Abgehobenes Mikroskop

Der Countdown lauft, die Rakete startet, dann geht es sechs Minuten lang – zirka 250 Kilometer – hinauf in den Himmel. Am Montag startete die TEXUS-52 auf ihren Suborbitalflug in den Himmel Schwedens. An Bord: Nervenzellen. Das Experiment soll zeigen, wie stark Zellprozesse von der Schwerelosigkeit beeinflusst werden. In der Praxis konnten diese Erkenntnisse hilfreich fur die Medizin und Raumfahrt sein.

Knapp drei Wochen vor dem Start war Florian Kohn vom Fachgebiet Membran­physiologie der Uni Hohenheim in Schweden und bereitete die Proben fur ihren kurzen Rundflug vor. Eine technische Raffinesse wahrend des 6-Minuten-Flugs: Noch in der Luft schaltet sich das konfokales Laser­scanning-Mikroskop ein, das extrem hochauflosende Aufnahmen der gefarbten Nervenzellen und ihrer Prozesse in der Schwere­losigkeit anfertigt. „Die Entwicklung des Lebens auf der Erde hat unter konstanter Schwerkraft stattgefunden. Nehmen wir die Schwerkraft weg, laufen viele Prozesse anders ab. Das wollen wir untersuchen und herausfinden, wie man die nun anders ablaufenden Prozesse gezielt einsetzen kann“, begrundet Kohn nach dem erfolgreichen Start am Telefon.

Im Detail will Kohns Arbeitsgruppe zwei gefundene Effekte genauer unter­suchen. „Einmal ist messbar, dass die Geschwindigkeit, mit der Nervenzellen unter Schwerelosigkeit mitein­ander kommunizieren, abnimmt. Laut Weltraum­medizinern hat das beispiels­weise einen Einfluss auf die Reflexe von Astro­nauten. Sie sind also ein bisschen langsamer im All.“ Der zweite Effekt: Das Ruhepotenzial von Nervenzellen unter Schwerelosigkeit verringert sich. So kann eine Nervenzelle, die der Schwerelosigkeit ausgesetzt ist, Signale einfacher an andere Zellen weitergeben.

An sich handelt es sich bei dem Experiment um reine Grundlagenforschung. „Wir wollen besser verstehen, wie Nervenzellen funktionieren. Die Schwere­losigkeit ist ein Werkzeug, um die Zellen zu beeinflussen.“ In der Praxis konnte Kohns Forschung allerdings auch dazu beitragen, das Wohlbefinden von Astronauten zu steigern – oder sogar auf der Erde medizinischen Nutzen zu stiften. „Theoretisch ware denkbar den Schwerelosig­keitseffekt zu nutzen, um die Wirkung von Medikamenten zu verbessern, indem man die Zellmembranen beeinflusst und die Wirkstoffe so schneller zu ihrem Ziel gelangen.“ Ursache konnte im Zytoskelett der Zelle liegen Die Ursache fur die beobachteten Effekte konnte unter anderem Einflusse von Schwerkraft und Schwere­­losigkeit auf das Stutz­skelett der Zelle sein, vermutet Kohn.

Das fluoreszenz­mikroskopische Analysesystem FLUMIAS wurde für genau solche Untersuchungen entwickelt. Strukturelle Verände­rungen des Zellskeletts, von Zellorganellen und Membranen, Änderungen von Ionen­konzentra­tionen und die Verteilung von Enzymen und anderen Proteinen in den Zellen lassen sich mit Hilfe des Spinning-Disc-Verfahrens zeitlich und räumlich hochaufgelöst und dreidimen­sional verfolgen. Seine Eignung für den Suborbitalflug hat das Instrument letztes Jahr im Rahmen der 24. DLR-Parabel­­flug­kampagne unter Beweis gestellt (siehe Bericht im Physik Journal).

U. Hohenheim / DLR / OD