In den Kopf schauen können. Verstehen, was im Gehirn eines Menschen vor sich geht, um Krankheitsverläufe von Parkinson, Schizophrenie und Depression auch medizinisch besser einordnen und therapieren zu können. Ein Beitrag dazu ist dem Würzburger Botaniker Georg Nagel zusammen mit zwei Kollegen in den Jahren 2002 und 2003 mit der Entwicklung der Optogenetik gelungen, einem Mix aus optischen Technologien und Genetik, mit dem Zellen mit Licht gesteuert werden können.
"Revolutionierung der Neurowissenschaft"
Als "Revolutionierung der Neurowissenschaft" hat die Jury des Shaw-Preises laut Pressemitteilung der Universität Würzburg das wissenschaftliche Gemeinschaftswerk bezeichnet. Und den Professor für Molekulare Pflanzenphysiologie an der Universität Würzburg jetzt zusammen mit Gero Miesenböck (Universität Oxford) und Peter Hegemann (Humboldt-Universität Berlin) mit dem 1,2 Millionen US-Dollar notierten Preis, einer der wichtigsten wissenschaftlichen Auszeichnungen weltweit, ausgezeichnet. Der Shaw-Preis wurde im November 2002 vom Medienunternehmer Run Shaw ins Leben gerufen; er wird heute von der Shaw Prize Foundation mit Sitz in Hongkong verwaltet. Mit der Auszeichnung werden Persönlichkeiten geehrt, die „herausragende Beiträge in der akademischen und wissenschaftlichen Forschung oder Anwendung geleistet haben“.
Mit der von Georg Nagel maßgeblich mitentwickelten Optogenetik ist es möglich, komplexe neuronale Netzwerke genau zu beschreiben und stimulierende oder hemmende Effekte zu erfassen. Licht, so haben die drei Forscher herausgefunden, führt zur Depolarisierung und Aktivierung von Nervenzellen. Die Optogenetiker bauen in die Gehirnzellen Kanalproteine ein, bei denen Licht das Signal gibt, sich zu öffnen. Sobald eine Zelle solche Kanäle besitzt, reagiert sie auf das Licht. Vereinfacht ausgedrückt: Optogenetik ermöglicht das An- und Abschalten von Zellaktivität mittels Licht.
Licht an: Was passiert im Gehirn?
Die Optogentik, so die Forscher, sei ein Instrument, um neuronale Netzwerke zu entschlüsseln und die Funktion einzelner Nervenzellen zu verstehen. Was bei Algen, Fruchtfliegen oder Mäusen mit Belichtung möglich ist, lasse sich allerdings nicht eins zu eins auf den Menschen übertragen. Dessen Hippocampus lässt sich schon aufgrund seiner Größe nicht komplett belichten. Dennoch: Auch für das menschliche Gehirn konnten mithilfe der Optogenetik inzwischen therapeutische Ansätze und Methoden mittels Magnetstrahlen, Ultraschall oder Laser für eine gezielte Behandlung bei neurologischen Krankheiten gefunden werden.
Zur Person: Georg Nagel wurde 1953 in Weingarten geboren. Er studierte Biologie und Biophysik an der Universität Konstanz und promovierte 1988 an der Universität Frankfurt. Nach seiner Postdoc-Zeit an der Yale University und der Rockefeller University in den USA kehrte er 1992 als Gruppenleiter in der Abteilung für Biophysikalische Chemie am Max-Planck-Institut für Biophysik nach Deutschland zurück. Seit 2004 ist er Professor für Molekulare Pflanzenphysiologie und Biophysik an der Universität Würzburg.
