Die Kryo-Elektronenmikroskopie dient zur hochauflösenden Strukturbestimmung von Biomolekülen in Lösungen.

Die Kryo-Elektronenmikroskopie kam beispielsweise zum Einsatz, als 2015 das Zika-Virus unter Verdacht geriet, für die Epidemie von Neugeborenen mit Hirnschäden verantwortlich zu sein. Über Monate wurden dreidimensionale Bilder des Virus in hoher Auflösung angefertigt, um mögliche Ziele für Arzneimittel zu finden.

3D-Strukturen von Biomolekülen

Lange glaubte man, mit Elektronenmikroskopen könne man nur tote Materie betrachten, weil der starke Elektronenstrahl biologisches Material zerstört. 1990 gelang jedoch Richard Henderson mit einem Elektronenmikroskop ein dreidimensionales Bild eines Proteins, dessen Auflösung die Größe von Atomen hatte. Joachim Frank, der 1970 an der Technischen Universität München promoviert hat, machte die Technik allgemein anwendbar. Er entwickelte zwischen 1975 und 1986 eine Bildverarbeitungsmethode, die die unscharfen zweidimensionalen Aufnahmen des Elektronenmikroskops in scharfe dreidimensionale Bilder verwandelt.

Wasser im Vakuum

Jacques Dubochet fügte der Visualisierungstechnik Wasser hinzu. Im Elektronenmikroskop herrscht ein Vakuum. Wasser verdampft dort und zerstört dabei die Biomoleküle. Dubochet gelang es Anfang der 1980er-Jahre, Wasser so schnell abzukühlen, dass es in flüssiger Form um eine Probe von biologischem Material erstarrte. So blieb die natürliche Form der Biomoleküle auch im Vakuum erhalten. Nach den Entdeckungen der drei Ausgezeichneten wurde die lange erhoffte atomare Auflösung erst im Jahr 2013 erreicht. Seitdem können Wissenschaftler regelmäßig dreidimensionale Bilder von Biomolekülen anfertigen.

Die höchste Auszeichnung für Chemiker ist derzeit mit umgerechnet rund 940.000 Euro (9 Millionen Schwedischen Kronen) dotiert. Die feierliche Übergabe der Auszeichnungen findet traditionsgemäß am 10. Dezember statt, dem Todestag des Preisstifters Alfred Nobel.

Deutsche Preisträger und Preisträgerinnen