Nobelprisen i fysiologi eller medicin 1945 for opdagelsen af penicillin og dets helbredende virkning på forskellige smitsomme sygdomme, delt med Sir Alexander Fleming og Sir Howard Walter Florey.
Ernst Chain blev født i Berlin i 1906, hvor hans far havde etableret en kemisk fabrik. Med denne baggrund er det ikke overraskende, at han studerede kemi og fysiologi på Friedrich-Wilhelm Universitetet og afsluttede en ph.d.-grad. (om esterasers optiske specificitet) på det patologiske institut på Charité-hospitalet. Denne tidlige karriere bragte ham i kontakt med koryfæer som Walther Nernst, Max Planck, Otto Hahn og Otto Warburg, et pantheon, der vidner om 1920’ernes og 30’ernes forbløffende tyske videnskabelige talent.
På samme tid blev Chain en tilstrækkelig dygtig pianist til at give offentlige koncerter. Han var i en periode musikkritiker for aftenbladet Welt am Abend i Berlin og overvejede seriøst en musikalsk karriere.
Chains familie var jødisk, og efter Hitlers magtovertagelse mistede han ingen tid på at søge tilflugt i England. Hans far var død, da han var tretten år gammel. Hans mor og søster blev i Berlin for at omkomme i en koncentrationslejr.
Chains første stilling i England var på University College Hospital, men da han ikke var imponeret over faciliteterne der, flyttede han hurtigt til Department of Biochemistry i Cambridge på trods af Norman Piries advarsel om, at det var endnu værre der! Ikke desto mindre afsluttede han en ph.d.-grad om syre-base-egenskaberne af fosfolipiderne lecithin og cephalin under ledelse af Frederick Gowland Hopkins, som han beundrede meget.
I 1935 blev Howard Florey professor i patologi i Oxford, og i september 1935 sluttede Chain sig til ham på den nye Sir William Dunn School. Chains generelle forskningsområde havde altid ligget inden for enzymologi, og Florey foreslog, at han skulle undersøge virkningen af lysozym, det bakteriolytiske enzym, som Alexander Fleming havde identificeret i 1920. Under arbejdet med dette enzym stødte Chain på Flemings artikel om penicillin fra svampen Penicillium notatum. Tidligere forsøg i 1932 på at rense penicillin var mislykkedes, men Florey og Chain var enige om, at tiden nu var moden til en grundig undersøgelse af antimikrobielle stoffer, så Chain begyndte eksperimenter med Penicillium i vinteren 1938-1939.
Forholdet mellem disse to mænd var som bekendt ikke gnidningsfrit, men de er begge enige om, at beslutningen om at arbejde med penicillin var drevet af biokemisk nysgerrighed og slet ikke af muligheden for klinisk gavn. Florey bemærkede: “Folk tror nogle gange, at jeg og de andre arbejdede på penicillin, fordi vi var interesserede i menneskehedens lidelser. Jeg tror ikke, at det nogensinde har strejfet os at tænke på den lidende menneskehed. Det var en interessant videnskabelig øvelse, og det er meget tilfredsstillende, fordi det var til nogen nytte i medicinen, men det var ikke grunden til, at vi begyndte at arbejde på det.”
På dette tidspunkt var Floreys gruppe blevet styrket af ankomsten, også fra Cambridge, af den geniale Norman Heatley. Det var Heatley, der udtænkte back-extraction-teknikken til effektiv rensning af penicillin i bulk, hvor penicillins aktive bestanddel blev overført tilbage til vand ved at ændre dets surhedsgrad.
Det afgørende eksperiment fandt sted i maj 1940 (Heatleys dagbog noterer det som lørdag den 25. maj 1940 kl. 11 om morgenen), da otte mus blev systemisk inficeret ved intraperitoneal injektion af en dødelig dosis Streptococcus pyogenes. En time senere fik fire af musene subkutane injektioner af penicillin. Om morgenen var de ubehandlede mus døde. De, der blev behandlet med penicillin, havde det fint og overlevede i dage til uger. Den anekdotiske fortælling siger, at da Chain ankom og så de levende mus, dansede han af begejstring.
Dette førte til produktion i stor skala af rent penicillin og opklaring af dets kemi. Dette arbejde var så betydningsfuldt, at det nu er en næsten ubetydelig fodnote, at Ernst Chain og Howard Florey for at have løst penicillinens virkningsmekanisme delte Nobelprisen i fysiologi eller medicin i 1945 med Alexander Fleming.