エルンスト・チェーン：ペニシリンを現実のものにした化学者

1940年5月25日、オックスフォードで8匹のネズミに連鎖球菌が注射され、そのうち4匹に、ドイツからの亡命者が2年かけて抽出法を習得した茶褐色の粉末が投与された。翌朝、投与された4匹のネズミは生きており、投与されなかった4匹は死んでいた。アレクサンダー・フレミングは12年前にそのカビに気づいていたが、そのままにしていた。エルンスト・チェーンはそれを医薬品に変えた。

ベルリン、そして化学者の息子

チェーンは1906年6月19日にベルリンで生まれた。父マイケル・チェーン博士は、ロシア帝国のモギリョフから化学を学ぶために海外へ移住した化学者であり実業家であった。母マルガレーテ・アイスナーはベルリン生まれであった。家族はユダヤ系であった。彼はルイーゼンギムナジウム（Luisengymnasium）を経て、1930年にフリードリヒ・ヴィルヘルム大学で化学の学位を取得し、その後、シャリテ病院で酵素の研究に3年間従事した。

彼はナチスの台頭を正しく、かつ早期に読み取った。1933年4月2日、彼は10ポンドを持ってイギリスに到着した。遺伝学者のJ・B・S・ホールデン（J.B.S. Haldane）がロンドンのユニバーシティ・カレッジ病院での居場所を見つけ、そこからケンブリッジのフィッツウィリアム・カレッジへ移り、フレデリック・ガウランド・ホプキンス（Sir Frederick Gowland Hopkins）卿の下でリン脂質の研究を行った。彼は戦争の数ヶ月前の1939年4月にイギリス市民権を取得した。

オックスフォードと組織的な探索

1935年、オックスフォードのウィリアム・ダン病理学学校（Sir William Dunn School of Pathology）が彼を招いた。1936年までには化学病理学のデモンストレーター兼講師となっていた。彼のオックスフォードでの初期の仕事は幅広く、ヘビ毒、腫瘍代謝、リゾチームのメカニズムなど多岐にわたり、その後の方向性を決定づけたのはリゾチームの研究であった。

1938年、チェーンと同校のオーストラリア人所長ハワード・フローリー（Howard Florey）は、微生物によって産生される特定の抗菌物質の生化学的および生物学的特性を調査することに決めた。リストにあった一つの項目がペニシリンであった。彼らの作業仮説は興味深い点で間違っていた。彼らはこれらの物質がリゾチームのような酵素であると考えていた。重要だったのは、その問題を微生物学的な好奇心としてではなく、化学の問題として扱うという決断であった。

抽出は悲惨なものであった。チェーンはエドワード・ペンリー・エイブラハム（Edward Penley Abraham）と共に、慎重なpH制御、低温、繰り返される蒸発（本質的には凍結乾燥）を用いた精製法を構築したが、収率は恥ずべきものであった。大量のカビの培養液から得られる量は、爪を覆えるほどに過ぎなかった。後にノーマン・ヒートリー（Norman Heatley）が、スケールアップ可能な方法に改良した。1940年5月25日のネズミの実験は学部内で大きな興奮を巻き起こし、その物質が致死的な感染症に対して生体内で機能するという最初の確実な証拠となった。

1941年2月、チームは初めて感染した人間の患者であるオックスフォードの警察官を治療した。彼は著しく回復したが、ペニシリンが尽きると再発し、死亡した。フローリーはその失敗から、治療を完遂するために常に十分な量のペニシリンを確保するという誓いを立てた。1941年7月、フローリーとヒートリーはアメリカへ渡り、イリノイ州ピオリアにある農務省の北部地域研究研究所と連絡を取り、数千人の人々と約35の機関が関与する生産活動を開始した。

彼が得られなかった特許

チェーンはペニシリンを特許化したいと考えていた。彼が訓練を受けたドイツの研究所では、特許取得は通常の慣習であり、今後の研究資金を調達するための明らかな方法であった。しかしフローリーは、発見は人類すべてに利益をもたらすべきだという見解からこれを拒否した。この決定は長くチェーンを苛立たせた。それは単なる傷ついたプライドだけではなかった。イギリスの医学界はその後、生産プロセスを特許化したアメリカのメーカーからペニシリンを買い戻すことになった。

彼は化学の研究を続けた。1942年、チェーンはエイブラハムと共に、ペニシリン分子の中心にあるベータラクタム環を提唱した。これは当時議論を呼んだ構造であったが、1945年にドロシー・ホジキン（Dorothy Hodgkin）のX線結晶構造解析によって確認された。この環こそが、単一の薬ではなく、広範な抗生物質ファミリーが存在する理由である。

戦争末期、彼は母と妹がナチスによって殺害されたことを知った。

ローマ、インペリアル、そして公的なユダヤ人としてのアイデンティティ

1945年のノーベル生理学・医学賞は、「ペニシリンの発見とその様々な感染症に対する治療効果」に対してフレミング、フローリー、チェーンに授与された。その後、1946年のベルセリウス銀メダル、王立協会フェローへの選出、1954年のパウル・エールリヒ賞、1957年の治療学金メダル、そして1969年の誕生日叙勲でのナイト爵授与と、数々の栄誉が続いた。

しかし、認められたからといってどこでも歓迎されたわけではない。アメリカは1950年のマッカラン内部治安法に基づき彼の入国を制限し、1951年には二度もビザの発給を拒否した。1948年、彼はオックスフォードを離れ、ローマの国立衛生研究所（Istituto Superiore di Sanità）内の化学微生物学国際研究センターの科学所長となり、抗生物質製造の基礎となる産業生物学である発酵の研究を発展させた。1961年、ロンドンに戻りインペリアル・カレッジの生化学教授となり、生化学科を創設した。

彼は1948年に生化学者のアン・ベロフ（Anne Beloff）と結婚し、ベンジャミン、ダニエル、ジュディスの3人の子供をもうけ、ユダヤ教の信仰の中で育てた。彼のユダヤ人としてのアイデンティティは、年齢とともに中心的かつ公的なものとなっていった。1954年にはワイツマン科学研究所の理事会に加わり、公然たるシオニストであり、1965年には世界ユダヤ人会議の知識人会議で「なぜ私はユダヤ人なのか」と題する演説を行った。

エルンストが天才と呼ばれる理由

チェーンの主張は、ある種の特別な知性に基づいている。それは、生物学的な観察が実際には化学的な問題であることを理解し、標的分子がハンドリングに耐えられるかどうかも不明な段階で化学的に解明する能力である。フレミングは1928年にペニシリンを持っていたが、安定化も濃縮もできなかった。その物質は有名だが役立たずであった。1938年のチェーンの洞察は、カビの抗菌剤は称賛の対象として眺めるのではなく、組織的な生化学的アプローチが必要であるという点であり、彼のスキルは、pH、低温、繰り返しの蒸発といった、単離対象を破壊しない十分繊細な抽出法を考案したことにあった。1942年のベータラクタムの提案は、結晶構造解析が確認可能になる数年前の化学的推論によるものであり、彼の精神の最も鋭い表れである。

反論も現実的なものである。彼はペニシリンを発見したわけではなく、そのこと自体が彼自身の言葉である。フレミングに功績を認める一般的なバージョンは、彼の生涯の終わりまで彼を苛立たせたが、チェーンのみに功績を認める修正されたバージョンも同様に誤りである。オックスフォードのペニシリンはチームの成果であった。フローリーは方向性と胆力、アメリカとのコネクションを提供し、ヒートリーはスケールアップに不可欠な生産工学を提供し、エイブラハムは彼の隣で化学の大部分を担い、ホジキンは構造的な証明を提供した。また、一般的な評価では、チェーンは扱いにくく好戦的で、功績について軽んじられることに敏感であった。少なくとも特許の問題に関しては、彼が正しかった。彼が持っていたのは孤独な閃きではなく、好奇心が医薬品へと変わるまさにその地点で適用された、卓越した化学的判断力であった。

遺産

チェーンは1979年8月12日、メイヨー県キャッスルバーのメイヨー総合病院で73歳で亡くなった。インペリアル・カレッジの生化学棟には彼の名が冠され、キャッスルバーの通りにもその名が残っている。より大きな記念碑は構造そのものである。彼が1942年に提唱したベータラクタム環は、現在世界で最も広く使用されている抗生物質の骨格であり、すべての半合成ペニシリンは、彼が実験室のシャーレの中の汚れに過ぎなかった段階で特定に貢献した分子の変形である。