Die Struktur von Viren, die Mensch und Tier befallen und erkranken lassen, lässt sich künftig sehr schnell bestimmen. Nötig ist dazu ein Röntgenlaser, wie er gerade im schleswig-holsteinischen Schenefeld in Betrieb genommen wird. Die Strukturanalyse ermöglicht es, die Form des Erregers Atom für Atom zu bestimmen. Das eröffnet die Möglichkeit, Medikamente zu entwickeln, die genau zur Form der Viren passen, sich an diese klammern und sie abschirmen. „Wenn wir beispielsweise die Struktur eines Proteins kennen, mit dem sich das Virus an eine Zelle ‚anhakt‘, versetzt uns das möglicherweise in die Lage, einen Schutz für die Zelle zu entwickeln, sodass das Virus unfähig ist, sie anzugreifen“, sagt David Stuart, Life-Science-Direktor am britischen Synchrotron Diamond Light Source und Professor an der Universität Oxford, der an der analytischen Premiere beteiligt war. Heute ist gegen viele Viren noch kein Kraut gewachsen.
Deutscher Röntgenlaser kann es noch besser
Eine solche Strukturanalyse ist jetzt einem internationalen Forscherteam erstmals mit einem Röntgenlaser gelungen. Die Arbeiten fanden am Röntgenlaser LCLS des US-Forschungszentrums SLAC im kalifornischen Menlo Park statt. Beteiligt waren auch Wissenschaftler des Deutschen Elektronen-Synchrotrons (Desy) in Hamburg. Auf dem Desy-Gelände befindet sich der Anfang des 3,4 Kilometer lange deutschen Röntgenlasers mit der Bezeichnung XFEL, der derzeit in Betrieb genommen wird. Während der LCLS pro Sekunde 120 extrem helle Röntgenblitze liefert, schafft der XFEL 27.000. Entsprechend schneller werden die Ergebnisse der Strukturanalyse von Viren und anderen Biomolekülen vorliegen. In Kalifornien erforschten die Wissenschaftler das Bovine Enterovirus 2 (BEV2), welches Fehl- und Totgeburten sowie Unfruchtbarkeit bei Rindern auslösen kann.
Extrem klein und dennoch sichtbar
Bisher sind bereits 80 Biomoleküle, die extrem klein sind, sodass sich ihre Form nicht einmal unter den stärksten Mikroskopen erschließt, mit anderen Techniken analysiert worden. Diese haben zwei Nachteile: Sie dauern sehr lange und die Forscher benötigen sehr viel Probenmaterial. Dabei handelt es sich um Kristalle, die aus dem Biomaterial gezüchtet werden müssen. Das ist eine zeitaufwändige Angelegenheit. Der Röntgenlaser begnügt sich mit einem Bruchteil der Menge.
Zur Analyse eines Kristalls wird dieser mit Röntgenblitzen beschossen. Das Licht wird in Abhängigkeit von der Form der Probe gestreut. Um daraus die Struktur des Biomoleküls zu errechnen sind zahlreiche Streubilder nötig. Die liefert ein Röntgenlaser innerhalb von Sekunden, allenfalls Minuten.
via DESY
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