„Pieniądze, cierpliwość, umiejętności i szczęście”
170 lat temu 14 marca urodził się Paul Ehrlich, badacz, twórca nowoczesnego projektowania leków, noblista.
14 marca 1854 roku w Strzelinie (Strehlen), wówczas należącym do Królestwa Prus urodził się Paul Ehrlich. Jego rodzice byli dobrze sytuowanymi żydami. Ojciec, Ismar Ehrlich, był właścicielem destylarni i producentem napojów alkoholowych oraz agentem loteryjnym w Strzelinie. Przewodził również miejscowej gminie żydowskiej, jednak Paul nie przejawiał większego przywiązania do religijnych tradycji. Ze strony matki, Rosy Weigert był spokrewniony z Carlem Weigertem, wybitnym patologiem który uczył go technik barwienia oraz młodszym Fritzem, który prowadził badania w zakresie chemii i fizyki. Niewątpliwie szczególna atmosfera domu rodzinnego wykształciła w młodym Paulu szacunek dla wiedzy i potrzebę jej zdobywania. Szybko też zaczął przejawiać wyjątkowe zainteresowanie naukami przyrodniczymi. Już podczas nauki w gimnazjum św. Marii Magdaleny we Wrocławiu, przeprowadzał pierwsze próby badań mikroskopowych zafascynowany technikami barwienia preparatów, które odkrywał dzięki znajomości z Carlem Weigertem. Dalszą edukację podjął w zakresie medycyny na Uniwersytetach; Wrocławskim, Strasburskim oraz Albrechta i Ludwika we Fryburgu. Wreszcie, przenosząc się wraz ze swoim promotorem Juliusem Cohenheimem do Lipska, uzyskał w roku 1878 stopień doktora medycyny dzięki rozprawie na temat barwienia (oczywiście!) tkanek zwierzęcych przy pomocy związków anilinowych. Warto odnieść to do dzisiejszych czasów gdzie uzyskanie doktoratu w wieku 24 lat jest osiągnięciem godnym podziwu, a Paul nie miał wcale opinii wybitnego studenta. Jeszcze większe wrażenie musi robić uzyskanie tytułu profesora raptem cztery lata później. Wszystko dzięki młodzieńczej pasji do „kolorowania preparatów mikroskopowych”. Jednak prace nad barwieniem tkanek i komórek znacząco przyczyniły się do rozwoju hematologii. Między innymi odkrył mastocyty zasadochłonne i opracował metody rozróżniania komórek układu odpornościowego. Dzięki temu mógł również stworzyć podstawy do kategoryzacji anemii oraz białaczek. W tym samym czasie współpracował z Robertem Kochem mikrobiologiem odkrywcą bakterii gruźlicy. Okres ten ma szczególne znaczenie bowiem już wtedy w jego umyśle poczęło kiełkować przekonanie, że wyizolowanie i poznanie źródła choroby pozwoli opracować testy dzięki którym można będzie szybciej znaleźć skuteczny lek.
Trzeba przyznać że Ehrlich miał sporo szczęścia. Urodził się w bogatej rodzinie i wyrastał w otoczeniu wybitnych przedstawicieli swojej epoki. Sam lubił powtarzać, że kluczem do sukcesu w nauce jest 4xG czyli: „Geld, Geduld, Geschick und Glück” (pieniądze, cierpliwość, umiejętności oraz szczęście). Dziś w dalszym ciągu trudno o lepszą receptę na sukces naukowy. Polska nauka od dłuższego czasu utrzymuje poziom zaskakująco wysoki jeśli weźmiemy pod uwagę finansowanie, które jest po prostu śmieszne. Możliwe to jest właśnie dzięki pasji i umiejętnościom badaczy, cierpliwości środowiska, a pewnie i dużej dawce szczęścia. Słowa Ehrlicha wymagają jednak pewnego komentarza, zwłaszcza postawienie pieniędzy na pierwszym miejscu. Nie jest to oznaką pogoni za majątkiem, czy materializmu zmanierowanego potomka lokalnych przedsiębiorców. Przez pewien czas nawet sam finansował swoje badania ze środków własnych oraz… posagu żony. Ożenił się w 1883 roku z Hedwig Pinkus, córką znanego na Śląsku właściciela zakładów włókienniczych. Paul Ehrlich na pewien czas przeniósł się do Pródnika rodzinnego miasta żony a pozycja teścia oraz jego wyrozumiałość dla naukowej pasji zięcia pozwoliło Ehrlichowi wyposażyć laboratorium i funkcjonować nawet po stracie pracy. Dzięki temu mógł odkryć, że zużycie tlenu jest zależne od rodzaju tkanki i może być powiązane z poziomem metabolizmu. Ponadto przedstawił możliwości wykrywania tego zjawiska przy pomocy (jakże by inaczej) odpowiednich barwników. Praca ta była podstawą uzyskania w roku 1885 habilitacji. W tym momencie nasz dzisiejszy bohater był już znany w środowisku naukowym. Wspólnie z Robertem Kochem rozpoczął badania nad mechanizmami powstawania odporności oraz możliwościami wykorzystania tuberkuliny w leczeniu gruźlicy. Wprawdzie odkryta przez Kocha tuberkulina była aktywnie promowana jako rewolucyjny lek na gruźlicę, co zakończyło się w atmosferze skandalu, gdy wyszedł na jaw brak oczekiwanego działania. Dlatego w biografiach Ehrlicha wątek ten poruszany jest cokolwiek nieśmiało. Paul tak bardzo chciał pomóc swojemu przyjacielowi i pracodawcy, że wstrzyknął sobie sam tuberkulinę aby zapewnić o swoim poparciu. Jednak trzeba oddać mu też sprawiedliwość, bowiem gdy jego prace wykazały że tuberkulina nie działa, znalazł dla niej nowe zastosowanie w diagnostyce gruźlicy. Zastosowanie, które funkcjonuje zresztą do dnia dzisiejszego. On sam aby poprawić swój stan zdrowia nadszarpnięty gruźlicą wyjechał do Egiptu. Niemniej porażka tuberkuliny przyczyniła się też z pewnością do rozwoju jego postawy wobec poszukiwania leków – które powinny działać – ale nie szkodzić.
Wreszcie w roku 1899 przeniósł się do Frankfurtu, aby objąć stanowisko dyrektora Królewskiego Pruskiego Instytutu Terapii Doświadczalnej ustanowionego tam dla badań nad możliwościami leczenia nowotworów. Ehrlich przeniósł tam w pierwszej kolejności swoje rozpoczęte jeszcze w Berlinie badania nad surowicami, odpornością i serum dla leczenia chorób zakaźnych jak błonica. W swoim wykładzie inauguracyjnym przedstawił teorię łańcucha bocznego, według której odporność polega na wytwarzaniu łańcuchów przez niektóre komórki, które funkcjonują jako swoiste łapki wiążące toksyny w organizmie. Wyłapanie tych tworów gdy zostaną uwolnione do krwi pozwoli przenieść je jako swego rodzaju odtrutkę do nowego organizmu. Teoria ta przez niektórych uznana za szaleństwo stała się podstawą przyznania mu w roku 1908 nagrody Nobla za badania na polu fizjologii i medycyny.
Spostrzeżenie, że fragmenty biologicznych struktur potrafią bardzo precyzyjnie namierzać patogeny oraz w oczywisty sposób nie szkodzić pozostałym elementom organizmu pozwoliło mu wysunąć hipotezę że tego samego można oczekiwać od prostszych i możliwych do pozyskania w laboratorium związków chemicznych. Takie związki powinny mieć zdolność do rozpoznawania i wiązania łańcuchów bocznych patogenu i tylko jego. Leki zbudowane w oparciu o tą hipotezę stałyby się „magicznymi pociskami”, które samodzielnie wyszukają i zniszczą chorobotwórczy patogen omijając zdrowe tkanki i komórki organizmu. Wprowadził też termin „chemoterapia” dla podkreślenia, że leki takie powstają jako połączenie wiedzy chemicznej i biologicznej. Zgodnie ze swoim ulubionym powiedzeniem Ehrlich potrzebował jedynie trochę szczęścia i dużo pieniędzy. Wiedzę oraz cierpliwość zgromadził podczas żmudnych prac w ciągu całego życia.
Chemiczna cząsteczka jako magiczny pocisk omijający zdrowe komórki i precyzyjnie niszczący zagrożenie (Robert Musioł, @biorender.com)
Szczęśliwie dla niego oraz całej farmakologii poznał Franziskę Speyer wdowę po bankierze żydowskiego pochodzenia Georgu Speyerze. Postanowiła ona wesprzeć starania naukowca fundując obok jego instytutu Georg Speyer Haus i przekazując go Ehrlichowi wraz ze środkami na badania. W ten sposób powstał nowy, funkcjonujący do dziś Instytut Badań Chemioterapeutycznych im. Georga Speyera. Zgodnie z rosnącym w nim przekonaniem, że poszukiwanie nowych leków powinno łączyć w sobie badania z zakresu chemii oraz biologii takie laboratoria urządził w nowym budynku. Lokalizacja instytutu we Frankfurcie była wyjątkowo udana gdyż miasto to obfitowało w prężnie rozwijający się przemysł chemiczny gromadząc wielu świetnych specjalistów. W tym samym roku Ehrlich opublikował artykuł, w którym po raz pierwszy pojawił się termin chemioterapia, zamieszczony w kolumnie „Frankfurter Zeitung und Handelsblatt” z 4 września, zatytułowanej „Die Aufgaben der Chemotherapie” (Zadania Chemioterapii). Swoje wysiłki skoncentrował na chorobach pasożytniczych wywoływanych przez świdrowce. U ludzi najczęstszą, bardzo rozpowszechnioną chorobą wywoływaną przez świdrowce była kiła zwana również syfilisem i dziesiątkiem innych nazw. Ta przenoszona drogą płciową poprzez zakażenie bakterią krętkiem bladym (łac. Treponema pallidum) choroba nękała w szczególności społeczeństwa europejskie. Szacuje się że w XIX wieku leczenia przeciwko kile mógł wymagać co piąty przedstawiciel młodych dorosłych (15-34 lat). Owo leczenie jednak w tamtych czasach polegało najczęściej na równie szkodliwym jak sama choroba nacieraniu rtęcią. Powstało nawet powiedzenie „jedna noc z Wenus, całe życie z Merkurym” opisujące przykre konsekwencje przygodnego seksu (Wenus – bogini miłości, Merkury zaś, to angielska nazwa rtęci).
Paul Ehrlich poszukiwanie skutecznego luku rozpoczął od testowania bliskich jego sercu barwników. Szybko zauważył, że niektóre z nich jak czerwień trypanowa są zdolne do niszczenia bakterii wywołujących chorobę u zwierząt doświadczalnych. Testował przez pewien czas kwas arsanilowy który również był skuteczny, jednak wbrew potocznej nazwie „Atoxyl” wykazywał znaczną toksyczność. Testując inne pochodne zawierające arsen zauważył że związek o kodzie 418 dawał jeszcze lepsze efekty. Wreszcie wspólnie z asystentem Sahachiro Hatą odkryli arsfenaminę czyli preparat 606 (szósty w szóstej serii – jak tu nie wierzyć w numerologię?), który niszczył wszystkie bakterie po jednej dawce. Związek ten pod nazwą Salvarsan (od połączenia łacińskich słów ocalić – salvare i zdrowie – sanus) został wprowadzony do leczenia syfilisu w roku 1910, otwierając nową epokę chemicznych środków przeciwbakteryjnych. Jednak szybko okazało się że szkodliwość Salvarsanu jest większa niż pierwotnie zakładano i został on po dwóch latach zastąpiony przez Neosalvarsan. Warto zauważyć że pomimo wprowadzenia leku do praktyki lekarskiej nie znano jego prawdziwej struktury. Ta została przedstawiona dokładnie dopiero w roku 2005. Zresztą i Neosalvarsan szybko został zastąpiony jeszcze lepszymi antybiotykami. Jednak metoda opracowana przez Ehrlicha poszukiwania aktywnego związku i modyfikowania go dla pozyskania bardziej użytecznych właściwości stała się złotym standardem w badaniach farmakologicznych i jest z powodzeniem stosowana do dziś. Paul Ehrlich i Sahachiro Hata przetestowali około 300 związków aby uzyskać Salvarsan, dziś zespoły naukowców testują już dziesiątki i setki tysięcy aby tworzyć leki bardziej bezpieczne i skuteczne. Okres świetności badań w Georg Speyer Haus oraz rosnącej sławy Paula Ehrlicha zbiega się z wydarzeniami które położyły się długim cieniem na historii Europy. W dniu 4 października 1915 roku podpisał niesławny manifest poparcia dla przystąpienia Niemiec do wojny. Niecały rok później zmarł w wyniku zawału mięśnia sercowego.
W 2009 roku powstała Europejska sieć uniwersytetów kształcących doktorów w zakresie chemii leków nosząca imię Paula Ehrlicha (http://www.pehrlichmedchem.eu/) Obecnie zrzesza 65 uczelni z 23 krajów. Oczywiście Uniwersytet Śląski też do niej należy.
Moje ulubione zdjęcie Paula Ehrlicha wykonane w jego gabinecie Georg-Speyer Haus we Frankfurcie. Pokazuje jak często ziarenka odkryć naukowych kwitną tam gdzie niewprawne oko dostrzega tylko chaos. © picture alliance/akg-images
Robert Musioł