Eine neue Welt wird sichtbar
Drei ausgezeichnete Wissenschaftler untersuchen winzigste Moleküle
Kryo-Elektronenmikroskopie: Für diese Untersuchungsmethode bekamen am Mittwoch in Stockholm Jacques Dubochet, 75, Joachim Frank, 77, und Richard Henderson, 72, den Nobelpreis für Chemie zugesprochen. Sie krempelt schon jetzt die biochemische und medizinische Forschung grundlegend um. Denn mit der Technik können Forscher Biomoleküle im Detail untersuchen. Der Schweizer Dubochet, der Deutsch-Amerikaner Frank und der Brite Henderson teilen sich das Preisgeld zu gleichen Teilen.
„Sie haben eine komplett neue Welt für uns geöffnet“, urteilte Nobel-Juror Peter Brzezinski über die drei Chemiker vor den Medien. Die Moleküle, die jetzt untersucht werden können, seien sehr klein, so Brzezinski weiter. So klein wie der Mensch im Vergleich zum Mond. „Und wir haben derzeit keine Technologie, die es uns erlaubt, etwas in der Größe eines Menschen auf dem Mond zu sehen.“
Die Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) könne im Detail zeigen, wo sich ein Medikament an ein Molekül bindet, das sagt Karl-Peter Hopfner vom Gene Center der LMU München. Sie sei damit geeignet, die Entwicklung von Antibiotika und Medikamenten voranzubringen. „Das fängt gerade erst an.“
Die Technik ist eine Weiterentwicklung der Elektronenmikroskopie, die Anfang der 1930er Jahre geschaffen wurde. Ernst Ruska bekam dafür 1986 den Nobelpreis für Physik. Es wurde damals möglich, Objekte mit sehr viel höherer Auflösung als bislang zu untersuchen. Lange Zeit glaubte man, dass sich diese Elektronenmikroskope nur für unbelebte Materie eigneten, weil der starke Elektronenstrahl biologisches Material zerstört.
Dass dies ein Irrtum ist, bewiesen die diesjährigen Preisträger. 1990 gelang es Richard Henderson, mit einem Elektronenmikroskop in atomarer Auflösung ein dreidimensionales Bild eines Proteins zu erstellen. „Dieser Durchbruch war der Beweis für das Potenzial der Technik“, so die Nobeljury in ihrer Begründung. Joachim Frank, der in Deutschland geboren wurde und hier promovierte, machte dann die Technologie grundsätzlich anwendbar. Er tüftelte zwischen 1975 und 1986 an einer Methode der Bildverarbeitung, mit der die bis dato unscharfen zweidimensionalen Bilder analysiert und zu einem scharfen dreidimensionalen Bild vereinigt werden können.
Jaques Dubochet schließlich löste das Problem, dass Biomoleküle im luftleeren Raum, der bei Elektronenmikroskopie nötig ist, austrocknen und zusammenfallen. Es gelang ihm Anfang der 1980er Jahre, Wasser ganz schnell herunterzukühlen. Dadurch behalten die Biomoleküle ihre natürliche Form auch im Vakuum.