Gero Miesenböck in seinem Labor in Oxford, England: Mit der von ihm entwickelten Methode kann er Gehirnzellen steuern.

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Forschung
10/06/2019

Wie Fliegen auf Knopfdruck einschlafen können

Mit einer revolutionären Methode entschlüsselt der Österreicher Gero Miesenböck die Rätsel des Gehirns.

von Ernst Mauritz

Für Einschlafgeplagte wirkt die Vorstellung faszinierend: Einfach einen Schalter umlegen – und schlafen. Bei Fruchtfliegen ist das dem österreichischen Neurowissenschafter Gero Miesenböck gelungen: Er kann sie gezielt einschlafen lassen und aufwecken. Mit der von ihm begründeten Methode der „Optogenetik“ kann er die Aktivität von Gehirnzellen kontrollieren. So hat er herausgefunden, welche rund zwei Dutzend Zellen bei den Fliegen das Einschlafen und das Aufwachen steuern. Miesenböck ist seit Jahren unter den Favoriten für den Medizin-Nobelpreis (der heurige wird am Montag bekannt gegeben).

„Die Optogenetik ist eine optische Fernsteuerung der Gehirnfunktion – mit zwei Zutaten: Der Optik und der Genetik. Man verändert Gehirnzellen genetisch so, dass sie auf Licht reagieren können“, sagt Miesenböck zum KURIER. „Dazu bauen wir in Gehirnzellen einzelne Lichtsensoren (lichtempfindliche Proteine, Anm.) ein, die optische Reize in elektrische Signale umwandeln. Auf diese Weise lässt sich die Funktion bestimmter Hirnzellen steuern.“

Ein- und ausschalten

Werden durch Licht jene Zellen elektrisch aktiviert, die Schlaf auslösen, schläft die Fliege sofort ein. „Und es gibt eine zweite Gruppe von Zellen, die diese schlafauslösenden Zellen abschalten – durch die Produktion des Botenstoffs Dopamin.“ Auch diese Zellen kann Miesenböck mit einem Lichtreiz gezielt aktivieren – dann sind die Fliegen sofort wach.

„Viele Vorgänge im Gehirn sind noch eine Blackbox – zum Teil kennen wir nicht einmal die für ein bestimmtes Verhalten wesentlichen Gehirnzellen“, sagt Miesenböck. „Wenn wir aber wissen, welche Zellen verantwortlich für das Einschlafen sind, können wir versuchen, gezielt einzugreifen und so vielleicht neue Therapieansätze gegen Schlafstörungen finden. “

Der Neurowissenschafter hat bei den Fruchtfliegen bereits ein Molekül entdeckt, das die Aktivität der schlafauslösenden Zellen reguliert. Es misst, wie groß der Schlafdruck des Organismus ist und gibt durch unterschiedliche chemische Zustände das biologische Signal zum Einschlafen oder Aufwachen. „Auch dieses Molekül konnten wir mit Lichtsignalen umschalten“ – wache Fliegen schliefen daraufhin sofort ein.

Beim Menschen werde es – außer bei Erkrankungen der Netzhaut – nicht möglich sein, solche Prozesse im Gehirn direkt durch Licht zu beeinflussen: „Aber man könnte versuchen, eine völlig neue Form eines Schlafmittels zu entwickeln, das über dieses Molekül gezielt Schlaf-Wach-Zustände beeinflusst.“

„Revolutionär“

Miesenböck will in den kommenden Jahren herausfinden, ob der bei den Fliegen entdeckte Mechanismus auch bei Säugetieren funktioniert: „Im Moment wissen wir es noch nicht, aber ich halte es für sehr wahrscheinlich.“

Seine Forschung genießt große Aufmerksamkeit: Vergangene Woche wurde bei einer Preisverleihung in Boston die Optogenetik als „revolutionäre Methode“ bezeichnet, die die Voraussetzung für neue Therapien bei Erkrankungen von Parkinson bis Sucht schaffen könnte: „Ihre Arbeit hat es Wissenschaftern ermöglicht, Neuronen zu sehen, zu verstehen und zu manipulieren. Das bildet die Grundlage für das Verständnis des ultimativen Rätsels – des menschlichen Gehirns.“

Eigentlich wollte Miesenböck Schriftsteller werden. „Aber mein Vater hat mich überzeugt, dass Wissenschaft der aufregendere Weg ist“, schreibt er auf der Homepage seines Zentrums. Und auch für den Weg nach England musste er 2007 erst überredet werden – von seiner Frau. „Ein Sprachaufenthalt in der Schulzeit in England war so langweilig, dass ich mir damals schwor, dieses Land nie wieder zu besuchen. Dann lernte ich das Land lieben – bis zur Brexit-Obsession.“

Von OÖ nach Oxford: Gero Miesenböck wurde 1965 in Braunau am Inn, OÖ, geboren. Er studierte in Innsbruck Medizin und wurde 1993 „sub auspiciis praesidentis“ promoviert. Anschließend ging er an das Memorial Sloan-Kettering Cancer Center in New York. Von dort wechselte er an die Yale University (USA) und wurde 2007 als erster Nicht-Brite auf den Waynflete-Lehrstuhl für Physiologie an der Uni Oxford berufen.  2011 gründete er das Zentrum für Neuronale Schaltkreise und Verhalten an der Universität Oxford mit rund 60 wissenschaftlichen Mitarbeitern.

Zahlreiche Auszeichnungen: Er erhielt viele Auszeichnungen– zuletzt vergangene Woche an der Harvard Medical School in Boston den mit 500.000 US-Dollar (450.000 €) dotierten „Warren Alpert Foundation Prize 2019“. 2015 wurde er zum Mitglied der britischen „Royal Society“ (der weltweit ältesten wissenschaftlichen Akademie) gewählt.