Kryo-Elektronenmikroskopie kann Arzneimittelentwicklung revolutionieren

Kryo-Elektronenmikroskopie – das klingt nach Zukunft. Die Methode, für die Jacques Dubochet (75), Joachim Frank (77) und Richard Henderson (72) am Mittwoch den Nobelpreis für Chemie zugesprochen bekamen, krempelt schon jetzt die biochemische und medizinische Forschung grundlegend um. 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“, urteilt Nobel-Juror Peter Brzezinski.

Untersucht man eine biologische Probe mittels eines gewöhnlichen Elektronenmikroskops, muss zuvor das enthaltene Wasser durch verschiedene Chemikalien entfernt und sukzessive durch Kunststoff ersetzt werden. Dieser Prozess geht nicht immer spurlos an der zu untersuchenden Probe vorüber: Strukturveränderungen können entstehen, die das Ergebnis der Untersuchung verändern können.

Die Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) nutzt das Prinzip des Schockgefrierens. Mit flüssigem Helium gelingt es, die Proben auf Temperaturen bis zu -260 Grad Celsius abzukühlen – innerhalb weniger Sekunden. Das Wasser wird so zu amorphem Eis, und komplexe Proteinstrukturen bleiben auf diese Weise erhalten.

Mittels Kryo-EM könnten Wissenschaftler im Detail zeigen, wo ein Medikament an einem Molekül bindet, erläuterte Karl-Peter Hopfner vom Gene Center der LMU München die Bedeutung der Technologie für die Pahrmabranche. Sie sei damit geeignet, die Entwicklung von Antibiotika und Medikamenten voranzubringen. „Das fängt gerade erst an“, sagt Hopfner. Erst vor Kurzem ist es gelungen, durch das Prinzip der Kryo-EM den Zika-Virus detailliert darzustellen.