Medizin-Nobelpreis: Großer Erfolg mit kleinen Bläschen

Ein Gedanke, ein Gefühl, eine Bewegung – wenige Zehntausendstel Sekunden dauert es, bis eine Nervenzelle im Gehirn ein Signal an die nächste weitergegeben hat. In diesem Hauch von einem Moment hat die Zelle einen Botenstoff aus einem Bläschen freigesetzt, der die benachbarte Nervenzelle aktiviert. Wie der Transport solcher Neurotransmitter genannten Botenstoffe geregelt ist, hat der deutsche Zellphysiologe Thomas Südhof herausgefunden, der an der kalifornischen Stanford University forscht.

Dafür wird er nun reicht belohnt: Zusammen mit seinen US-amerikanischen Fachkollegen James Rothman von der Yale University in New Haven und Randy Schekman von der University of California in Berkeley erhält Südhoff den diesjährigen Medizin-Nobelpreis. Die höchste Auszeichnung für Mediziner ist mit rund 920 000 Euro dotiert. Jeder der Laureaten erhält ein Drittel des Preisgeldes.

Präzise organisiert

Die drei Forscher haben entdeckt, wie wesentliche Transportmechanismen in den Zellen funktionieren, begründete das Karolinska-Institut am Montag in Stockholm seine Entscheidung. Südhoff, Rothman und Schekman haben erforscht, wie Moleküle in kleinen Paketen, Vesikel genannt, zur richtigen Zeit an den richtigen Platz gelangen. Es sind Hormone wie Insulin, Neurotransmitter wie Dopamin und Immunbotenstoffe wie Zytokine, die zum einen innerhalb einer Zelle ihren Weg finden und zum anderen von einer Zelle zu einer anderen gelangen müssen.

Ihr Transport ist genau geregelt, wie die Arbeiten der drei Preisträger gezeigt haben. „Ohne diese wunderbar präzise Organisation würde die Zelle im Chaos versinken“, schreibt das Nobel-Komitee. Ist der Vesikel-Transport defekt, kann es zu Krankheiten wie Diabetes, neurologischen Störungen und Immunleiden kommen.

Randy Schekman wandte sich bereits in den 70er-Jahren den zellulären Transportsystemen zu. In seinen Arbeiten mit Hefezellen entdeckte er 23 Gene, die für die Transportmaschinerie zuständig sind. „Später hat sich herausgestellt, dass viele dieser Gene bei sämtlichen Organismen für den vesikulären Transport zuständig sind – von der Bäckerhefe bis zum Menschen. Der Mechanismus ist demnach früh in der Evolution entstanden“, sagt Thomas Sommer, der sich am Max-Delbrück-Centrum (MDC) in Berlin mit der Qualitätskontrolle von Proteinen bei der Sekretion beschäftigt und Schekman gut kennt. Der Forscher von der University of Berkeley sei für ihn eine große Vorbildfigur, sagt Sommer. „Er hat eine klare, logische und zielstrebige Art, grundlegende Probleme anzugehen.“

James Rothman von der Yale University in New Haven im US-Bundesstaat Connecticut untersuchte in den 80er- und 90er-Jahren das Bläschen-Transportsystem an Säugetierzellen genauer. Er entdeckte die Proteinkomplexe, Snare genannt, die es den Vesikeln ermöglichen, an ihre Zielmembranen anzudocken. „Die Snare-Proteine, die sich außen an den Vesikeln befinden, erkennen nicht nur das richtige Ziel, sie leiten auch die Fusion mit der Zellmembran ein“, erläutert MDC-Forscher Sommer. Bei dieser Fusion fügen sich das Snare-Protein des Vesikels und das Snare-Protein der Zielmembran zusammen wie zwei Seiten eines Reißverschlusses. Nach der Fusion wird der Inhalt des Bläschens – Hormone, Hirn- oder Immunbotenstoffe – freigesetzt.

Thomas Südhoff fand heraus, wie diese Freisetzung gesteuert wird. Er entdeckte die beiden Proteine Complexin und Synaptotagmin, die auf die Calcium-Konzentration in der Zelle reagieren und erst wenn sich die Menge an Calcium-Ionen erhöht, die Freisetzung der Botenstoffe aus den Vesikeln in die Wege leiten.

Gegen HIV und Krebs

Medikamente sind aus den Erkenntnissen des Forschertrios noch nicht hervorgegangen, immerhin jedoch etliche therapeutische Ansätze. So gibt es Versuche, HIV-Infektionen mit Substanzen zu beherrschen, die bestimmte Membranfusionen unterbinden. Bei Diabetes ist die Steuerung der Insulin-Ausschüttung ein mögliches Ziel für neue Wirkstoffe.

Krebsmediziner erforschen die Bedeutung der Kommunikation zwischen den Zellen für das Tumorwachstum. Viele Tumorzellen setzen Vesikel frei, die Proteine und Erbmaterial zu anderen Zellen transportieren. Zudem wird daran gearbeitet, Nanopartikel als künstliche Vesikel einzusetzen, um giftige Krebsmittel gezielter am Tumor freizusetzen. Das könnte Chemotherapien verträglicher machen. Womöglich geben die kleinen Bläschen also noch weitere Medizinpreise her.