Würmer zum An- und Abschalten

Donnerstag, 5. April 2007, 17:26 • Rubrik Genetik, Medizin.

Fadenwurm Caenorhabditis elegans Forscher der Uni Würzburg haben Fadenwürmern einen Lichtschalter eingebaut: Werden die Würmer mit gelbem Licht bestrahlt, werden ihre Nervenzellen “gelähmt”. Ein blauer Lichtimpuls setzt sie wieder in Bewegung.

Fadenwurm Caenorhabditis elegans
Bild: A. Gottschalk, Uni Frankfurt

Der Fadenwurm (Caenorhabditis elegans), den die Forscher derart manipulieren können, ist etwa einen Millimeter lang. Er lebt in den gemäßigten Klimazonen im Boden und ernährt sich dort von Kleinstlebewesen. In der Wissenschaft ist er ein beliebter Modellorganismus und war im Jahr 1998 das erste vielzellige Lebewesen, dessen Erbgut entschlüsselt wurde.

Das Forscherteam um Georg Nagel vom Julius-von-Sachs-Institut für Biowissenschaften bestückte zusammen mit amerikanischen Kollegen die Nervenzellen der Fadenwürmer mit zwei fremden Genen. Eines stammt aus einer Alge und produziert einen Ionenkanal, der durch Licht aktiviert wird. Das andere Gen kommt von einem Archaebakterium. Es sorgt dafür, dass die Nervenzellen der Würmer eine ebenfalls durch Licht gesteuerte Ionenpumpe herstellen. So manipulierte Nervenzellen lassen sich gezielt aktivieren und wieder abschalten. “Dabei werden die grundlegenden elektrischen Eigenschaften der Zellen nicht beeinträchtigt”, sagt Nagel. Er stellt sein Projekt in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift “Nature” vor.

Das neue Verfahren soll neuartige Untersuchungen an Zellkulturen oder an genveränderten Tieren ermöglichen und könnte helfen, Funktionsweisen des Gehirns zu erklären. Ihre “Lichtblitz-Technik” sei geeignet, bestimmte Gruppen von Nervenzellen zu steuern, um ihre Funktion und ihr Zusammenspiel mit anderen Gehirnarealen herauszufinden, sagen die Forscher. Am Biozentrum der Uni Würzburg werde etwa das Blaulicht-Verfahren schon eingesetzt, um die Gehirnfunktionen der Taufliege Drosophila zu ergründen.

Der am Projekt beteiligte Psychiater Karl Deisseroth von der Universität Stanford sieht in der neuen Technik auch medizinisches Potenzial. Er erprobt bei Parkinson-Kranken eine Therapie, welche die Symptome der Krankheit lindern soll. Dafür muss eine Elektrode in das Gehirn der Patienten eingeführt werden, um bestimmte Hirnregionen zu stimulieren. Deisseroth glaubt, den riskanten und mit Nebenwirkungen behafteten Eingriff vermeiden zu können, wenn bestimmte Nervenzellen der Patienten mit dem Algen- und dem Bakterienprotein ausstattet und dann mittels Licht stimuliert würden.

Forschung: Georg Nagel, Karl Deisseroth, u.a. in Nature Vol.446, Nr. 7136, 5.4.2007, pp 633-639, doi:10.1038/nature05744

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Abstract in Nature
Julius-von-Sachs-Institut für Biowissenschaften, Uni Würzburg

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