Ein langes Leben im Dienst der Wissenschaft

  • Susumu Tonegawa besucht nach langem wieder einmal Roche Basel
    Susumu Tonegawa besucht nach langem wieder einmal Roche Basel
  • Der junge Tonegawa hält 1978 im grossen Hörsaal Bau 71 einen Vortrag
    Der junge Tonegawa hält 1978 im grossen Hörsaal Bau 71 einen Vortrag

Susumu Tonegawa, alleiniger Nobelpreisträger für Medizin 1987, weilte kürzlich nach langer Zeit wieder einmal in Basel – wo er vor 40 Jahren all die Leistungen erbracht hatte, die später mit der höchsten Auszeichnung seines Fachs gekrönt wurden.

Das grosse Auditorium in Bau 71 war bis auf den letzten Platz besetzt, als Nobelpreisträger Susumu Tonegawa am 22. Januar 2014 um 10.30 Uhr ans Rednerpult trat, um über «Neurowissenschaft und Erinnerung» zu sprechen.

Sichtlich gerührt gab Tonegawa (74) zunächst seiner Freude Ausdruck, wieder «zu Hause» zu sein. Er bezog sich dabei auf die zehn Jahre zwischen 1970 und 1980, die er am Basler Institut für Immunologie, dem von Roche gegründeten und finanzierten Grundlagenforschungsinstitut, verbrachte. «Für mich war es eine grossartige Zeit», ergänzte Tonegawa. «Wir hatten alle Freiheiten. Niels Kaj Jerne, der erste Leiter, baute das erstaunlichste immunologische Institut der Welt auf.»

Ich will die physischen Grundlagen der Erinnerung verstehen
Susumu Tonegawa

Das Institut brachte drei Nobelpreisträger hervor, die ihre bedeutende Forschungsarbeit an diesem heute legendären Ort in Basel durchführten: Niels Kaj Jerne, Georges Köhler und Susumu Tonegawa. Tonegawa erarbeitete damals die genetische Basis der Antikörperproduktion – die Mechanismen, die der beinahe unendlichen Vielfalt von Immunabwehrmolekülen zugrunde liegen. Er erkannte, dass Gene zur Produktion dieser Vielfalt neu angeordnet werden können, und zeigte die Grundstruktur von Antikörpergenen sowie die Mechanismen auf, über die sie exprimiert werden. Diese grosse Entdeckung sollte sich als unentbehrliche Voraussetzung der rekombinanten Antikörpertechnologie erweisen.

Physische Grundlagen der Erinnerung

Susumu Tonegawa ist seit 1981 Professor am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston, wo er weiterhin ein Labor leitet. Ab 1990 wechselte er allmählich von der Immunologie zu den Neurowissenschaften über. Dazu Tonegawa: «Ich wollte die so genannten ‹geistigen Phänomene› wie Erinnerung und Lernen verstehen, indem ich das physische Gehirn erforschte.» Tonegawa interessierte sich speziell für die molekularen und zellulären Grundlagen sowie die neuronalen Schaltkreise, die dem Lernen und der Erinnerung zugrunde liegen. In einem breiteren Zusammenhang zitiert Tonegawa gerne aus dem Buch von DNA-Mitent­decker Francis Crick, The Astonishing Hypothesis: «Die Freuden und Leiden, die Erinnerungen und Absichten der Menschen (…) sind in Wirklichkeit zurückzuführen auf das Verhalten einer riesigen Ansammlung von Nervenzellen und der dazugehörigen Moleküle.»

Durch eine Reihe von Untersuchungen an genetisch veränderten Mäusen gewann Tonegawa Einblicke in die physischen – oder materiellen – Grundlagen von Geistes- oder Verstandesphänomenen wie der Erinnerung.

Erzeugung einer «falschen Erinnerung»

In Experimenten, die er als «Nagerversion der klassischen Pawlowschen Konditionierung» bezeichnet, brachte Tonegawa Mäuse in zwei verschiedenen Käfigen unter und setzte die Tiere in Käfig 1 einer kontextabhängigen Angstkonditionierung aus, indem er ihnen an den Pfoten einen kurzen Stromstoss versetzte. Als diese Mäuse das nächste Mal in Käfig 1 untergebracht wurden, erstarrten sie sofort, obwohl keine Stromstösse verabreicht wurden (typische Selbstschutzreaktion aus Angst). Dies zeigt deutlich, dass sie sich «erinnerten» beziehungsweise diesen Käfig mit der Gefahr eines Stromstosses assoziierten. In Käfig 2, wo die Mäuse keinerlei Stromstösse erhalten hatten, bewegten sie sich auch bei späteren Besuchen stets frei und zeigten keinerlei Angst.

Tonegawa und seinem Team gelang es, in den Mäusen eine «falsche Erinnerung» zu erzeugen, indem sie jene Hirnzellen im Hippocampus der Nager manipulierten, die bekanntermassen Erinnerungsspuren speichern (so genannte Engramm-tragende Zellen). Wurden die richtigen Neuronen optisch stimuliert, zeigten die Mäuse eine klassische «Erstarrungsreaktion» – auch in Kontexten, in denen sie nie Stromstösse appliziert bekommen hatten. Diese Versuchs­daten beweisen im Wesentlichen, dass es möglich ist, rein künstlich eine durch Verhalten ausgedrückte «Angsterinnerung» zu erzeugen.

Zum Schluss unterstrich Tonegawa die Bedeutung der Grundlagenforschung. Die meisten bedeutenden Anwendungen in der Medizin hätten hier ihre Wurzeln. Dann lobte er die Weitsicht der obersten Geschäftsleitung von Roche bei der Gründung des Instituts: «Es ist wunderbar, dass ein Unternehmen wie Roche sich so stark in der Grundlagenforschung engagiert, an der Schnittstelle zwischen Grundlagen- und angewandter Forschung Erfolge erzielt.

Tags: Nachhaltigkeit, Forschung, Wissenschaft