Meet the Prof: Ein Gespräch mit Prof. Peter Hegemann, dem Gewinner der diesjährigen Otto-Warburg-Medaille

Der Biophysiker und Professor an der Humboldt Universität zu Berlin spricht über die Bedeutung der Optogenetik und neue Behandlungsmöglichkeiten von Krankheiten des Nervensystems

Die Otto-Warburg-Medaille ging in diesem Jahr an Prof. Peter Hegemann für seine bedeutende Forschung auf dem Gebiet der lichtaktivierten Ionenkanäle, die letztlich zur Behandlung von Erkrankungen des Nervensystems beitragen kann. Prof. Hegemanns Forschungsergebnisse sind insbesondere für die Therapie neuronaler Krankheiten wie Autismus und Schizophrenie relevant, die auf tiefgreifenden Störungen der Wahrnehmung beruhen.

Gemeinsam mit unserem Kooperationspartner, der Gesellschaft für Biochemie und Molekularbiologie (GBM), durften wir den Hertie-Professor für Neurowissenschaften an der Humboldt-Universität zu Berlin am 23. März während des 69. Mosbacher Kolloquiums ehren. Der renommierte Preis wird seit 1963 von der GBM vergeben, um wegweisende Errungenschaften auf dem Gebiet der biochemischen und molekularbiologischen Forschung zu ehren. Seit 2012 sind wir zusammen mit unserer Fachzeitschrift Biochimica et Biophysica Acta (BBA) exklusive Partner der GBM und Sponseren der Medaille. Elsevier engagiert sich stark für die Förderung von Exzellenz in der Wissenschaft und in diesem Fall speziell für Exzellenz im Bereich Life Science in Deutschland.

Professor Hegemann ist ein Pionier in einem der dynamischsten Forschungsgebiete der Life Science- und Neurowissenschaften: der Optogenetik. Prof. Hegemann entdeckte das lichtaktivierte Protein Channelrhodopsin im Auge der Grünalge Chlamydomonas. Gemeinsam mit seinem Team bewies er, dass dieses Protein in Wirtszellen eingesetzt werden kann, die dann wiederum durch Licht aktiviert werden können. Seine Entdeckung eröffnete neue Möglichkeiten, einzelne Zellen neuronaler Netze mittels Licht zu untersuchen und die Funktion dieser Zellen an lebenden Tieren zu studieren. Das relativ junge Fachgebiet ist heute als Optogenetik bekannt.

Im Rahmen seiner neueren Arbeiten hat Prof. Hegemann lichtaktivierte Proteine für mechanische Untersuchungen und eine breitere optogenetische Anwendung in unterschiedliche Richtungen entwickelt.

Prof. Hegemann promovierte am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried und arbeitete anschließend als Postdoc an der Syracuse University in New York. Für Stationen in München und Regensburg kehrte er nach Deutschland zurück und übernahm in Jahr 2005 schließlich eine Professur für experimentelle Biophysik an der Humboldt-Universität zu Berlin. Prof. Hegemann erhielt bereits den Louis-Jeantet Preis für Medizin, den Europäischen Brain Prize sowie den Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis.

Q&A mit Professor Peter Hegemann

Prof. Hegemann, herzlichen Glückwunsch zur Otto-Warburg-Medaille. Sie und Ihr Team haben einen wichtigen Grundstein für die Arbeit auf dem Gebiet der Optogenetik gelegt. Können Sie den Prozess beschreiben, den Sie dabei durchlaufen haben? 

Gemeinsam mit meinem Team arbeite ich an der Biologie und Biophysik natürlicher sensorischer Photorezeptoren. Sie sind wichtig für die Orientierung und Entwicklung von Grünalgen (Chlamydomonas). Unsere Untersuchungen der lichtelektrischen Reaktionen dieser Algen hat ergeben, dass der Phototaxis Photorezeptor ein lichtaktivierter Ionenkanel ist – ein Konzept, das sich durch die molekulare Identifikation und Charakterisierung des Channelrhodopsin beweisen lies. Gemeinsam mit Georg Nagel haben wir anfänglich nachgewiesen, dass Channelrhodopsine in zahlreichen Wirtszellen eingesetzt werden können, einschließlich menschlichen Nierenzellen. Basierend auf dieser Erkenntnis haben internationale Neurowissenschaftler die Algenproteine auf Neuronen angewendet und mit Hilfe von Licht Aktionspotential ausgelöst. Das war der Beginn der Optogenetik.

Optogenetik bietet die Möglichkeit, Zellen mittels Licht gezielt an- und auszuschalten. Dadurch kann die Behandlung neuronaler Krankheiten vorangetrieben werden, wie beispielsweise Parkinson, Autismus oder Schizophrenie. Wird es möglich sein diese Krankheiten zu heilen?

Das Forschungsgebiet der Optogenetik basiert auf einer analytischen Technologie, mit der die Funktion individueller Zellen oder Zelltypen innerhalb eines großen Nervensystems auf nichtinvasive Art nachvollzogen werden soll. Es bietet Experimentalphysikern eine nie dagewesene Genauigkeit. Mögliche Anwendungsbereiche sind derzeit noch weitestgehend Zukunftsmusik, allerdings sind Anwendungen für Netzhautprothesen bereits in Arbeit, um Blindheit zu heilen. Wir – und damit meine ich insbesondere Molekularwissenschaftler – sind uns bewusst, dass die Anwendung von Technologien, die Gentherapien bei Menschen beinhalten, immer noch sehr problematisch ist. Aus diesem Grund erachte ich therapeutische Anwendungen als Ausnahme. Dies kann sich in der Zukunft nichtsdestotrotz ändern.

Heutzutage müssen Forscher nicht nur Ergebnisse liefern. Sie müssen auch in der Lage sein, diese zu kommunizieren und der breiten Öffentlichkeit verständlich zu machen. Viele Forscher haben Schwierigkeiten damit, ihre Forschung so zu erklären, dass auch Laien sie verstehen. Welchen Stellenwert wird diese Eigenschaft Ihrer Meinung nach in Zukunft haben und wie haben Sie gelernt, Ihre Forschung so verständlich wie möglich zu kommunizieren?

Der Öffentlichkeit unsere Forschung zu erklären, ist nicht nur eine wichtige Aufgabe, sondern bringt tatsächlich auch Spaß mit sich. Man kann auf diese Weise das Verständnis und die Akzeptanz von Wissenschaft in der Gesellschaft fördern. Die meisten Menschen haben nicht viel Ahnung von Wissenschaft und haben im Alltag auch nur begrenzte Möglichkeiten mehr darüber zu erfahren. Ich investiere viel Zeit in die Kommunikation meiner Forschung: Ich habe zahlreiche öffentliche Vorlesungen über das Wissenschaftsgebiet der Optogenetik gehalten wie beispielsweise während des großen Wissenschaftsfestivals „Highlights der Physik“ in Jena. Außerdem habe ich eine Dahlem Konferenz über die Herausforderungen und Risiken im Wissenschaftsgebiet der Optogenetik organisiert und mit der breiteren Öffentlichkeit an Tagen der offenen Tür für Lehrer und während der Langen Nacht der Wissenschaften in Berlin darüber diskutiert.

Wissenschaftspreise wie die Otto-Warburg-Medaille motivieren junge Wissenschaftler herausragende Forschungsergebnisse zu erzielen. Was empfehlen Sie jungen Wissenschaftlern für eine erfolgreiche Karriere in der Wissenschaft?

Haben Sie den Mut auch mal etwas ganz Neues zu versuchen. Laufen Sie nicht der Masse hinterher und messen Sie sich nicht zwangsweise mit der größten Gruppe. Es gibt so viele ungelöste Naturphänomene, dass Sie nicht der Menge hinterherlaufen und nicht das machen müssen, was alle machen. Das wird mit der Zeit langweilig. Neue molekulare Technologien werden es jungen Wissenschaftlern ermöglichen, effizient an allen möglichen Spezies mit einer kurzen Regenerationszeit zu arbeiten. Viele, wenn nicht sogar die meisten neuen Entdeckungen entspringen der Forschung relativ junger Wissenschaftler. Sie sehen die Welt mit anderen Augen und einem ungetrübten Blick.

Sie sind ein erfolgreicher Wissenschaftler. Haben Sie eine besondere Empfehlung für junge Wissenschaftler, die eine Karriere im Bereich Mikrobiologie oder Genetik anstreben?

Arbeiten Sie in ein, zwei oder drei exzellenten und interdisziplinären Laboren, um sich die grundlegenden Technologien anzueignen und gleichzeitig zu lernen, was wissenschaftliche Qualität bedeutet. Dann können Sie sich Ihrer eigenen Arbeit widmen und Ihre eigenen Fragen beantworten. Bewerben Sie sich auf eine unabhängige Stelle, die es Ihnen ermöglicht, sich ganz Ihrer eigenen Forschung zu widmen.

Was sind Ihre Pläne für die Zukunft und wie werden Sie das Preisgeld einsetzen? Welche offenen Fragen würden Sie gerne noch beantworten?

Wir arbeiten derzeit an der Optimierung bereits existierender Moleküle. Wir werden unsere Arbeit im Bereich der lichtinduzierten Enzyme fortsetzen und ich werde mich wieder den Chlamydomonas widmen, um die natürliche Funktion der 18 sensorischen Photorezeptoren zu verstehen, die diese wunderbaren Modellorganismen beherbergen. Die Alge war unser geduldigster Mitarbeiter, weshalb sie ebenfalls von dem Preisgeld profitieren sollte.

Petra Ullrich, Director Europe Research Solutions