Chemie-Nobelpreis für die Genschere CRISPR/Cas9
Mit ihr lassen sich die Gendefekte von Erbkrankheiten reparieren, ganze Gene ausschalten und sogar das Erbgut des Coronavirus SARS-CoV-2 zerschneiden: Die Genschere CRISP/Cas9 ist heute aus der modernen Biomedizin und Genetik kaum mehr wegzudenken. Denn sie erlaubt es erstmals, zielgenau und relativ einfach einzelne Abschnitte oder sogar nur Einzelbasen aus dem Erbmolekül herauszuschneiden und durch andere DNA-Sequenzen zu ersetzen.
Zu verdanken haben wir diese Genschere den beiden Chemie-Nobelpreisträgerinnen des Jahres 2020: Emmanuelle Charpentier von der Max-Planck-Forschungsstelle für die Wissenschaft der Pathogene in Berlin und Jennifer Doudna von der University of California in Berkeley haben als erste eine funktionsfähige Version der Genschere entwickelt. Sie modifizierten den ursprünglich von Bakterien stammenden Abwehrmechanismus gegen Viren so, dass man mit CRISPR/Cas9 nun gezielt nahezu jede gewünschte DNA-Sequenz aus dem Erbgut herausschneiden oder ersetzen kann.
Die Genschere eröffnet damit neue Möglichkeiten für die genetische Grundlagenforschung, aber auch für Gentherapien und Immuntherapien in der Medizin oder die Pflanzenzüchtung in der Landwirtschaft. "Dieses genetische Werkzeuge hat eine enorme Macht, die uns alle beeinflussen wird", sagte Claes Gustafsson, Vorsitzender des Nobel-Komitees für Chemie bei der Preisverkündung. "Die Genschere hat nicht nur die Grundlagenforschung revolutioniert , sondern auch innovative Nutzpflanzen geschaffen und sie wird zu bahnbrechenden medizinischen Behandlungen führen."
Physik-Nobelpreis für Erforscher Schwarzer Löcher
Schwarze Löcher gehören noch immer zu den rätselhaftesten Phänomenen des Kosmos. Denn sie besitzen eine so große Schwerkraft, dass selbst Licht ihnen nicht entkommen kann. Doch dank der drei diesjährigen Nobelpreisträger für Physik wissen wir ein wenig mehr über sie.
Der britische Physiker Roger Penrose nutzte Mathematik und Topologie, um die physikalischen Vorgänge im und am Schwarzen Loch erstmals näher zu beschreiben. Er entwickelte in den 1940er Jahren das Konzept das Konzept einer "gefangenen Oberfläche" – einer Art Ring, der jede Strahlung immer nach innen aufs Zentrum leitet. Gleichzeitig ist dort die normale Raumzeit aufgehoben und Zeit und Raum tauschen ihre Rollen. Dadurch ist eine Rückkehr aus dem Innenraum genauso unmöglich wie eine Zeitreise in die Vergangenheit. Dieses Konzept erklärt, warum Licht und Materie den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs nur in eine Richtung passieren können – nach innen.
Die zweite Hälfte des Physik-Nobelpreises teilen sich der deutsche Astronom Reinhard Genzel und seine US-Kollegin Andrea Ghez. Beide haben unabhängig voneinander bewiesen, dass im Herzen unserer Heimatgalaxie ein supermassereiches Schwarzes Loch liegt – Sagittarius A*. Dies gelang ihnen, indem sie die Bewegung von Sternen im galaktischen Zentrum und ihre Geschwindigkeit über Jahrzehnte hinweg verfolgten. Daraus schlossen sie, dass im Zentrum unserer Galaxie ein Schwerkraftgigant existiert, der rund vier Millionen Sonnenmassen auf relativ kleinem Raum konzentriert.
Medizin-Nobelpreis für die Entdeckung des Hepatitis-C-Virus
Landläufig als "Gelbsucht" bekannt, ist die Hepatitis eine der häufigsten Infektionskrankheiten weltweit. Hepatitis-Viren verursachen Leberentzündungen und zerstören im Laufe der Zeit das Lebergewebe. Dadurch können Leberzirrhosen und Leberkrebs entstehen und zum Tode führen. In den 1960er Jahren waren jedoch erst zwei Hepatitis-Viren bekannt – A und B. Es gab aber viele Hepatitis-Kranke, die keinen dieser bekannte Erreger in sich trugen.
Erst die Mediziner Harvey Alter, Michael Houghton und Charles Rice entdeckten den wahren Übertäter dieser Fälle: Es gab ein drittes Hepatitis-Virus – Hepatitis C. Alter entdeckte, dass Schimpansen nach einer Transfusion des Bluts von Hepatitis-Patienten ebenfalls an Gelbsucht erkrankten. Filtertests ergaben zudem, dass es sich um ein Virus handeln musste.
Houghton und seinem Team gelang es dann, dieses Virus zu isolieren und näher zu bestimmen. Demnach handelte es sich bei dem gesuchten Erreger um ein einzelsträngiges RNA-Virus - ähnlich wie das Coronavirus SARS-CoV-2, das Zika-Virus, das FSME-Virus oder das Denguevirus. Houghton und seine Kollegen grenzten den Erreger zudem als Angehörigen der Flaviviren ein. Den letzten Schritt schließlich leistete Charles Rice von der Washington University St.Louis. Er bewies, dass das isolierte Virus wirklich Hepatitis auslösen kann.
Die Entdeckung des Hepatitis-C-Virus machte es möglich, Bluttests zu entwickeln, die seither eine unwissentliche Übertragung bei Bluttransfusionen verhindert. Zudem konnten antivirale Medikamente entwickelt werden, die die Virenkrankheit eindämmen und schwere Leberschäden verhindern können. "Die Entdeckung des Hepatitis-C-Virus durch die drei Nobelpreisträger ist ein Meilenstein im anhaltenden Kampf gegen virale Erkrankungen", konstatiert das Nobelpreiskomitee. "Durch sie kann Hepatitis C nun geheilt werden und das weckt Hoffnung darauf, dieses Virus ganz aus der Bevölkerung zu tilgen."
