Nobelpreisträger Stefan Hell: Das ultimative Mikroskop

Nobelpreisträger Stefan Hell: Das ultimative Mikroskop

, aktualisiert 18. März 2017, 16:26 Uhr
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„Forscher in Deutschland sollten sich mehr zutrauen“, sagt Stefan Hell.

von Katrin TerpitzQuelle:Handelsblatt Online

Für sein hochauflösendes Lichtmikroskop bekam er den Nobelpreis. Nun hat Stefan Hell seine Entdeckung weit übertroffen. Der Göttinger Forscher erzählt, warum das ein historischer Durchbruch ist – gerade für die Medizin.

Stefan Hell ist eine Ausnahmeerscheinung. So mancher Forscher hätte sich nach dem Nobelpreis zurückgelehnt. Der Göttinger Direktor des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie legte erst richtig los. Mit seinem neuen Lichtmikroskop lassen sich die molekularen Abläufe in Zellen nun hundertmal schärfer erkennen als früher. Näher ran geht nicht. Im Gespräch mit dem Handelsblatt erzählt der 54-jährige „Entrepreneur des Jahres 2015“, welche neuen Welten sich für die Medizin dadurch eröffnen - und wann ihm die besten Ideen kommen.

Professor Hell, 2014 haben Sie den Nobelpreis für Chemie bekommen, weil Sie die Lichtmikroskopie revolutioniert haben. Den Preis erhielten Sie zusammen mit den US-Kollegen Eric Betzig und William Moerner. Die hatten einige Jahre nach Ihnen eine andere Methode beim Vergrößern entwickelt. Nun haben Sie erneut eine fundamentale Entdeckung gemacht. Geht denn noch mehr als der Nobelpreis?
Nach dem Nobelpreis habe ich nicht aufgehört zu forschen. Mein Sted-Verfahren habe ich mit dem verwandten, doch in einem wichtigen Punkt unterschiedlichen Palm-Verfahren der beiden US-Kollegen kombiniert. Das war nicht trivial. Mit jeder dieser Methoden konnte man zehnmal schärfer sehen als vorher. Mit meinem neuen Verfahren, Minflux genannt, kann man jetzt bis zu hundertmal schärfer sehen. Wir kommen damit an die ultimative Grenze, die man mit einem Fluoreszenz-Lichtmikroskop erreichen kann: die Größe eines Moleküls. Das ist ein fundamentaler Schritt.

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Wie genau funktioniert Ihre Methode – ganz grob für Laien erklärt?
Mit meinen Sted-Verfahren werden benachbarte fluoreszierende Moleküle durch einen donut-förmigen Laserstrahl nacheinander zum Leuchten gebracht. So lässt sich die Position des Moleküls genau bestimmen. Das Palm-Verfahren der US-Kollegen wiederum kann einzelne Moleküle gezielt ansteuern. Ich habe nun die Stärken aus beiden Verfahren vereint.

Wann genau ist Ihnen und Ihrem Team vom Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen der Durchbruch gelungen?
Grundideen dazu hatte ich schon vor sechs Jahren, es gab aber viele Detailfragen zu lösen und Entwicklungsschritte zu nehmen. Leider hat mich der Nobelpreis, der zwischendurch kam, teilweise vom Forschen abgehalten – viele Vorträge und Interviews. Vor einem Jahr gelang dann der Durchbruch im Labor. Im Dezember haben wir unsere Ergebnisse in der Zeitschrift „Science“ veröffentlicht. Sie sind weltweit auf sehr großes Interesse gestoßen.

Welche neuen Welten eröffnen sich damit?
Man erhält viel schärfere Bilder von molekularen Aggregaten in der Zelle. Bisher konnte man Details in der Zelle bis zu 20 Nanometer herunter scharfsehen. Ab jetzt wird man sogar winzige Details von ein oder zwei Nanometern ausmachen können. Es ist vorstellbar, damit eine Zelle komplett molekular zu kartographieren. Wie kommunizieren zum Beispiel Nerven miteinander? Dafür kann man die entscheidenden Proteine an den Synapsen mit Fluoreszenzmolekülen markieren und sehen, wie sie interagieren. Nun gibt es also ein Werkzeug, mit dem sich der molekulare Aufbau der Zelle und seine Abläufe im Bewegtbild beobachten lassen – auch bis zu hundertmal schneller als früher.

Wie kann das etwa bei der Entwicklung neuer Arzneimittel helfen?
Medikamente schalten zum Beispiel bestimmte Proteine aus, ohne dass man den Mechanismus dafür kennt. Mit dem neuen Mikroskop könnte man in Zukunft beobachten, was das Medikament mit den Proteinen macht. Dadurch lässt sich wahrscheinlich künftig die Entwicklung von Arzneimitteln verbessern und beschleunigen. Medikamente können gezielter zugeschnitten werden.

Darauf hoffen viele Kranke. Wie lange wird es dauern?
Nachdem der Laser erfunden wurde, dauerte es zehn bis 20 Jahre, bis er überall zum Einsatz kam. Heute finden sich Laser an jeder Aldi-Kasse, in jedem DVD-Gerät oder Laserpointer. Es dauert immer seine Zeit. Aber ich bin sicher: Die Anwendungen für dieses Verfahren werden kommen, denn es ist ein historischer Durchbruch.


„Wie die Erstbesteigung des Mount Everest“

Wann kommen die ersten Super-Mikroskope auf den Markt?
Der Prototyp unseres Minflux-Systems muss erst noch konstruiert werden. Bisher war alles nur ein physikalisches Grundlagen-Experiment im Labor. Bis zu einem marktfähigen Produkt ist es noch ein weiter Weg. Das dauert noch einige Jahre.

Wer wird das innovative Mikroskop bauen? Die Start-ups Abberior und Abberior Instruments, die Sie mitgegründet haben, fertigen ja bereits Ihre erste Entwicklung, die Sted-Lichtmikroskope.
Die neuen Patente sind von mir und meinem Team vom Max-Planck-Institut angemeldet worden; die Rechte liegen also bei der Max-Planck-Gesellschaft. Abberior und Abberior Instruments bringen sicher allerbeste Voraussetzungen mit, um das innovative Mikroskop in angemessener Zeit zu realisieren. Aber letztlich entscheidet die Verwertungsfirma der Max-Planck-Gesellschaft, an wen sie die Rechte vergibt.

Wie arbeiten Sie als Forscher? Wann kommen Ihnen die besten Ideen?
Ich arbeite hart und viel. Aber für Geistesblitze braucht es Muße. Ich muss mich buchstäblich zurücklehnen und die Gedanken schweifen lassen können. Im Büro lege ich deshalb gerne die Füße auf den Schreibtisch, lasse mir Dinge durch den Kopf gehen. Das funktioniert besonders gut, wenn die Sonne ins Büro scheint. Ich wäre froh, es würde in Göttingen häufiger passieren.

Was treibt Sie an? Schließlich haben Sie bereits den Nobelpreis und zahlreiche andere Auszeichnungen.
Schon sehr früh hatte ich die Vorstellung, mit der Auflösung bis an die Molekülgröße heranzuzoomen. Die Fachwelt hat das nicht unbedingt ernstgenommen, schließlich galt seit 1873 die Beugungsgrenze von Ernst Abbé. Dass man die überwinden kann, habe ich gezeigt. Die amerikanischen Kollegen haben nachgezogen – auf ähnliche, aber etwas andere Art. Damit waren wir noch nicht an der ultimativen Schärfe, also der Molekülgröße. Ich wollte aber weitermachen, bis es tatsächlich funktioniert.

Sie sind offenbar extrem hartnäckig...
Viele Forscher geben zu früh auf. Das ist wie die Erstbesteigung des Mount Everest. Das haben auch viele versucht.

Sir Edmund Hillary ist also eine Art Vorbild für Sie?
Die Analogie passt. Weil ich das Ziel selbstgesteckt und auch klar vor Augen hatte, brachte ich vielleicht den längeren Atem und die größere Leidenschaft dafür mit als meine Wettbewerber.

Eine Genugtuung gegenüber den US-Kollegen?
Hierzulande glauben viele, dass bahnbrechende Forschung immer aus Übersee kommen muss. Das stimmt nicht. Allein aus unserem Göttinger Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie sind drei Nobelpreise entstanden. Das spornt an. Forscher in Deutschland sollten sich mehr zutrauen. In der superauflösenden Mikroskopie haben wir hierzulande einen gewaltigen Vorsprung vor der internationalen Konkurrenz. Warum sollte das nicht auch in anderen Bereichen möglich sein?

Apropos, Mount Everest. Ist Bergsteigen Ihr Hobby? Oder wo finden Sie Muße für die Forschung?
Gipfel besteige ich nur in der Wissenschaft. Ausgleich finde ich in der Familie. Außerdem gehe ich fast täglich ins Fitnessstudio. Das fordert mir zwar einiges ab, aber als Forscher muss man auch fit bleiben, finde ich, denn nur so kann auf die Dauer kreativ bleiben.

Professor Hell, vielen Dank für das Gespräch.

Quelle:  Handelsblatt Online
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