"Der ERA-Lehrstuhl für das Projekt Hot4Cryo spricht mit uns über eine Spitzentechnologie
das jetzt nach Griechenland kommt".
Von: Nikos Stamatinis
Veröffentlicht am Leser.gr
Die Kryo-Elektronenmikroskopie ist eine fortschrittliche Technologie, die es Wissenschaftlern ermöglicht, Proben bei extrem niedrigen Temperaturen mit hoher Präzision zu untersuchen. Bei diesem Verfahren werden die Proben auf sehr niedrige Temperaturen abgekühlt, um ihre Struktur zu erhalten.
Da das Wissen des Autors zu diesem Thema jedoch irgendwo bei der dritten Zeile des Wikipedia-Eintrags endet, sprachen sie mit Dr. Panagiotis Kastritis, einem Assistenzprofessor für Kryo-Elektronenmikroskopie von Membranproteinkomplexen am Institut für Biochemie und Biotechnologie der Martin-Luther-Universität in Deutschland sowie einem wissenschaftlichen Mitarbeiter am Institut für Chemische Biologie der Nationalen Forschungsgemeinschaft.
Seit März 2023 ist er Leiter des europäischen Hot4Cryo-Programms, das mit 2,5 Millionen Euro ausgestattet ist und diese Technologie erstmals nach Griechenland und in ganz Südosteuropa bringen soll. Genauer gesagt geht es darum, das Wissen über die Anwendung dieser Technologie in unser Land zu bringen.
Diese besondere Finanzierung ist sehr wettbewerbsorientiert und wird ausschließlich an international renommierte Wissenschaftler vergeben, um Technologien in die "Entwicklungsländer" der Europäischen Union zu transferieren, zu denen aufgrund der Langzeitkrise derzeit auch Griechenland gehört. Aber lassen Sie uns von vorne beginnen.
Was ist Kryo-Elektronenmikroskopie?
"Diese spezielle Technologie ermöglicht es uns, Bilder mit einer enormen Auflösung aufzunehmen, so dass man nicht nur Zellen und ihre Strukturen, sondern sogar Atome sehen kann."
Dies war im Wesentlichen eines der ersten Dinge, die Dr. Kastritis mir sagte, als er versuchte, mir zu erklären, worum es bei dieser mir bis dahin unbekannten Technologie geht, der er einen großen Teil seines Lebens gewidmet hat.
Aber wie lange gibt es diese Technologie schon? "Die Technologie der Elektronenmikroskopie ist eine sehr alte Methode. Sie wurde in den 1930er Jahren in Deutschland entwickelt. Im Grunde genommen wissen wir dank dieser Technologie, was wir über Zellen und ihre Struktur wissen. Denken Sie nur an die Bilder von Zellen, die wir in Biologie-Lehrbüchern hatten", erklärt er.
Nun gut, bis zu diesem Punkt. Aber was ist der Unterschied zwischen der Kryo-Elektronenmikroskopie und der normalen Elektronenmikroskopie? "Die Kryo-Elektronenmikroskopie ist eine modernere Methode. Bei dieser Technik friert man die Probe ein, um ihre Struktur zu erhalten. Elektronen haben sehr hohe Energien und können die Probe zerstören. Wenn man sie also einfriert, ist der Schaden viel geringer. Einfach gesagt, weil die Elektronen dann mit einem Festkörper und nicht mit einer Flüssigkeit interagieren. Im Grunde genommen schützt man sie."
Das Ergebnis ist, dass diese revolutionäre technologische Methode uns eine viel präzisere Abbildung unserer Proben ermöglicht. Um Ihnen eine Vorstellung von den Auswirkungen in verschiedenen Bereichen zu geben, wurde diese spezielle Technologie 2017 mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet.
Bevor wir mit dem Rest fortfahren, sollten wir erwähnen, dass Panagiotis Kastritis an der Fakultät für Biologie der Nationalen und Kapodistrianischen Universität Athen studierte und seinen Bachelor-Abschluss machte. Er ging ins Ausland, um einige Messungen durchzuführen, und schließlich hielt ihn die Realität dort, auch wenn es nicht zu seinen Plänen gehörte. Heute leitet er seine Labors sowohl in Deutschland als auch bei der Nationalen Griechischen Forschungsstiftung.
Er untersucht vor allem, wie Moleküle in den Zellen von Organismen interagieren, da diese Interaktionen die Funktion der Zelle bestimmen. Ich habe ihn gefragt, ob er das, was er heute macht, auch machen könnte, wenn er in Griechenland geblieben wäre.
"Was wir im Ausland machen, könnten zumindest wir in Griechenland nicht machen. Wenn, dann nur in Form von Kollaborationen. Aber dieser Weg betrifft auch mich, der ich im Ausland lebe, und ich wäre nicht in der Lage, irgendetwas von dem, was ich tue, allein zu tun", erzählt er mir hier etwas sehr Interessantes, das wir zu vergessen pflegen, weil wir denken, dass die Wissenschaft in anderen Zeiten funktioniert.
"In der Forschung geht es nicht mehr darum, dass ein Forscher rund um die Uhr im Labor sitzt und darauf wartet, perfekte Ergebnisse zu erzielen und aus heiterem Himmel eine bedeutende Entdeckung zu machen, um einen Nobelpreis zu erhalten. Heutzutage ist die Forschung ein unglaublich kollaborativer Prozess. Man muss kommunikativ sein, mit den Leuten reden, damit all diese Ideen ein Feedback bekommen, und Leute finden, die mit einem zusammenarbeiten wollen."
Und was ist mit Hot4Cryo?
Kommen wir zurück zur Kryo-Elektronenmikroskopie und ihrer Beziehung zu Griechenland. Um diesen Prozess voranzutreiben, werden sehr teure Instrumente benötigt, die in speziell dafür vorgesehenen Räumen installiert werden. Wie Sie aus dem Kontext verstehen können, gibt es diese Instrumente weder in Griechenland noch in der weiteren Region Südosteuropas. An dieser Stelle kommen Herr Kastritis und das Hot4Cryo-Projekt ins Spiel.
"Im Moment gibt es solche Mikroskope weder in Griechenland noch generell in Südosteuropa, aber sie werden kommen, weil die Verwaltung der Nationalen Hellenischen Forschungsstiftung eine bedeutende Finanzierung sichergestellt hat. Ich bin also dafür verantwortlich, das Wissen aus Deutschland mitzubringen, ein Labor für Elektronenmikroskopie einzurichten und Wissenschaftler zu Spezialisten für diese Methode auszubilden", erklärt Herr Kastritis.
Er fügt hinzu, dass "das NHRF, ein einzigartiges Forschungszentrum, diese Finanzierung von Griechenland 2.0 und der Europäischen Investitionsbank erhalten hat. Mit den erhaltenen Mitteln entschied sich das NHRF für die Renovierung seines Gebäudes (ein besonders beeindruckendes Gebäude, das allerdings aus dem Jahr 1958 stammt) und für Investitionen in moderne, hochmoderne Forschungsgeräte. Die Renovierung und die Ausrüstung umfassen sowohl die Mikroskopierräume als auch die Mikroskope selbst."
Zusammengefasst verfolgt Hot4Cryo zwei Ziele: Erstens soll der Prozess der Integration, Installation und Nutzung von Kryo-Elektronenmikroskopen am NHRF beschleunigt werden. Zweitens soll die Kommunikation über das Projekt gefördert werden, um Wissenschaftler in Griechenland und im Ausland zu ermutigen, ihre Proben mit diesen speziellen Kryo-Elektronenmikroskopen zu analysieren. Das Hauptziel ist klar: Pionierarbeit in der biologischen Forschung zu leisten, die auf globaler Ebene wettbewerbsfähig ist.
Die Anwendungen der Kryo-Elektronenmikroskopie in unserem täglichen Leben sind zahlreich. Alle Bilder, die uns helfen zu verstehen, wie Zellen aufgebaut sind, stammen von dieser Methode. Sie liefert uns grundlegende Kenntnisse der Zell- und Strukturbiologie. Im Wesentlichen hilft sie uns, die dreidimensionale Struktur der zellulären Bestandteile zu verstehen, was uns hilft, die Materie zu begreifen.
Darüber hinaus ist und sollte die Förderung des Wissens über die Materie ein Selbstzweck für Wissenschaften wie die Biologie sein. Es gibt jedoch auch sehr spezifische Anwendungen. Ein wichtiges Beispiel ist das Coronavirus. Durch die Analyse von Proben konnten wir das Virus sehr detailliert sehen, was die Grundlage für wissenschaftliche Daten vor allem aus der Elektronenmikroskopie bildete. Mit diesem Wissen können wir Medikamente entwickeln, die das Virus daran hindern, in unsere Zellen einzudringen.
Anwendungen finden sich auch in der Biotechnologie und vielen anderen Bereichen. Außerdem spielt die Informatik bei der Analyse unserer Daten eine große Rolle: Da wir Zehntausende von Bildern pro Experiment analysieren, sind enormer Speicherplatz (in der Größenordnung von Petabytes), modernste Grafikkarten und hochmoderne Algorithmen für maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz erforderlich.
Nachdem ich viel mehr gelernt hatte, als ich bei der ersten Begegnung mit dem Begriff erwartet hatte, fragte ich Panagiotis Kastritis abschließend, ob er noch etwas hinzufügen wolle. Er betonte noch einmal, dass die wissenschaftliche Forschung heute ein viel stärkerer kollaborativer Prozess ist, als wir uns das normalerweise vorstellen können. Die Kryo-Elektronenmikroskopie selbst ist ein Paradebeispiel dafür, denn die Visualisierung von Materie in großem Maßstab ist ein wichtiger Schritt zum Verständnis ihrer Funktion.
Veröffentlicht am: 26.01.24