Hintergrund Medizin-Nobelpreis Kein Leben ohne geregelte Selbstzerstörung

Um gesund zu bleiben, fressen unsere Zellen, was sie in ihrem Inneren krank machen könnte. Als Werkzeug dient ihnen die „Autophagie“, für deren Erforschung Yoshinori Ohsumi jetzt den Medizin-Nobelpreis erhielt.
  • Jan Osterkamp
Seine Arbeit über den Autophagie-Mechanismus in Zellen hat dem japanischen Mediziner den Nobelpreis eingebracht. Quelle: dpa
Nobelpreisträger Yoshinori Ohsumi

Seine Arbeit über den Autophagie-Mechanismus in Zellen hat dem japanischen Mediziner den Nobelpreis eingebracht.

(Foto: dpa)

HeidelbergZellen verspeisen sich selbst – von innen, bei Bedarf und mit Bedacht sowie mit Hilfe des „Autophagosoms“. Dieses schwer greifbare Werkzeug, das Zellbiologen schon vor Jahrzehnten entdeckt, aber lange nicht wirklich verstanden hatten, ähnelt in seiner Funktion am ehesten einer Mischung aus ambulanter Sperrmüllsammelstelle und mobilem Müllcontainer auf dem Weg zum zelleigenen Recyclinghof.

Über Jahrzehnte hinweg ahnte die Fachwelt, dass dieses Werkzeug wichtig sein muss, und dass es – wegen seines offensichtlichen Zerstörungspotenzials – durch die Zelle sehr sorgfältig kontrolliert wird. Zugleich war das Autophagosom allerdings notorisch schwierig zu untersuchen und blieb daher über die Jahre eher zellbiologisches Kuriosum und Zukunftsprojekt.

Unerfüllte Nobelpreis-Träume
Nobelpreis-Verleihung
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Es ist die Krönung jeder wissenschaftlichen Laufbahn, aus der Hand des schwedischen Königs den Nobelpreis in Empfang zu nehmen. Doch damit das passiert, braucht es neben Talent und Wissen auch sehr viel Glück. Denn selbst wenn die Forschungssensation da ist, warten auf dem Weg zu der Auszeichnung noch etliche Stolpersteine. Hier eine Auswahl. (Foto: dpa)

1. Lange Wartezeit
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In der Regel müssen Forscher viele Jahre darauf warten, bis ihre Entdeckung oder Erfindung mit dem Nobelpreis geehrt wird. Dann sind sie oft schon sehr alt. Und wer stirbt, bevor er den Nobelpreis bekommen hat, hat Pech gehabt – da mag die Entdeckung noch so groß sein. Denn ein Toter kann laut Satzung der Nobelstiftung den Preis nicht bekommen.

Dag Hammarskjöld
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Allerdings gibt es eine Ausnahme von dieser Regel: Wer nach Bekanntgabe, aber vor Verleihung des Preises stirbt, bekommt ihn trotzdem. Der wohl bekannteste posthum Geehrte war der damalige UN-Generalsekretär Dag Hammarskjöld, dem 1961 der Friedensnobelpreis zugesprochen wurde. Hammarskjöld kam drei Monate vor der Verleihungszeremonie bei einem Flugzeugabsturz ums Leben.

2. Forscherstreit um die Entdeckung
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Die Entwicklung der Genschere Crispr-Cas9 gilt als Jahrhundertcoup. Um das Wunderwerkzeug, mit dem Erbgut wie mit einem Skalpell verändert werden kann, liefern sich die Forscherinnen Emmanuelle Charpentier (r.) und Jennifer Doudna auf der einen Seite und der Bioingenieur Feng Zhang auf der anderen Seite bis heute einen erbitterten Patentstreit. Keine guten Aussichten für einen Nobelpreis, denn...

Nobelpreis-Jury
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...ein Gerichtsstreit um eine Erfindung ist zwar kein Ausschlusskriterium für einen Nobelpreis, doch wenn die Forscher selbst sich so uneins sind, kann die Jury kaum entscheiden, wer denn nun die Auszeichnung verdient hat.

3. Wer zuerst kommt...
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Wer hat im Rennen um eine bahnbrechende Entdeckung die Nase vorn? Das Veröffentlichungsdatum einer Studie liefert den Juroren zumindest einen Hinweis. „Man muss die wissenschaftliche Literatur gründlich lesen, um zu sehen, wer über eine Entdeckung wann eine Studie veröffentlicht hat“, sagt Nobeljuror Gunnar Ingelman.

Nobelpreis-Medaille
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Wer sich nicht genug gesputet hat, riskiert, dass der Konkurrent das Rennen macht. Aber Ingelman betont auch: „Wenn nur kurze Zeit zwischen zwei Veröffentlichungen vergangen ist, könnte es sein, dass man das als gleichzeitig ansieht und beide Forscher den Preis bekommen.“

Bis schließlich 1988 der japanische Forscher Yoshinori Ohsumi in seinem gerade frisch gegründeten eigenen Labor an der Universität Tokio auf den Plan trat: Mit einer Reihe von überlegten Experimenten arbeitete Ohsumi nach und nach heraus, wie die Zellen von Pilz, Mensch und Tier beim Selbstverdauen vorgehen, und weshalb dies auch darüber entscheidet, ob die Zellen überhaupt funktionieren – oder ausfallen, vorzeitig altern und krank werden. Am Montag ist Yoshinori Ohsumi für seine Aufklärungsarbeit am Autophagosom mit dem Nobelpreis für Medizin und Physiologie 2016 ausgezeichnet worden.

Den Namen von Ohsumis Untersuchungsgegenstand (nach dem griechischen „Autophagie“, „sich selbst verspeisen“) hatte schon 1963 der Nobelpreisträger Christian de Duve geprägt, der dann 1974 für die Entdeckung des Lysosoms geehrt worden ist. Dieses Organell ist ein großer, in Zellen aktiver Komplex, in dem Bakterien und schadhafte oder anderweitig nicht mehr benötigte Zellbestandteile aufgelöst werden. Und schon de Duve hatte sich dafür interessiert, wie die Zellen eigentlich den auszusortierenden Sperrmüll erkennen, der dann gezielt zum Lysosom transportiert wird.

Universeller Mechanismus des Leben

Gemeinsam mit anderen Forschern erkannte er seinerzeit, dass Zellen auf Stress, Nährstoffmangel oder Giftstoffe reagieren, indem sie Membranbläschen ausbilden, in denen offenbar größere Zellbestandteile gesammelt und in Richtung Lysosom-Müllhalde aussortiert werden. Wie dieser Prozess aber gesteuert wird und was ihn genau auslöst, blieb unbekannt – die dynamischen Membranbläschen bildeten sich und verschwanden einfach zu schnell.

Offenbar aber regelten sie einen universellen Mechanismus des Lebens. Man erkannte, dass Autophagie-Prozesse in den verschiedenen Geweben des Körpers von Hirn, Leber, Schilddrüse bis Haut ablaufen, wo sie durch unterschiedlichste Reize angestoßen werden, wie eben durch Stress, Nährstoffmangel oder Giftstoffe. Zudem fand man Autophagosomen bald in so unterschiedlichen Organismen wie Insekten, Fröschen und Menschen sowie in den Zellen von Amöben, Algen oder Geißeltieren.

Und in Hefepilzen wie der Bäcker- und Brauerhefe Saccharomyces cerevisae, die in den frühen 1990er Jahren auch Yoshinori Ohsumi als Labormodellorganismus ausgesucht hatte. In den kleinen Hefezellen waren die noch kleineren Autophagosomen allerdings schwer zu erkennen und nachzuweisen, weshalb der frisch gebackene Assistenzprofessor und Laborleiter an der Universität Tokio einen Trick entwickelte, der ihm das Leben später deutlich erleichtern sollte.

In Hefepilzen, so mutmaßte er, schütten die kaum sichtbaren Autophagosomen den Zellmüll in die große und unter dem Mikroskop gut sichtbare Vakuole der Zelle, wo der Abfall dann durch Abbauenzyme zerlegt wird. Blockiert man aber diesen finalen Abbauprozess in der Vakuole, dann sollte man bald immer größere Müllberge von nicht zerlegtem Zellmüll in der Vakuole heranwachsen sehen. Und daran könnte man dann indirekt ablesen, wie effizient die unsichtbare Müllabfuhr der Autophagosomen vor den Türen der Vakuole arbeitet.

Schöpferischer Prozess in der Dynamik des Lebens
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