+
Stefan Hell an einem von ihm entwickelten Mikroskop. Foto: Swen Pförtner

Dem Leben zusehen: Nobelpreis für neue Ära von Mikroskopen

Berlin (dpa) - Erbsubstanz bei ihrer Vermehrung und Nervenzellen beim "Denken" zusehen: Solche Prozesse in lebenden Zellen lassen sich mit speziellen Mikroskopen beobachten, die erst vor wenigen Jahren erfunden wurden.

Ihre immense Bedeutung für Medizin und Forschung macht der Chemie-Nobelpreis für den deutschen Max-Planck-Forscher Stefan Hell sowie die US-Amerikaner Eric Betzig und William Moerner deutlich.

Krankheiten wie Krebs könnten nur verstanden werden, wenn die Abläufe in den Zellen genau bekannt seien, betont Hell. "Dadurch, dass man jetzt schärfere Bilder aus lebenden Zellen gewinnen kann, wird man besser verstehen, was in der Zelle abläuft und auch deswegen besser verstehen, was sich abspielt, wenn etwas aus dem Ruder gerät, wenn eine Krankheit entsteht."

Mehr als ein Jahrhundert lang galt in der Physik als unumstößliches Dogma: Lichtmikroskope werden nie eine höhere Auflösung haben als 200 Nanometer, 200 Millionstel Millimeter also. Licht breitet sich als Welle aus und wird gebeugt, wenn man versucht, es auf einen Punkt zu fokussieren. Dieser Punkt wird ein Lichtfleck von einer halben Wellenlänge - und das sind bestenfalls eben jene 200 Nanometer. Formuliert hatte dieses Gesetz 1873 der Jenaer Physiker Ernst Abbe.

Ein Stecknadelkopf scheint uns winzig - und doch beträgt sein Durchmesser eine Million Nanometer. Mit guten Lichtmikroskopen lassen sich seit Jahrzehnten die Konturen lebender Zellen betrachten. Die wenige Nanometer großen Proteine in den Zellen und selbst viele Zellorgane blieben den Lichtmikroskopen verborgen.

Etwas Abhilfe schufen Elektronenmikroskope, die bis in den Nanometerbereich auflösen, für lebende Strukturen aber viel zu zerstörerisch arbeiten. Und schließlich gelang doch das Undenkbare: Mit abgewandelter Fluoreszenzmikroskopie und klugen Tricks konnte die Beschränkung der Lichtmikroskopie umgangen und die Auflösung drastisch erhöht werden - erstmals seit Erfindung des Mikroskops im 16. Jahrhundert. Hell realisierte vor etwa 15 Jahren das sogenannte STED-Mikroskop (Stimulated Emission Depletion), Betzig und Moerner 2006 die Einzelmolekül-Mikroskopie.

Ausgewählte Strukturen der Zelle werden dabei mit Fluoreszenzfarbstoffen markiert, das von ihnen ausgehende Licht wird erfasst. Mit optisch schaltbaren - quasi blinkenden - Farbstoffen und Tausenden Aufnahmen wird aus den Koordinaten einzelner fluoreszierender Moleküle ein Gesamtbild rekonstruiert.

Zur Veranschaulichung: Von der Raumstation ISS betrachtet erscheint Berlin bei Nacht als leuchtender verschwommener Fleck, einzelne Straßen oder Gebäude können nicht mehr aufgelöst werden. Würde jede einzelne Lichtquelle für kurze Zeit einzeln angeschaltet, ließe sich aus den einzelnen Punkten die räumliche Anordnung wesentlich genauer rekonstruieren. So geschieht dies bei der superauflösenden Fluoreszenzmikroskopie.

An mehrfarbigen Aufnahmen, die verschiedene Strukturen zeigen, wird gearbeitet, zudem lassen sich Vorgänge in der Zelle sogar als Film festhalten. Dem Wer-mit-Wem in den Zellen detailliert auf die Schliche zu kommen, birgt gewaltiges Potenzial. "Ich bin fest davon überzeugt, dass diese Entdeckung, die heute ausgezeichnet worden ist, mittelfristig in letzter Konsequenz auch zu besseren Therapien in der Medizin führen wird", so Hell.

Forscher hoffen, beobachten zu können, welche Moleküle an der Veränderung einer Zelle hin zur Krebszelle beteiligt sind oder wie ein Medikament wirkt. "Wir können jetzt plötzlich sehen, wie Krebszellen miteinander kommunizieren, wie Krebszellen mit gesunden Zellen des Körpers Kontakt aufnehmen und auf der Basis kann man natürlich versuchen, völlig neue Behandlungsmöglichkeiten zu entwickeln", sagt Otmar Wiestler, Vorstandsvorsitzender des Deutschen Krebsforschungszentrums.

Das Wirken von Viren im Körper könne verfolgt werden. "Ich glaube auch, dass die Hirnforschung enorm profitieren wird", sagt Wiestler. Drei brillante Forscher haben ein neues Fenster aufgestoßen - und Mediziner, Biologen und Hirnforscher auf der ganzen Welt blicken nun neugierig hindurch.

Nobelpreis für Chemie

Auch interessant

Meistgelesene Artikel

Feuerwehrler vergnügt sich in Einsatzwagen - und stellt Foto ins Netz
Ein Foto, das auf einer einschlägigen Seite im Netz aufgetaucht ist, sorgt für Ärger bei der Feuerwehr in Manchester. Ein Kamerad hat sich im Feuerwehrfahrzeug mit einer …
Feuerwehrler vergnügt sich in Einsatzwagen - und stellt Foto ins Netz
Mädchen finden beim Baden Handgranate
Lindau (dpa) – Beim Baden haben drei Mädchen eine Handgranate aus dem Zweiten Weltkrieg entdeckt. Das Bodensee-Strandbad in Lindau wurde aus Sicherheitsgründen gesperrt, …
Mädchen finden beim Baden Handgranate
Weiter Kritik an Deutscher Bahn wegen Rheintalstrecke
Immerhin der Zeitplan steht: In gut sechs Wochen am 7. Oktober sollen wieder Züge über die Rheintalstrecke bei Rastatt fahren. Doch Kritik und Forderungen an die Bahn …
Weiter Kritik an Deutscher Bahn wegen Rheintalstrecke
Reformationstag 2017: Wann ist der Termin und ist es ein Feiertag? 
In Deutschland bekommen wir 2017 einen zusätzlichen Feiertag geschenkt! Der Reformationstag ist eigentlich nur in einigen evangelischen Bundesländern ein gesetzlicher …
Reformationstag 2017: Wann ist der Termin und ist es ein Feiertag? 

Kommentare