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Fotos (3):  Nanut/Regal
Alexander Fleming war vorbereitet und brachte so die nötige Aufmerksamkeit zur Entdeckung des Penicillins auf.

Ein Rasen aus Pinselschimmel erregte die Aufmerksamkeit: im Umkreis gediehen keine Staphylokokken. „That is funny...“, wunderte sich Fleming.

Aufnahme der Original-Petrischale Flemings mit Schimmelpilzrasen.

 
Leben 20. Jänner 2010

Der heilende Schimmelsaft

Eine Wunderwaffe revolutioniert die Medizin.

Ein Torero aus Bronze vor der Plaza de Toros in Madrid zieht salutierend seine Kappe vor dem Mann, dessen Entdeckung nicht nur verletzte Stierkämpfer vor dem Tod gerettet hat. Auf der ganzen Welt wurden Denkmäler für ihn errichtet, Straßen und Plätze nach ihm benannt und Briefmarken, Münzen und Medaillen mit seinem Konterfei herausgegeben. Er wurde geadelt und mit Ehrendoktoraten überhäuft. Er aber blieb bescheiden. „Die Substanz wurde von der Natur und einem gewissen Schimmelpilz hervorgebracht, ich habe sie nur gefunden und ihr einen Namen gegeben“, pflegte er zu sagen. Der Matador schwenkt seine „Montera“ vor der Büste von Alexander Fleming (1881–1955), dem Entdecker des Penicillins.

Der schottische Bakteriologe Alexander Fleming im St. Mary’s Hospital in London war schon lange auf der Suche nach einer Substanz, die pathogene Keime abtöten konnte, ohne gesundes Gewebe im Körper zu zerstören. Der Zufall wehte ihm tatsächlich ein solches Wundermittel in eine seiner Kulturen.

Glück des Tüchtigen

Fleming hatte wirklich Glück, aber von jener Sorte, die bekanntlich „nur dem hold ist“, der „darauf vorbereitet ist“.

Fleming war darauf vorbereitet. Aus einer einfachen Beobachtung – andere hätten dies vielleicht gar nicht bemerkt – zog er die richtigen Schlüsse und legte den Grundstein zur Entwicklung einer Wunderwaffe gegen Krankheit und Tod.

Bereits 1922 beobachtet der Bakteriologe, dass zahlreiche menschliche Körpersekrete, wie etwa das der Nase oder die Tränenflüssigkeit, in der Lage sind, das Wachstum von Bakterien zu hemmen. Da die Substanz eine Art Enzym war, taufte er sie „Lysozym“.

Dummerweise wirkte die neue Substanz fast nur auf harmlose Bakterien, gegen pathogene Keime leider kaum. Aber Flemings Aufmerksamkeit war erregt. Als sechs Jahre später ein Schimmelpilz zufällig in eine seiner Petrischalen – die runden flachen Glasschalen mit dem überlappenden Deckel zum Schutz gegen Luftkeime sind übrigens nach ihrem Erfinder, dem deutschen Chemiker Julius Richard Petri, benannt – geweht wurde, war er jedenfalls „darauf vorbereitet“.

Am 3. September 1928 fiel Fleming bei der Überprüfung seiner Staphylokokkus-aureus-Kulturen auf, dass eine davon verunreinigt war. Ein etwa münzgroßer Schimmelrasen hatte sich auf dem Nährmedium ausgebreitet. Aber etwas war anders als sonst bei den unvermeidbar immer wieder vorkommenden Verunreinigungen der Kulturen. „That is funny...“, kommentierte Fleming nachdenklich die verdorbene Kultur. Lapidarer ist wohl niemals eine im wahrsten Sinn des Wortes weltbewegende Entdeckung kommentiert worden.

Was Fleming sah: Um den Pilzrasen herum hatte sich ein schmaler, durchsichtiger klarer Saum gebildet, der die vorher gut entwickelte Staphylokokkenkultur zerstört hatte. Das konnte letztlich nur eines bedeuten: der Schimmel hatte eine bakterizide oder bakteriostatische Flüssigkeit erzeugt. „Produziert dieser Schimmelpilz tatsächlich die lange gesuchte Substanz gegen die gefürchteten Eitererreger?“, fragte sich Fleming. Er fotografierte die Platte und widmete sich – trotz der allgemeinen Gleichgültigkeit seiner Kollegen gegenüber seiner Entdeckung – von nun an ganz dem Studium des zufällig in sein Leben getretenen geheimnisvollen Pinselschimmels. Die „verdorbene“ Petrischale hütete er sein Leben lang wie einen Schatz. Er züchtet den – übrigens erst zwei Jahre später endgültig als „Penicillium notatum“ identifizierten – Schimmelpilz weiter und konnte bald die Ungefährlichkeit der Substanz für den Organismus nachweisen.

Penicillin-Extraktion

Fleming gelang es allerdings nicht – auf seiner Abteilung im St. Mary’s Hospital in London gab es weder einen Chemiker noch einen Biochemiker –, den bisher unbekannten Wirkstoff, den er „Penicillin“ nannte, aus dem Schimmelpilzsaft zu extrahieren, anzureichern, in großen Mengen herzustellen und damit für die Therapie verfügbar zu machen. Dies erreichte erst 1940 eine Arbeitsgemeinschaft in Oxford. Dem sogenannten Oxford-Kreis mit dem Australier Howard Florey (1898–1968), dem aus Deutschland vor den Nazis geflüchteten Ernst Boris Chain (1906–1979), und dem englischen Wissenschafter Norman G. Heatley (1911–2004) gelang es, das Problem überraschend schnell zu lösen. Nach sensationell erfolgreichen Tierversuchen behandelten sie im Februar 1941 erstmals den mit einer Sepsis im Sterben liegenden 43-jährigen Polizisten Albert Alexander. Der Patient fieberte prompt ab, das Blutbild besserte sich und der Todkranke erholte sich zunächst aufregend rasch. Da der geringe Vorrat an Penicillin aber bald aufgebraucht war – die verzweifelten Mediziner versuchten sogar aus dem Urin des Kranken Penicillin rückzugewinnen – konnte die Behandlung nicht fortgesetzt werden und der junge Mann starb einen Monat später.Alle Beteiligten waren sich aber jetzt sicher: wäre genügend Penicillin vorhanden gewesen, hätte der Patient gerettet werden können.

Erste Heilungserfolge

Mit neuen Penicillinvorräten gelang es in der Folge, endlich mehrere Patienten, die an Sepsis, vereiterten Wunden oder Gonorrhö erkrankt waren, spektakulär zu heilen. Jetzt erkannte auch das Militär die Bedeutung des Penicillins für die verwundeten Soldaten. Die großtechnische Herstellung war aber in England unter Kriegsbedingungen nicht möglich. So wurde das von der Oxforder Gruppe isolierte Penicillin zunächst von mehreren amerikanischen Pharmafirmen – die in einer gemeinsamen finanziellen und wissenschaftlichen Kraftanstrengung erstaunlich schnell die Probleme der Massenproduktion gelöst hatten – hergestellt. Bereits 1944 wurden große Mengen an die Armee geliefert. Ab 1945 gab es Penicillin bereits auf Rezept in den amerikanischen Drugstores.

Fleming, Chain und Florey erhielten 1945 den Nobelpreis für Medizin. Norman Heatley ging leer aus. Auf ihn – „Penicillin’s Forgotten Man“ – geht nicht nur die berühmte Oxford-Einheit, heute IE-Einheit, zurück. Er löste als genialer Bastler auch mehrere wichtige technische Probleme der Isolierung und Konzentration des Penicillins. Erst im Jahr 1990 bekam er einen Ehrendoktortitel der Universität Oxford. Nach den sensationellen Erfolgen des Penicillins und der nach und nach entdeckten noch wirksameren, dafür aber auch toxischeren Folgepräparate sahen manche schon ein Ende aller Infektionskrankheiten in Sicht. Sie haben sich leider geirrt.

Von Dr. Wolfgang Regal und Dr. Michael Nanut, Ärzte Woche 3 /2010

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