Paul Ehrlich

marras 11, 2021
admin

Saksalainen biokemisti Paul Ehrlich (1854-1915) kehitti kemiallisen teorian selittääkseen elimistön immuunivasteen ja teki merkittävää työtä kemoterapian alalla keksimällä termin magic bullet. Ehrlich sai Nobelin fysiologian tai lääketieteen palkinnon vuonna 1908.

Ehrlich ennusti vuonna 1906 nykyaikaisen lääketutkimuksen roolin ennustamalla, että kemistit pystyisivät pian laboratorioissaan valmistamaan aineita, jotka etsisivät tiettyjä taudinaiheuttajia. Hän kutsui näitä aineita ”taikaluodoiksi”. Ehrlich itse saavutti merkittävää menestystä kehittyvillä seerumin vastamyrkkyjen ja kemoterapian aloilla.

Varhaiset työt väriaineiden parissa

Ehrlich syntyi lähellä Breslauta, joka silloin oli Saksassa, mutta tunnetaan nykyään Puolan Wrocławina. Hän opiskeli lääkäriksi sikäläisessä yliopistossa sekä Strasbourgissa, Freiburg im Breisgaussa ja Leipzigissa. Breslaussa hän työskenteli serkkunsa Carl Weigertin laboratoriossa, joka oli patologi ja uranuurtaja aniliiniväriaineiden käytössä biologisissa väriaineissa. Ehrlich kiinnostui väriaineiden valikoivuudesta tiettyihin elimiin, kudoksiin ja soluihin, ja hän jatkoi tutkimuksiaan Charitén sairaalassa Berliinissä. Kun hän osoitti, että väriaineet reagoivat spesifisesti verisolujen ja muiden kudosten solujen eri komponenttien kanssa, hän alkoi testata väriaineiden terapeuttisia ominaisuuksia selvittääkseen, voisivatko ne tappaa tauteja aiheuttavia mikrobeja. Hän sai lupaavia tuloksia, kun hän käytti metyleenisinistä tappamaan malariaparasiitin.

bio-ehrlich-maalaus.jpg

Paul Ehrlichin muotokuva, tekijä H. Hinkley. 1900-luvulla. Ehrlichillä on kädessään asiakirja, mahdollisesti merkinnällä ”Salvarsan”, joka tunnettiin taikaluotina kuppausta vastaan.

Science History Institute/Will Brown

Antitoksiinit veriseerumista

Tuberkuloosin sairastamisen ja sitä seuranneen parantumisensa jälkeen saksalaisen kollegansa Robert Kochin kehittämän tuberkuliiniterapian avulla Ehrlich kiinnitti huomionsa bakteerimyrkkyihin ja -antitoksiineihin. Aluksi hän työskenteli pienessä yksityisessä laboratoriossa, mutta sitten hänet kutsuttiin työskentelemään Kochin tartuntatauti-instituuttiin Berliiniin. Pasteurin jälkeinen aika oli jännittävää aikaa etsiä parannuskeinoja ja ehkäisyvälineitä, ja Kochin instituutti oli yksi parhaista paikoista. Ehrlichin uusiin kollegoihin kuuluivat Emil von Behring ja Shibasaburo Kitasato, jotka olivat hiljattain kehittäneet ”seerumihoitoja” kurkkumätään ja jäykkäkouristukseen. Louis Pasteurin rokotteet ja Kochin tuberkuliini valmistettiin heikennetyistä bakteereista, kun taas näissä uusissa seerumihoidoissa käytettiin immuniteetin aikaansaamiseksi veriseerumia eli soluvapaata verinestettä, joka saatiin luonnollisesti tai keinotekoisesti immunisoitujen eläinten verestä. Von Behring ja Kitasato kehittivät käsitteen ”antitoksiini” selittämään seerumien immunisoivia ominaisuuksia. Yksi Ehrlichin työtehtävistä instituutissa oli valmistaa von Behringin kurkkumätäantitoksiinia määrällisesti ja myöhemmin tarkastaa kemiallis-farmaseuttisen Hoechstin valmistaman tuotteen laatua. Tätä työtä suorittaessaan hän selvitti, miten immuniteettia voidaan järjestelmällisesti lisätä ja miten korkealaatuisia seerumeita voidaan valmistaa.

Tunnustukseksi Ehrlichin saavutuksista ja hänen lupauksistaan tutkijana hänelle perustettiin vuonna 1896 Berliinin esikaupunkialueelle seerumintutkimus- ja seerumitestausinstituutti. Vuonna 1899 instituutti muutti Frankfurtiin sopivampiin tiloihin, ja sen nimeksi tuli Preussin kuninkaallinen kokeellisen hoidon instituutti.

Nobel-palkinto ja taikaluodit

Ehrlich jakoi vuonna 1908 fysiologian tai lääketieteen Nobel-palkinnon Élie Metchnikoffin kanssa heidän erillisistä poluistaan, joilla he olivat päässeet ymmärtämään immuunivastetta: Ehrlich esitti kemiallisen teorian, jolla selitettiin antitoksiinien eli vasta-aineiden muodostumista bakteerien vapauttamien toksiinien torjumiseksi, kun taas Metchnikoff tutki valkosolujen (fagosyyttien) roolia itse bakteerien tuhoamisessa. Siihen mennessä useimmat tutkijat olivat yhtä mieltä siitä, että molemmat selitykset immuunijärjestelmästä olivat välttämättömiä.

bio-ehrlich_nlm.jpg

Paul Ehrlich.

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

Ehrlich alkoi uransa alkuvaiheessa kehittää kemiallista rakenneteoriaa selittämään immuunivastetta. Hän näki toksiinit ja antitoksiinit kemiallisina aineina aikana, jolloin niiden tarkasta luonteesta tiedettiin vain vähän. Siihen asti ne tutkijat, jotka syntetisoivat terapeuttisia aineita, tulivat tehtäviinsä vain vähän hypoteeseja siitä, missä ja miten nämä aineet olivat vuorovaikutuksessa elävien järjestelmien kanssa. Ehrlich oletti, että elävillä soluilla on sivuketjuja – molekyylin pääketjuun kiinnittyneitä lyhyempiä ketjuja tai atomiryhmiä – samaan tapaan kuin väriainemolekyyleillä tiedettiin olevan sivuketjuja, jotka liittyivät niiden väriominaisuuksiin. Nämä sivuketjut voivat liittyä tiettyihin toksiineihin. Ehrlichin mukaan vierasesineiden uhkaama solu kasvattaa enemmän sivuketjuja, enemmän kuin on tarpeen vierasesineiden lukitsemiseksi sen välittömään läheisyyteen. Nämä ”ylimääräiset” sivuketjut katkeavat ja muuttuvat vasta-aineiksi ja kiertävät koko elimistössä. Juuri näitä vasta-aineita, jotka etsivät myrkkyjä, Ehrlich kuvasi ensimmäisenä maagisina luoteina.

Kemoterapia

Serumihoito oli Ehrlichille ihanteellinen menetelmä tartuntatautien torjumiseksi. Niissä tapauksissa, joissa tehokkaita seerumeita ei kuitenkaan voitu löytää, Ehrlich turvautui uusien kemikaalien syntetisointiin sen teoriansa pohjalta, jonka mukaan terapeuttisen aineen tehokkuus riippui sen sivuketjuista. Näistä ”kemoterapioista” tuli uusia taikaluoteja.

Frankfurtissa Ehrlich siirtyi seerumihoitoa koskevasta työstään kemoterapioihin ja väriaineisiin. Ensin hän kohdistui alkueläimiin, joiden tiedettiin aiheuttavan tiettyjä tauteja, kuten unitautia, ja syntetisoi japanilaisen bakteriologin Kiyoshi Shigan kanssa trypanpunaisen, joka oli erittäin tehokas lääke kyseiseen tautiin. Vuonna 1906 Ehrlichin johdolla perustettiin Georg-Speyer-Haus, kemoterapian tutkimuslaitos, jolla oli oma henkilökunta. Pian tämä instituutti ja Hoechst- ja Cassella-kemiantehtaat tekivät sopimuksen, joka antoi yrityksille oikeuden patentoida, valmistaa ja markkinoida Ehrlichin ja hänen kollegoidensa löytämiä valmisteita. Lisäksi yhtiöt suostuivat toimittamaan kemiallisia välituotteita synteeseihin, joihin instituutin henkilökunta ryhtyisi.

bio-ehrlich-salvarsan-crop.jpg

Salvarsan-näyte vuodelta 1936. Salvarsania käytettiin kupan hoitoon 1940-luvulle asti.

Tiedehistorian instituutti

Salvarsan

Tutkijat, joihin nyt kuuluivat myös orgaaninen kemisti Alfred Bertheim ja bakteriologi Sahashiro Hata, laajensivat kohteena olleita mikro-organismeja spirokeettoihin, jotka oli hiljattain tunnistettu syfiliksen aiheuttajiksi. He aloittivat arseeniyhdisteestä, atoksyylistä, ja kolme vuotta ja kolmesataa synteesiä myöhemmin – tuohon aikaan hämmästyttävän suuri määrä – he löysivät Salvarsanin (1909). Salvarsania kokeiltiin ensin syfilis-tartunnan saaneisiin kaneihin ja sitten potilaisiin, joilla oli taudin loppuvaiheeseen liittyvä dementia. Hämmästyttävää kyllä, useat näistä ”terminaalipotilaista” toipuivat hoidon jälkeen. Lisäkokeet osoittivat, että Salvarsan oli itse asiassa menestyksekkäämpi, jos sitä annettiin taudin alkuvaiheessa. Salvarsan ja Neosalvarsan (1912) säilyttivät asemansa tehokkaimpina syfiliksen hoitolääkkeinä aina antibioottien tuloon asti 1940-luvulla.

Tämän elämäkerran sisältämät tiedot on viimeksi päivitetty 5. joulukuuta 2017.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.