Wissen und Gesundheit
02.10.2017

Medizin-Nobelpreis für Forschung an innerer Uhr

Die Auszeichnung würdigt heuer besondere Erkenntnisse zur Funktion des Tag-Nacht-Rhythmus.

Die Entscheidung des Karolinska-Instituts wurde Montagvormittag wieder mit Spannung erwartet. Der Preis wurde an Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash und Michael W. Young verliehen für Erkenntnisse über molekulare Mechanismen, die die innere Uhr des Menschen steuern. Sie haben sich damit beschäftigt, wie die innere Uhr erkennt, ob es Tag oder Nacht ist, um die körperlichen Funktionen zu optimieren.

Jeffrey Hall, Michael Rosbash und Michael Young waren in der Lage, einen Blick ins Innere unserer biologischen Uhr zu werfen und ihre Funktionsweise zu beleuchten“, hieß es von der Nobeljury. „Ihre Entdeckungen erklären, wie Pflanzen, Tiere und Menschen ihren biologischen Rhythmus so anpassen, dass er mit dem Tag-Nacht-Rhythmus der Erde übereinstimmt.“

Einer der drei Preisträger des diesjährigen Medizin-Nobelpreises wusste zunächst noch nichts von seiner Auszeichnung. Er habe Jeffrey Hall und Michael Rosbash telefonisch erreicht, nicht aber ihren Kollegen Michael Young, sagte der Leiter des Nobel-Komitees, Thomas Perlmann, am Montag. Alle drei Preisträger leben in den USA. Das Nobel-Komitee habe keine Skrupel, sie mitten in der Nacht anzurufen und ihnen zu gratulieren, sagte Perlmann. Rosbash sei am Telefon zuerst ganz still gewesen und habe dann gerufen: „Sie nehmen mich auf den Arm“.

Fundamentales Verständnis des menschlichen Körpers

Die Erkenntnisse der drei Forscher sollen fundamental zum Verständnis der Grundfunktionen des menschlichen Körpers und wie er sich an veränderte Situationen anpasst beitragen. Es gelang ihnen etwa Proteine zu identifizieren, die an Schlafstörungen beteiligt sind, die durch Jetlag verursacht werden. Sie zeigten, dass ein spezielles Gen verantwortlich ist für ein Protein (PER), dessen Aktivität in der Nacht deutlich höher ist als am Tag - in der Nacht sammelt es sich in Zellen an, am Tag wird es abgebaut. Die Wissenschaftler (Hall ist an der Universität von Maine tätig, Rosbash arbeit an der Brandeis University in Waltham/ USA, Young forscht an der Rockefeller University in New York) konnten diesen Gen bereits in den achtziger Jahren in Fruchtfliegen isolieren und zeigen, dass es ihren zirkadianen Rhythmus kontrolliert - also ihren Rhythmus über 24 Stunden hinweg. Undd sie zeigten, dass Mutationen dieses Gens die innere Uhr der Fruchtfliegen durcheinanderbrachten.

In den folgenden Jahren konnten sie weitere Proteine identifizieren, die an der Steuerung der inneren Uhr beteiligt sind.

1994 kam Young zur Entdeckung des zweiten Uhrwerk-Gens ("timeless"). Hinzu kam schließlich noch ein drittes Gen ("doubletime"). Diese drei Gene sind sozusagen die "Uhrwerk-Räder".

Dabei wiesen sie nach, dass diese Proteine eine wesentliche Rolle bei der Steuerung etwa des Hormonhaushaltes oder des Schlafverhaltens spielten. Ihre Erkenntnisse untermauern wie wichtig es ist, auf eine ausreichende Schlafhygiene zu achten.

Erste Reaktionen

Als „lange überfällig“ bezeichneten die Neurobiologin Kristin Tessmar-Raible von den Max F. Perutz Laboratories (MFLP) der Uni Wien und MedUni Wien sowie Gerhard Klösch (Universitätsklinik für Neurologie/MedUni Wien/AKH) die Nobelpreiszuerkennung an die drei US-Forscher Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash und Michael W. Young. Sie hätten fundamentale Mechanismen von Organismen aufgeklärt.

Die Entdeckung der genetischen Grundlage der inneren Uhr sei für alle tierischen Organismen inklusive dem Menschen von zentraler Bedeutung, sagten die Wissenschafter. „Ich habe gehofft, dass die Wissenschafter den Preis noch bekommen“, so die Forscherin, die sich seit Jahren beispielsweise mit den inneren Uhren maritimer Borstenwürmer (Platynereis dumerilii) auseinandersetzt, zur APA. Was die Forscher bei ihren Arbeiten an den Fruchtfliegen (Drosophila melanogaster) herausfanden, sei nicht weniger als der über alle Tiere hinweg gültige „Grundmechanismus“.

"Eine tolle Sache"

Schlafforscher Klösch fügte hinzu: „Es ist eine tolle Sache, dass die Zuerkennung des Medizin-Nobelpreises in diese Richtung gegangen ist.“ Er, Klösch, hoffe als Neurologe und Schlafforscher, dass in Zukunft Medizin und molekulare Chronobiologie näher zusammenrückten. Der Medizin-Nobelpreis 2017 biete dazu vielleicht einen zusätzlichen Anstoß.

Ursprünglich ging man davon aus, dass diese Mechanismen vor allem für das Verhalten von Bedeutung sind, „mittlerweile stellt sich heraus, dass beispielsweise auch die Leber ihre eigene Uhr hat“. Dem zufolge komme man auch immer mehr dahinter, wie etwa Medikamente, die zu verschiedenen Zeitpunkten am Tag gegeben werden, unterschiedlich wirken. Tessmar-Raible: „Da ist so viel daran gekoppelt, was für den Menschen extrem relevant ist.“

Durch die Forschungen der nunmehr mit dem Nobelpreis geehrten US-Wissenschafter hätte man erstmals erkannt, dass jede Zelle Zeitimpulse produzieren und empfangen könne, betonte Klösch die universelle Bedeutung der Erkenntnisse zum Funktionieren der inneren Uhr von Zellen und Organismen. Bei Säugetieren und beim Menschen sei schließlich der sogenannte Nucleus suprachiasmaticus (SCN), eine Struktur im Stammhirn, der „Konzertmeister“, der Impulse aus den Zellen für die zirkadianen Rhythmen des Organismus dirigiere: zum Beispiel den Wechsel der Körpertemperatur, Aufmerksamkeit, Schlaf- und Wachrhythmus.

Bessere Schlafmittel

„Für uns sind diese Erkenntnisse in der Schlafmedizin sehr wichtig. Wir erhoffen uns zum Beispiel bessere und effizientere Schlafmittel“, sagte Klösch. Schon seit längerer Zeit wird in der Medizin versucht, die Verabreichung bestimmter Arzneimittel (zum Beispiel manche Onkologika) besser an die innere Uhr des Patienten anzupassen. Selbst für die Behandlung von Patienten mit Infektionskrankheiten kann das wichtig sein. So treten „Fieberschübe“ nicht gleichmäßig über den Tag hinweg auf.

940.000 Euro Preisgeld

Die Auszeichnung ist mit neun Millionen Schwedischen Kronen (940.000 Euro) dotiert. Diese Grafik zeigt, wie das 50-köpfige Kommittee die Entscheidung für den Medizin-Nobelpreisträger fällt:

Die Bekanntgabe des Nobelpreises für Medizin bildet den Auftakt der alljährlichen Preisverleihung. Dienstag und Mittwoch folgen die Auszeichnungen für Physik und Chemie, am Donnerstag der Nobelpreis für Literatur. Der Friedensnobelpreis-Gewinner folgt am Freitag, den 6. Oktober. Seit 1969 gibt es den von der schwedischen Nationalbank gestifteten Nobelpreis für Wirtschaftswissenschaften, der am 9. Oktober verkündet wird. Verliehen werden die Auszeichnungen am Todestag des Preisstifters Alfred Nobel, dem 10. Dezember, in Stockholm und Oslo.

Die Medizin-Nobelpreisträger seit 2007

2016: Der Japaner Yoshinori Ohsumi, der das lebenswichtige Recycling-System in Körperzellen entschlüsselt hat.

2015: Die Chinesin Youyou Tu, die den Malaria-Wirkstoffs Artemisinin entdeckt hat. Sie teilte sich den Preis mit dem gebürtigen Iren William C. Campbell und dem Japaner Satoshi Omura, die an der Bekämpfung weiterer Parasiten gearbeitet hatten.

2014: Das norwegische Ehepaar May-Britt und Edvard Moser sowie John O'Keefe ( USA/Großbritannien) für die Entdeckung eines Navis im Hirn: Sie fanden grundlegende Strukturen unseres Orientierungssinns.

2013: Thomas Südhof (gebürtig in Deutschland) sowie James Rothman (USA) und Randy Schekman (USA) für die Entdeckung von wesentlichen Transportmechanismen in Zellen.

2012: Der Brite John Gurdon und der Japaner Shinya Yamanaka für die Rückprogrammierung erwachsener Körperzellen in den embryonalen Zustand.

2011: Bruce Beutler (USA) und Jules Hoffmann (Frankreich) für Arbeiten zur Alarmierung des angeborenen Abwehrsystems. Ralph Steinman aus Kanada entdeckte Zellen, die das erworbene Immunsystem aktivieren. Er war kurz vor der Verkündung gestorben und bekam den Preis posthum.

2010: Der Brite Robert Edwards für die Entwicklung der Reagenzglas-Befruchtung.

2009: Elizabeth Blackburn, Carol Greider und Jack Szostak (alle USA) für die Erforschung der Zellalterung.

2008: Harald zur Hausen (Deutschland) für die Entdeckung der Papilloma-Viren, die Gebärmutterhalskrebs auslösen, sowie die Franzosen Françoise Barré-Sinoussi und Luc Montagnier für die Entdeckung des Aidserregers HIV.

2007: Mario R. Capecchi, Oliver Smithies (beide USA) und Sir Martin J. Evans (Großbritannien) für eine genetische Technik, um Versuchsmäuse mit menschlichen Krankheiten zu schaffen.