Anzeige
Themenwelten Berliner Morgenpost
Berlins Top 200 Spezial

Die Kanalisation als Corona-Seismograf

Zahlreiche Institutionen widmen sich in der Hauptstadt der Grundlagenforschung, die dem Kampf gegen Corona den Weg ebnet

Mithilfe des Teilchenbeschleunigers „BESSY II“ konnte die dreidimensionale Struktur eines Enzyms des Coronavirus entschlüsselt werden. FOTO: GLOBAL TRAVEL IMAGES / PA

Manchmal bekommt ein geflügeltes Wort eine sehr konkrete Bedeutung. Wissenschaftler hätten „im Trüben gefischt“, verkündete das Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) in diesem Frühjahr. Was damit gemeint ist: Seit Anfang Februar 2021 haben Mitarbeiter des Forschungszentrums Abwasserproben von den Berliner Wasserbetrieben aus den Berliner Klärwerken erhalten und diese auf Spuren des Coronavirus untersucht. „Konkret handelt es sich um RNA-Moleküle“, sagt Emanuel Wyler, Wissenschaftler am Standort in Mitte. „Wenn man sehr präzise misst, kann die Inzidenz der kommenden drei Tage im Voraus bestimmt werden.“

Hohe Konzentration an Forschungsinstitutionen

Das MDC ist Teil der universitären und außeruniversitären Forschungs- und Wissenschaftslandschaft Berlins. Zusammen mit den mehr als 21.000 Unternehmen aus der Gesundheitswirtschaft und Biotechnologie bildet der Bereich einen der bedeutendsten Wirtschaftssektoren der Hauptstadtregion.

"Wenn man sehr präzise misst, kann die Inzidenz der kommenden drei Tage im Voraus bestimmt werden."

Emanuel Wyler, Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin

Die bisherigen Forschungsergebnisse des Pilotprojekts des MDC korrespondieren mit einem ambitionierten Ziel: Bis zum 1. Oktober 2021 soll auf EU-Initiative ein Messsystem errichtet werden, das in Großstädten regelmäßig Proben entnimmt und die Ergebnisse elektronisch an die zuständigen Gesundheitsbehörden übermittelt. Über dieses Frühwarnsystem kann die Test-Frequenz erhöht werden, sobald es Hinweise auf den Anstieg der Inzidenz gibt.

Doch die Daten liefern noch mehr Informationen: „Wir können die unterschiedlichen Virus-Varianten ermitteln“, erläutert Wyler. So hat eine Untersuchung Anfang Mai dieses Jahres ergeben, dass sich die indische Mutation des Virus auch in Berlin befindet. „Die Konzentration ist noch gering, aber messbar.“
Forschungsanlage des Helmholtz-Zentrums in Berlin-Adlershof. FOTO: GLOBAL TRAVEL IMAGES / PIA
Forschungsanlage des Helmholtz-Zentrums in Berlin-Adlershof. FOTO: GLOBAL TRAVEL IMAGES / PIA
Neben SARS-CoV-2 lassen sich selbstverständlich auch andere Moleküle nachweisen. „Das Abwasser ist ein extrem reichhaltiger Schatz“, betont Wyler. „Wir erhalten Informationen über die Verbreitung bestimmter Bakterien und anderer Viren. Bei den meisten handelt es sich um Pflanzenviren, die der Mensch ausscheidet, ohne krank zu werden. Diese Informationen sind aber für die Landwirtschaft von großem Interesse.“

In der Regel bringt man Teilchenbeschleuniger mit der Untersuchung der kleinsten Bausteine der Materie in Verbindung. Vor einigen Jahren konnte im Beschleunigerzentrum CERN das Elementarteilchen Higgs-Boson erstmals experimentell nachgewiesen werden, dessen Existenz jahrzehntelang nur in mathematischen Modellen angenommen wurde. Dass neben Erkenntnissen der Quantenphysik auch äußerst praktische Anwendungen zum Tragen kommen, beweist die 1998 in Adlershof eingeweihte Anlage BESSY II. Das Akronym steht für Berliner Elektronenspeicherring-Gesellschaft für Synchrotronstrahlung. Die Anlage gehört seit 2009 zum Helmholtz-Zentrum für Materialien und Energie. In dieser vom Bund und dem Land Berlin betriebenen Forschungseinrichtung konnte im vergangenen Jahr die dreidimensionale Struktur eines Enzyms des Coronavirus entschlüsselt werden.

Teilchenforschung aus Berlin-Adlershof

Diese sogenannte Hauptprotease ist entscheidend an der Vermehrung des Virus beteiligt. Dabei handelt es sich um ein kompliziertes Verfahren: Zuvor mussten die riesigen Enzym-Moleküle dazu gebracht werden, sich in einem Kristallgitter anzuordnen. Dann konnten diese Kristalle an BESSY II mit einem auf Makromoleküle spezialisierten Röntgenverfahren analysiert werden. Um nun passende Wirkstoffe zu identifizieren, die an der Hauptprotease andocken können, arbeitet ein BESSY-Team mit der Methode des Fragment-Screenings. Dafür werden die winzigen Enzymkristalle mit unterschiedlichen Molekülfragmenten aus einer sogenannten Fragment-Bibliothek getränkt und wiederum im Röntgenstrahl analysiert. Nur Moleküle, die passgenau an der Hauptprotease andocken, könnten ihre Funktion blockieren und so den Vermehrungsprozess der Viren stoppen. „Speziell für solche hochaktuellen Fragestellungen ermöglichen wir einen Fast-Track-Zugang zu unseren Instrumenten“, sagt Manfred Weiss, der für die makromolekulare Kristallographie am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) verantwortlich zeichnet. Einige Treffer sind bereits gefunden, was die schwierige Suche nach Wirkstoffen deutlich eingrenzen könnte.

Beide Forschungsergebnisse stehen exemplarisch für den Wissenschaftsstandort Berlin, an dem sich zahlreiche bekannte, aber auch weniger bekannte Institutionen befinden, die alle hoch spezialisiert arbeiten und forschen. Dies kam im vergangenen Jahr auch der interdisziplinären Corona-Forschung zugute. Nur durch die Zusammenarbeit zahlreicher Experten konnten so schnell wichtige Durchbrüche erzielt werden. RONALD KLEIN
Weitere Artikel