Fleming und das Penicillin

“When I woke up just after dawn on Sept. 28, 1928, I certainly didn’t plan to revolutionise all medicine by discovering the world’s first antibiotic, or bacteria killer. But I guess that was exactly what I did.”

Das Zitat stammt von dem schottischen Bakteriologeen Alexander Fleming und was er beschreibt ist die Entdeckung des Penicillins von 90 Jahren. Die Geschichte ist bekannt: Auf einer Nährbodenplatte mit Staphylokokken, die Fleming im Labor über die Sommerferien hatte stehen lassen, war ein Schimmelpilz gewachsen, in dessen unmittelbarer Umgebung keine Bakterien gediehen. Flemming – und das war sein großer Verdienst – fand das bemerkenswert. Er warf die Platte nicht einfach weg, sondern ging dem nach. Er ordnete den Pilz der Gattung Penicillium zu, er zeigte, dass der „Pilzsaft“, den er später „Penicillin“ nannte, eine ganze Reihe verschiedener Bakterien abtöten kann und dass er für Tiere nicht toxisch ist. Aber da endete seine Weitsicht. Das medizinische Potential von Penicillin in der Bekämpfung von Infektionskrankheiten erkannte er nicht. Er veröffentlichte seine Erkenntnisse 1929 in einem wenig beachteten Artikel und verlor dann selbst das Interesse an Penicillin.

Die Wiederentdeckung

Gut zehn Jahre später waren es andere Wissenschaftler– Howard Florey, Ernst Chain und Norman Heatley – die aus dem Pilzsaft ein Medikament machten, das Millionen von Menschen das Leben retten sollte. Eine entscheidende Rolle spielte dabei ein recht einfaches Experiment: Florey und seine Kollegen infizierten 50 Mäuse mit Streptokokken und behandelten die Hälfte von ihnen mit aufgereinigtem Penicillin. Von den Mäusen, die kein Penicillin bekamen, starben alle. 24 der 25 behandelten Mäuse jedoch überlebten.

Das machte Mut und die Forschung ging weiter. Die größte Herausforderung war nun, genügend Penicillin herzustellen, um den Wirkstoff auch an Menschen zu testen. 1941 behandelten die Wissenschaftler ihren ersten Patienten, es folgten verschiedene klinische Studien. 1945 wurde Penicillin in industriellem Maßstab für die Alliierten nach dem 2. Weltkrieg hergestellt. Ohne die Arbeit von Florey, Chain und Heatley wäre „the world’s first antibiotic“ wahrscheinlich in Vergessenheit geraten.

Warum nicht gleich so?

Und Fleming? In seiner Veröffentlichung aus dem Jahre 1929 beschreibt er ausführlich die Nützlichkeit von Penicillin als Hilfsmittel im Labor bei der Isolation von Influenzabakterien. Er diskutiert auch eine mögliche Rolle von Penicillin als Antiseptikum bei der Behandlung von infizierten Wunden. Aber zu der Behandlung von Infektionskrankheiten schrieb er kein Wort. Warum nicht? Er hatte gesunde Mäuse mit Penicillin behandelt, um festzustellen, dass es nicht toxisch ist. Warum ging er nicht den einen Schritt weiter und versuchte es auch mit infizierten Mäusen? Warum musste die Welt auf dieses Experiment zehn Jahre warten?

Es gibt verschiedene Erklärungsmöglichkeiten. Die eine ist technischer und praktischer Natur. Fleming fehlte es an den Möglichkeiten, reines Penicillin aus dem Pilzextrakt zu gewinnen – geschweige denn in ausreichenden Mengen. „We were bacteriologists – not chemists – and our relatively simple procedures were unavailing, which is not surprising in view of the trouble which the chemists have had with penicillin in recent years” – so sagte Fleming selbst in seinem Vortrag bei der Verleihung des Nobelpreises im Jahre 1945.

Aber das alleine kann es nicht sein. Auch mit einem Penicillin-Rohextrakt hätte Fleming bei infizierten Mäusen einen Heilungseffekt erzielt – selbst wenn der vielleicht nicht ganz so deutlich ausgefallen wäre, wie 10 Jahre später bei dem Experiment mit aufgereinigtem Penicillin von Florey, Chain und Heatley (siehe Chain, 1972). Außerdem hatte Fleming zwei studentische Mitarbeiter, Frederick Ridley und Stuart Craddock, die sich recht erfolgreich mit der Aufreinigung von Penicillin befassten. Ihre Arbeiten wurden von Fleming nicht mal publiziert (Heatly, 1984).

Es gibt noch eine andere Erklärung: Fleming glaubte nicht, dass sich der Versuch mit den infizierten Mäusen lohnt. Er war sich sicher, dass er nicht funktionieren würde. Diese Vermutung äußert Ernst Chain in einem Rückblick auf die Entdeckungsgeschichte des Penicillins.

Die ganze Arbeitsatmosphäre in der Abteilung am St. Mary’s Hospital in London, in der Fleming arbeitete, war solcherlei Experimenten gegenüber skeptisch, schreibt Chain. Der Abteilungsleiter, Sir Almoth Wright, war überzeugt, dass jeder Versuch, Infektionskrankheiten mit Chemikalien zu heilen, zum Scheitern verurteilt war – der Ansatz würde den Patienten töten, bevor er die Bakterien tötet. Er setzte ausschließlich darauf, das Immunsystem im Kampf gegen die Bakterien anzuregen. Und auch Fleming, Schüler und Mitarbeiter von Wright, teilte diese Ansicht. “I mention this aspect of the history of the penicillin discovery as a good example of how preconceived ideas in science stifle and impede progress”, schreibt Chain.

“Chance favors the prepared mind”, so sagte einst der französische Chemiker und Mikrobiologe Louis Pasteur. Und Fleming wird oft als Beispiel zitiert. Der Zufall hat bei der Entdeckung des Penicillins eine große Rolle gespielt. Aber Fleming hat die Bedeutung erkannt – weil er Vorwissen hatte und weil er aufmerksam und aufgeschlossen war. Umso erstaunlicher, dass er auf halber Strecke stehen blieb und den Nutzen für die Behandlung von Infektionskrankheiten nicht gesehen hat.

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Erst wollte ich Biologin werden – ich habe studiert, promoviert und als Postdoc geforscht. Nun bin ich Wissenschaftsjournalistin und darf jetzt das, was einst mein Leben war, von außen betrachten. Ich schreibe über Lebenswissenschaften, Molekularbiologie und Neurowissenschaften für die Fach- und für die Publikumspresse. Die Zusammenhänge zwischen Wissenschaft und Gesellschaft faszinieren mich schon immer – ihnen widme ich diesen Blog.

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  1. Die klinische Anwendung von Penicillin, also sein Einsatz als Arzneimittel, wurde also verzögert wegen einer grundsätzlich ablehnenden Haltung gegenüber antiinfektiösen Medikamenten (Zitat): Der Abteilungsleiter, Sir Almoth Wright, war überzeugt, dass jeder Versuch, Infektionskrankheiten mit Chemikalien zu heilen, zum Scheitern verurteilt war – der Ansatz würde den Patienten töten, bevor er die Bakterien tötet. Er setzte ausschließlich darauf, das Immunsystem im Kampf gegen die Bakterien anzuregen. Und auch Fleming, Schüler und Mitarbeiter von Wright, teilte diese Ansicht. “I mention this aspect of the history of the penicillin discovery as a good example of how preconceived ideas in science stifle and impede progress”, schreibt Chain.

    Sir Almom Wright, aber auch Ian Fleming waren also Anhänger eines Glaubenssystems, welches bestimmte Forschungsmethoden von vornherein ausschloss. Solche rational wenig nachvollziehbaren Glaubenssysteme gibt es auch heute noch. Dazu zähle ich auch das Verbot jede direkte Genmanipulation in der Pflanzenzüchtung zu verbieten. Dieses Verbot ist insbesondere widersprüchlich, weil viele auch konventionelle Pflanzenzüchtungen ohne Genveränderungen nicht auskommen. In der konventionellen Pflanzenzüchtung wird die Genveränderung durch den Einsatz von radioaktiven Strahlen und den Einsatz von genverändernden Chemikalien erreicht, in der von der EU diskriminierten Methode CRISPR dagegen durch eine gezielte Veränderung oder das gezielte Einfügen eines neuen Gens. Es ist gerade das Wesen vieler Glaubenssysteme, dass sie willkürlich erscheinen und nicht einer rationalen Kritik zugänglich sind.

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