Das Hermann von Helmholtz-Zentrum für Kulturtechnik veranstaltet gemeinsam mit der Stiftung Mercator die Helmholtz-Vorlesung. 

Prof. Dr. Peter Hegemann (Professor für Experimentelle Biophysik, Humboldt-Universität zu Berlin) spricht zum Thema:

Was ist Optogenetik?
Von der einzelligen Alge Chlamydomonas zur Licht-gesteuerten Maus

Das neue Forschungsfeld der Optogenetik hat sich aus der Tatsache entwickelt, dass in der Natur lichtgesteuerte Proteine vorkommen, ähnlich denen in der Netzhaut, die mit gentechnischen Methoden in lebende Zellen eingeschleust werden können, ohne deren Organisation wesentlich zu beeinträchtigen. Damit wird es möglich, zahlreiche Funktionen von Gehirnzellen präzise durch Licht zu steuern, wodurch die unterliegenden elektrochemischen Mechanismen in einer Weise analysierbar werden, die bislang undenkbar war. Die äußerst dynamische Entwicklung der Optogenetik lässt es als möglich erscheinen, dass die neu geschaffenen Werkzeuge schon bald zu einem besseren Verständnis neurophysiologischer Erkrankungen und dann auch zu neuen Behandlungsmethoden führen werden. Ein derzeit stark bearbeitetes und sehr aussichtsreiches Feld ist die »Retinalprosthetik«, die sich mit der Reparatur beschädigter Netzhautzellen beschäftigt.

Der Biophysiker Peter Hegemann gilt als einer der Entdecker der sogenannten Kanalrhodopsine, die in Mikroalgen und Bakterien vorkommen. Diese lichtempfindlichen Proteine bilden die Grundlage der Optogenetik, weil sie in besonderer Weise geeignet sind, gentechnisch in Gehirnzellen eingebracht zu werden. Im Rahmen der Helmholtz-Vorlesung wird Hegemann die Entwicklung der Optogenetik beschreiben und dabei hervorheben, welche Vorteile die Zellaktivierung mit Licht gegenüber anderen Aktivierungsmethoden bringt. Zur Analyse der Funktion einzelner Zelltypen des Gehirns werden Licht-aktivierbare Proteine in die zu analysierenden Zellen transportiert. Dazu werden gut beherrschte Transportsysteme verwendet wie Plasmide oder Viren, die sich in der Zelle nicht mehr vermehren können. Der »Transporter« kann Zellkulturen infizieren, oder er wird in lebenden Tieren mit einer Kanüle in die Zielregion des Gehirns eingebracht. In wenigen Tagen wird das Licht-aktivierbare Protein in den Zielzellen produziert und in die Zellmembran eingebaut. In darauffolgenden biologischen Tests werden die Zellen belichtet. Die Aktivität von Einzelzellen oder Zellen in Gehirnschnitten wird dabei elektrophysiologisch vermessen oder mittels Fluoreszenz im Mikroskop verfolgt. Zugleich wird das Verhalten von lebenden Tieren, beispielsweise von Mäusen, vor, während und nach der Belichtung untersucht und verglichen. Dieses Methodenspektrum wird auf die Untersuchung bestimmter, auch pathologischer Phänomene angewendet, um deren Verständnis und damit die Möglichkeiten ihrer Beeinflussung zu vertiefen.

Peter Hegemann (geb. 1954) studierte Chemie in Münster und an der LMU München. Nach seiner Dissertation am MPI für Biochemie in Martinsried, war er als PostDoc an der Universität Syracuse, NY, USA. Im Jahr 1986 kehrte er als Leiter einer Forschungsgruppe zurück an das MPI für Biochemie. 1992 folgte die Habilitation an der LMU München. Zwischen 1993 und 2004 war Peter Hegemann Professor für Biochemie an der Universität Regensburg. Im Jahr 2005 wurde er als Professor für Experimentelle Biophysik an die Humboldt-Universität berufen. Für seine exzellente Forschungsleistung erhielt Peter Hegemann zahlreiche Auszeichnungen, darunter den Zülch‐Preis für neurologische Grundlagenforschung (2012), den Gottfried-Wilhelm-Leibniz-Preis der DFG (2013) und den Louis-Jeantet-Preis (2013, gemeinsam mit Georg Nagel). 2015 wurde er mit der Hertie-Senior-Forschungsprofessur Neurowissenschaften ausgezeichnet. Peter Hegemann ist Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina und der Berlin‐Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften.

Über die Helmholtz-Vorlesungen:

Die Helmholtz-Vorlesungen bringen schwierige wissenschaftliche Sachverhalte in einer verständlichen und unterhaltsamen Form einem breiten Publikum näher. Sie sind daher an die interessierte Öffentlichkeit und nicht an ein Fachpublikum gerichtet, auch wenn sie, ganz im Sinne von Helmholtz, grundsätzlich von wichtigen neuen Ideen, Entwicklungen oder Perspektiven im Detail handeln.

Veröffentlichungen zum Thema:

• Hegemann, P. & Sigrist, S. (eds.), Optogenetics. De Gruyter, 2013;
• Hegemann, P. und Möglich, A. (2012) Was ist Optogenetik? Humboldt Spektrum 1/2012 S.10 - 17.

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