Im Dubochet Center for Imaging werden Atome sichtbar gemacht
«Stellen Sie sich vor, wie sich ein alter Mann fühlt, wenn ein Zentrum wie dieses nach ihm benannt wird...» Die Emotionen waren in der Stimme von Jacques Dubochet nicht zu überhören. Der Chemie-Nobelpreisträger 2017 nahm an der offiziellen Eröffnung des Dubochet Center for Imaging (DCI) teil, einer gemeinsamen Plattform der EPFL, der Universität Lausanne und der Universität Genf.
Das Zentrum ist mehr als gut ausgestattet, um die Genferseeregion auf die Weltkarte der modernen Bildgebungseinrichtungen zu setzen. «Wir haben hier das beste Modell eines Elektronenmikroskops für die Biowissenschaften, das man für Geld kaufen kann. Und wir haben sogar zwei davon», so Henning Stahlberg, Direktor des DCI.
Diese beeindruckenden, mehrere Millionen Franken teuren Geräte machen sich die Entdeckung zunutze, die Dubochet und seinen Kolleginnen und Kollegen die prestigeträchtige Auszeichnung einbrachte: die Kryoelektronenmikroskopie, kurz Kryo-EM. «Wir haben eine Technik entwickelt, bei der die zu untersuchenden Proben nicht eingefroren, sondern sofort vitrifiziert werden», erklärte Dubochet. Dank der dadurch ermöglichten Geschwindigkeit wird die Bildung von Eiskristallen, die für die zu beobachtenden Moleküle schädlich wären, vermieden. «Die Eigenschaften des Wassers in diesem Zustand sind immer noch rätselhaft», fügte er hinzu. Die auf diese Weise stabilisierten Proben können dem Elektronenstrom, der durch sie hindurchfliesst, besser standhalten und werden in ihrem natürlichen Zustand «fotografiert».
Ein Zentrum, zwei Standorte
Das DCI verfügt über zwei der weltweit leistungsfähigsten Elektronenmikroskope für Biowissenschaften und wird allen Forschenden in der Region zur Verfügung stehen. Darüber hinaus gibt es kleinere Kryo-EM-Instrumente zur Optimierung von Proben und es soll ein Prototyp eines Kryo-EM-Geräts gebaut werden, das der Entwicklung neuer Technologien zur weiteren Verbesserung der Bildqualität gewidmet sein wird.
Die leistungsstärksten Mikroskope sind vorübergehend zwischen dem UNIL- und dem EPFL-Campus im Cubotron-Gebäude untergebracht. Zwei weitere Maschinen sind in Genf installiert. «Zwischen den beiden Standorten gibt es zahlreiche Synergien und ständige Kooperationen», sagte Robbie Loewith, stellvertretender Direktor des DCI und Leiter des Genfer Büros. «Dank der Bündelung all dieser Ressourcen können wir Ergebnisse mit unvergleichlicher Geschwindigkeit und Präzision erzielen.»
Verständnis der molekularen Wechselwirkungen
Als anschauliches Beispiel hat das DCI die vollständige Struktur eines Ferritinmoleküls, das für den Transport von Eisen im Blut verantwortlich ist, mit einer Genauigkeit von 1,4 Å bestimmt: ein Detailgrad, der es ermöglicht, jedes Atom einzeln und seine Verbindungen mit den Nachbaratomen zu betrachten. Dasselbe gilt für das SARS-CoV-2-Spike-Protein, das nun Atom für Atom «umgangen» werden kann.
«Dies ist für die biomedizinische Forschung äusserst wertvoll», sagte Henning Stahlberg. Da wir verstehen, wie biologische Proteine miteinander interagieren, können wir auch Moleküle entwickeln, die diese Interaktionen blockieren oder fördern können - zum Beispiel bei der Krebsbehandlung mit Chemotherapie.
Mit anderen Worten: Dank dieses neuen Zentrums erreicht die Kryoelektronenmikroskopie nun einen Entwicklungsgrad, der beträchtliche wissenschaftliche Fortschritte ermöglicht und bei dem die Westschweiz eine Vorreiterrolle einnehmen wird.
