Paul Ehrlich

Nov 11, 2021
admin

Der deutsche Biochemiker Paul Ehrlich (1854-1915) entwickelte eine chemische Theorie zur Erklärung der körpereigenen Immunreaktion und leistete wichtige Arbeit im Bereich der Chemotherapie, für die er den Begriff „magic bullet“ prägte. Ehrlich erhielt 1908 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

Im Jahr 1906 prophezeite Ehrlich die Rolle der modernen pharmazeutischen Forschung und sagte voraus, dass Chemiker in ihren Labors bald in der Lage sein würden, Substanzen herzustellen, die nach bestimmten Krankheitserregern suchen würden. Er nannte diese Substanzen „magic bullets“. Ehrlich selbst feierte große Erfolge auf den aufkommenden Gebieten der Serumantitoxine und der Chemotherapie.

Frühe Arbeiten mit Farbstoffen

Ehrlich wurde in der Nähe von Breslau geboren – damals in Deutschland, heute in Wrocław, Polen. Er studierte an der dortigen Universität sowie in Straßburg, Freiburg im Breisgau und Leipzig Medizin. In Breslau arbeitete er im Labor seines Vetters Carl Weigert, eines Pathologen, der Pionierarbeit bei der Verwendung von Anilinfarbstoffen als biologische Färbemittel leistete. Ehrlich interessierte sich für die Selektivität von Farbstoffen für bestimmte Organe, Gewebe und Zellen und setzte seine Untersuchungen an der Charité in Berlin fort. Nachdem er gezeigt hatte, dass Farbstoffe spezifisch mit verschiedenen Bestandteilen von Blutzellen und Zellen anderer Gewebe reagieren, begann er, die Farbstoffe auf ihre therapeutischen Eigenschaften hin zu testen, um festzustellen, ob sie krankheitsverursachende Mikroben abtöten können. Er erzielte vielversprechende Ergebnisse, indem er Methylenblau zur Abtötung des Malariaparasiten einsetzte.

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Porträt von Paul Ehrlich, von H. Hinkley. 20. Jahrhundert. Ehrlich hält ein Dokument, möglicherweise mit der Aufschrift „Salvarsan“, das als Wundermittel gegen Syphilis bekannt war.

Science History Institute/Will Brown

Antitoxine aus Blutseren

Nach einer Erkrankung an Tuberkulose und seiner anschließenden Heilung durch die von seinem deutschen Kollegen Robert Koch entwickelte Tuberkulintherapie konzentrierte Ehrlich seine Aufmerksamkeit auf bakterielle Toxine und Antitoxine. Zunächst arbeitete er in einem kleinen Privatlabor, doch dann wurde er an Kochs Institut für Infektionskrankheiten in Berlin eingeladen. Die Ära nach Pasteur war eine aufregende Zeit für die Suche nach Heilmitteln und Präventivmaßnahmen, und Kochs Institut war eine der besten Adressen dafür. Zu Ehrlichs neuen Kollegen gehörten Emil von Behring und Shibasaburo Kitasato, die kurz zuvor „Serumtherapien“ gegen Diphtherie und Tetanus entwickelt hatten. Während die Impfstoffe von Louis Pasteur und das Tuberkulin von Koch aus geschwächten Bakterien hergestellt wurden, verwendeten diese neuen Serumtherapien Blutserum oder zellfreie Blutflüssigkeit, die aus dem Blut von natürlich oder künstlich immunisierten Tieren gewonnen wurde, um eine Immunität zu erzeugen. Von Behring und Kitasato entwickelten das Konzept des „Antitoxins“, um die immunisierenden Eigenschaften von Seren zu erklären. Eine von Ehrlichs Aufgaben am Institut bestand darin, von Behrings Diphtherie-Antitoxin in großen Mengen herzustellen und später die Qualität des vom chemisch-pharmazeutischen Unternehmen Hoechst hergestellten Produkts zu überprüfen. Dabei ermittelte er, wie man die Immunität systematisch steigern und hochwertige Seren herstellen kann.

In Anerkennung der Leistungen Ehrlichs und seiner vielversprechenden Forschertätigkeit wurde 1896 in einem Berliner Vorort das Institut für Serumforschung und Serumprüfung für ihn gegründet. Im Jahr 1899 zog das Institut nach Frankfurt in geeignetere Räumlichkeiten um und wurde in Königlich Preußisches Institut für Experimentelle Therapie umbenannt.

Ein Nobelpreis und magische Kugeln

Im Jahr 1908 teilte sich Ehrlich den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin mit Élie Metchnikoff für ihre getrennten Wege zum Verständnis der Immunreaktion: Ehrlich stellte eine chemische Theorie zur Erklärung der Bildung von Antitoxinen oder Antikörpern zur Bekämpfung der von den Bakterien freigesetzten Toxine vor, während Metchnikoff die Rolle der weißen Blutkörperchen (Phagozyten) bei der Zerstörung der Bakterien selbst untersuchte. Zu dieser Zeit waren sich die meisten Wissenschaftler einig, dass beide Erklärungen des Immunsystems notwendig waren.

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Paul Ehrlich.

National Library of Medicine, Images from the History of Medicine (IHM) Collection

Früh in seiner Karriere begann Ehrlich, eine chemische Strukturtheorie zur Erklärung der Immunantwort zu entwickeln. Er betrachtete Toxine und Antitoxine als chemische Substanzen zu einer Zeit, als noch wenig über ihre genaue Natur bekannt war. Bis zu diesem Zeitpunkt hatten die Wissenschaftler, die therapeutische Wirkstoffe synthetisierten, nur wenige Hypothesen darüber, wo und wie diese Wirkstoffe mit lebenden Systemen interagierten. Ehrlich vermutete, dass lebende Zellen Seitenketten haben – kürzere Ketten oder Gruppen von Atomen, die an eine Hauptkette in einem Molekül angehängt sind – ähnlich wie Farbstoffmoleküle bekanntlich Seitenketten haben, die mit ihren Farbeigenschaften zusammenhängen. Diese Seitenketten können sich mit bestimmten Toxinen verbinden. Ehrlich zufolge bildet eine Zelle, die von Fremdkörpern bedroht wird, mehr Seitenketten aus, als nötig sind, um die Fremdkörper in ihrer unmittelbaren Umgebung einzuschließen. Diese „zusätzlichen“ Seitenketten brechen ab, werden zu Antikörpern und zirkulieren im ganzen Körper. Es waren diese Antikörper, die auf der Suche nach Giftstoffen waren, die Ehrlich zuerst als magische Kugeln bezeichnete.

Chemotherapie

Die Serumtherapie war für Ehrlich die ideale Methode zur Bekämpfung von Infektionskrankheiten. In den Fällen jedoch, in denen keine wirksamen Seren gefunden werden konnten, wandte sich Ehrlich der Synthese neuer Chemikalien zu, wobei er sich von seiner Theorie leiten ließ, dass die Wirksamkeit eines therapeutischen Mittels von seinen Seitenketten abhängt. Diese „Chemotherapien“ sollten die neuen Wundermittel sein.

In Frankfurt wandte sich Ehrlich von seiner Arbeit an der Serumtherapie zu Chemotherapien und Farbstoffen. Zunächst nahm er die Protozoen ins Visier, die bekanntermaßen für bestimmte Krankheiten wie die Schlafkrankheit verantwortlich waren, und synthetisierte zusammen mit dem japanischen Bakteriologen Kiyoshi Shiga Trypanrot als hochwirksames Mittel gegen diese Krankheit. 1906 wurde das Georg-Speyer-Haus, ein Forschungsinstitut für Chemotherapie, mit eigenem Personal unter Ehrlichs Leitung gegründet. Bald schlossen dieses Institut und die Chemieunternehmen Hoechst und Cassella eine Vereinbarung, die den Unternehmen das Recht gab, die von Ehrlich und seinen Kollegen entdeckten Präparate zu patentieren, herzustellen und zu vermarkten. Die Unternehmen erklärten sich außerdem bereit, chemische Zwischenprodukte für die Synthesen zu liefern, die die Mitarbeiter des Instituts durchführen würden.

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Eine Probe von Salvarsan aus dem Jahr 1936. Salvarsan wurde bis in die 1940er Jahre zur Behandlung von Syphilis eingesetzt.

Science History Institute

Salvarsan

Die Forscher, zu denen nun auch ein organischer Chemiker, Alfred Bertheim, und ein Bakteriologe, Sahashiro Hata, gehörten, erweiterten die ins Visier genommenen Mikroorganismen um Spirochäten, die kürzlich als Ursache der Syphilis identifiziert worden waren. Ausgehend von einer Arsenverbindung, Atoxyl, entdeckten sie innerhalb von drei Jahren und dreihundert Synthesen später – für die damalige Zeit eine erstaunlich große Zahl – Salvarsan (1909). Salvarsan wurde zunächst an Kaninchen ausprobiert, die mit Syphilis infiziert waren, und dann an Patienten, die an der mit dem Endstadium der Krankheit verbundenen Demenz litten. Erstaunlicherweise erholten sich mehrere dieser „terminalen“ Patienten nach der Behandlung. Weitere Tests ergaben, dass Salvarsan tatsächlich erfolgreicher war, wenn es in den frühen Stadien der Krankheit verabreicht wurde. Salvarsan und Neosalvarsan (1912) blieben bis zum Aufkommen der Antibiotika in den 1940er Jahren die wirksamsten Medikamente zur Behandlung der Syphilis.

Die in dieser Biografie enthaltenen Informationen wurden zuletzt am 5. Dezember 2017 aktualisiert.

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