24.07.17 14:00

Kooperation mit FZ Jülich und RWTH Aachen

Wissenschaftsrat sieht hohes Potenzial beim Ernst Ruska-Centrum 2.0

Von: Arne Claussen

Der Wissenschaftsrat hat für die Bundesregierung zwölf Projekte zum Aufbau von Forschungsinfrastrukturen begutachtet. Dem Ernst Ruska-Centrum 2.0, ein geplantes gemeinsames Projekt von Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU), Forschungszentrum Jülich (FZJ) und RWTH Aachen, wurde „hohe wissenschaftliche Innovationskraft“ bescheinigt. Das Begutachtung ist entscheidend für die Aufnahme neuer Projekte in die „Nationale Roadmap“ des Bundesforschungsministeriums (BMBF).

Das seit dem Jahr 2012 betriebene Elektronenmikroskop PICO am Ernst Ruska-Centrum am Forschungszentrum Jülich. Es erreicht bei Festkörperproben eine Auflösung von 50 Pikometern, also 50 Milliardstel Millimeter. Am ER-C 2.0 sollen Elektronenmikroskope der nächsten Generationen unter anderem die für die Biowissenschaften wichtige Kryo-Elektronenmikroskopie ermöglichen. (Foto: FZJ / Ralf-Uwe Limbach)

Der Wissenschaftsrat hat für die Bundesregierung zwölf Projekte zum Aufbau von Forschungsinfrastrukturen begutachtet. Dem Ernst Ruska-Centrum 2.0, ein geplantes gemeinsames Projekt von Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU), Forschungszentrum Jülich (FZJ) und RWTH Aachen, wurde „hohe wissenschaftliche Innovationskraft“ bescheinigt. Das Begutachtung ist entscheidend für die Aufnahme neuer Projekte in die „Nationale Roadmap“ des Bundesforschungsministeriums (BMBF).

Mit dem „Ernst Ruska-Centrum 2.0“ (ER-C 2.0) soll eine nationale Infrastruktur für höchstauflösende Elektronenmikroskopie am Standort des FZJ aufgebaut werden. Es knüpft das bereits bestehende „Ernst Ruska-Centrum für Mikroskopie und Spektroskopie mit Elektronen“ an, welches seit 2004 von FZJ und RWTH Aachen mit Schwerpunkt auf Materialwissenschaften und Festkörperphysik betrieben wird.

„Beim ER-C 2.0 wird die HHU ihre biowissenschaftliche Expertise einbringen“, so Professor Dr. Peter Westhoff, Prorektor für Forschung und Transfer der HHU. Möglich wird die Untersuchung nun auch biologischer Fragestellungen durch das neue, für ER-C 2.0 geplante Kryo-Elektronenmikroskop. „Mit der neuen Technik können einzelne komplexe Biomoleküle mit atomarer Auflösung abgebildet werden“, so Westhoff weiter.

Nur durch die extreme Tiefkühlung der Proben mittels flüssigem Stickstoff oder Helium können Biomoleküle so präzise abgebildet werden. Dabei werden biologische Strukturen schockgefroren, Wasser etwa in Zellen kristallisiert nicht aus – was die Strukturen beschädigt –, sondern wird glasartig. Darüber hinaus wird das Wasser in den Strukturen fixiert, was für die Untersuchung im Vakuum des Elektronenmikroskops notwendig ist. Ohne die Fixierung würde das Wasser im Vakuum verdampfen und damit die Strukturen massiv verändern.

Früher – ohne die Kryo-Technik – mussten für die Bestimmung des dreidimensionalen Aufbaus regelmäßige Kristalle aus den Molekülen gezüchtet werden. Dies ist sehr aufwändig und schwierig und gelang längst nicht bei jedem Biomolekül. Bei der Kryo-Elektronenmikroskopie müssen die Biomoleküle lediglich eingefroren werden und können dreidimensional abgebildet werden. Dies funktioniert auch für sehr komplexe Proteine wie etwa Enzyme. Darüber hinaus ist es mit dieser Methode auch möglich, ganze Zellen zu untersuchen. Der Strahl tastet dafür die Zelle schichtweise ab, aus den Daten wird ein dreidimensionales Modell der Zelle inklusive ihrer inneren Strukturen rekonstruiert.

„Düsseldorfer Forscher verschiedener Institute werden von ER-C 2.0 profitieren, neben den Zellbiologen vor allem die strukturbiologisch arbeitenden Zellmembranforscher des Sonderforschungsbereichs 1208“, betont Westhoff weiter.

Insofern das BMBF ER-C 2.0 in seine Nationale Roadmap aufnimmt, soll es im Jahr 2022 in Betrieb gehen. Der Wissenschaftsrat beurteilt ER-C 2.0 sehr positiv und bescheinigt dem Projekt, dass es in Kombination mit bereits bestehenden Einrichtungen „eine hohe wissenschaftliche Innovationskraft entfalten und einen wesentlichen Sprung in der Technologieentwicklung entfalten“ kann. Weiterhin betont der Wissenschaftsrat, dass das ER-C 2.0 Beiträge leisten kann, die „sowohl für die Material- als auch für die Lebenswissenschaften von sehr großer Bedeutung“ sind.

Begutachtungen für die „Nationale Roadmap“ des BMBF

Der Nationale Roadmap-Prozess ist ein strategisches Instrument, um forschungspolitische Prioritäten für umfangreiche Forschungsinfrastrukturen festzulegen, die in der kommenden Legislaturperiode vom Bund realisiert werden sollen. Die Bundesregierung hat den Wissenschaftsrat – Deutschlands wichtigstes Beratungsgremium für Forschungsfragen – beauftragt, insgesamt zwölf Projekte zu begutachten, die Eingang in die Nationale Roadmap finden wollen.

Ein international besetzter Ausschuss hat die vorgelegten Projekte neben der wissenschaftlichen Qualität auch hinsichtlich einer wirtschaftlich belastbaren Planung analysiert. Am 17. Juli veröffentlichte der Ausschuss seine „Bewertung umfangreicher Forschungsinfrastrukturvorhaben für eine Nationale Roadmap“.

Weitere Informationen: undefinedPressemitteilung des Wissenschaftsrats vom 17. Juli 2017

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