Eine neue Ära in der Biomedizin

Die Kryo-Elektronenmikroskopie gehört zu den zukunftsweisenden Untersuchungsmethoden in der biomedizinischen Forschung. Dank grosszügiger Donationen von vier Partnern kann die ETH diesen Bereich nun weiter ausbauen. Die Zuwendungen erlauben die Beschaffung eines zweiten Gerätes und den Aufbau einer neuen Professur.

Proteine spielen in fast allen biologischen Prozessen eine zentrale Rolle. Doch wenn man genauer verstehen will, wie diese meist sehr komplexen Moleküle mit anderen Verbindungen zusammenwirken, muss man wissen, wie sie aufgebaut sind, welche Struktur sie haben – und vor allem auch, in welchem Zustand sie sich befinden, wenn sie mit anderen Molekülen reagieren. Doch genau diese wichtige Frage stellte die Forscher bisher vor eine fast unlösbare Aufgabe. Denn die oftmals sehr empfindlichen Verbindungen, die in den Zellen immer wieder ihre Form ändern, lassen sich beispielsweise mit einem herkömmlichen Elektronenmikroskop nicht untersuchen, ohne dass es zu Veränderungen in der Struktur kommt, welche die Aussagekraft der Messungen beeinträchtigen.

Massgeblicher Durchbruch

Die Entwicklung des Kryo-Elektronenmikroskops stellte deshalb für die biochemische und medizinische Forschung einen grossen Durchbruch dar. Denn die neue Technologie erlaubt es, Proteine in ihrer tatsächlichen Form bis hinunter auf die atomaren Strukturen zu untersuchen und damit auch ihre Wirkweise besser zu verstehen.

Einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung dieser Technik hat insbesondere Jacques Dubochet von der Universität Lausanne geleistet. Er fand einen Weg, wie man das Wasser in den Zellen, die man untersuchen will, so schnell abkühlen kann, dass die Wassermoleküle schlagartig in einen glasartigen Zustand übergehen. Damit wird es möglich, die eingefrorenen Strukturen der Proteine elektronenmikroskopisch zu studieren. Zusammen mit zwei weiteren Kollegen wurde Dubochet im letzten Jahr für diese Leistung mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet.

Krankheiten besser verstehen

Mit der Kryo-Elektronenmikroskopie sei in der Biochemie eine neue Ära angebrochen, schrieb das Nobelpreis-Komitee anlässlich der Preisverleihung. An der ETH Zürich wird dieses vielversprechende Forschungsfeld nun weiter ausgebaut: Dank einer grosszügigen Donation der Familie August von Finck kann die Hochschule ein neues Kryo-Elektronenmikroskop beschaffen sowie das bereits bestehende Gerät aufrüsten. Die Forschenden erhoffen sich, dass sie mit den neuen Instrumenten in vielen Bereichen neue Einblicke erhalten werden. Zusammen mit anderen Methoden lässt sich mit Kryo-Elektronenmikroskopen beispielsweise genauer untersuchen, wie sich die Vorgänge in gesunden und kranken Zellen voneinander unterscheiden.

Gleichzeitig haben sich auch drei weitere Stiftungen zu einer Förderung dieses zukunftsweisenden Gebietes entschlossen: Die Nomis Foundation ermöglicht zusammen mit der Monique Dornonville de la Cour Stiftung über die nächsten 10 Jahre hinweg den Aufbau einer neuen Professur im Departement Biologie. Zudem wird das Projekt auch von der Baugarten Stiftung finanziell unterstützt. Insgesamt ermöglichen die vier Donatäre mit einem Gesamtbetrag von 13 Millionen Franken, dass «die ETH-Forschenden die Welt der Biomoleküle in bisher nie erreichter Präzision erforschen können», wie ETH-Präsident Lino Guzzella anlässlich der Vertragsunterzeichnung mit Freude festhielt.