Optogenetik ist die _Methode des Jahres 2010
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Gehirne unter Kontrolle - <strong>Optogenetik</strong> <strong>ist</strong> <strong>die</strong> "<strong>Methode</strong> <strong>des</strong> <strong>Jahres</strong> <strong>2010</strong>"...<br />
http://www.dradio.de/dlf/sendungen/forschak/1346858/drucken/<br />
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FORSCHUNG AKTUELL<br />
20.12.<strong>2010</strong><br />
Forschern aus den USA und Deutschland <strong>ist</strong> es gelungen, Mäuse mit Licht fernzusteuern. (Bild: AP)<br />
Gehirne unter Kontrolle<br />
<strong>Optogenetik</strong> <strong>ist</strong> <strong>die</strong> "<strong>Methode</strong> <strong>des</strong> <strong>Jahres</strong> <strong>2010</strong>"<br />
Von Michael Lange<br />
Biologie.- Einmal im Jahr wählt das Wissenschaftsmagazin "Nature" <strong>die</strong> "<strong>Methode</strong> <strong>des</strong><br />
<strong>Jahres</strong>". Diesmal fiel <strong>die</strong> Wahl auf <strong>die</strong> <strong>Optogenetik</strong>. Mit <strong>die</strong>ser molekulargenetischen <strong>Methode</strong><br />
<strong>ist</strong> es möglich, nur mit Lichtstrahlen Versuchstiere gewissermaßen fernzusteuern.<br />
Alexander Gottschalk, Neurobiologe an der Universität Frankfurt, kann seine Versuchstiere mit Licht<br />
dirigieren. Dabei verwendet er das Verfahren der <strong>Optogenetik</strong>.<br />
"<strong>Optogenetik</strong> versucht, wie der Name sagt, mithilfe von Licht, also über optische <strong>Methode</strong>n, einzelne<br />
Nervenzellen zugänglich zu machen."<br />
Das Versuchstier von Alexander Gottschalk <strong>ist</strong> der Fadenwurm C. Elegans. Er <strong>ist</strong> nicht größer als ein<br />
Komma in einer Zeitung und bewegt sich mit schlängelnden Bewegungen durch einen Wassertropfen<br />
unter dem Mikroskop.<br />
"Dieser Wurm <strong>ist</strong> sehr einfach aufgebaut. Der ganze Körper besteht aus weniger als 1000 Zellen, so dass<br />
einzelne Zellen hier teilweise <strong>die</strong> Funktion ganzer Organe übernehmen. Und von <strong>die</strong>sen 1000 Zellen sind<br />
302, und zwar ganz genau 302, Nervenzellen."<br />
Mithilfe der <strong>Optogenetik</strong> gelingt es nun, einzelne Nervenzellen gezielt an- und auszuschalten. Ein<br />
Lichtblitz in einer bestimmten Farbe reicht dazu aus, wie Alexander Gottschalk mit einer optogenetischen<br />
Versuchsapparatur demonstrieren kann.<br />
"Wenn ich jetzt <strong>die</strong>ses Tier in Flüssigkeit gebe, wie man hier sieht unter dem Mikroskop, dann führt es<br />
ziemlich schnelle Schwimmbewegungen aus. Und jetzt schalte ich hier über das Mikroskop Gelblicht dazu.<br />
Wenn ich das jetzt anschalte, sieht man, dass der Wurm sofort aufhört, sich zu bewegen, und wenn ich es<br />
abschalte, geht <strong>die</strong> Bewegung sofort wieder weiter."<br />
Möglich wird <strong>die</strong>se Form von Fernsteuerung durch genetische Manipulation. Der Forscher hat Gene aus<br />
Bakterien oder einfachen Algen in das Erbgut von Nervenzellen eingeschleust. Die fremden Gene sorgen<br />
dafür, dass in der Hülle der Nervenzellen, in der Zellmembran, eine Art Lichtsensor eingerichtet wird. Wie<br />
er funktioniert, haben Wissenschaftler bereits vor knapp zehn Jahren herausgefunden.<br />
"Der Farbstoff, der <strong>die</strong> Lichtempfindlichkeit macht, <strong>ist</strong> Retinal. Das <strong>ist</strong> der gleiche Farbstoff, den Menschen<br />
auch in ihren Augen haben."<br />
Ernst Bamberg vom Max-Planck-Institut für Biophysik in Frankfurt hatte gemeinsam mit seinen Kollegen<br />
Georg Nagel und Peter Hegemann Algen der Art Chlamydomonas erforscht. Sie entdeckten, wie der
Gehirne unter Kontrolle - <strong>Optogenetik</strong> <strong>ist</strong> <strong>die</strong> "<strong>Methode</strong> <strong>des</strong> <strong>Jahres</strong> <strong>2010</strong>"...<br />
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Algenfarbstoff den Fluss elektrisch geladener Teilchen, sogenannter Ionen, durch <strong>die</strong> Zellmembran<br />
kontrolliert. Verantwortlich dafür <strong>ist</strong> das sogenannte Kanal-Rhodopsin, eine Röhre aus Eiweiß. Sie<br />
ermöglicht es den elektrisch geladenen Ionen durch eine Membran zu gelangen.<br />
Die Verbindung von Farbstoff und Kanal-Eiweiß sorgt dafür, dass ein Lichtsignal zu einem elektrischen<br />
Signal wird. Und solche elektrischen Signale fließen durch Nerven und Gehirne von Tier und Mensch. Die<br />
"<strong>Optogenetik</strong>" ermöglicht es so den Wissenschaftlern, Nerven und Gehirne mit Lichtsignalen wie mit<br />
einem Schalter von außen zu steuern, erklärt <strong>Optogenetik</strong>-Pionier Ernst Bamberg.<br />
"An irgendeiner Stelle der Nervenzelle kann ich jetzt hingehen und sagen: An <strong>die</strong>ser Stelle möchte ich jetzt<br />
ein Signal auslösen und dann kann ich verfolgen, wie es weiter geht in der Zelle selbst. Und andererseits<br />
kann ich selektiv eine bestimmten Gruppe von Nervenzellen zum Beispiel im Gehirn einer Maus anregen<br />
und dann schauen: Welche Reaktion wird ausgelöst?"<br />
Während <strong>die</strong> Nerven von Fadenwürmern offen liegen und für Licht zugänglich sind, liegt <strong>die</strong> biologische<br />
Schaltzentrale von Mäusen und Menschen im Dunkeln unter der Schädeldecke. Nur durch Glasfaserkabel<br />
gelang es Forschern in den USA und Deutschland, Lichtsignale auch in das Mäusegehirn zu bringen, und<br />
Mäuse mit Licht fernzusteuern. So ließen sie mit einem blauen Lichtblitz Mäuse auf Kommando im Kreis<br />
herumlaufen. Bei Menschen wurde <strong>die</strong> <strong>Optogenetik</strong> noch nicht ausprobiert.<br />
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