Revolutionäre Lichtschalter: Optogenetik
Der Chemiker Peter Hegemann von der Humboldt-Universität zu Berlin hat den Grundstein für die Optogenetik gelegt, die eine Revolution in den Neurowissenschaften in Gang gesetzt hat.
Text: Christian Wolf
Über lange Zeit mussten Hirnforscher sich mit dem Beobachten von Vorgängen in der Denkzentrale begnügen. Das änderte sich schlagartig 2002 mit einer Entdeckung des Chemikers Peter Hegemann. Gemeinsam mit Kollegen stieß Hegemann auf ein lichtempfindliches Protein einer Zelle in einer Grünalge. Die Entdeckung wurde schon kurze Zeit später begeistert von Neurowissenschaftlern aufgegriffen. Denn mithilfe von Viren lassen sich Bauanleitungen der Proteine in den genetischen Bauplan von Nervenzellen einschleusen. Einmal in die Zellmembran der Neuronen eingebaut, braucht nur noch Licht der richtigen Wellenlänge auf die Proteine zu fallen und schon lassen sie elektrisch geladene Teilchen ins Innere der Zelle strömen: Die Nervenzelle wird je nach Protein elektrisch erregt oder gehemmt. Die Optogenetik, eine Fusion von Optik und Genetik, war damit geboren und eine Revolution in den Neurowissenschaften in Gang gesetzt. Forscher können Neuronen seither so einfach und präzise wie nie zuvor beeinflussen. Beispielsweise kann man bei einem Fadenwurm für die Bewegungssteuerung zuständige Nervenzellen mit einem blauen Lichtblitz anregen und mit einem gelben hemmen. Unter blauem Licht zappelt der Fadenwurm munter herum, unter gelbem Licht erstarrt er. So lässt sich die Funktion der verantwortlichen Nervenzellen viel gezielter untersuchen als durch bloßes Beobachten. Die Gene für die molekularen „Lichtschalter”, die von Neurowissenschaftlern weltweit verwendet werden, kommen häufig von Peter Hegemann aus Berlin. Sein interdisziplinäres Team ist Teil des Forschungsverbunds „Protein-based photo-switches as optogenetic tools”. Gemeinsam mit einer Forschungsgruppe um den Chemiker Joachim Heberle von der Freien Universität Berlin studieren die Berliner Forscher die Struktur und Funktion ihrer „Lichtschalter” und erweitern beständig den optogenetischen Instrumentenkasten.
Ein Beitrag aus ALBERT Nr. 2 "Neurowissenschaften"
