badania nad antybodyedit
na początku lat 90. Paul Ehrlich rozpoczął współpracę z Emilem Behringiem, profesorem medycyny na Uniwersytecie w Marburgu. Behring badał środki przeciwbakteryjne i odkrył antytoksynę błonicy. (Za to odkrycie Bering był pierwszym laureatem Nagrody Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 1901 roku. W tym samym roku nominowano również Ehrlicha.) Z pracy Behringa Ehrlich zrozumiał, że przeciwciała wytwarzane we krwi mogą atakować patogeny inwazyjne bez szkodliwego wpływu na organizm. Spekulował, że przeciwciała te działają jak kule wystrzeliwane z pistoletu, aby celować w określone drobnoustroje. Ale po dalszych badaniach zdał sobie sprawę, że przeciwciała czasami nie zabijają drobnoustrojów. To doprowadziło go do porzucenia pierwszego pomysłu na magiczną kulę.
badania nad barwnikiem arszenikowym
Ehrlich dołączył do Instytutu terapii eksperymentalnej (Institut für experimentelle Therapie) we Frankfurcie nad Menem, Niemcy, w 1899 roku, zostając dyrektorem Instytutu Badawczego Georg–Speyer Haus w 1906 roku. Tutaj jego badania koncentrowały się na testowaniu barwników arszenikowych do zabijania drobnoustrojów. Arszenik był niesławną trucizną, a jego próba została skrytykowana. Został publicznie ujęty jako wyimaginowany „Dr Phantasus”. Ale Ehrlicha uzasadnieniem było to, że struktura chemiczna zwana łańcuchem bocznym tworzy przeciwciała, które wiążą się z toksynami (takimi jak patogeny i ich produkty); podobnie, barwniki chemiczne, takie jak związki arsenu, mogą również wytwarzać takie łańcuchy boczne, aby zabić te same drobnoustroje. To skłoniło go do zaproponowania nowej koncepcji zwanej „teorią łańcuchów bocznych”. (Później w 1900 roku zrewidował swoją koncepcję jako „teorię receptorów”.) Opierając się na swojej nowej teorii, postulował, że aby zabijać mikroby, „wir müssen chemisch zielen lernen” („musimy nauczyć się celować chemicznie”). Jego Instytut był dogodny, ponieważ sąsiadował z fabryką barwników. Zaczął testować wiele związków przeciwko różnym drobnoustrojom. To właśnie podczas swoich badań ukuł terminy „chemioterapia” i „magiczna kula”. Chociaż w swoich wcześniejszych pismach używał niemieckiego słowa zauberkugel, po raz pierwszy wprowadził angielski termin „magiczna kula” na wykładzie Harbena w Londynie w 1908 roku. W 1901 roku, z Pomocą japońskiego mikrobiologa Kiyoshi Shiga, Ehrlich eksperymentował z setkami barwników na myszach zakażonych trypanosomem, pasożytem pierwotniakowym, który powoduje śpiączkę. W 1904 roku z powodzeniem przygotowali czerwony barwnik arszenikowy, który nazwali czerwienią Trypan do leczenia śpiączki.