Ernst Chain: Il chimico che rese reale la penicillina

Il 25 maggio 1940, otto topi a Oxford furono iniettati con streptococchi e a quattro di essi fu somministrata una polvere brunastra che un rifugiato tedesco aveva passato due anni a imparare a estrarre. La mattina dopo, i quattro topi trattati erano vivi e i quattro non trattati erano morti. Alexander Fleming aveva notato la muffa dodici anni prima e l'aveva lasciata perdere. Ernst Chain la trasformò in un farmaco.

Berlino, e il figlio di un chimico

Chain nacque a Berlino il 19 giugno 1906. Suo padre, il Dr. Michael Chain, era un chimico e industriale che era emigrato da Mogilev, nell'Impero russo, per studiare chimica all'estero; sua madre, Margarete Eisner, era nata a Berlino. La famiglia era ebrea. Frequentò il Luisengymnasium e conseguì la laurea in chimica all'Università Friedrich-Wilhelm nel 1930, poi trascorse tre anni nella ricerca sugli enzimi presso l'ospedale Charité.

Lesse l'ascesa nazista correttamente e presto. Il 2 aprile 1933 arrivò in Inghilterra con 10 sterline. Il genetista J.B.S. Haldane gli trovò un posto all'University College Hospital di Londra, e da lì andò a Cambridge, al Fitzwilliam College, lavorando sui fosfolipidi sotto Sir Frederick Gowland Hopkins. Divenne cittadino britannico nell'aprile 1939, mesi prima della guerra.

Oxford e la ricerca sistematica

Nel 1935 la Sir William Dunn School of Pathology di Oxford lo invitò; nel 1936 era già dimostratore e docente di patologia chimica. Il suo primo lavoro a Oxford fu vario: veleni di serpente, metabolismo tumorale, il meccanismo del lisozima, ed è stato proprio il lavoro sul lisozima a indicare ciò che sarebbe venuto dopo.

Nel 1938 Chain e il direttore australiano della scuola, Howard Florey, decisero di indagare le proprietà biochimiche e biologiche di sostanze antibatteriche selezionate prodotte da microrganismi. La penicillina era un elemento in lista. La loro ipotesi di lavoro era errata in un modo interessante: pensavano che questi agenti si sarebbero rivelati enzimi come il lisozima. Ciò che contava era la decisione di trattare il problema come chimica piuttosto che come una curiosità microbiologica.

L'estrazione era miserabile. Chain, con Edward Penley Abraham, costruì un percorso di purificazione basato su un attento controllo del pH, basse temperature ed evaporazione ripetuta (essenzialmente liofilizzazione), e le rese furono umilianti. Molti galloni di brodo di muffa producevano una quantità appena sufficiente a coprire un'unghia. Norman Heatley migliorò in seguito il processo rendendolo scalabile. L'esperimento sui topi del 25 maggio 1940 causò grande eccitazione nel dipartimento, e fu la prima prova concreta che la sostanza funzionava in un animale vivo contro un'infezione letale.

Nel febbraio 1941 il team trattò il suo primo paziente umano infetto, un poliziotto di Oxford. Migliorò notevolmente e poi ebbe una ricaduta quando la penicillina finì, e morì. Florey trasse da quel fallimento il voto di avere sempre abbastanza penicillina per completare un trattamento. Nel luglio 1941 Florey e Heatley andarono negli Stati Uniti e presero contatto con i Northern Regional Research Laboratories del Dipartimento dell'Agricoltura a Peoria, nell'Illinois, iniziando uno sforzo produttivo che alla fine coinvolse migliaia di persone e circa trentacinque istituzioni.

Il brevetto che non ottenne

Chain voleva brevettare la penicillina. Negli istituti tedeschi dove si era formato, il brevetto era una pratica comune e il modo ovvio per finanziare lavori futuri. Florey rifiutò, ritenendo che la scoperta dovesse beneficiare tutta l'umanità. La decisione irritò a lungo Chain, e non era solo orgoglio ferito: la medicina britannica acquistò successivamente la penicillina dai produttori americani che avevano brevettato i processi di produzione.

Continuò a occuparsi di chimica. Nel 1942, con Abraham, Chain propose l'anello beta-lattamico al centro della molecola di penicillina — una struttura che fu contestata all'epoca e confermata nel 1945 dalla cristallografia a raggi X di Dorothy Hodgkin. Quell'anello è il motivo per cui esiste un'intera famiglia di antibiotici invece di un singolo farmaco.

Verso la fine della guerra seppe che i nazisti avevano assassinato sua madre e sua sorella.

Roma, Imperial, e una pubblica ebraicità

Il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina del 1945 andò a Fleming, Florey e Chain "per la scoperta della penicillina e il suo effetto curativo in varie malattie infettive". Seguirono onorificenze: la Medaglia d'argento Berzelius nel 1946, l'elezione a Fellow della Royal Society, il Premio Paul Ehrlich nel 1954, la Medaglia d'oro per la Terapeutica nel 1957 e il titolo di cavaliere nei Birthday Honours del 1969.

Il riconoscimento non lo rese benvenuto ovunque. Gli Stati Uniti lo bandirono sotto il McCarran Internal Security Act del 1950 e gli rifiutarono il visto due volte nel 1951. Nel 1948 lasciò Oxford per Roma, come direttore scientifico del Centro internazionale di ricerca per la microbiologia chimica presso l'Istituto Superiore di Sanità, dove sviluppò il lavoro sulla fermentazione — la biologia industriale su cui si basa la produzione di antibiotici. Nel 1961 tornò a Londra come professore di biochimica all'Imperial College, e fondò il suo dipartimento di biochimica.

Sposò la biochimica Anne Beloff nel 1948; ebbero tre figli, Benjamin, Daniel e Judith, cresciuti nella fede ebraica. La sua identità ebraica divenne più centrale e pubblica con l'età. Entrò nel consiglio dei governatori del Weizmann Institute of Science nel 1954, fu un sionista dichiarato e nel 1965 tenne un discorso intitolato "Perché sono ebreo" alla Conferenza degli intellettuali del Congresso ebraico mondiale.

Perché Ernst è chiamato genio

Il merito di Chain riposa su un particolare tipo di intelligenza: la capacità di vedere che un'osservazione biologica è in realtà un problema chimico, e poi di risolvere la chimica quando nessuno sa se la molecola bersaglio sopravvive alla manipolazione. Fleming aveva la penicillina nel 1928 e non poté stabilizzarla o concentrarla; la sostanza era famosa e inutile. L'intuizione di Chain nel 1938 fu che gli agenti antibatterici delle muffe meritavano un assalto biochimico sistematico piuttosto che un'altra serie di osservazioni ammirative, e la sua abilità consistette nell'ideare un'estrazione — pH, freddo, evaporazione ripetuta — abbastanza delicata da non distruggere ciò che stava isolando. La proposta del beta-lattamico del 1942, formulata a partire dal ragionamento chimico anni prima che la cristallografia potesse confermarla, è la dimostrazione più acuta della sua mente.

Il contro-argomento è reale. Non ha scoperto la penicillina, e lo disse; la versione popolare che accredita Fleming lo irritò per il resto della sua vita, ma la versione corretta che accredita solo Chain sarebbe altrettanto errata. La penicillina di Oxford fu un risultato di squadra: Florey fornì la direzione, il coraggio e la connessione americana, Heatley l'ingegneria di produzione senza la quale nulla sarebbe stato scalato, Abraham gran parte della chimica al suo fianco, Hodgkin la prova strutturale. Chain era anche, secondo l'opinione comune, difficile e combattivo, rapido a sentirsi offeso riguardo al credito — e sulla questione del brevetto, almeno, si rivelò avere ragione. Ciò che possedeva non era una genialità solitaria ma un giudizio chimico eccezionale applicato nel punto esatto in cui una curiosità diventava una medicina.

Eredità

Chain morì il 12 agosto 1979 al Mayo General Hospital di Castlebar, nella contea di Mayo, all'età di settantatré anni. L'edificio di biochimica dell'Imperial College porta il suo nome, così come una strada a Castlebar. Il memoriale più grande è strutturale: l'anello beta-lattamico che sostenne nel 1942 rimane l'impalcatura della classe di antibiotici più utilizzata al mondo, e ogni penicillina semisintetica è una variazione di una molecola che ha aiutato a identificare quando era ancora solo una macchia su una piastra di laboratorio.