Von der Mikroskopie zur Nanoskopie: Meyenburg-Preis 2011 geht an Stefan Hell

25.11.2011 - Deutschland

Der mit 50.000 Euro dotierte Meyenburg-Preis 2011 geht an den Physiker Stefan Hell. Er wird ausgezeichnet für die Entwicklung einer völlig neuen Art der Lichtmikroskopie, mit der es erstmals möglich ist, lebende Zellen bis auf die nanomolekulare Ebene zu beobachten.

Seit dem Abbeschen Gesetz von 1873 galt für die Lichtmikroskopie die magische Grenze von 200 Nanometern: Mindestens die Hälfte der Wellenlänge des sichtbaren Lichtes müssten zwei Punkte auseinander liegen, um voneinander unterschieden zu werden. Erst 120 Jahre später, Anfang der 1990er Jahre, gelang es dem Physiker Stefan Hell, Direktor am Max-Planck-Institut für Biophysikalische Chemie in Göttingen und gleichzeitig Abteilungsleiter im Deutschen Krebsforschungszentrum, diese magische Grenze zu durchbrechen und damit in den Nanometerbereich vorzudringen.

Auch mit Elekronen- oder Rastersondenmikroskopen lassen sich Strukturen im Nanometerbereich erkennen. Allerdings müssen die Präparate für diese Techniken in hauchdünne Scheiben geschnitten werden, Untersuchungen von intakten oder sogar lebenden Zellen sind so unmöglich.

Als ersten Schritt erfand Stefan Hell 1990 das 4Pi-Mikroskop, bei dem das Licht statt von einer von zwei Seiten gleichzeitig auf das Objekt fällt. Damit konnte die Auflösung bereits um das 4- bis 7-fache gesteigert werden. Mit der Stimulated Emission Depletion (STED-) Mikroskopie, einem Verfahren mit Laserlicht, das die Eigenschaften der Fluoreszenz-Farbstoffe ausnützt, welche man ohnehin zum Anfärben von Proteinen oder DNA verwendet, ließ sich die Auflösung weiter erhöhen und somit Abbes Beugungsgrenze durchbrechen: So lassen sich biologische Strukturen erkennen, die bis zu 2000-mal feiner sind als ein menschliches Haar (20 bis 50 Nanometer). Vor Kurzem ist es Hell gelungen, Stränge der menschlichen DNA mithilfe des STED-Verfahrens sichtbar zu machen. In Zukunft könnte es so möglich sein, Wiederholungen oder Lücken innerhalb der DNA zu erkennen – also Fehler, die teils schwere Krankheiten verursachen, bis hin zu Krebs.

Stefan Hell wurde 1962 geboren und promovierte an der Universität von Heidelberg 1990 in Physik. Nach Forschungsaufenthalten am Europäischen Molekularbiologischen Labor (EMBL) in Heidelberg und an der Universität von Turku in Finnland, ging er ans Max-Planck-Institut für Biophysikalische Chemie in Göttingen, wo er 2002 zum Max-Planck-Direktor berufen wurde. Seit 2008 leitet Hell die Abteilung Optisch hochauflösende Mikroskopie im DKFZ. Hell erhielt für seine Arbeiten bereits zahlreiche Preise, darunter den Innovationspreis des Deutschen Bundespräsidenten (2006), den Gottfried Wilhelm Leibniz Preis (2008) und den Familie Hansen Preis (2010).

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