Dunkel ist es hier. Schwarze Vorhänge schützen ein Gewirr von Linsen, Lasern, Spiegeln und anderen optischen Bauteilen; farbige Punkte blitzen auf, hier und da ist der Lichtstrahl eines Lasers zu erahnen. Frauke König wedelt mit der Hand zwischen zwei Linsen herum, bis ein roter Laserpunkt auf ihrem Finger leuchtet. Eine klobige weiße Konstruktion in der Nähe gehört ebenfalls zum Experiment: "Das ist eines unserer Fluoreszenzmikroskope," meint die Doktorandin. "Damit beobachten wir, wie sich einzelne Partikel in Zellen bewegen."

König zeigt uns ein Labor der Arbeitsgruppe von Christoph Bräuchle, Professor für Physikalische Chemie an der Ludwigs-Maximilians-Universität München. Im ersten Stockwerk des Gebäudes, das sich nahe der Universitätsklinik im Stadtteil Großhadern befindet, arbeiten gleich drei Teams, die sich mit Fluoreszenzmikroskopie befassen.

Anfangs hat die Besuchergruppe Platz genug, doch als noch mehr junge Wissenschaftler hereinkommen, um an einem anderen Mikroskop zu arbeiten, quetschen wir uns im Dunkeln gegen die Labortische. Kommen die Forscher sich hier nicht ständig gegenseitig in die Quere? Anna Sauer, die hier promoviert, lacht: "Eher selten." Denn es gibt trotz der Enge eine ganze Menge Arbeitsplätze: "Wir haben hier ein Dutzend Mikroskope, jedes für einen speziellen Zweck – und jeder benutzt eben gerade das, das er braucht."

Zur Vorbereitung auf die Mikroskopie werden die Tumorzellen zunächst mit speziellen Farbstoffen behandelt. Diese sammeln sich jeweils nur an einer bestimmten Art von Molekülen an – beispielsweise nur an der Erbsubstanz DNA oder an bestimmten Proteinen. Damit die Tumorzellen die Beobachtungszeit unter dem Mikroskop überleben, müssen die Forscher die Temperatur zudem konstant auf 37 Grad Celsius halten.

Anna Sauer deutet auf die vier Laser, die auf dem Tisch hinter dem eigentlichen Mikroskop befestigt sind. "Ist alles vorbereitet, bestrahlen wir die Proben mit Laserlicht", erklärt sie. "Dabei verwenden wir verschiedene Wellenlängen im sichtbaren Spektralbereich. UV-Strahlung würde die Zellen schädigen." Die Farbstoffmoleküle fluoreszieren dann jeweils in verschiedenen Farben, so dass sich die entsprechenden Bestandteile der Zelle unterscheiden lassen. Mit dem Weitfeldmikroskop können die Forscher schließlich die Diffusionsprozesse in einzelnen Zellen verfolgen.

Ein relativ neuer Ansatz in der Krebstherapie besteht darin, Medikamente oder Gene in die Tumorzellen zu schleusen, wo sie deren Tod auslösen sollen. Als Überträger dienen "künstliche Viren": nanometergroße Partikel, die ganz bestimmte Eigenschaften besitzen müssen. Vor allem darf sie das Immunsystem nicht versehentlich als "Feind" identifizieren. Darüber hinaus müssen sie mit einer Art "Suchmechanismus" ausgestattet werden, also bestimmten Molekülen an ihrer Oberfläche. Diese so genannten Liganden docken nur an bestimmten Rezeptoren an, wie sie überwiegend an der Oberfläche von Tumorzellen vorkommen. Weiterhin müssen die Nanopartikel möglichst ungestört durch die Zellwand gelangen. Und schließlich soll das Medikament kontrolliert freigesetzt werden – aber erst, sobald es tatsächlich im Inneren der Krebszelle angekommen ist. Dann kann man das Gewebe beispielsweise mit Laserlicht bestrahlen, um die Bindung zwischen Wirkstoff und Nanopartikel aufzubrechen. Oder man hat die chemische Bindung schon vorab so gestaltet, dass sie im intrazellulären Medium aufbricht.

Der Gruppe von Bräuchle ist es beispielsweise gelungen, den Wirkstoff Colchicin in den Hohlräumen von porösen Silicakügelchen zu "verstecken" und diese dann mit einer Lipidschicht zu umhüllen. Die Fluoreszenzmikroskopie beweist, dass das Einschleusen zumindest in Zellkulturen funktioniert: Sind Nanopartikel und Medikament mit verschiedenen Farben markiert, lässt sich verfolgen, wie sie gemeinsam durch die Zellwand wandern und sich dann, wenn sich die chemische Bindung zwischen ihnen löst, im Inneren der Zelle trennen.

Manche Arten von Überträgern haben den Praxis-Test auch bereits in Tierversuchen bestanden. Das Team von Christian Plank, der an der Klinik rechts der Isar in München forscht, verwendet statt Silicakügelchen magnetische Eisenoxid-Nanopartikel. Sie behandelten Katzen, die unter Hauttumoren (Fibrosarkomen) litten. Erst spritzten sie eine DNA-Eisenoxid-Mischung ins Tumorgewebe; dann klebte der Tierarzt einen Magnet auf die Haut, der die Teilchen an Ort und Stelle hielt, sodass sie gezielt ihre Wirkung ausüben können. Einer der Vorteile des Verfahrens: Die Eisenoxid-Teilchen sind nicht nur unschädlich, sondern werden von den Zellen sogar als Baumaterial verwendet. Damit stehen die Chancen nicht schlecht, dass diese Therapieform eines Tages auch für Menschen in Frage kommen könnte.