию и проводил там все свободное время от работы с пациентами, изучая образцы под микроскопом.

Научная работа

Первым великим достижением Коха было изучение жизненного цикла бациллы сибирской язвы. Работая в Воллштейне, он начал исследовать сибирскую язву, которая тогда была распространена среди крупного рогатого скота в этом районе. В 1876 году он раскрыл полный жизненный цикл Bacillus anthracis, включая споровообразование и механизм развития болезни. Эта работа стала первым экспериментальным доказательством того, что конкретный микроорганизм вызывает конкретное заболевание.

Работа Коха над сибирской язвой привлекла внимание Фердинанда Кнау, профессора ботаники в Университете Бреслау. Кнау пригласил Коха в университет и изучил его работу. Подтвердив точность выводов Коха, Кнау опубликовал исследование в своём журнале. Это издание принесло Коху признание в научном мире.

В 1878 году Кох опубликовал всестороннюю монографию об этиологии инфекций ран. В ней он экспериментально продемонстрировал, что различные виды бактерий вызывают разные типы инфекций. Он также внес важные инновации в методы окрашивания, фотографирования и культивирования бактерий. Он довёл до совершенства метод культивирования бактерий на твёрдых питательных средах — технику, которая позволила разделять разные виды бактерий и получать чистые культуры.

В 1880 году Кох был назначен в Имперское управление здравоохранения в Берлине и получил возможность продолжить свои исследования в гораздо лучших условиях. Бактериологические методы, разработанные им там, стали основой современной микробиологической лаборатории. Инновации, такие как агар-агаровые желатиновые среды, петри-чаши (разработанные его помощником Ричардом Петри), окрашивание бактерий анлиновыми красителями и микрофотография, распространились по всему миру из лаборатории Коха.

Открытие, которое привело к Нобелевской премии

Самым великим достижением Robert Koch было открытие туберкулезной палочки, которое он представил Берлинскому физиологическому обществу 24 марта 1882 года. Эта дата считается одним из самых важных дней в истории медицины и теперь отмечается как Всемирный день борьбы с туберкулезом.

Туберкулез был самой разрушительной болезнью в Европе XIX века, вызывая одну смерть из семи. Также известный как Белая чума, он затрагивал все социальные классы, и не существовало известного эффективного лечения. Существовали различные теории относительно его причины: наследственная предрасположенность, неблагоприятные климатические условия, недоедание и инфекция были среди них.

Кох применил систематический подход в своем стремлении обнаружить туберкулезную палочку. Сначала он исследовал под микроскопом ткани пациентов, умерших от туберкулеза. Существующие методы окрашивания были недостаточны для демонстрации палочки, которая не поглощала стандартные красители из-за своей липидно-богатой клеточной стенки. Кох разработал новый метод окрашивания с использованием метиленового синего и везувина (бисмаркского коричневого), что позволило впервые визуализировать тонкие, палочковидные палочки в тканях, пораженных туберкулезом.

Кох не ограничился наблюдением бацилл, но также смог вырастить их в чистой культуре. Он обнаружил, что туберкулезная палочка растёт чрезвычайно медленно — в отличие от других бактерий, для образования видимых колоний требовались недели. Он успешно культивировал бациллы на твёрдой среде на основе крови и сыворотки и экспериментально вызывал болезнь, вводя чистую культуру морским свинкам. Закрыв круг, он повторно изолировал бациллы из инфицированных животных.

Эта работа стала самым ярким применением принципов, которые позже были сформулированы Кохом как постулаты Коха: 1) Микроорганизм должен присутствовать у каждого больного человека и отсутствовать у здоровых индивидов. 2) Микроорганизм должен быть выделен из больного организма и выращен в чистой культуре. 3) При введении микроорганизма из чистой культуры в организм здорового носителя он должен вызывать ту же болезнь. 4) Тот же микроорганизм должен быть повторно выделен из экспериментально инфицированного носителя.

Представление Коха 24 марта 1882 года считается одной из самых влиятельных научных лекций в истории. Paul Ehrlich, который присутствовал на ней, описал её как самый мощный научный опыт в своей жизни. Открытие Коха однозначно доказало, что туберкулёз — инфекционное заболевание, и заложило научную основу для санитарных мер по борьбе с ним.

В 1890 году Кох объявил о создании препарата, который он назвал туберкулином, как средства от туберкулеза. Туберкулин был гликопротеиновым экстрактом из фильтрата культуры туберкулезной палочки. Препарат, который Кох представил с большими надеждами, оказался разочарованием и даже привел к ухудшению состояния некоторых пациентов. Неудача серьезно подорвала репутацию Коха. Однако туберкулин впоследствии стал чрезвычайно ценным инструментом в диагностике туберкулеза (туберкулиновая проба кожи, или проба Манту), и до сих пор используется.

Премия и последующее

В 1905 году Нобелевская премия по физиологии или медицине была присуждена Robert Koch за его исследования и открытия, связанные с туберкулезом. Кох лично получил премию на церемонии в Стокгольме. В своей нобелевской лекции он подчеркнул, что борьба с туберкулезом еще не завершена и что исследования должны продолжаться.

После получения Нобелевской премии Кох сосредоточился на тропических заболеваниях. Он принял участие во многих научных экспедициях в Африку и работал над малярией, трипаносомозом (сонной болезнью), чумой крупного рогатого скота и восточноафриканской лихорадкой. Во время этих экспедиций он продемонстрировал эффективность профилактики малярии с помощью хинина.

Влияние Коха также продолжалось через его учеников. В его лаборатории обучались такие учёные, как Emil von Behring, разработавший антисера против дифтерии и столбняка; Paul Ehrlich, введший концепцию химиотерапии; Ричард Пфайфер, работавший над холерой и чумой; и Август фон Васерманн, известный тестом Васермана.

Robert Koch умер от сердечного приступа в Баден-Бадене 27 мая 1910 года. Ученый, скончавшийся в возрасте шестидесяти шести лет, вошел в историю как основатель современной микробиологии.

Наследие и влияние сегодня

Научное наследие Robert Koch является одной из основ современной медицины. Постулаты Коха используются уже более века в качестве базовой основы для определения причины инфекционного заболевания. Хотя в эпоху молекулярной биологии и вирусологии стали очевидны некоторые ограничения этих постулатов, их концептуальная структура по-прежнему актуальна.

Бактериологические методы, разработанные Кохом, лежат в основе микробиологической лаборатории. Такие техники, как получение чистых культур на твердых питательных средах, бактериальное окрашивание и микрофотография, используются в лабораториях по всему миру и сегодня.

Более чем через 140 лет после открытия Коха туберкулез остается одной из самых смертельных инфекционных болезней в мире. По данным Всемирной организации здравоохранения, ежегодно регистрируется около 10 миллионов новых случаев туберкулеза, и более 1,5 миллиона человек умирают от этой болезни. Появление штаммов многолекарственно-устойчивого туберкулеза (МЛУ-ТБ) и широкоустойчивого туберкулеза (ШУ-ТБ) сохраняет актуальность открытия Коха.

Роберт-Кох-Институт в Берлине сегодня функционирует как один из важнейших органов общественного здравоохранения Германии. Он сыграл центральную роль в реагировании Германии на пандемию COVID-19 и по-прежнему носит имя Коха.

Малоизвестные факты

• Кох начал свою микробиологическую карьеру с микроскопа, подаренного ему женой. В скромных условиях города Воллштейна он превратил уголок своей практики в лабораторию и изменил историю науки.
• Между Кохом и Луи Пастером была ожесточённая научная конкуренция. Два учёного резко расходились во мнениях по поводу вакцинации от сибирской язвы и микробиологических методов; это соперничество приобрело национальный масштаб и стало символом франко-немецкого научного соревнования.
• Туберкулиновый скандал стал самым мрачным периодом в карьере Коха. Провал препарата, который он представил как средство лечения, привел к смерти некоторых пациентов и серьезно подорвал его научную репутацию.
• В 1893 году Кох развелся с первой женой и женился на своей студентке Эдвиге Фрайберг. Это было воспринято как скандал в консервативном обществе викторианской эпохи.
• Во время исследовательской экспедиции Коха в Египет в 1883 году один из членов команды умер от холеры. Кох продолжил работу в этих опасных условиях и выделил бактерию Vibrio cholerae.
• 24 марта, дата, когда Кох объявил об открытии туберкулезной палочки, была объявлена Всемирным днем борьбы с туберкулезом Всемирной организацией здравоохранения.
• Пять учёных, прошедших подготовку в лаборатории Коха, впоследствии получили Нобелевскую премию, что является примером продуктивности, не имеющим аналогов в истории науки.