Medizin-Nobelpreis an zwei Deutsche und einen US-Forscher

Gleich zwei Deutsche erhalten den Medizin-Nobelpreis. Für Forschung zur gezielten Aktivierung von Zellen wird zudem ein US-Amerikaner geehrt. Die Erkenntnisse werden schon therapeutisch erprobt.

Zwei deutsche und ein US-amerikanischer Forscher erhalten den diesjährigen Nobelpreis für Medizin. Für ihre Entdeckungen auf dem Feld der Optogenetik werden Peter Hegemann (71) von der Humboldt-Universität Berlin, Georg Nagel (73) von der Uni Würzburg sowie der US-Forscher Karl Deisseroth (54) ausgezeichnet, wie das Karolinska-Institut in Stockholm mitteilte. «Die Optogenetik bietet Möglichkeiten, das Gehirn auf eine Weise zu kartieren, von der wir früher nur träumen konnten», erläuterte der Vorsitzende des Nobelkomitees, Per Svenningsson.

Die Forscher erhalten jeweils ein Drittel des Preisgelds von umgerechnet rund einer Million Euro. Er habe alle drei Preisträger kurz vor der Bekanntgabe telefonisch erreicht, sagte der Sekretär der Nobelversammlung des Karolinska-Instituts, Thomas Perlmann. Deisseroth, der an der kalifornischen Stanford University arbeitet, sei sehr müde gewesen, dann aber schnell aufgewacht. Alle drei seien sehr überrascht gewesen und hätten von einer großen Ehre gesprochen. Die beiden deutschen Preisträger hielten sich zunächst aus der Öffentlichkeit fern.

Deisseroth dagegen erzählt der Deutschen Presse-Agentur über den Moment des Anrufs, den er kurz nach Mitternacht Ortszeit erhielt: «Ich wollte gerade schlafen gehen, ich war bettfertig. Ich wusste, dass ich früh aufstehen musste, um meinen Kindern Pausenbrote zu machen und sie morgens zur Schule zu bringen.»

Gratulationen aus dem Schloss Bellevue

Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier gratulierte den Wissenschaftlern zu der Auszeichnung. Die Nachricht von der Verleihung des Preises an Hegemann und Nagel habe er mit «großer Freude vernommen», sagte Steinmeier laut einer Mitteilung des Bundespräsidialamtes. «Ihre Forschungen helfen, ein wichtiges Wissen der Menschheit zu vermehren. Sie zeigen auch, dass Wissenschaft und Forschung in Deutschland eine starke Basis haben. Dafür gebührt Ihnen großer Dank.»

Wie Nervenzellen Gefühle prägen

Die Optogenetik ist eine Methode, mit der sich Zellen - meist Neuronen - mit Hilfe von Licht präzise an- und abschalten lassen. Damit lasse sich zeigen, wie Nervenzellen im lebenden Gehirn Erinnerungen, Gefühle und Verhaltensweisen prägen, hieß es zur Begründung. Die Preisträger hätten den Grundstein für eine neue Ära in den Neurowissenschaften gelegt.

Teils stehen die so gewonnen Erkenntnisse schon an der Schwelle zur therapeutischen Nutzung: Zur Behandlung der Netzhauterkrankung Retinitis pigmentosa laufen klinische Studien, allerdings noch im frühen Stadium.

Mit einem Protein lassen sich Gehirnzellen aktivieren

Hegemann - damals noch am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried - fiel Anfang der 1990er Jahre auf, wie schnell die einzellige Alge Chlamydomonas auf Licht reagiert. Er und Nagel, der damals am Max-Planck-Institut für Biophysik in Frankfurt forschte, entdeckten Anfang der 2000er Jahre in der Alge das Protein Kanalrhodopsin (Channelrhodopsin), das die Zelle empfindlich für Licht macht. Unter Einfluss von blauem Licht öffnet sich ein sogenannter Ionenkanal, der für elektrische Impulse sorgt.

«Was wir anfangs an Grünalgen herumgeforscht haben, das hat keinen Menschen interessiert, das hat kaum jemand ernst genommen», erzählte Hegemann nach der Bekanntgabe dem «Tagesspiegel».

Deisseroth griff die Idee auf und setzte das Gen für das Protein zunächst in Neuronen von Ratten ein. Daraufhin konnte er diese Nervenzellen mit Licht aktivieren. Im Jahr 2007 - damals hatte sich der Begriff Optogenetik schon eingebürgert - gelang ihm dies im Gehirn von lebenden Mäusen.

Deisseroth gelang es so, das Verhalten und die Emotionen von Mäusen zu steuern. So konnte er die Tiere - nur über die Aktivierung von Neuronen per Licht - etwa aufwachen lassen oder durch Anregen spezieller Erinnerungen Angst erzeugen. Mit der Methode habe ein Forscherteam eine Gruppe von Zellen ausfindig gemacht, die bei optogenetischer Stimulierung dafür sorgen, dass Mäuse unvermittelt Artgenossen attackieren, erzählte Deisseroth dem «Spiegel». «Das Signal einiger weniger Nervenzellen reicht aus, und ein eben noch völlig friedliches Tier fällt voller Wut über das andere her.»

Therapie für die Netzhauterkrankung Retinitis pigmentosa

Medizinisch nutzen lässt sich das Verfahren bei Retinitis pigmentosa. Bei der Netzhauterkrankung gehen durch verschiedene Erbgut-Mutationen die Lichtrezeptoren der Netzhaut - der Retina - zugrunde. Mit Hilfe einer optogenetischen Therapie ermöglichten Forscher vor einigen Jahren einem Patienten, der durch die Netzhauterkrankung seit Jahrzehnten blind war, ein rudimentäres Sehen.

In der Studie - einem Machbarkeitsnachweis - injizierte das Team in das schwerer betroffene Auge des damals 58-Jährigen einmalig Viren, die den Bauplan für das Kanalrhodopsin ChrimsonR enthielten. Mit dem entstehenden Ionenkanal konnten bestimmte Zellen der unteren Netzhaut aus einfallendem Licht elektrische Signale erzeugen, die sie an das Sehzentrum im Gehirn weiterleiteten. Nach der Therapie konnte der Patient mit einer Spezialbrille im Labor Gegenstände erkennen und greifen. Im Alltag registrierte er etwa ein Telefon, eine Tür oder einen Zebrastreifen.

Verbesserung von Cochlea-Implantaten

Zudem wird die Technik zur Verbesserung von Cochlea-Implantaten erforscht. Dabei wird der Hörnerv derzeit über elektrische Impulse stimuliert. Diese Stimulierung lasse sich durch Optogenetik deutlich präzisieren, so das Nobelkomitee.

«Wir hoffen, dass wir quasi noch in dieser Dekade oder eben Anfang der nächsten Dekade mit klinischen Studien starten können», sagte Tobias Moser vom Institut für Auditorische Neurowissenschaften der Universitätsmedizin Göttingen. Dass die Kombination von Gentherapie und Cochlea-Implantat prinzipiell funktioniert, hätten Versuche an Nagertieren und Primaten bereits gezeigt.

Zudem werde Optogenetik in Laboren weltweit genutzt, um Krankheiten wie Depression, Angststörungen und Parkinson zu erforschen, teilte die Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina mit.

Erste Preisträger war auch ein Deutscher

Vor 125 Jahren war der erste Medizin-Nobelpreisträger ebenfalls ein Deutscher, Emil von Behring. Zuletzt war im Jahr 2013 ein Medizin-Nobelpreis an einen deutschen Forscher gegangen: Thomas Südhof. 1995 hatte als erste und bislang einzige deutsche Frau die Tübinger Entwicklungsbiologin Christiane Nüsslein-Volhard den Preis erhalten.

Mit dem Medizin-Preis startete der Nobelpreis-Reigen. Am Dienstag und Mittwoch werden die Träger des Physik- und des Chemie-Preises benannt. Es folgen die für Literatur und für Frieden. Die Reihe der Bekanntgaben endet am kommenden Montag mit dem von der schwedischen Zentralbank gestifteten sogenannten Wirtschaftsnobelpreis.

Die feierliche Übergabe aller Auszeichnungen findet traditionsgemäß am 10. Dezember statt, dem Todestag des Preisstifters Alfred Nobel (1833-1896).