Wissenschaftler nutzen Röntgenlaser für Infektionsforschung

Lübeck – Die Forschergruppe um Lars Redecke vom Institut für Biochemie der Universität zu Lübeck und dem Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) in Hamburg zählt zu den ersten Nutzern des Europäischen „Freie-Elektronen-Laser für Röntgen­licht“ (XFEL).

Das Gerät, das als stärkster Röntgenlaser weltweit gilt und an dessen Entwicklung Forscher aus elf Ländern mitgearbeitet haben, wurde Anfang September in Hamburg und dem schleswig-holsteinischen Schenefeld für die wissenschaftlichen Experimente in Betrieb genommen.

Die Lübecker Wissenschaftler untersuchen die dreidimensionale Struktur von Protei­nen, um Stoffwechselvorgänge besser zu verstehen. Ziel ist, Hemmstoffe entwickeln, die die Funktion eines Proteins blockieren. „Dies ist bei vielen Erkrankungen bezie­hungs­weise auch bei Infektionen notwendig, wenn Proteine fehlerhaft arbeiten oder zum Eindringling gehören“, hieß es aus der Gruppe.

Die Wissenschaftler nutzen für ihre Arbeit eine indirekte Methode der Röntgen­beugung. Die Proteine werden zunächst kristallisiert und dann mit hochenergetischer Röntgenstrahlung bestrahlt. Die Strah­lung wird durch die Atome des Proteins abgelenkt („gebeugt“) und kann als spezifi­sches Muster auf einem Detektor sichtbar gemacht werden.

Die neuen Röntgenlaser, wie es sie seit 2009 in Stanford/USA und nun am DESY gibt, können Röntgenstrahlung erzeugen, die etwa eine Milliarde Mal intensiver ist als die bisherige Strahlung. Ein besonderer Effekt ist laut der Gruppe, dass die gepulste Laser­strahlung es ermöglicht, nicht nur Einzelbilder, sondern ganze Bildfolgen dynamischer Prozesse aufzunehmen.

„Da der neue Europäische Röntgenlaser eine noch höhere Intensität und Qualität der Strahlung als der Laser in den USA liefert, entstehen völlig neue technische Möglichkeiten, um die Prozesse in unserem Körper besser zu verste­hen“, so Redecke.

Der „European XFEL“ ist eine 3,4 Kilometer lange Anlage, mit der energiereiches Laser­licht mit Wellenlängen von 0,05 bis 5 Nanometern erzeugt werden kann. Die von 2009 bis 2016 gebauten Tunnel reichen vom DESY-Gelände in Hamburg bis ins schleswig-holsteinische Schenefeld, wo der Forschungscampus mit einer unterirdischen Experi­mentierhalle entstanden ist.

Die Baukosten einschließlich der Inbetriebnahme betra­gen laut der projekteigenen Internetseite 1,22 Milliarden Euro. Insgesamt sind elf Länder am European XFEL beteiligt.

hil