Ernst Chain: Der Chemiker, der Penicillin Wirklichkeit werden ließ

Am 25. Mai 1940 wurden acht Mäusen in Oxford Streptokokken injiziert, und vier von ihnen erhielten ein bräunliches Pulver, dessen Extraktion ein deutscher Flüchtling zwei Jahre lang gelernt hatte. Am nächsten Morgen waren die vier behandelten Mäuse am Leben und die vier unbehandelten tot. Alexander Fleming hatte den Schimmelpilz zwölf Jahre zuvor bemerkt und ihn liegen gelassen. Ernst Chain machte ein Medikament daraus.

Berlin und der Sohn eines Chemikers

Chain wurde am 19. Juni 1906 in Berlin geboren. Sein Vater, Dr. Michael Chain, war ein Chemiker und Industrieller, der aus Mogilew im Russischen Kaiserreich eingewandert war, um im Ausland Chemie zu studieren; seine Mutter, Margarete Eisner, war gebürtige Berlinerin. Die Familie war jüdisch. Er besuchte das Luisengymnasium und machte 1930 seinen Abschluss in Chemie an der Friedrich-Wilhelms-Universität, gefolgt von drei Jahren Enzymforschung an der Berliner Charité.

Er erkannte den Aufstieg der Nazis richtig und früh. Am 2. April 1933 kam er mit 10 Pfund nach England. Der Genetiker J.B.S. Haldane verschaffte ihm einen Platz am University College Hospital in London, von wo aus er nach Cambridge an das Fitzwilliam College ging, um unter Sir Frederick Gowland Hopkins an Phospholipiden zu arbeiten. Er wurde im April 1939, Monate vor dem Krieg, als britischer Untertan eingebürgert.

Oxford und die systematische Suche

1935 lud ihn die Sir William Dunn School of Pathology in Oxford ein; bis 1936 war er Demonstrator und Dozent für chemische Pathologie. Seine frühe Arbeit in Oxford war breit gefächert – Schlangengifte, Tumormetabolismus, der Wirkungsmechanismus von Lysozym – und es war die Arbeit am Lysozym, die auf das Kommende hinwies.

1938 beschlossen Chain und der australische Direktor der Schule, Howard Florey, die biochemischen und biologischen Eigenschaften ausgewählter antibakterieller Substanzen zu untersuchen, die von Mikroorganismen produziert wurden. Penicillin war ein Punkt auf einer Liste. Ihre Arbeitshypothese war auf interessante Weise falsch: Sie dachten, diese Wirkstoffe würden sich als Enzyme wie Lysozym herausstellen. Was zählte, war die Entscheidung, das Problem als Chemie und nicht als mikrobiologische Kuriosität zu behandeln.

Die Extraktion war kläglich. Chain baute zusammen mit Edward Penley Abraham ein Reinigungsverfahren auf, das auf sorgfältiger pH-Kontrolle, niedrigen Temperaturen und wiederholter Verdampfung – im Grunde Gefriertrocknung – beruhte, und die Ausbeuten waren demütigend. Viele Gallonen Schimmelbrühe ergaben eine Menge, die gerade groß genug war, um einen Fingernagel zu bedecken. Norman Heatley verbesserte das Verfahren später zu etwas, das überhaupt skaliert werden konnte. Das Mäuseexperiment vom 25. Mai 1940 erregte im Institut großes Aufsehen und war der erste harte Beweis dafür, dass die Substanz bei einem lebenden Tier gegen eine tödliche Infektion wirkte.

Im Februar 1941 behandelte das Team seinen ersten infizierten menschlichen Patienten, einen Polizisten aus Oxford. Er verbesserte sich deutlich, erlitt dann einen Rückfall, als das Penicillin ausging, und starb. Florey fasste nach diesem Misserfolg den Entschluss, dass er immer genug Penicillin haben müsse, um eine Behandlung abzuschließen. Im Juli 1941 reisten Florey und Heatley in die Vereinigten Staaten und nahmen Kontakt mit den Northern Regional Research Laboratories des Landwirtschaftsministeriums in Peoria, Illinois, auf, was eine Produktionsbemühung begann, die schließlich Tausende von Menschen und etwa fünfunddreißig Institutionen einbezog.

Das Patent, das er nicht bekam

Chain wollte Penicillin patentieren lassen. In den deutschen Instituten, an denen er ausgebildet worden war, war das Patentieren gängige Praxis und der offensichtliche Weg, weitere Arbeiten zu finanzieren. Florey lehnte dies ab, mit der Ansicht, dass die Entdeckung der ganzen Menschheit zugutekommen sollte. Die Entscheidung ärgerte Chain lange Zeit, und es war nicht nur verletzter Stolz: Die britische Medizin kaufte das Penicillin später von amerikanischen Herstellern zurück, die die Produktionsprozesse patentiert hatten.

Er arbeitete weiter an der Chemie. 1942 schlug Chain zusammen mit Abraham den Beta-Lactam-Ring im Kern des Penicillin-Moleküls vor – eine Struktur, die damals umstritten war und 1945 durch Dorothy Hodgkins Röntgenkristallographie bestätigt wurde. Dieser Ring ist der Grund dafür, dass es eine ganze Familie von Antibiotika gibt und nicht nur ein einziges Medikament.

Gegen Ende des Krieges erfuhr er, dass die Nazis seine Mutter und seine Schwester ermordet hatten.

Rom, Imperial und ein öffentliches Judentum

Der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 1945 ging an Fleming, Florey und Chain „für die Entdeckung des Penicillins und seine heilende Wirkung bei verschiedenen Infektionskrankheiten“. Es folgten Ehrungen: die Silberne Berzelius-Medaille 1946, die Wahl zum Fellow der Royal Society, der Paul-Ehrlich-Preis 1954, die Goldmedaille für Therapeutik 1957 und der Ritterschlag bei den Birthday Honours 1969.

Die Anerkennung machte ihn nicht überall willkommen. Die Vereinigten Staaten verwehrten ihm unter dem McCarran Internal Security Act von 1950 den Zugang und verweigerten ihm 1951 zweimal ein Visum. 1948 verließ er Oxford in Richtung Rom, als wissenschaftlicher Direktor des International Research Centre for Chemical Microbiology am Istituto Superiore di Sanità, wo er Arbeiten zur Fermentation aufbaute – die industrielle Biologie, auf der die Antibiotikaherstellung tatsächlich basiert. 1961 kehrte er als Professor für Biochemie an das Imperial College nach London zurück und gründete dessen Biochemie-Abteilung.

Er heiratete 1948 die Biochemikerin Anne Beloff; sie hatten drei Kinder, Benjamin, Daniel und Judith, die im jüdischen Glauben erzogen wurden. Seine jüdische Identität wurde mit zunehmendem Alter zentraler und öffentlicher. Er trat 1954 dem Vorstand des Weizmann Institute of Science bei, war ein offener Zionist und hielt 1965 auf der Konferenz der Intellektuellen des Jüdischen Weltkongresses eine Rede mit dem Titel „Warum ich Jude bin“.

Warum Ernst als Genie bezeichnet wird

Chains Anspruch beruht auf einer besonderen Art von Intelligenz: der Fähigkeit zu erkennen, dass eine biologische Beobachtung eigentlich ein chemisches Problem ist, und dann die Chemie zu lösen, wenn niemand weiß, ob das Zielmolekül die Handhabung überhaupt überlebt. Fleming hatte 1928 Penicillin und konnte es weder stabilisieren noch konzentrieren; die Substanz war berühmt und nutzlos. Chains Einsicht 1938 war, dass die antibakteriellen Wirkstoffe von Schimmelpilzen einen systematischen biochemischen Angriff verdienten anstatt einer weiteren Runde bewundernder Beobachtung, und sein Geschick bestand darin, eine Extraktion – pH-Wert, Kälte, wiederholte Verdampfung – zu entwickeln, die empfindlich genug war, um das, was er isolierte, nicht zu zerstören. Der Beta-Lactam-Vorschlag von 1942, der auf chemischen Überlegungen beruhte, Jahre bevor die Kristallographie ihn bestätigen konnte, ist die schärfste Demonstration seines Geistes.

Das Gegenargument ist real. Er hat Penicillin nicht entdeckt, und das sagte er auch; die populäre Version, die Fleming den Ruhm zuschreibt, ärgerte ihn für den Rest seines Lebens, aber die korrigierte Version, die Chain allein den Ruhm zuschreibt, wäre ebenso falsch. Oxfords Penicillin war ein Teamergebnis: Florey lieferte die Leitung, die Nerven und die amerikanische Verbindung, Heatley die Produktionstechnik, ohne die nichts skaliert worden wäre, Abraham einen Großteil der Chemie an seiner Seite, Hodgkin den strukturellen Beweis. Chain war zudem nach allgemeiner Einschätzung schwierig und streitbar, schnell gekränkt, wenn es um Anerkennung ging – und zumindest in der Patentfrage behielt er Recht. Was er besaß, war keine einsame Brillanz, sondern ein außergewöhnliches chemisches Urteilsvermögen, das genau an dem Punkt angewendet wurde, an dem aus einer Kuriosität ein Medikament wurde.

Vermächtnis

Chain starb am 12. August 1979 im Mayo General Hospital in Castlebar, County Mayo, im Alter von dreiundsiebzig Jahren. Das Biochemie-Gebäude am Imperial College trägt seinen Namen, ebenso wie eine Straße in Castlebar. Das größere Denkmal ist struktureller Natur: Der Beta-Lactam-Ring, für den er 1942 argumentierte, bleibt das Grundgerüst der am häufigsten verwendeten Antibiotikaklasse der Welt, und jedes halbsynthetische Penicillin ist eine Variation eines Moleküls, das er mit zu identifizieren half, als es noch ein Fleck auf einer Laborschale war.