NOBELPREIS: So werden auch Viren sichtbar

Die Universität Lausanne kann sich freuen. Mit Jacques Dubochet ist einer ihrer Forscher unter den Nobelpreisträgern für Chemie. Neben guten Ideen haben sie vor allem eines gebraucht: Ausdauer.

Rolf App
Drucken
Teilen
Die Chemie-Nobelpreisträger haben es möglich gemacht, das Zika-Virus rasch zu erkennen. (Bild: Jeff Miller/AP)

Die Chemie-Nobelpreisträger haben es möglich gemacht, das Zika-Virus rasch zu erkennen. (Bild: Jeff Miller/AP)

Rolf App

Was tut man, wenn irgendwo in der Welt eine Krankheit zur Epidemie wird – wie das zum Beispiel beim Zika-Virus der Fall war? Man versucht zuallererst, mehr über den Erreger herauszufinden, um dann einen Impfstoff zu entwickeln. Dabei bedient sich die medizinische Forschung jener Methoden, für die gestern der Schotte Richard Henderson, der Deutsche Joachim Frank und der Schweizer Jacques Dubochet gemeinsam den diesjährigen Nobelpreis für Chemie bekommen haben.

«Was sie geleistet haben, hat enorme Bedeutung»

«Was sie geleistet haben, hat eine enorme direkte Bedeutung für Biologie und Medizin», sagt denn auch Gebhard Schertler vom Paul-Scherrer-Institut, dessen Lehrmeister Henderson gewesen ist. Und er antwortet auf die Frage, wie viel Ausdauer hinter dieser Leistung stecke: «Das ist eine gute Frage. Immer wieder hat es Zweifel gegeben, ob Henderson mit seinem Ansatz Erfolg haben würde. Aber er hat unbeirrt daran festgehalten.» Und ist jetzt belohnt worden – wobei Frank und Dubochet Entscheidendes beigetragen haben. Weshalb sich die Universität Lausanne, an der Dubochet zuletzt gelehrt hat, auch ganz besonders freut (siehe unten). Dass der Nobelpreis erst jetzt kommt, obschon die drei schon seit Jahrzehnten an der Arbeit sind, hat, so Schertler, «damit zu tun, dass der volle Durchbruch in den letzten vier Jahren geschafft worden ist».

Wie kann man ins Innere der Zelle schauen, wie erkennen, wie Viren oder Proteinkomplexe gebaut sind? Zum Beispiel jene Eiweissstruktur, die im menschlichen Körper den 24-Stunden-Rhythmus steuert, und die das Nobelpreiskomitee als eine Anwendung jener Kryo-Elektronenmikroskopie nennt, die Henderson, Frank und Dubochet entwickelt haben. Das hat den 1945 in Edinburgh geborenen Richard Henderson schon im Studium in Cambridge beschäftigt. Und zuerst einmal scheitern lassen. Für ein gewöhnliches Lichtmikroskop sind jene Proteine viel zu klein, denen sein Interesse galt. Die Röntgenkristallografie hatte ein paar Haken. Denn man brauchte genügend Material, und man musste das Protein dazu bringen, Kristalle zu bilden. Was sich als ziemlich schwierig erwies. So wendete sich Henderson nach all den Rückschlägen in den Siebzigerjahren der Elektronenmikroskopie zu.

Die Tücken des Elektronenmikroskops

Allerdings: Für biologische Materialien schien sich die Elektronenmikroskopie kaum zu eignen, weil ihre intensive Strahlung die fragilen Proben zerstörte. Ausserdem trocknete das erforderliche Vakuum diese Proben aus. Mit einem schwachen Elektronenstrahl konnte Henderson Schäden vermindern. Doch blieben die Ergebnisse unbefriedigend, bis sich die Erkenntnisse des in New York forschenden Joachim Frank und jene von Jacques Dubochet dazugesellten. Frank tüftelte in mehr als zehn Jahren eine mathematische Methode aus, um aus vielen unscharfen zweidimensionalen Aufnahmen eine dreidimensionale Struktur zu gewinnen. Und Jacques Dubochet schaffte es, das die Proben umgebende Wasser zu vitrifizieren.

Das heisst: Dieses Wasser wird rasant schnell gefroren, so dass sich keine Kristalle bilden, sondern ein glasartiger Überzug. Unter ihm behalten die Biomoleküle ihre Form, und das Wasser verdampft nicht sofort im Vakuum des Elektronenmikroskops. Ein letzter Schritt wurde dann im Jahr 2013 getan, als ein neuartiger Elektronendetektor die Auflösung noch einmal deutlich verbesserte.

Seitdem liegt das Buch des Lebens offener vor den Forschern denn je. Biologie und Medizin werden davon enorm profitieren. Denn, betont das Nobelkomitee: «Ein Bild ist der Schlüssel zum Verstehen. Wissenschaftliche Durchbrüche bauen deshalb auf erfolgreicher Visualisierung auf.»

Jacques Dubochet in einer Illustration. (Bild: Niklas Elmehed)

Jacques Dubochet in einer Illustration. (Bild: Niklas Elmehed)