Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde 1945 voor de ontdekking van penicilline en de genezende werking daarvan bij verschillende infectieziekten, gedeeld met Sir Alexander Fleming en Sir Howard Walter Florey.
Ernst Chain werd in 1906 in Berlijn geboren, waar zijn vader een chemische fabriek had opgericht. Met deze achtergrond is het niet verwonderlijk dat hij scheikunde en fysiologie studeerde aan de Friedrich-Wilhelm Universiteit en een D.Phil. (over de optische specificiteit van esterases) in het Instituut voor Pathologie van het Charité-ziekenhuis. Deze vroege carrière bracht hem in contact met grootheden als Walther Nernst, Max Planck, Otto Hahn en Otto Warburg, een pantheon dat getuigt van het verbazingwekkende Duitse wetenschappelijke talent van de jaren ’20 en ’30.
Tegzelfdertijd werd Chain een voldoende bekwaam pianist om openbare concerten te geven. Hij was een tijdje de muziekcriticus van het Berlijnse avondblad Welt am Abend en overwoog serieus een muzikale carrière.
Chains familie was Joods en nadat Hitler aan de macht was gekomen, zocht hij snel zijn heil in Engeland. Zijn vader was gestorven toen hij dertien was. Zijn moeder en zuster bleven in Berlijn en kwamen om in een concentratiekamp.
Chains eerste baan in Engeland was in het University College Hospital, maar omdat hij niet onder de indruk was van de faciliteiten daar, verhuisde hij al snel naar het Department of Biochemistry in Cambridge, ondanks de waarschuwing van Norman Pirie dat het daar nog slechter was! Niettemin voltooide hij een doctoraat over de zuur-base eigenschappen van de fosfolipiden lecithine en cefaline onder supervisie van Frederick Gowland Hopkins, die hij zeer bewonderde.
In 1935 werd Howard Florey hoogleraar pathologie in Oxford en in september 1935 voegde Chain zich bij hem in de nieuwe Sir William Dunn School. Chain’s algemene onderzoeksgebied was altijd de enzymologie geweest en Florey stelde voor dat hij de werking van lysozym zou bestuderen, het bacteriolytische enzym dat Alexander Fleming in 1920 had geïdentificeerd. Terwijl hij aan dit enzym werkte, stuitte Chain op Fleming’s artikel over penicilline uit de schimmel Penicillium notatum. Eerdere pogingen in 1932 om penicilline te zuiveren waren mislukt, maar Florey en Chain waren het erover eens dat de tijd nu rijp was voor een grondig onderzoek naar antimicrobiële stoffen en dus begon Chain in de winter van 1938-1939 met experimenten met Penicillium.
De relatie tussen deze twee mannen was niet zonder wrijving, maar zij zijn het er beiden over eens dat de beslissing om aan penicilline te werken werd ingegeven door biochemische nieuwsgierigheid en helemaal niet door de mogelijkheid van klinisch voordeel. Florey merkte op: “Mensen denken soms dat ik en de anderen aan penicilline werkten omdat we geïnteresseerd waren in de lijdende mensheid. Ik denk niet dat het ooit in ons opkwam om de mensheid te laten lijden. Dit was een interessante wetenschappelijke oefening, en het feit dat het enig nut had in de geneeskunde stemt tot grote voldoening, maar dit was niet de reden waarom we eraan begonnen te werken.”
Tegen die tijd was Florey’s groep versterkt door de komst, eveneens uit Cambridge, van de geniale Norman Heatley. Het was Heatley die de back-extraction techniek bedacht voor het efficiënt zuiveren van penicilline in bulk, waarbij het actieve bestanddeel van penicilline werd teruggebracht in water door de zuurgraad ervan te veranderen.
Het kritieke experiment vond plaats in mei 1940 (Heatley’s dagboek vermeldt het als 11 uur op zaterdag 25 mei 1940) toen acht muizen systemisch werden geïnfecteerd door intra-peritoneale injectie van een dodelijke dosis van Streptococcus pyogenes. Een uur later kregen vier van de muizen subcutane injecties met penicilline. s Morgens waren de onbehandelde muizen dood. De met penicilline behandelde muizen waren in orde en overleefden nog dagen tot weken. Het anekdotische verhaal is dat toen Chain aankwam en de levende muizen zag, hij danste van opwinding.
Dit leidde tot de productie op grote schaal van zuivere penicilline en de oplossing van de chemie ervan. Dit werk was zo belangrijk dat het nu een bijna onbelangrijke voetnoot is dat Ernst Chain en Howard Florey, voor het oplossen van het werkingsmechanisme van penicilline, de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde van 1945 deelden met Alexander Fleming.