Tiefe Einblicke in kranke Körper

6. Oktober 2003, 19:14
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Entscheidung für den Medizinnobelpreis gefallen: Mit Paul Lauterbur und Sir Peter Mansfield nach zehn Jahren erstmals keine Molekularbiologen oder Genetiker geehrt

Stockholm/Wien - Den diesjährigen Nobelpreis für Medizin teilen sich der US-Amerikaner Paul Lauterbur und der Brite Sir Peter Mansfield "für ihre Entdeckungen in Bezug auf die Abbildung mit Magnetresonanz", verkündete am Montag das Nobel-Komitee am schwedischen Karolinska Institutet in Stockholm.

Damit unterbrach das Komitee eine seit zehn Jahren anhaltende Serie von Preisverleihungen für Forschungen im molekularbiologischen, genetischen Umfeld, die zum Verständnis von Zellfunktionen beigetragen haben.

Diese Serie begann 1993 mit den US-Amerikanern Richard Roberts und Phillip Sharp für die Entdeckung der diskontinuierlich aufgebauten Gene, zog sich 1998 über die US-Amerikaner Robert Furchgott, Louis Ignarro und Ferid Murad für die Entdeckung der Bedeutung von Stickstoffmonoxid als Signalmolekül im Herz-Kreis-Laufsystem und endete im Vorjahr beim US-Amerikaner Robert Horvitz und den Briten Sydney Brenner und John Sulston für Erkenntnisse über programmierten Zelltod (Apoptose) und Gen-Regulation bei der Entstehung von Mehrzellern.

Die diesjährige Entscheidung des Nobel-Komitees, den boomenden und gepushten Grundlagenbereich der "Genomics" nicht zu ehren, sondern der angewandten klinischen Forschung den Vorzug zu geben, war daher eine umso überraschendere: Die Entdeckungen der beiden Nobelpreisträger führten zur modernen Magnetresonanztomografie (MRT) - mit jährlich etwa 60 Millionen Anwendungen weltweit ein Routineverfahren für die Diagnostik.

Das Prinzip der Magnetresonanz basiert auf dem Umstand, dass Atomkerne in einem magnetischen Feld mit einer Frequenz rotieren, die von der Stärke des Magnetfeldes abhängig ist. Ihr Energieniveau kann erhöht werden, indem man sie elektromagnetischen Wellen (Radiowellen) gleicher Frequenz aussetzt, welche die Kerne absorbieren: die so genannte Resonanz.

Stoppt man diesen Impuls von außen, fallen die Atomkerne auf ihr ursprüngliches Energieniveau zurück. Dabei senden sie mess- und in Bilder umsetzbare Radiowellen aus - diese Entdeckung wurde übrigens schon im Jahr 1952 mit dem Nobelpreis für Physik an den in Zürich geborenen und in die USA emigrierten Felix Bloch (Stanford) und den Amerikaner Edward Mills Purcell (Harward) belohnt.

Während der folgenden Jahrzehnte wurde die Magnetresonanz hauptsächlich zur Erforschung der chemischen Struktur unterschiedlicher Substanzen eingesetzt. Erst Anfang der Siebzigerjahre erzielten die beiden Nobelpreisträger jene Forschungsergebnisse, die dazu führten, dass die Magnetresonanz medizinisch anwendbar wurde.

Den Beginn machte der 1929 in Sydney, Ohio, geborene Paul Lauterbur, der heute am Biomedical Magnetic Resonance Laboratory der University of Illinois arbeitet. Das spätere Mitglied der US-Akademie der Wissenschaften entdeckte die Möglichkeit der Erzeugung von zweidimensionalen Bildern durch die Einführung so genannter Gradienten, die die Stärke des Magnetfeldes veränderten. Durch die Analyse der Eigenschaften der von den Atomkernen zurückgesendeten Radiowellen konnte er ihren Ursprung im Gewebe genau lokalisieren.

Der 1933 in London geborene Sir Peter Mansfield, der heute am Magnetic Resonance Centre der University of Nottingham arbeitet und kommenden Donnerstag seinen 70. Geburtstag feiert, entwickelte den Prozess der Ausnutzung von Gradienten im Magnetfeld weiter. Das spätere Mitglied der britischen Royal Society zeigte, wie die Signale mathematisch und mittels Computeranalyse dahingehend bearbeitet werden konnten, dass eine anwendbare Abbildungstechnik entwickelt werden konnte.

Mansfield zeigte weiters, wie eine extrem schnelle Abbildung gehen könnte, was jedoch technisch und praktisch für die Medizin erst zehn Jahre später relevant wurde.

Die Magnetresonanztomografie - auch Kernspintomografie genannt, da die Rotation der Atomkerne als "Spin" bezeichnet wird - liefert ebenso wie die Computertomografie (CT) Schnittbilder des Körpers. Nur, dass dabei keine gewebeschädigende Röntgenstrahlung verwendet wird.

Entscheidend für die Abbildung ist der unterschiedliche Wassergehalt in den verschiedenen Körpergeweben. Erkrankte Gewebe (Entzündungen oder Tumoren) enthalten häufig mehr Wasser, als gesunde. Wegen der größeren Anzahl an Wasserstoffkernen im erkrankten Gewebe kann man diese dann vom gesunden unterscheiden. Der Nobelpreis ist mit rund 1,1 Millionen Euro dotiert. (Andreas Feiertag/DER STANDARD, Print-Ausgabe, 7. 10. 2003)

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