Нобелови лауреати – 1945 година

Ърнст Борис Чейн (Ernst Boris Chain)

19 юни 1906 г. – 12 август 1979 г.

Нобелова награда за физиология или медицина, 1945 г. (заедно с Александър Флеминг и Хауърд Флори)

(За откриването на пеницилина и лечебния му ефект при различни инфекциозни заболявания.)

Немско-английският биохимик Ърнст Борис Чейн (нем. Ернст Борис Хайн) е роден в Берлин в еврейско семейство. Баща му, Михаел Хайн, е роден в Русия, но емигрира в Германия, учи химия в Берлин, а след това отваря там доходно химическо производство. Майката на Чейн, Маргарет (Айснер) Хайн, е родена в Германия. През 1920 г. бащата на Чейн умира, като оставя наследство, но заради инфлацията през 1923-1924 г. семейството се разорява. Но все пак остават достатъчно средства, за да може Чейн да получи образование в университета "Фридрих Вилхелм", завършвайки го с диплома по химия. Чейн се занимава сериозно с музика, като мечтае да стане пианист. Но през 1930 г., като получава докторска степен по химия, прави своя окончателен избор и започва да учи биохимия на ферментите в болницата "Шарите" в Берлин.

След две години Чейн става немски гражданин, но когато в Германия идва на власт Хитлер, решава да емигрира в Англия, защото е евреин и има леви политически възгледи. След шест години става британски поданик. Но Чейн не успява да прехвърли в Англия майка си и сестра си и след 1942 г. майка му загива в концентрационен лагер, а сестра му изчезва безследно.

В Англия Чейн работи отначало в лондонската болница към Университетския колеж. Но той смята, че там възможностите за изследователска работа са неудовлетворителни. През същата година се мести в Кеймбридж и започва да работи под ръководството на Фредерик Гоулънд Хопкинс. Макар че лабораторията в Кеймбридж не е оборудвана по-добре от лабораторията в Лондон, обстановката е по-разполагаща към работа и Хопкинс като учен предизвиква искрената възхита на Чейн.

Между другото през 1935 г. Хауърд Флори е назначен за професор в Оксфордския университет. Той е патолог и бактериолог и се опитва да преустрои преподаването и изследователската работа в областта на патологията. За този цел той призовава патолозите експериментатори и химиците да си сътрудничат тясно помежду си. Флори се обръща към Хопкинс с молба да му предложи кандидатура за ръководител на биохимичните изследвания в училището по патология "Уилям Дан" към Оксфордския университет и Хопкинс предлага Чейн.

Една от първите теми, която Флори предлага на Чейн след идването му в Оксфорд, е изследването на антибактериалните вещества, сред които и лизозима, открит от Александър Флеминг през 1922 г. "Лизозимът има всичките свойства на фермент - пише по-късно Чейн, - но свойствата на субстрата от бактерии, върху които той въздейства, бяха неизвестни". Чейн се заема с изолиране на този субстрат (иначе казано - на веществото, върху което въздейства ферментът) и с проучване на взаимодействието му с лизозима. По-късно той казва: "За първи път в живота си се сблъсках с необходимостта да получавам микробна биомаса в големи количество и оттогава този проблем стана основен в научната ми кариера".

По време на своите изследвания на химическите свойство на лизозима Чейн проучва наличните трудове за естествените противомикробни средства. "Тази област ми се струваше доста обширна и почти неизучена и можеха да бъдат открити нови антибактериални вещества, които биха представлявали научен и клиничен интерес" - пише по-късно Чейн. Сред научните трудове той намира първото описание на пеницилина от Флеминг, публикувано през 1929 г.

Флеминг открива пеницилина през 1928 г., но в началото на 30-те години почти спира изследването на веществото, защото е химически неустойчиво и е трудно да бъде произведено в количества, достатъчни за научни изследвания. Чейн пише: "Трудностите, с които се е сблъскал Флеминг, само подтикнаха моя интерес към открития от него пеницилин. Казах на Флори, че ние непременно ще намерим начин да пречистим поне частично пеницилина въпреки неговата неустойчивост... Във връзка с това започнахме работа по изолирането и пречистването му, не само желаейки да намерим нов антибактериален химиотерапевтичен препарат, колкото опитвайки се да изолираме фермента, който - както се надявахме, ще хидролизира общия субстрат на повърхността на клетките на много патогенни бактерии".

По предложение на Чейн Флори издейства от Рокфелеровия фонд субсидии за работа над пеницилина, която започва през 1938 г. Чейн и колегата му Норман Хетли достигат до извода, че пеницилинът не е фермент, а сравнително дребна молекула на органично съединение. Малките размери на молекулата на пеницилина кара изследователите да направят грешните предположения, че ще бъде лесно да разшифроват молекулярната му структура и да го синтезират. Двете предположения се оказват грешни.

Оказва се, че в състава на пеницилина влиза комплекс от реактивни групи (по-късно тази структура е наречена бета-лактам), който преди това никога не е откриван в природата и само в редки случаи се появява в лабораторни условия. Чейн предполага съществуването на подобни структури през 1943 г., но той не е единственият учен, представил подобна гледна точка, а освен това допуска и възможността за структури от друг вид. Едва през 1949 г. въпросът се изяснява благодарение на изследванията по рентгенологична кристалография на Дороти Ходжкин. Оказва се също, че бета-лактамът е труден за синтезиране; макар че синтезът му е осъществен през 1957 г., той си остава и до ден днешен скъпоструващ.

По това време Чейн и Флори откриват, ме вместо да синтезират пеницилин, могат да го получат в концентриран вид с помощта на новата методика лиофилизация, при която пеницилиновият разтвор отначало се замразява, след това наличната вода се сублимира в газообразно състояние и се кондензира при много ниска температура. Особена роля за разработването и конструирането на лабораторното оборудване изиграва Хетли. Към май 1940 г. Чейн и Флори получават непречистен пеницилин в количества, достатъчни да се изпробва ефектът му върху мишки с инфекциозни заболявания, които обикновено водят до летален изход. Резултатите показват терапевтичната ценност на пеницилина при лекуването на разпространени инфекции. На следващата година Флори започва първите клинични изпитания на пеницилина.

Чейн е непостоянен и саможив човек. Отначало отношенията му с Флори са съвсем дружески. Флори ръководи работата, а Чейн внася в нея своя ентусиазъм. Но след 1941 г. техните отношения започват да се развалят: Флори и Хетли заминават за Съединените щати, за да помогнат за изучаването и производството на пеницилина, а Чейн остава в Англия. През 1944 г. се появяват слухове, че Нобеловата награда може да бъде присъдена само на Флеминг или на Флеминг и на Флори и това извежда Чейн от душевно равновесие.

Въпреки всеобщото признание на изследванията на Чейн и на колегите му неговата неудовлетвореност все повече се усилва. Още от самото начало той иска да получи патента за разработената от неговата група методика и през 1948 г. подава заявление за предварителен патент. Обаче Британският съвет по медицински изследвания отхвърля заявлението. След края на войната Чейн решава да заинтересова Оксфордския университет и британското правителство с производството на пеницилин, като разработва програма за промишлена микробиология и технология на ферментацията. Но програмата не е субсидирана и надеждите му се оказват напразни.

Всичките тези неща довеждат до това, че Чейн приема предложението на изследователския център по химическа микробиология към Италианския държавен институт и оглавява първия международен център за изследване на антибиотиците. През 1948 г., преди да замине за Рим, Чейн се жени за Ана Белоф, която работи като биохимик в Оксфордския университет. Семейството има двама сина и една дъщеря. В Италия Чейн продължава своите изследвания на пеницилина. И ако по време на Втората световна война той има важен принос за изясняване на въпроса за строежа на пеницилина, в края на 50-те години той подкрепя усилията на английските учени за производство на полусинтетични пеницилинови производни.

През 60-те години Чейн се връща в Англия като ръководител на катедрата по биохимия в Имперския колеж за наука и технологии към Лондонския университет и като директор на току-що организираната Волфсънова лаборатория. Работата му на тази длъжност е белязана с многобройни конфликти по административни и финансови въпроси. През 1973 г. Чейн се пенсионира. През 1978 г. се разболява и през 1979 г. умира във вилата си в Ирландия.

Чейн е удостоен с много награди, след които медала Берцелиус на Шведското медицинско дружество (1946 г.), медала Пастьор на Пастьоровия институт в Париж (1946 г.), награда в чест на 100-годишния рожден ден на Паул Ерлих от Фонда "Паул Ерлих" (1954 г.) и медала Марота на Италианското химическо дружество (1962 г.). Той е генерален секретар на Световната организация за здравеопазване и член на Нюйоркската медицинска академия, на Френската медицинска академия, на Вайцмановия институт в Израел, на Италианското химическо дружество и на Финландското дружество на биохимиците. През 1949 г. е избран за член на Лондонското кралско дружество.

Превод от руски: Павел Б. Николов