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© Matt Alexander/picture alliance
Ein Porträt des Forschers Alexander Fleming, gefertigt aus 25.800 leeren Arzneimittel-Kapseln von dem Waliser Künstler Nathan Wyburn.
© Mary Evans Picture Library / picture alliance

Fruchtkörper von Penicillium, die das berühmte Antibiotikum produzieren.

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Auch die Alliierten im 2. Weltkrieg setzen wegen des Infektionsrisikos auf Penicillin.

 

Legenden der Medizin: Revolution in der Petri-Schale

Vor 75 Jahren wurde Penicillin erstmals am Menschen getestet, zunächst mit fatalen Folgen.

1940 erzielen zwei junge Oxforder Forscher im Tierversuch sensationelle Ergebnisse. Sie berufen sich auf Flemings Forschungen. Schon macht die Rede vom Wundermittel die Runde. Doch nun steht der erste Test am Menschen bevor. Da ereilt sie ein Anruf aus einem Londoner Spital. Es gebe da einen verwundeten Polizisten, der nichts zu verlieren habe ...

Die Dosis war zu gering. Hätten sie noch mehr von ihrem Wirkstoff gehabt, wäre der Patient vielleicht noch am Leben, sinniert der Pathologe Howard Florey. Im Februar 1941 behandelt er den 43-jährigen Polizisten Albert Alexander aus London mit Penicillin, der nach einer Infektion im Sterben liegt. Obwohl sich der Gesundheitszustand des Patienten sofort verbessert – das Fieber sinkt, er bekommt Appetit und kann etwas essen – stirbt er nach einem Monat, am 14. März 1941. Der Vorrat an Penicillin ist aufgebraucht, Florey und sein Team können keine größeren Mengen produzieren – noch nicht. Ausgerechnet in den Wirren des Zweiten Weltkriegs.

Penicillin gilt zu diesem Zeitpunkt als mögliches Wunderheilmittel. Verletzte und Kranke gibt es zur Genüge. Infizierte Wunden, aber auch Entzündungen der Lunge oder Gehirnhaut enden meist tödlich.

Jahrzehntelang haben Wissenschaftler nach einem Mittel gesucht, das Bakterien abtötet, aber den Organismus schont. Einer, der sich ebenfalls damit beschäftigte ist Alexander Fleming. Der gebürtige Schotte, geboren 1881 als Sohn eines Bauern, arbeitet als Bakteriologe im St. Mary’s Hospital. Er gilt als penibler Forscher, dem nichts entgeht. Als einem Mitarbeiter beim Niesen Nasenschleim auf eine Petrischale mit dem Bakterium Micrococcus lysodeikticus tropfte, beobachtet er die Kultur tagelang. Und stellt fest, dass sich ein bakterienabtötendes Sekret bildet. Fleming nennt es Lysozym.

Mini-Labor mit Fun-Faktor

Seine Wirkungskraft erstreckt sich aber nur auf harmlose Mikroben. Fleming ist auf der Suche nach einem Antiseptikum, das alle Bakterien im Blutkreislauf tötet. Dies sollte er am 3. September 1928 zufällig in seinem Laboratorium entdecken – ein kleines, dunkles Zimmer, vollgestopft mit Arbeitsmaterialien und Regalen voller Petrischalen. Fleming kann sich nur schwer von seinen Kulturen trennen. Dieser Umstand beschert ihm seine größte Entdeckung.

Während er sich mit einem Kollegen unterhält, nimmt er ein paar Schalen in die Hand, manche davon sind mit blau-grünem Schimmel überzogen. Sein Blick bleibt bei einem Exemplar hängen: „That is funny“, soll er in diesem Moment gesagt haben. Rings um den Schimmel haben sich die Staphylokokken-Kolonien zersetzt. An der Stelle, wo sich sonst trübe, gelbe Masse bildete, waren rosa Tropfen zu sehen. Mit der Pinzette nahm er davon ein Stück und legte es in ein Röhrchen – er wollte den geheimnisvollen Schimmelpilz konservieren. Er gehörte zur Gattung der Pinselschimmel. Ein Fachkollege liefert dem Bakteriologen zwei Jahre später den endgültigen Namen: Penicillium notatum.

Alexander Fleming ist es gelungen, bakterizide Fähigkeit nachzuweisen. Er sieht in der Wirkung des Schimmels einen Hoffnungsschimmer. Im Juni 1929 publiziert er seine Erkenntnisse im British Journal of Experimental Pathology. Die Kollegen reagieren allerdings nur sehr zurückhaltend. Professor Almoth Wright, Englands angesehenster Mediziner und sein Vorgesetzter im St. Marys Hospital, bezeichnet die Ergebnisse als „Resultat von Flemings Überspanntheit“. Wright hält Immunisierung für das beste – und einzige – Mittel, um die Schutzmechanismen des Organismus zu stärken.

Fleming fühlt sich herausgefordert, forscht weiter und versucht, den Wirkstoff chemisch rein darzustellen. Doch alles was er und seine Mitstreiter erreichen, ist eine kristalline Flüssigkeit, die geschmolzenem Karamell ähnelt. (Es vergehen zehn Jahre, ehe es einer Gruppe junger Wissenschaftler gelingt, reines Penicillin zu gewinnen.)

Während Flemings Forschung am Schimmelpilz still steht, wird in Oxford der gebürtige Australier Howard Florey zum Professor ernannt. Der Pathologe stellt ein Team zusammen, von dessen Existenz Fleming nichts ahnt. Florey verpflichtet den aus Berlin emigrierten deutsch-jüdischen Chemiker Ernst Boris Chain und dessen Assistenten Norman Heatley.

Ihre Aufgabe: Das Penicillin zu isolieren und rein herzustellen. Mit Methanol als Lösungsmittel gelingt es ihnen auch. Nun können sie es an Tieren testen. Sie verabreichen 50 Ratten Streptokokken und geben 25 davon eine Dosis Penicillin – von diesen Tieren stirbt nur eines.

Aus der Gruppe der Ratten, die kein Penicillin erhalten hatte, sterben alle Tiere. Über die eindeutige Wirksamkeit des Penicillins sind die Forscher verblüfft. 1940 veröffentlichen sie darüber einen Artikel im Fachmagazin The Lancet und weisen auf Flemings Urheberschaft hin. „Gemeinschaftsarbeit ist notwendig, um eine bereits bekannte Idee weiterzuentwickeln. Unsere Gruppe hat keine neue Idee geboren, wir fußen auf Flemings Ergebnissen“, schreiben sie in dem Artikel.

Als ihn dieser liest, ist er überrascht und eilt zu den jungen Kollegen, um ihnen zu gratulieren. Gleichzeitig bietet er seine Mitarbeit an. Mit ihnen wird sich der Bakteriologe 1945 den Nobelpreis teilen. Und in seiner Rede vor dem unkontrollierten Gebrauch des Penicillin warnen, da es zum Anstieg resistenter Bakterienstämme führe. Fleming behält damit Recht.

Tödliche Rosenstacheln

Doch bevor den Forschern die größte wissenschaftliche Auszeichnung zukommt, muss das Penicillin am Mensch getestet werden. 1941 erreicht sie ein Anruf aus dem „Radcliff Spital“. Ein Polizist hat sich an einem Rosendorn im Gesicht verletzt. Die Schnittwunde hat sich entzündet, sein Körper ist mit Beulen übersät, das Blut vergiftet. Der Patient hat nicht mehr lange zu leben, nichts mehr zu verlieren. Da kommt Penicillin ins Spiel.

Am 12. Februar spritzen die Wissenschaftler dem Polizisten Albert Alexander intravenös Penicillin. Alle drei Stunden verabreichten sie ihm eine weitere Dosis. Am Ende ist es zu wenig. Auch Versuche, aus seinem Urin etwas an Wirkstoff zu extrahieren, misslingen. Nach anfänglicher Besserung verschlechtert sich Alexanders Zustand.

Obwohl er stirbt, sind sich die Oxforder Forscher sicher, dass ihr Präparat Leben retten könne. Damit überzeugen sie vor allem das US-Militär. Im Zuge des Zweiten Weltkriegs verlagert sich die Penicilin-Forschung in die Vereinigten Staaten. Doch bevor Pharmakonzerne in der Nachkriegszeit das Antibiotikum für die breite Bevölkerung am Fließband herstellen – und es 1952 in Österreich in Tabletten-Form erzeugt wird –, wird es an weiteren sterbenskranken Zivilisten getestet.

Fast ein Jahr nach dem Polizisten Alexander Albert wird im New Haven Hospital einer schwer kranken Patientin Penicillin injiziert. Die 33-jährige Anne Sheafe Miller leidet an einer Streptokokken- Infektion, die Ärzte haben sie schon fast aufgegeben.

Dennoch wagen sie einen letzten Versuch und setzen das Präparat ein. Diesmal überlebt die Patientin – Miller stirbt hochbetagt mit 90 Jahren.

Sandra Lumetsberger, Ärzte Woche 9/2016

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