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"Überfällige" und "erwartete" Auszeichnungen © APA (AFP)
"Überfällige" und "erwartete" Auszeichnungen © APA (AFP)

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Hepatitis C, Schwarze Löcher und eine Genschere

08.10.2020

Diese Meldung ist Teil einer wöchentlichen Zusammenfassung für den APA-Science-Newsletter Nr. 36/2020 und nicht zwingend tagesaktuell

Bei den diesjährigen Nobelpreisen in den Naturwissenschaften wurden Erkenntnisse über das Virus Hepatitis C (Medizin), Schwarze Löcher (Physik) und die Genschere CRISPR/Cas9 (Chemie) ausgezeichnet. Vier der an insgesamt acht Personen vergebenen Preise sind in die USA gewandert, aber immerhin finden sich diesmal gleich drei Frauen unter den ansonsten meist überwiegend männlichen Preisträgern.

Der Nobelpreis für Medizin geht heuer an Harvey J. Alter (USA), Michael Houghton (Großbritannien) und Charles M. Rice (USA) für ihre Beiträge zur Entdeckung des Hepatitis-C-Virus. In Summe machten die drei Forscher "wegweisende Entdeckungen, die zum Nachweis eines neuen Virus führten - Hepatitis C", so die Begründung des Nobelpreiskomitees in Stockholm. Ihre Arbeit habe "Millionen Leben gerettet", so Gunilla Karlsson Hedestam vom Karolinska Institut.

Dank der Entdeckungen der drei Preisträger könne Hepatitis C jetzt zwar in sehr vielen Fällen geheilt werden, es sei aber weiter ein großes globales Gesundheitsproblem, hieß es seitens des Komitees. Als "natürlich überfällig" bezeichnete der Hepatologe Michael Trauner von der Medizinischen Universität Wien die Zuerkennung gegenüber der APA: "Das war einer der absolut durchbrechenden Erfolge in der Medizin."

Leichte bis lebenslange Erkrankung

Das Virus kann sowohl eine akute als auch chronische Hepatitis verursachen. Der Schweregrad kann dabei von einer leichten, einige Wochen dauernden bis hin zu einer schweren, lebenslangen Erkrankung reichen. Viele chronisch Erkrankte bekommen Leberzirrhose oder Leberkrebs. Das Hepatitis-C-Virus (HCV) wird durch infiziertes Blut übertragen: Dies kann etwa bei intravenösem Drogenkonsum, durch Bluttransfusionen oder bei Sexualpraktiken erfolgen. Der häufigste Übertragungsweg in Österreich ist laut "gesundheit.gv.at" heute intravenöser Drogenkonsum, etwa wenn Spritzen von mehreren Personen benutzt werden.

Erst die Erkenntnisse, an denen die heuer ausgezeichneten Wissenschafter maßgeblich beteiligt waren, konnten aufklären, woher die Erkrankungen rührten. Davor grassierte die Krankheit, mit deren chronischer Form auch heute laut der WHO noch über 70 Millionen Menschen zu kämpfen haben, ungehindert. Pro Jahr gibt es geschätzte 400.000 Hepatitis-C-Tote. Gerade in Europa ist HCV relativ weit verbreitet, heute grundsätzlich aber gut behandelbar. Mit antiviralen Substanzen liege die Heilungsrate bei Hepatitis C bei 95 bis fast 100 Prozent, so Trauner. Allerdings haben bei weitem nicht alle Betroffenen weltweit Zugang zu einer Therapie. Eine effektive Impfung gegen das Virus gibt es noch nicht, die Forschung gehe aber weiter, sagte der Wiener Hepatologe.

Obwohl Ende der 1960er-Jahre Baruch Blumberg das Hepatitis-B-Virus entdeckt hatte - eine Leistung für die er 1976 den Medizin-Nobelpreis erhielt -, konnte weiter ein Teil der über das Blut weitergegebenen schweren und chronischen Lebererkrankungen nicht erklärt werden. In den 60er-Jahren lag das Risiko, etwa durch eine Bluttransfusion während einer Operation mit einer chronischen Hepatitis infiziert zu werden, teils bei bis zu 30 Prozent, heißt es.

"Non-a, non-b"-Hepatitis

Der 1935 in New York geborene Harvey J. Alter begann an den National Institutes of Health (NIH) das Auftreten der mysteriösen Krankheit bei Menschen zu studieren, die zuvor Bluttransfusionen erhalten hatten. An der dortigen Abteilung für Transfusionsmedizin zeigte er, dass viele der Infektionen nicht von den bisher bekannten Viren ausgelöst wurden. Gleichzeitig war klar, dass durch Blutgaben zu dieser Zeit viele Menschen mit den Erreger infiziert wurden. Alter konnte in den späten 1970er-Jahren zeigen, dass der vermutliche Virus-Erreger durch die Verabreichung von Blut auf Schimpansen übertragen wird. Seine Erkenntnisse führten zu der Bezeichnung "Non-a, non-b"-Hepatitis.

Über ein Jahrzehnt entzog sich das Virus jedoch dem wissenschaftlichen Zugriff. Dann kam der 1949 geborene Michael Houghton ins Spiel: Er stammt aus Großbritannien und steuerte Ende der 1980er-Jahre seine Arbeiten im Dienste des US-Pharmaunternehmens Chiron bei. In Kleinarbeit und mit neuen Forschungsmethoden suchte er nach Erbgut-Spuren des bis dahin unidentifizierten Virus in Proben von Schimpansen und Menschen. Schlussendlich fanden der Virologe und Kollegen die RNA eines neuen Virus aus der Flaviviren-Gruppe, das fortan Hepatitis-C genannt wurde. Houghtons Team entwickelte daraufhin auch einen Test, der die Suche nach dem Erreger in Blutspenden ermöglichte. So konnte in der Folge die Übertragung über Blutpräparate eingedämmt werden.

Finaler Nachweis von Charles M. Rice

Den finalen Nachweis, dass das Virus auch tatsächlich die so oft beobachteten Erkrankungen auslöste und wie sich der Erreger vermehrt, lieferte dann der 1952 in Sacramento im US-Bundesstaat Kalifornien geborene dritte Preisträger, Charles M. Rice. Aufgrund seiner Arbeit wurden die bis dahin nicht eindeutig erklärbaren Infektionen eindeutig dem neuen Virus zugeordnet. Die Entdeckungen der Preisträger führten auch zur raschen Entwicklung von Medikamenten gegen das Hepatitis-C-Virus.

Für Karlsson Hedestam haben Alter, Rice und Houghton "das Fundament geliefert, um den Kampf gegen das Virus zu beginnen". Sie hätten der Welt die Hoffnung beschert, die Krankheit zu kontrollieren und möglicherweise auch zu eliminieren. "Wir können den Forschern nur unendlich dankbar sein, dass sie das ermöglicht haben", sagte die Obfrau der Hepatitis Hilfe Österreich (HHÖ), Angelika Widhalm, zur APA.

Zwei der neuen Medizin-Nobelpreisträger mussten von der Nobelversammlung erst wachgeklingelt werden. "Als ich sie einmal erreicht habe, waren sie extrem überrascht und wirklich glücklich und fast sprachlos", sagte Thomas Perlmann vom Nobelkomitee während der Preis-Bekanntgabe.

PHYSIK: Nachweis Schwarzer Löcher

Dafür, dass sie Licht in "das dunkelste Geheimnis des Universums" gebracht haben, erhalten der britische Mathematiker und Physiker Roger Penrose, der deutsche Astrophysiker Reinhard Genzel und die US-Astronomin Andrea Ghez den Physik-Nobelpreis 2020. Sie wiesen die Existenz Schwarzer Löcher nach: Penrose bestätigte mathematisch Albert Einsteins Vorhersage dieses Phänomens, Genzel und Ghez lieferten überzeugende Beweise für ein Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße.

Als eine der ersten Lösungen von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie wurden Schwarze Löcher 1916 von Karl Schwarzschild vorhergesagt. Einstein zweifelte an ihrer Existenz. Erst Roger Penrose von der Oxford University erbrachte 1965 - zehn Jahre nach Einsteins Tod - den Nachweis, dass diese mysteriösen massereichen Gebilde tatsächlich existieren.

"Geniale mathematische Methoden"

Der heute 89-jährige Wissenschafter habe "geniale mathematische Methoden" verwendet, um zu beweisen, dass Schwarze Löcher eine direkte Folge der Relativitätstheorie sind und letztendlich nicht mehr und nicht weniger als gezeigt, "dass Schwarze Löcher wirklich existieren", sagte David Haviland, Vorsitzender des Nobel-Komitees für Physik bei der Bekanntgabe durch die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften. Seine Arbeit sei "bahnbrechend" und gelte nach wie vor als "der wichtigste Beitrag zur Allgemeinen Relativitätstheorie seit Einstein".

Dafür erhält Penrose die eine Hälfte des Preises, die andere Hälfte geht an Reinhard Genzel und Andrea Ghez. Sie ist erst die vierte Frau, die die Auszeichnung erhält.

Dem Zentrum der Milchstraße auf der Spur

Der heute 68-jährige Genzel vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching bei München und die 55-jährige Ghez von der University of California in Los Angeles (USA) versuchten mit ihren Teams Anfang der 1990er-Jahre das "Sagittarius A*" genannte Zentrum der Milchstraße zu beobachten und entwickelten dabei Methoden, um durch dort existierende riesigen Wolken aus interstellarem Gas und Staub zu blicken. Bei der Vermessung der Bahnen der hellsten Sterne in dieser Region zeigten sie, dass ein extrem schweres, unsichtbares Objekt diese Sterne auf große Geschwindigkeit beschleunigt.

"Ihre Pionierarbeit hat uns den bisher überzeugendsten Beweis für ein supermassives Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße geliefert", heißt es seitens des Nobelkomitees. Ihre Berechnungen zeigten, dass dieses rund 26.000 Lichtjahre entfernte Objekt rund vier Millionen Sonnenmassen in einem Gebiet nicht größer als unser Sonnensystem konzentriert.

Ghez zeigte sich in einer ersten Reaktion "begeistert" über die Auszeichnung. Dass sie diese erhalte, bringe für sie auch viel Verantwortung mit sich. Sie hoffe, "andere junge Frauen für das Feld begeistern zu können". Es gebe auf dem Gebiet noch jede Menge zu tun, so die 55-Jährige US-Forscherin. Immerhin wissen man noch keineswegs, was in Schwarzen Löchern passiert. Klar sei lediglich, dass in diesen wichtigen "Bausteinen des Universums" die "Gesetze der Physik zusammenbrechen".

Auszeichnung "absolut überfällig"

Als "absolut überfällig" bezeichnete die österreichische Physikerin Patricia Schmidt von der Universität Birmingham (Großbritannien) die Zuerkennung der Physik-Auszeichnung an die drei Preisträger. "Für das ganze Forschungsfeld ist es wunderbar", sagte Schmidt, die dem LIGO-Konsortium angehört, dem 2016 der Nachweis der Fusion von zwei Schwarzen Löchern durch dabei verursachte Gravitationswellen gelang. Ihr einziger negativer Gedanke sei, "dass das jetzt zwei Jahre nach dem Tod von Stephen Hawking passiert", so Schmidt.

Roger Penrose könne man mit Fug und Recht "im besten Sinne des Worts als ein Genie" bezeichnen, sagte Herbert Balasin vom Institut für Theoretische Physik der Technischen Universität (TU) Wien zur APA. Der große Verdienst von Penrose sei gewesen "mit Methoden, die man damals in der Relativitätstheorie überhaupt nicht verwendet hat, einfach zu zeigen, dass sie per se diese Art von Singularitäten erzeugt". Mit einem völlig anderen, eigenwilligen Zugang habe er sich aber bei vielen grundlegenden Fragen letztendlich durchgesetzt. Auch im persönlichen Kontakt habe er den Eindruck, dass Penrose physikalische Probleme gewissermaßen als "Rätsel" wahrnimmt, und sich ihnen sehr intuitiv annähert, so Balasin.

CHEMIE: Die Genschere CRISPR/Cas9

Die beiden Biochemikerinnen Emmanuelle Charpentier (Frankreich) und Jennifer Doudna (USA) erhalten heuer den Chemie-Nobelpreis "für die Entwicklung einer Methode zur Bearbeitung des Genoms" - konkret die Genschere CRISPR/Cas9. Die wegweisende neue Methode der beiden Wissenschafterinnen galt bereits seit einigen Jahren als nobelpreisverdächtig.

Als "Werkzeug, um den Code des Lebens neu zu schreiben" beschrieb das Nobelkomitee die von Charpentier und Doudna entwickelte Genschere. Mit ihr könnten Forscher die DNA von Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen mit höchster Präzision verändern. "Diese Technologie hat einen revolutionären Einfluss auf die Biowissenschaften gehabt, sie trägt zu neuen Krebstherapien bei und könnte den Traum von der Heilung von Erbkrankheiten wahr werden lassen", heißt es in der Begründung.

Zum Verständnis des Lebens brauche die Genetik auch "Werkzeuge, um Veränderungen daran vorzunehmen". Genau diese hätten die beiden Forscherinnen geliefert, betonte der Vorsitzende des Nobelkomitees für Chemie, Claes Gustafsson. Für ihn bergen die Erkenntnisse "enorme Kraft, die wir aber auch mit großer Sorgfalt verwenden müssen", so der Wissenschafter bei der Bekanntgabe des ersten Chemie-Nobelpreises, den sich ausschließlich Frauen teilen.

Überraschung über "unrealen" Anruf

Obwohl Charpentier und Doudna als Favoritinnen für den Nobelpreis galten, zeigte sich Charpentier in einer ersten Reaktion "überrascht" von dem "unrealen" Anruf des Nobel-Komitees. Sie erinnerte sich in dem Gespräch, auf dem Weg von ihrer langjährigen Arbeitstätte in Wien nach Umea (Schweden) "wirklich entschieden" zu haben, sich auf die Genschere zu fokussieren. Sie sei dann nach Schweden gegangen, weil sie davon ausging, dass dort ein Verständnis dafür bestehe, "was ich tun möchte". Die Arbeit habe aber schon 2007 in Wien begonnen, sagte sie.

Charpentier, Gründungsdirektorin der Max-Planck-Forschungsstelle für die Wissenschaft der Pathogene, arbeitete von 2002 bis 2009 an den Max F. Perutz Laboratories (MFPL) der Uni Wien und der Medizinischen Universität Wien, wo sie einen relevanten Teil der Entwicklungsarbeit für die Genschere durchführte. Die Forscherin meinte einmal, sie habe einen "Heureka-Moment" in Wien gehabt, wie die Genschere funktioniert. Unter anderem mangels Karriereperspektiven wechselte sie aber 2009 an die Universität Umea. 2012 veröffentlichte sie mit Doudna, die an der University of California in Berkeley (USA) arbeitet, die Anleitung für den Schneidemechanismus im Fachjournal "Science".

"Fassungslos und komplett geschockt"

Auf die Zuerkennung des Preises hat Doudna "wirklich fassungslos und komplett geschockt" reagiert. "Ich bin in einem kleinen Ort in Hawaii aufgewachsen und hätte mir nie in einer Million Jahren vorstellen können, dass das passiert", sagte sie dem Magazin "Nature".

Den Weg zu der einflussreichen, gemeinsamen Publikation beschrieb Charpentier als extrem arbeitsreich. Der Prozess sei "wirklich eine sehr einzigartige Zeit" gewesen. Die Autoren hätten sich quasi rund um die Uhr ausgetauscht. Dazu gehörte auch Krzysztof Chylinski, der einst als Doktorand im Labor von Charpentier in Wien entscheidend an den Experimenten zum CRISPR/Cas9-System beteiligt war, und heute noch am Vienna Biocenter tätig ist. "Wir waren den ganzen Tag und die ganze Nacht wach", sagte Charpentier.

Sie habe sich immer darum bemüht, Voraussetzungen zu schaffen, "um sinnvolle Genetik zu machen" und "Werkzeuge zu liefern, um menschliche Erkrankungen besser zu verstehen", beschrieb die Wissenschafterin ihren Ansporn. Sie hoffe nun, dass die Genschere auch zur Krankheitsbekämpfung eingesetzt wird.

"Sehr starkes Signal" für junge Frauen

Dass der Preis heuer an zwei Frauen geht, wertete Charpentier als hoffentlich "sehr starkes Signal" für junge Frauen. Es zeige, dass "Frauen in der Wissenschaft auch große Preise" bekommen können.

Der Gebrauch "eines der schärfsten Werkzeuge der Gentechnologie", so das Nobel-Komitee, sei in den vergangenen Jahren regelrecht explodiert. Die Genschere habe zu vielen wichtigen Entdeckungen in der Grundlagenforschung beigetragen, man sei in der Lage, Nutzpflanzen zu entwickeln, die Schimmel, Schädlingen und Dürre widerstehen. In der Medizin würden klinische Versuche mit neuen Krebstherapien laufen, und der Traum, Erbkrankheiten heilen zu können, stehe kurz vor seiner Erfüllung. "Diese genetische Schere hat die Biowissenschaften in eine neue Epoche geführt und bringt in vielerlei Hinsicht den größten Nutzen für die Menschheit", betonte man in Stockholm.

Ob der einst in Wien geleisteten Grundlagenarbeit sehen sich auch österreichische Einrichtungen ein Stück weit als Mit-Ermöglicher der Innovation: So freute man sich an der nunmehr Max Perutz Laboratories betitelten alten Wirkungsstätte Charpentiers, dass dort "die Basis für die revolutionäre Anwendung des CRISPR-Cas9-Systems" gelegt wurde. Für den wissenschaftlichen Direktor der Max Perutz Labs, Alwin Köhler, ist die Genschere "eines der revolutionärsten Ereignisse in der Molekularbiologie".

Dass Charpentier nicht mehr in Wien ist, bezeichnete er als Wermutstropfen: "Mobilität gehört aber heute zur Forschung." Die Erfolgsgeschichte von Charpentier und Doudna sei auch ein "wunderschönes Beispiel" dafür, dass Ergebnisse viel weniger planbar sind, als viele in der Forschungsgemeinschaft glauben, und ein gutes Argument für Investitionen in die Grundlagenforschung, wie Köhler zur APA sagte. Auch der Präsident des darauf spezialisierten Wissenschaftsfonds FWF, Klement Tockner, gratulierte Charpentier. Der Preis kröne eine herausragende wissenschaftliche Karriere, "die sie auch mehrere Jahre lang nach Österreich geführt hat und in der sie der Wissenschaftsfonds FWF maßgeblich unterstützen konnte".

Höheres Preisgeld

Das Preisgeld wurde heuer erhöht: Pro Kategorie gibt es zehn Millionen schwedische Kronen (rund 950.000 Euro) und damit eine Million Kronen mehr als zuletzt. Übergeben werden die Preise alljährlich am 10. Dezember, dem Todestag des Stifters Alfred Nobel.

Service: Weitere Informationen unter nobelprize.org. Sämtliche Meldungen zu den Nobelpreisen auf APA-Science: http://go.apa.at/920wF4ix

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