Etter examen artium i 1910 studerte Holst til cand.med. i 1916 ved Det Kongelige Frederiks Universitet, der han i 1918 ble assistent ved og i 1921 kunne innkassere en dr.med. på avhandlingen . I avhandlingen påviste han blant annet hvordan tuberkulinet hadde en giftig virkning på hvite blodlegemer hos pasienter med tuberkulose.