10.11.10 Lab-On-A-Chip ermöglicht parallele Messung tausender Membranprotein-Wirkstoff-Interaktionen
Membranproteine auf Chip
Lab-on-a-Chip testet Wirkstoffe parallel
Abb. 1: Um den Transport potenzieller pharmazeutischer Wirkstoffe durch Membranproteine in Echtzeit beobachten zu können, werden die Testsubstanzen mit fluorenszierenden Markern versehen.
Quelle: Institut für Biochemie, Goethe-Universität Frankfurt am Main
Membranständige Rezeptoren, Kanäle und Transporter zählen zu den wichtigsten Zielmolekülen der Pharmaindustrie. Die Suche nach neuen Wirkstoffen unter unendlich vielen chemisch und strukturell ähnlichen Verbindungen gleicht der Suche nach der sprichwörtlichen Nadel im Heuhaufen. Benötigt werden analytische Techniken, mit denen sich mehrere tausend potenzielle Wirkstoffe parallel an Proteinen testen lassen – und diese Techniken stecken derzeit noch in den Kinderschuhen. Der Arbeitsgruppe Prof. Robert Tampé an der Goethe-Universität ist es in Zusammenarbeit mit dem Walter-Schottky Institut der Technischen Universität München gelungen, eine neue Methode zur automatisierbaren und Hochdurchsatz-geeigneten Untersuchung der hochempfindlichen Membranproteine zu entwickeln.
Abb. 2: Der Weg der Wirkstoffe lässt sich durch Akkumulation in beziehungsweise Freisetzung aus den Mikrokompartimenten auf dem Chip verfolgen. Jede Nanopore ist dabei individuell mit einem dieser Mikrokompartimente verbunden, so dass auf einem Chip tausende von verschiedenen Wirkstoffen getestet werden können.
Quelle: Institut für Biochemie, Goethe-Universität Frankfurt am Main
Die Wissenschaftler bringen die Membranproteine auf einer Chipoberfläche auf, die fast 50.000 Nanoporen umfasst. Die Verwendung der nanostrukturierten Oberfläche hat den Vorteil, dass die Membranproteine innerhalb von frei tragenden Lipidmembranen auf den winzigen Poren in ihrer nativen Struktur und somit auch in ihrer Funktion erhalten bleiben. Auf organische Lösungsmittel in der Lipidmembran, welche ebenfalls die Struktur der Membranproteine zerstören können, kann dabei verzichtet werden.
Wie ein Wirkstoff beispielsweise den Transport von Stoffen ins Zellinnere beeinflusst, kann mittels Fluoreszenzmikroskopie beobachtet werden. Aufgrund der parallelen Architektur des Systems ist eine Vielzahl von gleichzeitigen Messungen möglich.
Quelle:
Multiplexed Parallel Single Transport Recordings on Nanopore Arrays
A. Kleefen et al., Nano Lett. 2010. DOI:
10.1021/nl1033528
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Lab-On-A-Chip ermöglicht parallele Messung
tausender Membranprotein-Wirkstoff-Interaktionen
(URL: https://www.organische-chemie.ch/chemie/2010/nov/membranproteine.shtm)
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