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Blick in den Elfenbeinturm

Es ist später Abend im Neuenheimer Feld. Die meisten der phantasielosen Zweckgebäude liegen im Dunkeln verborgen. Aus einigen wenigen Instituten aber dringt noch Licht nach draußen: Hier arbeiten Menschen, deren Tätigkeit den meisten Mitbürgern nur schwer verständlich, vielen sogar unheimlich ist. „Meine Mutter ist davon überzeugt, daß ich am Untergang der Menschheit arbeite“, beschreibt Manfred Gossen die Gefühle, die ihm oft entgegenschlagen, wenn er von seiner Arbeit erzählt.

Manfred ist einer von 250 Mitarbeitern am Zentrum für Molekulare Biologie (ZMBH) der Universität Heidelberg und macht eigentlich nicht den Eindruck eines Dr. Frankenstein. Hinter den Brillengläsern beginnen Manfreds Augen zu leuchten, während er von seiner Forschung erzählt. Mit Begeisterung erläutert er die neuesten Forschungsergebnisse. krakelt Reaktionsabläufe auf einen Kaffeefilter.

Manfred ist Gentechniker; aus Interesse an den Naturwissenschaften, wie er sagt. „Ein Job wie jeder andere, der mir Spaß machen würde.“ Ein Job wie jeder andere? Den Besucher dieser High-Tech-Laboratorien erwartet eine völlig fremde Welt: Hunderte von Flaschen füllen die Regale, gewaltige Zentrifugen sind zu sehen, Chemikalien und Computer, Kühlschränke und Kaffeemaschinen, Meßzylinder und Mikroskope, Plastikröhrchen und Photozubehör. Daneben andere Gerätschaften, deren Sinn dem Betrachter vollends verborgen bleibt. Während auf einer blitzblanken Laborbank Hunderte von kleinen Plastikröhrchen ordentlich in Reih und Glied ausgerichtet sind, scheint wenige Meter weiter völliges Chaos zu herrschen.

All diese „Zutaten“ aber sind nötig, um der mit bloßem Auge unsichtbaren Erbsubstanz DNA ihre Geheimnisse zu entlocken. Denn die Wissenschaftler, die einen Großteil ihres Lebens mit dem Zerschneiden, Vermischen und Zusammenkleben von Genen verbringen, bekommen diese fast nie zu Gesicht.

Die meisten Manipulationen finden in Reaktionsgefäßen statt, die nicht einmal die Größe eines Fingerhutes haben. Mit Spezialwerkzeugen werden Eiweißstoffe zur DNA gegeben, die gezielte Veränderungen der Erbsubstanz ermöglichen. Die Trennung der Reaktionsprodukte kann unter Umständen Tage dauern; oft befindet sich die Arbeit von Wochen in einem winzigen Tropfen Flüssigkeit. Ein falscher Handgriff unter Hunderten, und das Experiment muß von vorne begonnen werden.

Das Gerangel um das Gentechnikgesetz, welches zum 1. Juli des vergangenen Jahres in Kraft getreten ist, wurde hier – wie auch in der Industrie – mit großer Sorge verfolgt. Wie dergeschäftsführende Direktor des ZMBH, Professor Hermann Bujard, erläuterte, ist das Institut aber „noch einmal mit einem blauen Auge davongekommen“. Letztlich sei aus Sicht der Forschung doch noch eine einigermaßen akzeptable Lösung durchgesetzt worden.

Obwohl in diesem Vorzeigeinstitut primär Grundlagenforschung betrieben wird, ergeben sich aus dem Verständnis dieser Vorgänge doch häufig Erkenntnisse, die beispielsweise die gezielte Entwicklung neuer Medikamente und Impfstoffe ermöglichen. Während nämlich Infektionskrankheiten in westlichen Ländern in den Hintergrund getreten sind, leiden vor allem in Asien Hunderte von Millionen an einer ansteckenden Leberentzündung, die durch das Hepatitis-B-Virus hervorgerufen wird und zu Leberschrumpfung und Krebs führen kann.

Obwohl ein Impfstoff schon lange vorhanden ist, mußte dieser bis vor wenigen Jahren aus dem Blut bereits befallener Menschen gewonnen werden. Ein solches Verfahren ist aber mit dem Risiko verbunden, weitere Krankheitserreger zu übertragen, außerdem für die hauptbetroffenen Entwicklungsländer viel zu teuer.

Gentechniker waren es, die Teile der Erbinformation aus dem Hepatitisvirus herausschnitten und auf Hefezellen übertrugen. Widerspruchslos produzieren diese Zellen nun Teile des Virus, die zwar keine Krankheit, wohl aber einen Impfschutz hervorrufen können. „Dies ist das erste rational entwickelte Pharmakon auf dem Weltmarkt“, so Bujard.

Derartige Erfolge fallen den Forschern nicht in den Schoß. Am ZMBH ist eine 60-Stunden-Woche eher die Regel als die Ausnahme; Nachtschichten und Wochenenden im Labor sind keine Seltenheit. Denn die Bakterien und Zellen, die sich tagaus, tagein in Wärmeräumen und Brutschränken vermehren, müssen mit Nährstoffen versorgt werden. Viele Experimente sind sehr langwierig und können nicht einfach unterbrochen werden; Abgabefristen für Diplomarbeiten und Dissertationen halten zur Arbeit an; die Konkurrenz schläft nicht.

„In meiner WG fühle ich mich als Exote. Für die bin ich ein Workaholic mit meinem Zehn-Stunden-Tag“, berichtet Gerhard König, der hier über die Grundlagen der Alzheimer-Krankheit forscht. Ein Kollege pflichtet ihm bei: „Man eckt schon manchmal an mit der Meinung, die Arbeit ginge nur von Montag bis Freitag.“

Was bewegt diese Menschen dazu, ihr Leben in den Dienst der Forschung zu stellen? Geld, Karriere, Macht? Yuppies im Laborkittel? Manfred ist 28 Jahre alt und erhält während seiner Doktorarbeit knapp 1500 Mark monatlich. Ein Trinkgeld, gemessen an dem, was er mit seiner Ausbildung in der freien Wirtschaft verdienen könnte. « Ich mache das auch nicht, weil ich karrieregeil bin. Mit dem Arbeitsaufwand wäre ich woanders an der besten Stelle.“

Der Aufruf in einer sogenannten Szenezeitschrift, den Wissenschaftlern ruhig mal „ins Knie zu schießen“, gefolgt von einer langen Liste von biologischen Labors und den Namen bundesdeutscher Spitzenforscher war ebenfalls nicht dazu angetan, diese Menschen aus dem Elfenbeinturm zu locken, in den sie sich wohl manchmal gerne zurückziehen würden.

Natürlich ist den Gentechnikern die Unruhe und Technologieangst in weiten Teilen der Bevölkerung nicht verborgen geblieben. In einer gemeinsamen Erklärung haben sich bereits im letzten Jahr fast 2000 deutsche Wissenschaftler und Ärzte dazu verpflichtet, die Gentechnik unter keinen Umständen für militärische Zwecke einzusetzen. Eingriffe in die menschliche Keimbahn wurden in dem Appell an Regierung und Öffentlichkeit ebenfalls kategorisch abgelehnt.

Obwohl sechs Prozent des Etats dieses Instituts – etwa 1,1 Millionen Mark – ohne Auflagen durch die BASF bestritten werden, ist eine weitergehende Förderung durch die Industrie nicht geplant, denn „Drittmittel, die in größerem Umfang durch die Industrie bereitgestellt werden, machen unfrei, wenn man warnend seine Stimme erheben will“, so Bujard.

(Eine Reportage aus dem Institut, an dem ich einige zuvor meine Diplomarbeit gemacht hatte. Erschienen in „DIE WELT“, 10. Januar 1991)

Alzheimer – Das Bild rundet sich immer mehr ab

Weltweit arbeiten sich Wissenschaftler immer näher an die Ursache der Alzheimer´schen Krankheit (AK) heran. Nach vorsichtigen Schätzungen leiden alleine in der Bundesrepublik rund 600000 Menschen unter dieser Form des frühzeitigen geistigen und körperlichen Zerfalls. Noch weit vor Aids ist die Krankheit, die meist erst bei Menschen in höherem Alter auftritt, die vierthäufigste Todesursache in den westlichen Industrieländern.

Die Untersuchung der Gehirne Verstorbener ergibt immer wieder das gleiche Bild: Im Inneren der Nervenzellen finden sich Bündel von Proteinfasern (Fibrillen) und in den Zellzwischenräumen sind sogenannte senile Plaques zu sehen. Den Kern dieser unlöslichen Ablagerungen bildet ein Eiweißstoff, der inzwischen als ß-Amyloid bezeichnet wird. Umhüllt wird dieser Kern von abgestorbenen Stützzellen des Nervengewebes und von degenerierten Nervenendigungen. Bis zu 6000 dieser Plaques finden sich in befallenen Hirnregionen auf nur einem Quadratmillimeter.

Alzheimer-Fibrillen unter dem Mikroskop - Wikipedia

Alzheimer-Fibrillen aus dem Hippocampus unter dem Mikroskop (Foto: Patho via Wikimedia Commons [CC BY-SA 3.0])

Schon lange bemühen sich Forscher in den USA, in Australien und in Europa darum, die Rolle des ß-Amyloids bei der Entstehung der Krankheit zu entschlüsseln. Der Arbeitsgruppe um Professor Konrad Beyreuther vom Zentrum für Molekulare Biologie in Heidelberg (ZMBH) gelang es vor einigen Jahren, das ß-Amyloid aus den Plaques herauszulösen. Der Weg war damit frei, um sich mit gentechnischen Methoden auf die Suche nach jenem Abschnitt des menschlichen Erbgutes zu machen, der die  Bauanleitung für diesen Eiweißstoff enthält.

Dabei ergab sich Überraschendes: Das ß-Amyloid ist nur ein verhältnismäßig kleines Bruchstück eines viel größeren Vorläufermoleküls. Vieles spricht dafür, dass diesem Vorläufer eine wichtige Funktion im Gehirn zukommt. Man weiß jetzt, dass es in die Hülle (Membran) der Nervenzellen eingebettet ist. Besonders häufig ist es in den Synapsen zu finden jenen Schaltstellen, an denen elektrische Impulse von einer Zelle an die nächste übertragen werden. Dort könnte das Amyloidprotein, so wird zur Zeit vermutet, von außen kommende Signale in das Zellinnere weiterleiten oder bei der Verständigung der Zellen untereinander eine Rolle spielen.

Mit der Isolierung des Gens machte man eine interessante Entdeckung: Die Erbanlagen für den  Vorläufer des ß-Amyloids finden sich auf Chromosom 21. Genau dieses Chromosom aber ist bei der recht weit verbreiteten Erbkrankheit des Down-Syndroms („Mongolismus“) dreimal vorhanden und nicht in nur zwei Kopien, wie bei gesunden Körperzellen. Bei Patienten mit Down-Syndrom treten ähnliche Erscheinungen wie bei der AK auf, allerdings bereits im Alter von 35 bis 40 Jahren: Im Gehirngewebe mongoloider Patienten finden sich auch die amyloiden Ablagerungen. So glaubte man zunächst, die Krankheit auf überzählige Kopien des Gens zurückführen zu können.

Dies erwies sich aber als verfrühte Hoffnung. Offensichtlich ist das Gen für den Vorläufer der ß-Amyloids bei den allermeisten AK-Patienten genau so häufig vorhanden wie bei Gesunden. Die Suche ging daher weiter und richtete sich jetzt vor allem auf die Frage, ob irgendwelche anderen Stoffe in der Zelle das Amyloid-Gen beeinflussen könnten.

Als Prof. Beyreuther die dem Gen übergeordneten Kontrollregionen auf der DNA näher untersuchte, fand er Bindungsstellen für mindestens sieben verschiedene Botenstoffe. Unter anderem können an dieser „regulatorischen Region“ Hormone, Onkoproteine – sie spielen bei der Krebsentstehung eine Rolle – und Hitzeschockproteine andocken. Letztere werden beim Menschen durch Stress, falsche Ernährung und Durchblutungsstörungen aktiviert.

Ein Wechselspiel zwischen diesen und anderen Faktoren bestimmt dann offenbar, wieviel von dem Amyloid produziert wird. Beyreuther hofft, dass man in naher Zukunft lernt, diese Botenstoffe mit geeigneten Medikamenten zu beeinflussen. Dann könnte man die Produktion des Amyloidproteins drosseln.

Ist ein Übermaß an Amyloid aber schon genug um die Entwicklung der AK in Gang zu setzen?  Gentechnisch veränderte Mäuse sollen helfen, diese Frage zu klären. Im Reagenzglas vertauschten die Forscher die regulatorische Region des Amyloid-Gens mit einem fremden Stück Erbgut. So wurde ein Schalter konstruiert, den – man nach Belieben „An“ und „Aus“ stellen konnte;. Die Bauanleitung für das Amyloidprotein wurde dann in Mäuse übertragen. Durch Nahrungszusätze konnten die Wissenschaftler jetzt den Befehl zur vermehrten Produktion des Eiweißstoffes geben.

Ergebnis: Selbst wenn diese „transgenen“ Mäuse künstlich angeregt werden, fünf bis zehn Mal soviel Vorläufer des ß-Amyloids herzustellen wie ihre unveränderten Artgenossen, zeigt sich kein Effekt. Von Plaques und anderen Veränderungen des Gehirns, wie sie für die AK typisch sind, war nichts zu sehen. Für Konrad Beyreuthers Arbeitsgruppe war das ein ganz klarer Hinweis darauf, dass schon ein „Primärschaden“ vorliegen muss: Ein Übermaß an Amyloidprotein alleine kann die Krankheit nicht auslösen, wenn das Gehirn nicht vorher schon geschädigt wurde.

Neue Forschungsmöglichkeiten eröffnet eine Entwicklung, über die Sarah-Jane Richards und ihre Kollegen (Universität Cambridge) im vergangenen Monat auf einer Konferenz in Seattle berichteten. Ihnen gelang es erstmals, ein Tiermodell für die Alzheimer´sche Krankheit zu schaffen. Die Forscher transplantierten das Nervengewebe embryonaler Mäuse, die vom Down-Syndrom betroffen waren, in das Gehirn von gesunden (erwachsenen) Artgenossen. Nach mehreren Monaten konnte man bei den Empfängermäusen die senilen Plaques und Neurofibrillenbündel finden, die für Down Syndrom und AK charakteristisch sind.

Die Ablagerungen waren nicht nur im transplantierten Gewebe selbst, sondern auch in den direkt angrenzenden Hirnregionen der Tiere zu sehen. Alles deutet darauf hin, das mit dem Transplantat auch der gesuchte „Primärschaden“ übertragen wurde, den es nun in weiteren Experimenten einzugrenzen gilt.

Neben der spontan auftretenden Form der AK gibt es auch eine erbliche Form, die beim Menschen als „familiäre Alzheimer´sche Krankheit“ (fAK) bekannt ist und etwa ein Zehntel aller AK-Fälle ausmacht. Das Gen, das für diese Form verantwortlich ist, liegt in der Nähe des Amyloid-Gens und bewirkt, dass die Betroffenen wesentlich früher erkranken als bei der spontanen Form. Wenn es den Forschern gelingen würde, auch dieses Gen noch aus der Riesenmenge anderer Erbanlagen herauszufischen, könnte man weitere Hinweise gewinnen, welche Vorgänge der Ablagerung von ß-Amyloid vorangehen.

„Das Bild rundet sich immer mehr ab, es wird spannend“ fasst Beyreuther die jüngsten Fortschritte  auf diesem Gebiet zusammen. Allzu hohe Erwartungen will er jedoch nicht aufkommen lassen. „Wir wissen, wo wir hingehen müssen, aber das Problem ist nicht in einem halben Jahr zu lösen.“ Dreißig Jahre etwa dauert es, bis die AK zur fatalen Hirnschrumpfung fortgeschritten ist. Es wäre daher bereits ein Erfolg der Forschung, wenn es gelingt, den Krankheitsprozess zu verlangsamen. Die AK zu heilen, wird dagegen erst ein sekundäres Ziel sein.

(erschienen in der WELT am 1. Juli 1989)