Nobelpreisträgerschmiede wird 75

In der Statistik der Todesursachen liegt der Schlaganfall auf Platz drei in den Industrieländern. Jedes Jahr sterben weltweit Millionen Menschen oder erleiden dauerhafte Behinderungen, wenn die Blutversorgung der Nervenzellen im Gehirn aufgrund eines Schlaganfalls unterbrochen wird. Eine ursächliche Behandlung des Schlaganfalls ist bisher nicht möglich und eine symptomatische Behandlung häufig ungenügend.

Den Plan, ein multidisziplinäres wissenschaftliches Institut für die biomedizinische Forschung aufzubauen, hatte der berühmte Mediziner Ludolf von Krehl, Direktor der Medizinischen Universitätsklinik Heidelberg (die heute seinen Namen trägt), bereits vor dem I. Weltkrieg. Verwirklichen konnte er diese Idee schließlich Ende der 20er Jahre mit Unterstützung des Präsidenten der Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft, Adolf von Harnack. Sie verpflichteten den Physiologen Otto Meyerhof, den Physiker Karl W. Hausser und den Chemiker Richard Kuhn als Leiter der Teilinstitute für Physiologie, Physik und Chemie; das Teilinstitut für Pathologie übernahm Krehl selbst.

Ludolf von Krehl; Quelle: Max-Planck-Gesellschaft

Multidisziplinäre Forschung ist heute eine Selbstverständlichkeit. Damals jedoch gab es auf der Welt nur eine einzige dem Kaiser-Wilhelm-Institut für medizinische Forschung vergleichbare Einrichtung, das Rockefeller Institute in New York (heute Rockefeller University). Die auf Krehl zurückgehende Tradition trug wesentlich dazu bei, dass Jahrzehnte später ein anderer großer Mediziner, der Chirurg K. H. Bauer, sein Konzept eines multidisziplinären Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ) in Heidelberg verwirklichen konnte.

Die Blütezeit der frühen 30er Jahre

Der fast augenblickliche Erfolg des Kaiser-Wilhelm-Instituts für medizinische Forschung (KWImF) ist mit vielen berühmten Namen verbunden. Otto Meyerhof, einer der bedeutendsten Naturwissenschaftler seiner Zeit, hatte bereits 1922 den Nobelpreis für seine Arbeiten über den Milchsäure-Stoffwechsel erhalten. Er machte sein Institut für Physiologie am KWImF zu einem Zentrum der modernen Biochemie. Aus seinem Labor stammt die vollständige Beschreibung des zentralen Stoffwechselwegs der Glykolyse, heute als Embden-Meyerhof-Zyklus bekannt. Anfang der 30er Jahre arbeiteten hier Fritz Lipmann, Severo Ochoa, André Lwoff und George Wald, die alle später den Nobelpreis erhielten. Sein Schüler Karl Lohmann entdeckte das ATP und zusammen mit Meyerhof klärte er die Funktion dieses Moleküls als universaler Energiespeicher biologischer Prozesse auf. Mit der nationalsozialistischen Machtübernahme 1933 sahen sich Meyerhof und andere jüdische und politisch unerwünschte Wissenschaftler zunehmenden Repressalien ausgesetzt. Viele verließen das Land; Meyerhof selbst hielt bis 1938 aus, dann floh er, zunächst nach Frankreich und später weiter in die USA, wo er bis zu seinem Tod am Rockefeller Institut weiter arbeitete.

Otto Meyerhof; Quelle: Max-Planck-Gesellschaft	Richard Kuhn; Quelle: Max-Planck-Gesellschaft

Richard Kuhn am Chemischen Institut des KWImF, wurde für seine grundlegenden Arbeiten zur Struktur und Funktion der Carotinoide und Vitamine 1938 der Nobelpreis für Chemie zuerkannt; die Nationalsozialisten verboten ihm jedoch, ihn anzunehmen. Eng mit ihm zusammen arbeitete in den ersten Jahren Karl W. Hausser am Institut für Physik, der den Einfluss von UV-Strahlung auf Hautpigmente untersuchte und neue spektroskopische Methoden für die Analytik entwickelte. Hausser starb jedoch früh, und obwohl seine Frau Isolde Hausser seine Arbeiten am Institut fortsetzte, verschob sich unter Haussers Nachfolger, Walther Bothe, der Schwerpunkt von der medizinisch orientierten Forschung weg, hin zur reinen Kernphysik; er entwickelte hier Methoden zur Untersuchung fundamentaler Eigenschaften und der Struktur des Atoms, die 1954 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurden. Krehls Institut für Pathologie am KWImF war wegen politischer und finanzieller Schwierigkeiten weniger erfolgreich. Krehl selbst starb 1937. Sein Institut und das von Meyerhof wurden stillgelegt.

Scheitern und Neubeginn

Damit war das Konzept eines multidisziplinären Instituts für medizinische Forschung vorerst gescheitert. Kuhn und Bothe konnten sich zwar über die Kriegsjahre behaupten, arbeiteten aber in völlig verschiedenen Richtungen. Am Kriegsende wurde das KWImF von amerikanischen Truppen besetzt und geschlossen. Schon 1948 durfte sich auf Beschluss der Alliierten die Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft, die ebenfalls aufgelöst worden war, unter neuem Namen - als Max-Planck-Gesellschaft – rekonstituieren. Aus dem KWImF wurde das Max-Planck-Institut für medizinische Forschung (MPImF), in das Anfang der 50er Jahre auch Kuhn und Bothe als Leiter der Abteilungen für Chemie und Physik zurückkehrten. Bothe widmete sich in den folgenden Jahren dem Wiederaufbau des Zyklotrons, der Weiterentwicklung der Kernspektroskopie und der kosmischen Strahlung. Er wurde 1954 für seine früheren Arbeiten mit dem Nobelpreis geehrt. An seinem Institut promovierte Rudolf Mößbauer, der dabei den nach ihm benannten Strahlungseffekt entdeckte und dafür 1961 ebenfalls den Nobelpreis erhielt. Nach Bothes Tod wurde seine Abteilung für Physik als separates Max-Planck-Institut für Kernphysik aus dem MPImF ausgegliedert. Kuhn arbeitete in dieser Zeit vor allem über Resistenzfaktoren, Stoffwechselwege und enzymatische Reaktionen von Bakterien und Viren, außerdem auch über theoretische Fragen der organischen Chemie.

Das Max-Planck-Institut für medizinische Forschung,Heidelberg; Quelle: MPImF

Hinwendung zur Molekularbiologie

In Anknüpfung an Meyerhofs Arbeiten wurde eine neue Abteilung für Physiologie unter seinem früheren Schüler, Hans Hermann Weber, eingerichtet. Weber war einer der ersten Wissenschaftler, die einen molekularen Ansatz zur Untersuchung der Muskelphysiologie verfolgten. Die Arbeiten von Wilhelm Hasselbach in seiner Abteilung über die Muskelproteine Aktin und Myosin bildeten die molekulare Grundlage für das revolutionäre „sliding filament“-Modell der Muskelkontraktion. Als Nachfolger von Weber entdeckte Hasselbach die ATP-getriebene Kalziumpumpe und Ionentransport der Zellmembran. Hartmut Hoffmann-Berling erforschte in Webers Abteilung die Aktin-abhängige Motilität nicht-muskulärer Zellen. Er wurde zum Direktor der neuen Abteilung für Molekulare Biologie berufen, in der er entscheidend dazu beitrug, den Reproduktionsmechanismus von Bakteriophagen aufzuklären. Die Einführung der Molekularbiologie an der Universität Heidelberg ist wesentlich Hoffmann-Berling zu verdanken. Durch Webers Einfluss wurde der englische Biophysiker Kenneth C. Holmes zum Direktor einer neuen Abteilung für Biophysik berufen. Er führte die Röntgendiffraktion am MPImF ein und entwickelte die Synchrotronstrahlung als Hochenergiequelle für hoch auflösende Röntgen-Strukturuntersuchungen von Viren und Proteinkomplexen. Damit wurde die Struktur der Aktinfilamente und des Aktomyosin-Komplexes aufgeklärt.

Die Entscheidung, den Hauptsitz des neuen Europäischen Molekularbiologischen Laboratoriums in Heidelberg zu errichten, war wesentlich der Tatsache zu verdanken, dass es hier das MPImF mit Kenneth Holmes, Hoffmann-Berling und Hasselbach sowie auch das MPI für Kernphysik gab. Heidelberg entwickelte sich in der Folge zu einem der wichtigsten Standorte molekularbiologischer Forschung weltweit.

Bert Sakmann; Quelle: MPImF

Neuer Schwerpunkt Neurobiologie

Mit der Berufung Bert Sakmanns zum Direktor einer neuen Abteilung Zellphysiologie Ende der 80er Jahre begann eine Neuorientierung am MPImF hin zu den molekularen und zellulären Grundlagen des Nervensystems. Für die Entwicklung der Patch-Clamp-Technik zur Messung einzelner Stromflüsse an neuronalen Synapsen erhielt Sakmann 1991 den Nobelpreis für Medizin und Physiologie. In Zusammenarbeit mit dem Molekular- und Neurobiologen Peter Seeburg, der 1996 zum Direktor einer Abteilung für Molekulare Neurobiologie berufen wurde, werden die physiologischen und pathologischen Funktionen der Synapsen des Zentralnervensystems auf molekularer Ebene mit Hilfe biophysikalischer und molekularbiologischer Methoden untersucht. Die Einrichtung einer weiteren Abteilung für biomedizinische Optik unter Winfried Denk sowie einer selbständigen Nachwuchsgruppe zur Entwicklungsgenetik des Nervensystems (Harald Hutter) haben diesen Schwerpunkt weiter verstärkt. Das Max-Planck-Institut für medizinische Forschung ist damit zu einem der bedeutendsten Zentren molekularer Neurobiologie geworden.

EJ 16/11/05