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Wissenschaft
01/12/2015

Es werde Licht!

2015 ist das Jahr des Lichts. Luzide Technologie revolutioniert auch die Medizin.

von Susanne Mauthner-Weber

Man stelle sich vor: Angststörungen oder Süchte könnten im Gehirn wie Licht an- und ausgeschaltet werden. Oder Epilepsie sowie die neuronalen Folgen von Schlaganfällen würden quasi ausradiert.

Zukunftsmusik?

Irrtum!

Optogenetik!

Dieses Tool aus der Werkzeugkiste der Hirnforschung erlaubt es Wissenschaftlern, die Aktivität von Nervenzellen präzise zu kontrollieren. Zellen werden dabei mithilfe von Licht gesteuert.

Passt irgendwie, denn 2015 wurde von der UNO zum Jahr des Lichts erkoren. Am 19. und 23. Jänner wird es offiziell in Paris eröffnet. Zum Auftakt gedenkt man der Erfindungen des arabischen Mathematikers und Optikers Alhazen (965–1040). Heuer fallen außerdem die Jahrestage vieler wichtiger Veröffentlichungen aus der Optik zusammen: Vor 400 Jahren entwickelten französische Ingenieure den ersten Prototyp einer mit Solarenergie betriebenen Maschine. 200 Jahre später publizierte der französische Physiker Augustin Jean Fresnel sein erstes Werk über die Wellentheorie des Lichts. 1915 stellte Einstein seine Allgemeine Relativitätstheorie vor. Und 1965 entdeckte Arnold Allan Penzias gemeinsam mit Robert Woodrow Wilson die Kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung.

Universalwerkzeug

Licht ist ein Universalwerkzeug, das fast alles kann: Daher werden optische Verfahren und Technologien die Elektronik als Leittechnik ablösen, prognostizieren Wissenschaftler. Womit wir wieder bei der Zukunft und der Optogenetik wären: 2010 von den Wissenschaftsmagazinen Nature und Science in seltener Einigkeit zur "Methode des Jahres" bzw. zum "Durchbruch des Jahrzehnts" gekürt, entwickelt sich die revolutionäre Technik zum Hoffnungsträger gegen verschiedenste Krankheiten.

Wie? Um Zellen mit Licht steuern zu können, müssen die Wissenschaftler im Hirn des Versuchstieres ein Glasfaserkabel implantieren. Sobald sie das Licht anschalten, beginnen vorher ausgesuchte Neuronen zu feuern. Das passiert, weil plötzlich geladene Teilchen in sie einströmen. Dazu müssen aber sogenannte Kanalproteine, die in ihrer Zellmembran sitzen, im richtigen Moment ihre Schleusen öffnen – im Normalfall gibt ein chemisches Signal das Kommando dazu.

Optogenetiker bauen diese Kanal-Proteine in die Gehirnzellen ihrer Versuchstiere ein. So lässt sich das Einströmen – und damit auch das Verhalten der Nervenzelle – von außen steuern.

Mittlerweile tüfteln Optogenetiker an besseren Therapien für neurologische Erkrankungen wie Parkinson, Epilepsie oder Schlaganfall. Bisherige greifen Hirn-Medikamente nämlich zu unspezifisch ins neuronale Räderwerk ein. Durch eine optogenetische Lichttherapie könnte es gelingen, die gewünschten Zellen auf den Mikrometer genau ein- oder auszuschalten. An der Medizinischen Universität Innsbruck arbeiten Forscher sogar daran, den belohnenden Effekt von Drogen mithilfe von Optogenetik zu eliminieren. So hofft man, eines Tages das Suchtgedächtnis im Gehirn beeinflussen zu können. Mehr noch: Durch den Wissenszuwachs gewinnt man auch für andere psychiatrische Erkrankungen, beispielsweise Angststörungen, neue Erkenntnisse.

Entwickelt wurde die boomende Zukunftshoffnung Optogenetik unter anderem vom Innsbrucker Mediziner Gero Miesenböck, der 2007 als erster Nicht-Brite auf den renommierten Waynflete-Lehrstuhl für Physiologie an der Universität Oxford berufen wurde. 2013 erhielt er mit fünf weiteren Wissenschaftlern den mit einer Million Dollar dotierten Brain Prize 2013 für seine Entdeckungen rund um die Optogenetik.

Übrigens: In der Forschergemeinde kursiert das Gerücht, dass die Sache nobelpreisverdächtig sein könnte.

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