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Wissenschaft

06. Dezember 2016 | 09:19 Uhr

Autophagie : Suche nach Mittel gegen Altersleiden: Wofür Yoshinori Ohsumi den Nobelpreis bekommt

vom

Ohne Autophagie würden Zellen zunehmend Rumpelkammern gleichen. Yoshinori Ohsumi hat sie erforscht.

Berlin | Es ist eine Art immerwährender Frühjahrsputz: Abfall wird beseitigt, selbst größerer Sperrmüll kommt weg. Anders als beim Putzen kosten die in Zellen ablaufenden Autophagie-Prozesse aber nicht nur Energie, sondern helfen auch beim Sparen. Das in seine Grundbausteine zersetzte Material wird zum Aufbau neuer Zellkomponenten genutzt. Für die Entdeckung wichtiger Facetten dieses lebenswichtigen Recycling-Systems erhält der Japaner Yoshinori Ohsumi den diesjährigen Nobelpreis für Medizin.

Die Jury für den Medizin-Nobelpreis benennt recht selten nur einen Preisträger - wie jetzt den Japaner Yoshinori Ohsumi. In den vergangenen 20 Jahren wurde lediglich drei weiteren Forschern diese Ehre zuteil. In der Regel müssen sich mehrere Forscher den Preis teilen, entweder weil sie gemeinsam an einem Thema gearbeitet haben oder auch weil die Jury mehrere Entdeckungen würdigen will.

„Der Einfluss der Entdeckung ist enorm und kann nur mit einem ungeteilten Nobelpreis anerkannt werden“, betont die Zellforscherin Tassula Proikas-Cezanne von der Universität Tübingen. Ein bescheidener Grundlagenforscher sei der Japaner und seiner Zeit voraus gewesen, lobt Volker Haucke, Direktor des Leibniz-Instituts für Molekulare Pharmakologie. Der Preisträger selbst zeigte sich überwältigt: „Das ist eine Freude für einen Forscher, die nicht zu übertreffen ist“, sagt der 71-Jährige am Montag.

Der Prozess der Autophagie ist in Grundzügen seit den 1960er Jahren bekannt. Wissenschaftler untersuchten den Mechanismus dann in Hefen näher, weil das bei diesen einzelligen Pilzen weit einfacher möglich ist als bei Tieren oder Menschen. Viele der an den Prozessen mitwirkenden Proteine haben sich im Lauf der Evolution kaum verändert und sind nahezu identisch mit denen in menschlichen Zellen. Wie das Prinzip funktioniert, veranschaulicht diese Grafik:

 

Den Abläufen auf die Spur zu kommen, bedeutete Fleißarbeit: Ohsumis Team untersuchte Tausende Hefen und identifizierte 15 für die Autophagie entscheidende Gene. Er zeigte, welche Proteine und Stoffwechselwege im Einzelnen an dem System beteiligt sind und auch, wie diese reguliert werden. „Ich habe zu Beginn meiner Forschung zur Autophagie-Thematik seine Arbeiten gelesen und war begeistert von seiner Wissenschaft“, sagt Proikas-Cezanne. „Er hat grundlegende Fragen gestellt und diese mit eleganten neuen Methoden beantwortet.“ Die gefundenen Gene hätten eine völlig neue Dimension der molekularen Zellbiologie erschlossen.

Der Begriff Autophagie stammt aus dem Griechischen und bedeutet etwa „sich selbst fressen“. Der Begriff umschreibt nicht nur einen, sondern verschiedene, miteinander verwandte Prozesse. Sie alle haben fast immer eine positive Auswirkung: Aller Abfall der komplexen Zellmaschinerie sowie alte oder beschädigte Teile der Maschinerie selbst werden in einer Art Schreddersystem zerhäckselt. Die entstehenden Grundbausteine werden wiederverwendet. „Ohne Autophagie würden unsere Zellen nicht überleben“, erklärt die Forscherin Juleen Zierath, die zur Nobelpreis-Jury gehörte.

Porträt: Nobelpreisträger Yoshinori Ohsumi

Bescheiden und warmherzig - so beschreiben Forscherkollegen den frisch gekürten Medizin-Nobelpreisträger Yoshinori Ohsumi. Der 71-jährige Japaner stammt aus einem akademischen Umfeld und erarbeitete sich seinen Weg an die Spitze der Topforscher hart. Erst mit 43 Jahren hatte er ein eigenes Laboratorium. „Er ist ein sehr offener, bescheidener und im persönlichen Umgang warmherziger Mensch, der ganz auf seine Wissenschaft konzentriert ist“, sagt Tassula Proikas-Cezanne von der Universität Tübingen, die ihn von Fachkonferenzen kennt. „Ich habe ... immer gesagt: ,Er kriegt irgendwann den Nobelpreis'“.

Ohsumi „entdeckte und erforschte Mechanismen, die der Autophagie zugrunde liegen“, erklärte das Karolinska-Institut in Stockholm bei der Zuerkennung des Nobelpreises an den Japaner. „Dabei handelt es sich um einen grundsätzlichen Prozess, um Zellkomponenten abzubauen und zu recyceln.“ Das dient der Gesunderhaltung des Körpers.

Aufgewachsen im Nachkriegsjapan hatte es Ohsumi zu Beginn seiner wissenschaftlichen Karriere nicht leicht. Sein Vater war Professor für Ingenieurwesen an der Universität Kyushu. Während der Vater eher industrieorientiert arbeitete, war der junge Ohsumi mehr an Naturwissenschaften interessiert. Nach der Oberschule schrieb er sich zunächst an der Universität Tokio in Chemie ein. Doch habe er schnell festgestellt, dass das für ihn nicht so attraktiv war, sagte Ohsumi.

Daraufhin wechselte er zu der damals im Aufbruch befindlichen Molekularbiologie. Die frühen 60er seien das „Goldene Zeitalter der Molekularbiologie“ gewesen, so der Japaner, der 1974 promovierte und bis 1977 als Post-Doktorand an der Rockefeller University in New York tätig war. Dort begann er, sich mit Weizenzellen zu beschäftigen.

Später kehrte er nach Japan zurück und forschte an der Universität Tokio. 1986 wurde er Dozent, zwei Jahre später Assistenzprofessor.

Schon damals beschäftigte er sich mit dem Membrantransport in Vakuolen in der Zelle, die Teil des Systems der Autophagie sind.

1996 ging Ohsumi als Professor an das Nationale Institut für Grundlagenforschung in der Biologie in Okazaki und war später Professor in Hayama. 2009 emeritierte er und ist heute als Ehrenprofessor am Institut für Technologie in Tokio tätig.

Jungen Forschern, die es nicht immer leicht haben, riet er in einem Interview: „Ich bin nicht sehr wetteifernd.“ Er suche stets nach einem neuen Studienobjekt, „selbst wenn es nicht so populär ist“.

„Dieses genetische Programm bewirkt vom Einzeller Hefe bis zu uns Menschen die kontinuierliche Erneuerung der Zellen“, erklärt Proikas-Cezanne. „Wenn der Mechanismus gestört ist, spiegelt sich das in vielen Erkrankungen wieder.“ Lebenswichtig für die Zellen ist er zum Beispiel bei falsch zusammengesetzten oder verschlissenen Proteinen, die Funktionseinbußen oder Fehlfunktionen bedeuten können und daher rasch beseitigt werden müssen. Autophagie schützt so vor Betriebsunfällen mit potenziell verheerenden Folgen für die Zelle.

Weggefressen und demontiert werden zudem eingedrungene Bakterien und Viren. In Hungerzeiten beschränkt das System das funktionelle Mobiliar der Zellen auf das nötigste und „verheizt“ alles übrige Material - ähnlich wie ein hungernder Körper erst einmal alle Fettreserven nutzt, bevor er Muskelmasse abzubauen beginnt.

Problematisch wird es, wenn Autophagie-Prozesse zu langsam, zu schnell oder sonst irgendwie fehlerhaft ablaufen. Defekte Autophagie-Mechanismen in bestimmten, für die Kontrolle der Darmflora zuständigen Dünndarmzellen könnten zum Beispiel bei der entzündlichen Darmerkrankung Morbus Crohn eine Rolle spielen. Bei manchen Patienten ist das Autophagie-Gen ATG-16 blockiert.

Auch Hinweise auf einen Beitrag zu neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson gibt es. „Es scheint so zu sein, dass im zellulären Altern die Autophagie herunterreguliert wird“, erläutert der Berliner Forscher Haucke. Dies fördere offenbar die Anreicherung defekter Eiweiße. Generell spiele dies bei fast allen altersbedingten Erkrankungen eine Rolle - von Krebs über Autoimmunerkrankungen bis zu neurodegenerativen Krankheiten, sagt Proikas-Cezanne.

In bestimmten Fällen kann allerdings auch ein bestens funktionierendes Autophagie-System mehr schaden als nutzen: wenn es Krebszellen die bei einer Strahlen- oder Chemotherapie entstehenden Schäden beseitigen hilft und sie so überleben lässt.

Wissenschaftler hoffen darauf, Autophagie-Prozesse künftig mit Medikamenten gezielt hoch- oder herunterregeln zu können - etwa, um den altersbedingten Verfall der Hirnfunktion zu verzögern. Getüftelt wird auch an der Möglichkeit, die spezifischen Angriffsziele der Systeme zu beeinflussen. „Das Wissen hat schon Einzug genommen in klinische Studien“, betont Proikas-Cezanne. „Das wird in den nächsten Jahrzehnten enorme Auswirkungen in der Medizin haben.“

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erstellt am 03.Okt.2016 | 17:21 Uhr

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