Professor Dr. John Jacob Abel (1857 – 1938) gelang 1926 erstmals die Herstellung von Insulinkristallen. Dies bedeutete einen bahnbrechenden Fortschritt, denn so konnten deutlich reinere Insulinpräparate produziert werden. Abel stellte auch fest, dass es sich beim Insulin um ein Eiweiß handelt. Diese Entdeckungen machte Abel mit 69 Jahren. Nach seinem Studium in Deutschland hatte er in den USA das Fach Pharmakologie begründet und war jahrzehntelang erfolgreich an der Johns-Hopkins-Universität in Baltimore tätig. Während seine Forschungen zum Epinephrin und seine Suche nach den Hypophysen-Hormonen nicht vollständig zum Ziel führten, ging er mit der Entdeckung der Insulinkristalle in die Geschichte der Diabetesforschung ein.
Zunächst sehr unreine Insulinpräparate
Nach der Entdeckung der Insulinbehandlung des Diabetes wurde seit Januar 1923 von der Firma Eli Lilly in den USA Insulin vertrieben. Aber die Qualität der Reinigung und die Standardisierung der Insulinpräparate waren noch sehr unbefriedigend. Für die Betroffenen war das nicht ungefährlich, sie konnten nie sicher sein, wie konzentriert das Insulinpräparat war und man riet ihnen deshalb dazu, beim Übergang zu einem neuen Insulinfläschchen sehr vorsichtig mit der Dosierung zu sein. Im seinem 1925 erschienenen Lehrbuch schreibt der Berliner Internist Friedrich Umber: "Die Standardisierung des Insulins kann zur Zeit nur Näherungswerte geben und daher ist die sorgsame Beobachtung der Wirkungsweise unerlässlich." Er bemerkt auch, dass von den vielen bereits verfügbaren Insulinpräparaten das Dänische Insulin Leo am besten vertragen wurde [Umber 1925]. Es war noch völlig unklar, um was für einen Stoff es sich beim Insulin handelte. Bis dahin kannte man noch kein Hormon, dass aus einem Eiweiß bestand, deshalb vermutete man alle möglichen Zusammensetzungen. Der an der Johns-Hopkins-Universität in Baltimore als Pharmakologe tätige Professor Dr. John Jacob Abel (Abbildung 1), der sich bereits mit Forschungen zum Adrenalin und der Suche nach den Hormonen der Hypophyse befasst hatte, schaffte 1926 mit der Darstellung des Insulins in kristalliner Form einen entscheidenden Fortschritt. Die Herstellung wesentlich reinerer und konzentrierterer Insulinpräparate wurde nun möglich [Abel 1926].
© Foto: Dale HH. Obit Not Fellows R Soc. 1939;2(7):577–585
Abb. 1: Prof. Dr. John Jacob Abel im Labor.
Ein Bauernsohn aus Ohio will in Deutschland studieren
Geboren wurde John Jacob Abel in Cleveland, Ohio. Die Eltern waren Farmer, die Vorfahren stammten aus der Rheinpfalz. Er arbeitete zunächst als Lehrer für Mathematik, Latein und Naturwissenschaften an einem College in La Porte, Indiana. Im Jahr 1883 heiratete er Mary Hinman, eine Lehrerkollegin. Dann studierte er an der Johns-Hopkins-Universität Physiologie und fasste einen Entschluss: Er wollte unbedingt in Deutschland Medizin studieren, damals das weltweite Mekka der medizinischen Forschung. Mit seiner Frau brach er 1884 nach Europa auf, all ihr gespartes Geld investierte das Paar in den Europaaufenthalt. Sieben Jahre verbrachten die beiden dort [MacNider 1946].
Studium und Promotion in Deutschland
Abel studierte bei den damals berühmtesten Kapazitäten Deutschlands. In Leipzig lernte er bei Carl Ludwig, dem Nestor der modernen physiologischen Forschung. Anatomie hörte er bei Wilhelm His und Innere Medizin bei Adolf von Strümpell. Die Arbeit an seiner Promotion begann er im Labor von Carl Ludwig. 1886 verbrachte er in Straßburg und hörte Vorlesungen der Internisten Adolf Kußmaul und Friedrich Daniel von Recklinghausen. 1887 hörte er bei Wilhelm Erb in Heidelberg. Von 1887 bis 1888 wohnte er in Straßburg und besuchte erneut Vorlesungen von Adolf Kußmaul sowie seinem Nachfolger Bernhard Naunyn, von Felix Hoppe-Seyler, dem Begründer der Biochemie, und von Oswald Schmiedeberg, dem Begründer der Pharmakologie [Mac Nider 1946]. All diese Forscher und Kliniker, deren Namen in die Medizingeschichte eingegangen sind, verfügten über gut ausgestattete Forschungsinstitute. Lehre und Forschung waren eng verbunden. In den USA war dies damals nicht üblich. 1888 schloss Abel in Straßburg sein Medizinstudium mit der Promotion ab [Abel 1888]. Ein Jahr später entdeckten Josef von Mering und Oskar Minkowski in Straßburg den Pankreasdiabetes, mit Sicherheit hat Abel davon erfahren [Jörgens 2022].
Abels Traum: Pharmakologe in den USA
Besonders beeindruckt war Abel von den Arbeiten des Pharmakologen Oswald Schmiedeberg (1838 – 1921), dem Schüler von Rudolf Buchheim. Buchheim hatte in der damals deutschsprachigen Universität Dorpat (heute Tartu in Estland) 1860 das weltweit erste und lange Zeit einzige Forschungsinstitut für Pharmakologie eröffnet. Sein Schüler Schmiedeberg war 1872 an den Lehrstuhl für Pharmakologie der neu gegründeten Kaiser-Wilhelms-Universität Straßburg berufen worden. 1887 konnte er mit seinem Institut einen hervorragend ausgestatteten Neubau beziehen. Abel träumte davon, so ein Institut in den USA zu leiten (Abbildung 2).
© Foto: Héran J et al. Histoire de la médecine à Strasbourg. La Nouée Bleue, Straßburg, 1997
Abb. 2: Von solch einem Institut träumte Abel: das Pharmakologische Institut der Universität Straßburg.
Berufung nach Ann Arbor
Nach der Promotion hospitierte Abel in Wien bei dem berühmten Internisten Hermann Nothnagel. Danach ging er nach Bern ins Medizinisch Chemische Institut zu Marcel Nencki. Dort erreichte ihn der Ruf an die Universität von Michigan. Man suchte einen Kandidaten für eine neu geschaffene Professur für Pharmakologie. Schmiedeberg hatte Abel für den Posten empfohlen und so wurde Abel im Januar 1991 in Ann Arbor der erste Pharmakologe an einer US-amerikanischen Universität. Vor der Heimreise machte Abel noch einen Abstecher nach Berlin, um Neuigkeiten über das von Robert Koch zur Tuberkulosebehandlung propagierte Tuberkulin zu hören. Koch hatte seine Entdeckung des Tuberkulins am 4. August 1890 auf dem X. Internationalen medizinischen Kongress in Berlin vorgestellt. Darüber berichtete Abel in seinem ersten Vortrag in Ann Arbor. Aber die Position in Ann Arbor entsprach nicht Abels Vorstellungen, er hatte kein Labor zur Verfügung. Seinen Traum, so wie an den deutschen Universitäten Lehre mit Forschung zu verbinden, konnte er dort nicht realisieren [Mac Nider 1946].
Osler holt Abel an die Johns-Hopkins-Universität
Die von dem Eisenbahn-Multimillionär Johns Hopkins 1876 gestiftete Medical School in Baltimore wurde bewusst nach dem Modell deutscher Universitäten gestaltet. Vorbild war besonders die Universität Heidelberg: alle Abteilungen sollten großzügig ausgestattete Forschungsmöglichkeiten bekommen. Der aus Kanada stammende Internist William Osler war 1888 von Philadelphia nach Baltimore berufen worden, um die medizinische Fakultät der Johns-Hopkins-Universität zu einer führenden Ausbildungsstätte zu machen. Osler hatte nach dem Studium in London und wie Abel in Wien, Berlin und Leipzig hospitiert. Zufällig lernte Abel bei einer erneuten Europareise 1892 auf dem Schiff den schon damals berühmten Osler kennen (Abbildung 3). Abel schrieb an seine Frau: "Osler meint, dass man nach dem 40. Lebensjahr nichts mehr taugt – was für schlechte Aussichten für mich" (er war schon 35 Jahre alt). Was Abels wissenschaftliche Leistungen angeht, sollte Osler nicht Recht behalten, denn Abel machte seine bedeutendste Entdeckung im Rentenalter. Osler muss von Abels Ausbildung beeindruckt gewesen ein, denn 1893 fragt er ihn, ob er bereit wäre, eine Professur für Pharmakologie an der Johns-Hopkins-Universität in Baltimore anzunehmen [Bliss 2000].
© Sir William Osler. Photograph by Phillips. Unmodified reproduction from the Wellcome Collection, reference 13317i. Licensed under CC BY 4.0. Source: Wellcome Collection. https://wellcomecollection.org/works/u8r3u95n
Abb. 3: Sir William Osler (1849 – 1919), einer der Väter der modernen Medizin.
Ein Leben als Professor an der Johns-Hopkins-Universität
Abel wurde zum "Vater" der Pharmakologie in den USA. Er gründete 1908 die American Society for Pharmacology und auch deren Zeitschrift. Abel leitete 45 Jahre lang die Pharmakologie an der Johns-Hopkins-Universität, auch nach der Emeritierung 1932 im Alter von 75 Jahren forschte er weiter als Direktor für endokrinologische Forschung. Er entwickelte ein erstes Dialysegerät für Tierversuche, ein früher Vorläufer der Hämodialyse. Einer der Schwerpunkte seiner Arbeit war die Endokrinologie. Abel erforschte eine den Blutdruck erhöhende Substanz aus der Nebennierenrinde [Abel 1897]. Er meinte, die Substanz gefunden zu haben, und nannte sie Suprarenin. Der Begriff wird in den USA heute noch für Adrenalin benutzt [Abel 1899]. Die exakte Reindarstellung des Adrenalins gelang jedoch erst 1901 dem japanischen Chemiker Jōkichi Takamine. Abel versuchte auch jahrelang aus Hypophysen ein Hormon zu isolieren, leider erfolglos. Dass die Hypophyse mehrere Hormone produziert, konnte er noch nicht wissen. Seine bekannteste Entdeckung machte Abel erst im Rentenalter: ihm gelang die Kristallisierung von Insulin – ein bahnbrechender Fortschritt für die Reinigung von Insulinpräparaten.
Abel stellt Insulinkristalle her
1924 hatte Arthur A. Noyes, Chemiker am California Institute of Technology, von der Carnegie Stiftung 10 000 US-Dollar für die Insulinforschung zur Verfügung. Noyes war mit Abel befreundet, beide hatten in Leipzig studiert. Noyes bat Abel, diese Arbeiten zu leiten. Als erstes stellte Abel fest, dass alle Insulinpräparationen Schwefel enthielten und dass sie umso wirksamer waren, je höher der Schwefel konzentriert war. Er folgerte richtig, dass das Insulinmolekül Schwefel enthalten musste. So konnte er deutlich konzentriertere Insulinzubereitungen herstellen. Im November geschah es dann: Abel sah im Reagenzglas glitzernde Insulinkristalle (Abbildung 4) –allerdings nur mit einem Auge, denn das andere hatte Abel schon am 11. Dezember 1900 bei einem Laborunfall während seiner Forschungen an Epinephrin verloren [Mac Nider 1946]. Weitere Versuche belegten, dass es sich bei den Kristallen um reines Insulin handelte. Abel erstellte auch eine Summenformel und zeigte, dass Insulin ein Eiweiß sein müsse, bis dato das erste Peptidhormon. Als erstem schickte Abel sein kristallines Insulin Sir Frederick Banting, einem der Entecker des Insulins, nach Toronto [Bliss 1984]. Bald darauf gelang Abel einige Zeit die Herstellung der Insulinkristalle nicht mehr. Er wusste noch nicht, dass zur Kristallisierung des Insulins eine Spur Zink notwendig ist, die möglicherweise in einigen Chargen der benutzten Insulinpräparate nicht enthalten war.
© Foto: Abel JJ. Proc Natl Acad Sci USA. 1926 Feb;12(2):132-6
Abb. 4: Die Insulinkristalle in Abels Originalarbeit [Abel 1926].
Während der Zeit seiner Insulinforschung erlitt Abel einen Beinbruch, dennoch schleppte er sich täglich trotz Schmerzen mit dem Gipsbein in sein Labor. Er meinte: "ein bisschen Schmerzen sind bei der Forschung nicht hinderlich, im Gegenteil, das hält einen wach" [Dale 1939]. Abel lehnte aus ethischen Gründen jede Patentierung seiner Forschungsergebnisse ab [Tattersall 2017]. Das hat sich seither deutlich geändert: 2026 reichte die Johns-Hopkins-Universität 137 neue Patente ein und erlöste 59 Millionen Dollar aus 3805 aktiven Patenten pro Jahr [Johns Hopkins Technology Ventures 2025].
Hochgeehrter "Vater der Pharmakologie" in den USA
Abels Entdeckung bahnte den Weg für die weitere Konzentration und Reinigung der Insulinpräparate – es ist eine Seltenheit in der Medizingeschichte, dass ein Forscher noch im Rentenalter eine herausragende Entdeckung macht. Auch heute noch ist es im Gegensatz zu Europa in den USA problemlos möglich, im fortgeschrittenen Alter weiter an Universitäten zu forschen, vorausgesetzt, man schafft die dafür benötigten Drittmittel heran. Abel verstarb am 26. Mai 1938, bis kurz zuvor arbeitetet er noch wissenschaftlich. Carl Voegtlins Nachruf (online verfügbar) in dem von Abel begründeten Journal listet seine zahlreichen Originalarbeiten auf [Voegtlin 1939]. An seinem Todestag erreichte Abel noch die Nachricht seiner Ernennung zum Mitglied der Royal Society in England, die letzte von zahlreichen Auszeichnungen inklusive der Mitgliedschaft der Deutschen Leopoldina. Der Nobelpreisträger Sir Henry Hallett Dale widmete ihm einen Nachruf [Dale 1939]. Seit 1946 verleiht die American Society for Pharmacology den nach ihrem Gründer benannten John J. Abel Award. Die J. J. Abel Lecture ist das Highlight des jährlichen Kongresses.
© Ronald L. Schnaar/Johns-Hopkins-Universität
© Ronald L. Schnaar/Johns-Hopkins-Universität
Originalröhrchen mit den ersten von Abel hergestellten Insulinkristallen. Handschriftlich hat Abel darauf notiert: Very valuable! (Der Autor schickte diesen Artikel an Prof. Dr. Ronals L. Schnaar, den Leiter des Instituts für Pharmakologie an der Johns-Hopkins-Universität. Dieser schickte umgehend die historischen Bilder aus der Sammlung des Instituts.)
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Erschienen in: Diabetes, Stoffwechsel und Herz, 2026; 35 (5) Seite 292-294