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9. Oktober 2017

Neuartiger Blick auf die Bausteine des Lebens

Forscher der ETH Zürich und des Pharmaunternehmens Roche haben eine neue Methode zur Analyse von Molekülen entwickelt. Sie eröffnet der medizinischen Diagnostik neue Möglichkeiten.

Wenn die Blut- oder Urinprobe zur Laboruntersuchung geschickt wird, interessiert die Patientin oder den Patienten in erster Linie das Resultat: Ist der Krankheitserreger gefährlich? Stimmt das Blutbild? Gibt es Anzeichen für eine Autoimmunerkrankung? Das diagnostische Potenzial von Laboruntersuchungen ist heute immens. Zugleich suchen Forscherinnen und Forscher nach immer neuen Wegen, um Untersuchungen noch genauer, noch schneller und noch einfacher zu machen. In diese Richtung weist nun ein neuartiges Verfahren, das Wissenschaftler der ETH Zürich um Prof. Janos Vörös gemeinsam mit Forschern von Roche entwickelt haben. Die als 'fokale Molografie' bezeichnete Methode könnte es in Zukunft möglich machen, dass Ärzte komplexe Laboruntersuchungen innert kurzer Zeit direkt in ihrer Praxis durchführen, wie die Urheber der Methode berichten. Selbst Untersuchungen, die die Patienten selber in den eigenen vier Wänden vornehmen, halten die Forscher für denkbar.

Ein Muster aus Biomolekülen

Die fokale Molografie funktioniert – vereinfacht gesagt – in folgenden Schritten: Erstens wird die zu untersuchende Probe auf einen Chip aufgebracht. Enthält die Probe das gesuchte Biomolekül (Biomarker), so bleibt dieses auf einem speziellen Streifenmuster haften. Im zweiten Schritt werden die anhaftenden Biomoleküle mit Laserlicht bestrahlt, worauf das Licht am Muster aus Biomolekülen gebeugt wird. Aus dem gebeugten Licht können Forscher dann im dritten Schritt wertvolle Informationen über die untersuchte Probe gewinnen.

Eine von mehreren Herausforderungen bei der Entwicklung dieser Methode bestand darin, die zu untersuchenden Moleküle in einem geeigneten Muster auf dem Chip anzubringen. Wie das gelang, erklärt Roche-Wissenschaftler Dr. Christof Fattinger, der die fokale Molografie erfunden hat: „Die zu untersuchenden Moleküle haften an einem Streifenmuster, das auf dem molografischen Chip angebracht ist. Das Streifenmuster besteht aus einer Affinitätsmodulation, die mit reaktiver Immersionslithographie (RIL) hergestellt wurde. RIL kombiniert die klassische Lithographie, welche für die Herstellung von Computer-Chips entwickelt wurde, mit Photo-Biochemie. Die Affinitätsmodulation funktioniert nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip der molekularen Erkennung. Das heisst, ein Protein ('Schlüssel') wird dadurch bestimmt, indem es an einen passenden Antikörper ('Schloss') andockt.“

Nützlich für die Forschung

Bei der aktuellen Version wird auf einem Chip ein einziger Stoff analysiert; künftig könnten es Dutzende von Stoffen sein. Die fokale Molografie eignet sich insbesondere zur Messung von Proteinen im Blut oder in anderen Körperflüssigkeiten. Als erstes dürfte die neue Methde in der Wissenschaft gute Dienste leisten, ist Christof Fattinger überzeugt: „In der Forschung kann die fokale Molografie für die Untersuchung von molekularen Interaktionen in komplexen biologischen Proben genutzt werden, z.B. in Zellkulturen oder in Zellextrakten.“ Wann die Methode erstmals auch bei Patientinnen und Patienten zur Anwendung kommen wird, ist laut Fattinger schwierig vorherzusagen: „Wahrscheinlich ist eine schrittweise Einführung für spezielle diagnostische Fragestellungen, die sich aus bereits erprobten Anwendungen der neuen Methode im Bereich der medizinischen Forschung und Entwicklung ergeben.“

Eine neuartige Analysemethode dürfte künftig #Laboruntersuchungen beschleunigen und vereinfachen. http://bit.ly/2xsMuPe #iph
Ein Forscher pipettiert eine Probe auf einen Molografie-Chip. Aufnahme des Versuchsaufbaus in den Labors der ETH Zürich
Ein Forscher pipettiert eine Probe auf einen Molografie-Chip. Aufnahme des Versuchsaufbaus in den Labors der ETH Zürich
 

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