Emil von Behring: Pionier der Diphtherie-Serumtherapie und erster Nobelpreisträger für Medizin (1901)

Nobel-Informationskarte

• Prämienjahr: 1901
• Fachgebiet: Physiologie oder Medizin
• Verleihungsbegründung: Für seine Arbeit auf dem Gebiet der Serumtherapie, insbesondere ihrer Anwendung gegen Diphtherie, durch die er einen neuen Weg in der Medizin eröffnet und dem Arzt ein wirksames Mittel gegen Krankheit und Tod in die Hand gegeben hat.
• Geboren: 15. März 1854, Hansdorf, Preußen (heute Polen)
• Verstorben: 31. März 1917, Marburg, Deutschland
• Nationalität: Deutsch
• Institution: Universität Marburg

Leben und Bildung

Emil Adolf von Behring wurde am 15. März 1854 im preußischen Dorf Hansdorf (heute Lawice, innerhalb der Grenzen Polens) geboren. Als zweiter Sohn einer Familie mit dreizehn Kindern stammte Behring aus bescheidenen landwirtschaftlichen Verhältnissen. Sein Vater, Georg August Behring, war Schulmeister, und die Finanzen der Familie waren stark begrenzt. Dennoch wurde das außergewöhnliche akademische Talent des jungen Emil schon früh erkannt.

Behring erhielt seine frühe Ausbildung an einem Gymnasium in Hohenstein. Obwohl seine Familie nicht die Mittel für ein Universitätsstudium hatte, ergab sich für den begabten jungen Studenten eine Gelegenheit. Im Jahr 1874 wurde er an der Kaiser Wilhelm Akademie (der Militärärztlichen Akademie) in Berlin aufgenommen. Diese Institution bot ihren Studierenden ein kostenloses Medizinstudium an, verlangte im Gegenzug jedoch zehn Jahre Militärdienst nach dem Abschluss. Behring akzeptierte diese Bedingungen und schloss sein Medizinstudium 1878 ab.

Während seiner Jahre als Militärarzt forschte Behring intensiv zu Infektionskrankheiten und antiseptischen Mitteln. Nach Stationen in Posen (heute Poznań) und Bonn erregte er im Jahr 1888 mit seiner Arbeit über Jodform Aufmerksamkeit. Während seiner Untersuchungen zu den desinfizierenden Eigenschaften von Jodform in dieser Zeit kam er auf die Idee, dass chemische Substanzen Toxine neutralisieren könnten; dieser Gedanke legte den Grundstein für die revolutionäre Entdeckung, die noch bevorstand.

Als er sich 1889 dem Hygienischen Institut von Robert Koch in Berlin anschloss, betrat Behring eine der produktivsten wissenschaftlichen Umgebungen seiner Zeit. Die Arbeit in Kochs Labor war ein Wendepunkt in Behrings Karriere. Dort hatte er die Möglichkeit, mit Kitasato Shibasaburo zusammenzuarbeiten und seine ersten wichtigen Experimente zur Serumtherapie durchzuführen.

Wissenschaftliche Arbeit

Behrings wissenschaftliche Karriere basierte auf dem Bemühen, die Abwehrmechanismen des Körpers gegen Infektionskrankheiten zu verstehen. Schon vor seinem Eintritt in Kochs Labor hatte er umfangreiche Arbeiten über Antiseptika und deren Wirkung auf lebende Organismen durchgeführt. Seine Beobachtungen zur Fähigkeit von Iodform, das Tetanustoxin zu neutralisieren, führten ihn insbesondere zum Konzept des Antikörpers.

Im Jahr 1890 veröffentlichten Behring und Kitasato eine der bedeutendsten Arbeiten in der Geschichte der Wissenschaft. Darin zeigten sie, dass das Blutserum von Tieren, die gegen Tetanustoxin immunisiert wurden, andere Tiere schützen kann, die später dem Toxin ausgesetzt sind. Diese Entdeckung markierte die Geburt der Serumtherapie. Im selben Jahr, in einer zweiten unter seinem Namen allein veröffentlichten Arbeit, wandte Behring das gleiche Prinzip auf Diphtherie an und bewies die Existenz des Diphtherie-Antitoxins.

Die praktische Bedeutung dieser Entdeckungen war enorm. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts gehörte Diphtherie zu den gefürchtetsten Krankheiten, insbesondere bei Kindern. Die durch falsche Membranen im Rachen gekennzeichnete Krankheit tötete Tausende von Kindern durch Ersticken. Allein in Deutschland starben jährlich etwa 50.000 Kinder an Diphtherie. Behrings Entdeckung bot die erste wirkliche Waffe gegen dieses furchtbare Bild.

Behring unternahm große Anstrengungen, um die Produktion von Antitoxinen zu optimieren. Seine ersten Experimente hatte er an kleinen Tieren durchgeführt, aber zur Herstellung ausreichender Mengen an Serum zur Behandlung menschlicher Patienten waren größere Tiere erforderlich. Pferdeserum wurde als ideale Quelle für Diphtherie-Antitoxin identifiziert. Durch die Exposition von Pferden gegenüber zunehmend höheren Dosen des Diphtherie-Toxins gewann Behring Sera mit hohen Konzentrationen an Antitoxin.

Der Heiligabend des Jahres 1891 markierte einen Wendepunkt in der Geschichte. In Berlin wurde einem jungen Mädchen, das an Diphtherie zu sterben drohte, erstmals das Diphtherie-Antitoxin verabreicht. Das Kind erholte sich, und dieser Erfolg war der erste dramatische Beweis für die klinische Wirksamkeit der Serumtherapie. Damit diese Behandlung jedoch breite Anwendung finden konnte, musste das Antitoxin standardisiert und in großem Maßstab produziert werden.

Die Entdeckung, die zum Nobelpreis führte

Behrings Entdeckung des Diphtherie-Antitoxins beruhte auf dem Verständnis mehrerer grundlegender wissenschaftlicher Prinzipien. Erstens wurde verstanden, dass die Symptome der Diphtherie nicht direkt durch den Diphtherie-Erreger (Corynebacterium diphtheriae) verursacht werden, sondern durch das von ihm produzierte Gift – eine Erkenntnis, die auf Friedrich Löfflers Arbeit aus dem Jahr 1884 aufbaute. Zweitens produziert der Erreger ein spezifisches Gegengift gegen dieses Gift. Drittens kann dieses Gegengift von einem Tier auf ein anderes übertragen werden, um einen passiven Immunschutz zu gewährleisten.

Behrings experimenteller Ansatz war systematisch und gewissenhaft. Zuerst arbeitete er mit Meerschweinchen und Kaninchen, denen er subletale Dosen von Diphtherie-Toxin injizierte und beobachtete, dass sie allmählich gegen das Toxin resistent wurden. Dann nahm er das Blutserum dieser immunen Tiere und gab es anderen mit dem Toxin infizierten Tieren. Die Ergebnisse waren beeindruckend: Die Tiere, die das Serum erhielten, überlebten, während die im Kontrollgruppe starben.

Um den Wirkmechanismus des Antitoxins zu verstehen, führte Behring auch umfangreiche In-vitro-Experimente durch. Als er Antitoxin-Serum mit Toxin in einem Reagenzglas vermischte, zeigte er, dass das Toxin neutralisiert wurde. Dies bewies, dass das Antitoxin direkt auf das Toxin einwirkte und es unschädlich machte. In der Sprache der modernen Immunologie hatte Behring eine der frühesten Beispiele einer Antikörper-Antigen-Wechselwirkung beschrieben.

Der Übergang zur klinischen Praxis war schwierig. Die ersten Serumpräparate waren nicht standardisiert und ihre Potenz variierte. Behring arbeitete zusammen mit Paul Ehrlich an wichtigen Fortschritten bei der Standardisierung von Antikörper-Einheiten. Die von Ehrlich entwickelte Toxin-Antitoxin-Titrationsmethode ermöglichte es, Serumpräparate zuverlässig zu dosieren. Obwohl diese Zusammenarbeit später zu ernsthaften Streitigkeiten zwischen den beiden Männern führte, war sie wissenschaftlich außerordentlich produktiv.

Im Jahr 1893 schlug Behring vor, dass Gift-Antigift-Mischungen zur Verhütung von Diphtherie eingesetzt werden könnten. Dieser Ansatz war ein Vorläufer des Konzepts der aktiven Immunisierung und bildete später die Grundlage für die Entwicklung von Impfstoffen. Ab 1894 wurde Diphtherie-Antitoxin-Serum produziert und in ganz Europa weit verbreitet verwendet. Durch seine Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Hoechst konnte eine großtechnische kommerzielle Produktion erreicht werden.

Die klinischen Ergebnisse der Serumtherapie waren beeindruckend. Vor der Antitoxinbehandlung lag die Sterblichkeitsrate bei Diphtherie über 50 Prozent. Mit der Serumtherapie sank sie auf unter 25 Prozent, und bei frühzeitig behandelten Fällen fiel sie noch deutlich weiter. Diese dramatische Verbesserung brachte Behring zu Recht großen Ruhm ein, und die Öffentlichkeit verlieh ihm den Titel „Retter der Kinder“.

Der Preis und seine Folgen

Bei der ersten Nobelpreisverleihung in Stockholm am 10. Dezember 1901 wurde der erste Nobelpreis für Physiologie oder Medizin an Emil von Behring verliehen. Bei der Entgegennahme des Preises aus den Händen von König Oskar II. von Schweden betonte Behring, dass diese Ehrung nicht nur ihm persönlich, sondern dem gesamten Gebiet der Serologie gebühre. Das Nobelkomitee hob hervor, dass Behring eine neue Bahn in der Medizinwissenschaft eröffnet und dem Arzt eine siegreiche Waffe gegen Krankheit und Tod in die Hand gegeben habe.

Nach dem Nobelpreis setzte Behring seine Arbeit an der Universität Marburg fort. Im Jahr 1901 erhob ihn die preußische Regierung in den Adelsstand mit dem Titel „von“. Einen erheblichen Teil des Preisgeldes verwendete er, um seine Forschung zu finanzieren und eine Serumproduktionsstätte in der Nähe von Marburg einzurichten. Diese Einrichtung operierte unter dem Namen Behringwerke und wurde später einer der wichtigsten Hersteller biologischer Produkte Deutschlands.

In den letzten Jahren seiner Karriere konzentrierte sich Behring auf die Arbeit an Tuberkulose. Er war von dem Misserfolg der Tuberkulin-Therapie von Robert Koch betroffen und versuchte, alternative Ansätze zu entwickeln. Er entwickelte einen Impfstoff gegen Rindertuberkulose (Bovovaccin), doch dieser brachte nicht den erhofften Erfolg. Während des Ersten Weltkriegs leistete seine Arbeit an der Tetanus-Serumtherapie wichtige Beiträge zur Militärmedizin.

Emil von Behring starb am 31. März 1917 in Marburg an einer Lungenentzündung. Der Wissenschaftler, der im Alter von sechsundsechzig Jahren verstarb, hinterließ ein umfangreiches wissenschaftliches Erbe, das die Grundlagen der modernen Immunologie legte. Nach seinem Tod setzte sein Name durch Behringwerke und dessen Produktion von Seren und Impfstoffen fort zu existieren.

Vermächtnis und Einfluss heute

Das wissenschaftliche Vermächtnis von Emil von Behring ist in vielen Bereichen der modernen Medizin nach wie vor spürbar. Das Konzept der Serumtherapie bildet heute die Grundlage für die passive Immuntherapie. Das Prinzip der Antitoxin-Behandlung hat zur Entwicklung lebensrettender Therapien bei zahlreichen Erkrankungen geführt, darunter Tetanus, Botulismus und Schlangenbisse.

Die Arbeit von Behring spielte eine entscheidende Rolle beim Verständnis des humoralen (flüssigkeitsbasierten) Teils des Immunsystems. Die Entdeckung der Antitoxine war der erste und wichtigste Schritt auf dem Weg zur Identifizierung von Antikörpern. Paul Ehrlichs Seitenkettentheorie wurde entwickelt, um Behrings experimentelle Befunde zu erklären, und legte den konzeptionellen Rahmen der modernen Antikörperbiologie fest.

Heute ist Diphtherie dank effektiver Impfprogramme in entwickelten Ländern fast ausgerottet. Das DTaP-Vaccin (Diphtherie-Tollwut-azelluläre Pertussis) ist einer der Hauptbestandteile von Kinderimpfprogrammen weltweit. Der erste Schritt auf diesem Weg zum Erfolg war die Entdeckung des Antitoxins durch Behring im Jahr 1890.

Das Auftreten der Konvalesenplasmatherapie während der COVID-19-Pandemie zeigte, dass das von Behring vor 130 Jahren etablierte Prinzip der Serumtherapie nach wie vor gültig ist. Die therapeutische Anwendung von Plasma genesener Patienten stellt im Wesentlichen eine moderne Anwendung von Behrings Antikörperansatz dar. Monoklonale Antikörpertherapien repräsentieren den fortgeschrittensten Punkt dieser Tradition.

Der Name Behring lebt heute in vielen Institutionen in Deutschland weiter. Die Emil-von-Behring-Bibliothek an der Philipps-Universität in Marburg bewahrt sein Andenken. Die Deutsche Post hat im Laufe der Jahre Briefmarken zu seinen Ehren herausgegeben. Behringwerke führt nach verschiedenen Fusionen und Übernahmen heute unter dem Namen CSL Behring weiter und ist einer der weltweit führenden Hersteller von plasmaderivaten Therapien.

Weniger bekannte Fakten

• Behring konnte an der Zeremonie nicht teilnehmen, als ihm der Nobelpreis verliehen wurde; er erhielt die Auszeichnung über die deutsche Botschaft in Schweden. Eine schlechte Gesundheit hinderte ihn daran, zu reisen.
• Trotz Paul Ehrlichs kritischer Beiträge zur Standardisierung des Antitoxins teilte Behring den Nobelpreis nicht mit ihm. Dies führte zu einer langjährigen Spannung zwischen den beiden Männern.
• Behring, der seine Karriere als Militärarzt begonnen hatte, musste seinen zehnjährigen Wehrdienst absolvieren und konnte erst im Alter von 35 Jahren zur zivilen Forschung übergehen.
• Die Geschichte des ersten Kindes, das mit dem Diphtherie-Antitoxin behandelt wurde, sorgte in Deutschland für große Aufregung, da sie mit Heiligabend zusammenfiel und Behring den Status eines Volkshelden verlieh.
• Behring erwarb durch den Antitoxin-Produktionsvertrag mit der Hoechst-Gesellschaft ein beträchtliches Vermögen und nutzte es, um einen großen Besitz in der Nähe von Marburg zu kaufen.
• In seinem Privatleben war er eher zurückhaltend und anfällig für Depressionen. Er stritt häufig mit Kollegen und war besonders empfindlich, was wissenschaftliche Prioritäten betraf.
• Zusätzlich zu seiner Auszeichnung als erster Träger des Nobelpreises für Medizin erhielt Behring zahlreiche weitere internationale Ehrungen und Medaillen, darunter die Ehrenlegion.