Kampf gegen künftige Epidemien

Um Krankheiten vorbeugen und heilen zu können, müssen Wissenschaftler den Ursachen und Wirkungen der Krankheitsentstehung auf molekularer Ebene auf den Grund gehen.
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Um Krankheiten vorbeugen und heilen zu können, müssen Wissenschaftler den Ursachen und Wirkungen der Krankheitsentstehung auf molekularer Ebene auf den Grund gehen.

Gesundheitsforschung: Die Welt der kleinen Teilchen kann Antworten bieten für die Geißeln der Menschheit

shz.de von
17. August 2018, 14:48 Uhr

Im beschaulichen Schenefeld steht der stärkste Röntgenlaser der Welt: Hinter dem Namen European XFEL steckt eine Forschungsanlage der Superlative. Erzeugt werden ultrakurze Laserlichtblitze im Röntgenbereich – 27 000-mal in der Sekunde und mit einer Leuchtstärke, die milliardenfach höher ist als die der besten Röntgenstrahlungsquellen herkömmlicher Art. Wie verhalten sich Moleküle und Atome? Wer hat je so genau in den Nanokosmos geschaut? European XFEL soll solche Blicke ermöglichen. In einem Thema der Woche widmet sich unsere Zeitung der Forschungseinrichtung – und wagt sich an eine hochkomplexe Materie.

Was passiert in diesen ultrakurzen Momenten, wenn Materialien plötzlich andere Eigenschaften annehmen? Wie verhalten sich Systeme, die aus dem Gleichgewicht geraten? Und welche Quantenmechanik ermöglicht die Fotosynthese in Pflanzen? Mit diesen und anderen Fragen beschäftigen sich Wissenschaftler in der Schenefelder Forschungseinrichtung European XFEL. Sie hoffen durch das Eintauchen in den Nanokosmos Antworten auf große globale Fragen zu bekommen. Die Wissenschaftler untersuchen räumliche Strukturen und zeitliche Veränderungen von Molekülen und Nanomaterialien. Ihre Erkenntnisse sind die Grundlage für unsere Technologien der Zukunft – Nanotechnologie gilt als Schlüsseltechnologie des 21.  Jahrhunderts.

Die Schenefelder Forschungseinrichtung European XFEL bietet ein einzigartiges Werkzeug, um die weitestgehend geheime Welt des Nanokosmos zu durchleuchten. Der unterirdische, weltgrößte Freie-Elektronen-Laser (XFEL) im Röntgenbereich ist der Türöffner in die unbekannte Welt. Seine Röntgenblitze eröffnen Forscherteams aus aller Welt tiefe Einblicke und ermöglichen die Entschlüsselung atomarer Details von Viren und Zellen. Dreidimensionale Aufnahmen und das Filmen chemischer Reaktionen liefern Informationen. Die Wissenschaftler überschreiten Kommunikationsgrenzen über ihre Fachbereiche hinweg und lernen voneinander. Wie sagte schon Bundeskanzlerin Angela Merkel (CDU): „Kein Land kann die großen Fragen unserer Zeit alleine lösen.“ Deshalb ist auch XFEL ein internationales Projekt.

Eine dieser ganz großen Fragen ist die Medizin der Zukunft. Einerseits gibt es die Entwicklung zur Präzisionsmedizin, die maßgeschneiderte Therapien für jeden Einzelnen verspricht. Andererseits gibt es die begründete Angst vor schweren Epidemien, die auf uns zukommen könnten – Vogelgrippe und Aids sind da möglicherweise nur der Anfang. Begünstigt würden diese neuen Geißeln der Menschheit durch die Zunahme der Weltbevölkerung – die Berechnungen der Vereinten Nationen gehen im Jahr 2050 von neun Milliarden Menschen auf der Erde aus. Davon würden zwei Drittel in Städten eng beieinander leben und maximal mobil sein, so die Prognose. Zudem wären zwei Milliarden Menschen älter als 60 Jahre alt. Die allgemein steigende Tendenz hin zu Übergewicht, Diabetes, Krebs, Erkrankungen des Bewegungsapparates und Demenz, könne man schon jetzt in den Industrienationen erkennen.

Grundlegende Voraussetzung, diesem Szenario etwas entgegenzusetzen, ist Wissen. Um Krankheiten vorbeugen und heilen zu können, müssen Wissenschaftler den Ursachen und Wirkungen der Krankheitsentstehung auf molekularer Ebene auf den Grund gehen – oder, anders gesagt, in den Nanokosmos eintauchen. HIV oder Grippe-Erreger haben Durchmesser von winzigen 80 bis 150 Nanometern. Durch den Schenefelder Röntgenlaser können Details der biomechanischen und biochemischen Prozesse bei einer Infektion untersucht werden. Können wir Medikamente gezielt in Zellen einschleusen und deren Funktion steuern? Werden durch die gezielte Behandlung Nebenwirkungen ausgeschlossen? Und kann es sogar sein, dass Nanomotoren durch unseren Körper fahren und miteinander über Diagnosen und optimale Therapien kommunizieren? Ja, das wird funktionieren. Die Frage ist nur: Wann?

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