Liebe Kolleginnen und Kollegen,

Wenn wir den Nachrichten zuhören, kann man leicht den Eindruck haben, dass die gegenwärtige öffentliche Gesundheitskrise vor allem einen großen Mangel an Vorbereitung unserer Gesell­schaften gegenüber der Bedrohung durch neue In­fektionskrankheiten offenbart. Und es ist of­fensichtlich, dass wir uns besser hätten vorbereiten können. Persönlich bin ich der Mein­ung, dass vor allem mehr hätte getan werden müssen, um unser Gesundheitssystem vorzubereiten. Doch trotz dieser berechtigten Kritik müssen wir auch verstehen, dass wir besser als jede Generation vor uns für den Kampf gegen diesen unsichtbaren Feind gerüstet sind. An erster Stelle steht die Robustheit unserer Wirtschaft, die es ermöglicht, die Auswirkungen der lebenswichtigen sozialen Distanzierungsmaßnah­men abzuschwächen, die Tausende von Leben retten werden. Trotz der Ausgangssperrmaßnahmen, die er­griffen wurden, um die Ausbreitung des Virus einzudämmen, können alle lebenswichtigen Güter und Dienstleistungen nach wie vor geliefert wer­den, und dank moderner Kommunikationsmittel können viele von uns ihre berufliche Tätigkeit fortsetzen, indem sie von zu Hause aus arbeiten. Hinzu kommen die hochentwickelten dia­gnostischen und therapeutischen Waffen, die zur direkten Bekämpfung von Covid-19 verfügbar werden. Einer der Hauptgründe für diese Wider­standsfähigkeit ist die moderne Wissenschaft, die natürlich auch im Mittelpunkt der Kernaufgabe des ILL steht. Ich bin mir voll und ganz bewusst, dass all dies wenig dazu beiträgt, die Schmerzen und das Leiden der von dieser schrecklichen Krankheit am schwersten Betroffenen zu lindern, aber vielleicht hilft es uns, unseren Seelenfrieden zu bewahren.

Die Neutronenkristallographie ist eines der grundlegenden modernen Analysewerkzeuge, um Einblicke in den Lebenszyklus von Viren zu gewinnen. Vereinfacht ausgedrückt liefert uns die Kristallographie dreidimensionale Bilder der verschiedenen biochemischen Moleküle, auf die das Virus zur Vermehrung angewiesen ist. Wenn diese Moleküle blockiert werden können, indem beispielsweise durch geeignete Medikamente ein Molekül an den Ort gebracht wird, an dem die biochemische Wirkung stattfindet, dann kann die Viruserkrankung geheilt werden. Bei vielen der Prozesse, bei denen diese Anlagen auf Wasserstoffkerne angewiesen sind, spielen sie eine wesentliche Rolle. Hier kommen die Neutronen ins Spiel. Neutronen sind ideal für das Finden von Wasserstoffkernen in der Struktur von Viren. Das ILL ist die führende Neutronenanlage auf dem Gebiet der biologischen makromolekularen Neutronen- kristallographie. Jüngste Studien über die HIV-1-Protease (ein biochemisches Molekül, das - wie eine Schere - lange Polymerketten schneidet und für den Lebenszyklus des HIV-Virus essentiell ist), die am Instrument LADI des ILL durchgeführt wurden, illustrieren dies perfekt. Die gesammelten Neutronendaten können dazu verwendet werden, das Design des Medikaments zu verbessern, das die Schere in ihrem aktiven Zentrum blockiert. SARS-CoV-2 bietet viele potenzielle Ziele für diese Art von Neutronenstudie. Angesichts der Relevanz dieser Forschung hat das ILL beschlossen, im Rahmen des Ausdauer-Upgrade-Programms seine Kapazität durch ein weiteres Instrument (DALI) zu erweitern. DALI befand sich gerade im Aufbau, als der Lockdown in Kraft trat. Die Installationsarbeiten werden abgeschlossen sein, wenn er aufgehoben ist und das Instrument wird während des nächsten Reaktorzyklus in Betrieb genommen.

Viele biochemische Molekule setzen sich aus mehreren Untereinheiten zusammen. Um ein genaues Bild dieser so genannten Komplexe zu erhalten, ist die Neutronenklein- winkelstreuung ein wichtiges Analysewerkzeug. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Streuwinkel des Neutrons bei der Streuung an diesen Objekten umso kleiner wird, je größer die untersuchten Objekte sind. Neutronen bieten auch den großen Vorteil, dass einzelne Untereinheiten durch erweiterte Deuterierung markiert werden können, wodurch es möglich ist, bestimmte Bereiche (RNA, Proteine und Lipide) innerhalb der Komplexe zu unterscheiden. Mit seiner exzellenten Ausstattung an Kleinwinkelinstru­menten (D11, D22 und D33) und seiner herausragenden Expertise in deren Anwendung auf biologische Systeme ist das ILL bestens geeignet, solche Untersuchungen an SARS-CoV-2 durchzuführen.

Ein Großteil der Wirkung im Lebenszyklus eines Virus findet an der Oberfläche statt. So wie ein Raumschiff an eine Raumstation andockt, so muss sich das Virus an die Zelle, die es infizieren will, ankoppeln und eine Verzahnung herstellen, durch die es sein genetisches Material abladen kann. Im speziellen Fall von SARS-CoV-2, das einer Seemine sehr ähnlich sieht, docken die Proteine in den Stacheln an die Epithelzellen in den Atemwegen des Patienten an, indem sie ein spezielles Enzym (ACE2) binden, das auf der Oberfläche dieser Zellen exprimiert wird - und somit vorhanden ist. Ein Großteil der Erforschung von SARS-CoV-2 wird sich auf diese Andockprozesse konzentrieren. Die Neutronenreflektometrie, d.h. die auf Oberflächen empfindliche Neutronentechnik, hat uns bereits gezeigt, wie dies im Fall des Hepatitis-C-Virus geschieht dank der 2017 durchgeführten Forschung. Das ILL verfügt über eine Reflektometrie-Suite der Spitzenklasse und eine hervorragende Expertise bei der Anwendung dieser Suite zur Untersuchung von Membransystemen.

Und wir sollten nicht vergessen, dass Viren auch in ihrer physiologischen Umgebung hochdynamische Systeme sind. Sie in Aktion zu beobachten, indem man betrachtet, wie sich ihre Komponenten bewegen, deformieren und zusammenballen, ist für die Optimierung diagnostischer und therapeutischer Prozesse unerlässlich. Die Neutronenspektroskopie, eine Technik, die sich ideal für die Beobachtung der Bewegung einer Vielzahl von Materie eignet, von kleinen chemischen Gruppen bis hin zu großen makromolekularen Anordnungen, ist das Mittel der Wahl, um diese Informationen zu erhalten. Ein typisches Beispiel ist die Untersuchung der Clusterbildung von monoklonalen Antikörpern. Die Spektrometer-Suite des ILL, zu der das hochauflösende Spin-Echo-Gerät IN15 gehört, das zur Untersuchung biologischer Prozesse eingesetzt wird, ist in dieser Hinsicht unübertroffen.