10.10.06 Biochip beschleunigt Proteindetektion

Biochip beschleunigt Proteindetektion

Fluoreszierende Polymere ermöglichen den Nachweis von Proteinen mit wenigen Attomol Substanz

Eine neue, schnelle und kostengünstige Methode zum Nachweis von interessanten Biomolekülen wie dem Gerinnungsfaktor Thrombin und falsch gefalteten Proteinen, wie sie bei Alzheimer auftreten, könnte mit Hilfe der heutigen Publikation in "Advanced Materials" entwickelt werden.

Mario Leclerc und Kollegen von der Université Laval in Québec City, Kanada, haben einen neuen Typ von Sensor basierend auf DNA-Stücken entwickelt, die an einem Polymerfilm auf einem Glas-Chip angeheftet wurden. Wenn ein Protein am DNA-Netzwerk haften bleibt, ändert sich die optischen Eigenschaften des darunter liegenden Polymers: es fluoresziert. Das Leuchten kann mit gewöhnlicher Fluoreszenzdetektoren nachgewiesen werden.

Funktionsweise des Biochips, Quelle: Advanced Materials, M. Leclerc

Der Biosensor wird aus so genannten Aptameren (Wikipedia) aufgebaut - also DNA-Strängen, welche bestimmte Moleküle binden können. In Mischungen unterschiedlicher Moleküle, die mit konventionellen Nachweisverfahren zu falschen, positiven Signalen führen, kann ein bestimmtes Protein festgestellt werden. Der neue Biochip offeriert aber weitere Vorteile: Leclercs Methode funktioniert mit verunreinigten Proben und ein "Tagging" also eine Derivatisierung der Proteine mit fluoreszierenden Molekülen ist nicht nötig.

Das Team testete den Biochip mit DNA, die spezifisch Thrombin bindet, und war im Nachweis von wenigen Attomolen des Proteins erfolgreich. Thrombin aktiviert die Blutgerinnung nach Verletzungen wie Schnitten. Die Gerinnung besteht aus einer Kaskade unterschiedlicher, miteinander verknüpfter Prozesse, die im schlimmsten Fall zu einer Thombose führen können (also ein Verstopfen von Blutgefässen). Ein schneller und einfacher Test für Thrombin und verwandter Faktoren würde Forschern erlauben, wertvolle Detailinformationen über Blutgerinnungsstörungen und verwandter Krankheiten zu erlangen.

Nachweis von Thrombin, Quelle: Advanced Materials, M. Leclerc

Leclerc erklärt, dass der Biochip gegenwärtig eine begrenzte Sensitivität besitzt, da die DNA aufgrund ihrer Grösse die fluoreszierende Schicht abdeckt. So gilt es, kleinere DNA-Stücke zu finden, ohne dass es zu einem Selektivtitätsverlust für ein spezifisches Protein kommt. Er ist sich sicher, dass Fortschritte in der Microfluid-Technik (also die Handhabung winziger Probenmengen), die Analyse beschleunigt.

Zur zeit benötigt das Verfahren eine Stunde, bis der Biochip "entwickelt" ist. Die Integration mehrerer Biochips für schnelle, parallele Tests auf unterschiedliche Proteine wäre aber dank Microfluid-Technik denkbar. Sobald ein Aptamer für ein bestimmtes Protein gefunden wird, ist es im Prinzip schon möglich, das Protein mit Hilfe der neuen Nachweismethode zu detektieren.

Leclerc fügt hinzu, dass die neue Technologie zum Nachweis einer Vielzahl von Krankheiten geeignet ist. So müssten Alzheimer und BSE, die fehlerhaft gefaltete Proteine beinhalten, durch Kombination geeigneter DNA-Aptamere und Polymere nachweisbar sein. Leclerc meint, dass zukünftige Arbeit, die eine Vielzahl von Tests beinhaltet, zu Sensoren führen könnte, welche diese und ähnliche Krankheiten problemlos nachweisen können.

Quelle:

Protein Detecting Arrays Based on Cationic Polythiophene–DNA-Aptamer Complexes
M. B. Abérem, A. Najari, H.-A. Ho, J.-F. Gravel, P. Nobert, D. Boudreau, M. Leclerc, Advanced Materials 2006, 18, 2703-2707. DOI: 10.1002/adma.200601651

Bitte zitieren Sie die Seite wie folgt:

Biochip beschleunigt Proteindedektion
(URL: https://www.organische-chemie.ch/chemie/2006okt/biochips.shtm)

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