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Nobelpreis für Medizin und Physiologie 1991
Wahljahr: | 1998 |
Sektion: | Genetik/Molekularbiologie und Zellbiologie |
Stadt: | Göttingen |
Land: | Deutschland |
Forschungsschwerpunkte: Patch-Clamp-Technik, Signalübertragung, Ionenkanäle, Kalziumionenkonzentration, Transmitterfreisetzung, Exozytose, Zellmembran-Kanäle, Neurotransmitter
Erwin Neher hat vor allem Signalmechanismen in Zellen erforscht. 1991 erhielt er, zusammen mit Bert Sakmann, den Nobelpreis für Medizin und Physiologie. Den beiden Forschern war es gelungen, die Existenz von Ionenkanälen in Zellmembranen und damit eine wichtige Grundlage der Signalübertragung nachzuweisen. Grundlage für diese Entdeckung war ihre Entwicklung der „Patch-Clamp-Technik“.
Die „Patch-Clamp-Technik“ ist eine elektrophysiologische Messmethode, mit der sich ein ganz geringer Stromfluss in und zwischen Körperzellen messen lässt. Die Forscher entwickelten dafür eine dünne Glaspipette mit einem Durchmesser von nur einem tausendstel Millimeter, die ganz dicht auf die Zellmembran gesetzt wird. Das in der Pipette liegende Membranstück wird dann elektrisch von der Umgebung isoliert, das Hintergrundrauschen dadurch extrem reduziert. So kann jeder noch so kleine Stromfluss innerhalb des isolierten Membranfleckens gemessen und die Eigenschaften eines einzelnen Ionenkanals erforscht werden.
Neher und Sakmann konnten damit erstmals beweisen, dass diese Kanäle in der Zellmembran existieren und durch sie geladene Teilchen vom Zellinnern in die Umgebung gelangen – es sind elementare Kommunikationskanäle. Die hohe Empfindlichkeit der Technik ermöglichte es, die Funktion von Zellmembran-Kanälen bis in die molekularen Details zu erforschen. Es stellte sich heraus, dass Hunderte verschiedener Ionenkanaltypen in fast allen Zelltypen verschiedenste regulatorische Funktionen erfüllen. Dies war eine wichtige Entdeckung für die Medizin, da durch weitere Forschungen festgestellt wurde, dass die Ursache für viele Krankheiten (Nerven- oder Muskelleiden, Epilepsie) in einer fehlerhaften Regulierung des Ionenflusses liegt.
Nach 1983 widmete sich Erwin Neher verstärkt dem Studium von Signalübertragungs-prozessen innerhalb der Zelle. Er studierte die Signale von Kalziumionen in Einzelzellen und entwickelte Methoden, um die Freisetzung von Neurotransmittern und Hormonen aus Einzelzellen zu messen. Insbesondere nutzte er die „Patch-Clamp-Technik“, um die Exozytose (das Freisetzen von Stoffen aus der Zelle) zu erforschen. Durch eine Kombination mit optischen Verfahren (fluorimetrischer Bestimmung) und photolytischer Manipulation von Kalziumionen konnte er den quantitativen Zusammenhang zwischen Kalziumionenkonzentration und Transmitterfreisetzung belegen.
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