Biologischer Spürhund

News: Biologischer Spürhund

Was haben ein Computerchip und eine Nachweismethode für Krebsproteine gemeinsam? Beiden dient ein dünnes Siliciumplättchen als Grundlage. Der neu entwickelte Proteinchip trägt seine Moleküle auf kleinen Ärmchen, die ihre passenden Gegenstücke an sich binden und so aus dem zu untersuchenden Material - etwa Blut - herausfiltern. Die Bindung biegt die beladenen Plättchen geringfügig nach unten und lässt sich über einen Laser messen: Ein empfindliches und zugleich preisgünstiges neues Verfahren zum Krebsnachweis.

Dagmar Knopf

Jeder Tumor hinterlässt spezifische Spuren, die sich manchmal schon im Blut des Betroffenen detektieren lassen. So zeichnet sich etwa das Blut von Prostatakrebs-Patienten durch einen erhöhten Spiegel der so genannten Prostata-spezifischen Antigene (PSA) aus. Bislang lassen sich diese Biomarker durch einen besonderen Nachweis, den Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA), zwar nachweisen, doch die Fehlerquote ist recht hoch.

Einen anderen Ansatz nutzte das Team von Arun Majumdar zur Entwicklung eines hoch sensitiven Proteinnachweises. Die Wissenschaftler der University of California in Berkeley bedienten sich eines hauchdünnen Siliciumplättchens als Grundlage für ihre biologischen Spürnasen. Auf diesen Träger montierten sie winzige freistehende Ärmchen – noch nicht mal halb so breit wie ein menschliches Haar – und beschichteten sie mit den Gegenstücken der gesuchten Proteine. Befindet sich in der zu testenden Flüssigkeit – meistens Blut oder Urin des Patienten – ein zum Köder passendes Protein, gehen beide eine feste Bindung ein. Binden mehrere Proteine nebeneinander, drücken sie sich gegenseitig zur Seite – dies biegt das Ärmchen um die Kleinigkeit von 10 bis 20 Nanometer (ein Millionstel Meter).

So winzig die Ablenkung auch ist, unbemerkt bleibt sie nicht. Mithilfe schwacher Laser oder einer Leuchtdiode kann die Biegung erfasst und gemessen werden. Um jedoch eine genaue Quantifizierung der Proteinmenge zu erreichen, hat sich das Team gleich mehrfach abgesichert, indem es einfach drei bis vier identische Ärmchen nebeneinander aufreihte. So kann der notwendige Vergleich zwischen beladenen und unbeladenen Spürhunden stattfinden. Notwendig ist diese Maßnahme deshalb, weil der dünne Hebel auch schon unter gewöhnlichen Bedingungen leicht schaukelt und zittert.

Mit dieser empfindlichen Methode können die Forscher nun nicht nur extrem geringe Konzentrationen des Biomarkers nachweisen – die Sensitivität übersteigt die klinische Schwelle um das Zwanzigfache – sondern auch gleich mehrere Nachweise nebeneinander führen. Denn das Siliciumplättchen kann viele unterschiedlich ausgestattete Ärmchen tragen und so innerhalb einer Probe gleichzeitig nach einer Vielzahl an Faktoren suchen. Vom breiten Einsatz der Methode ist der Pathologe Richard Cote von der University of Southern California, ein Kollege von Majumdar, überzeugt:" Ich wäre sehr überrascht, wenn dies kein variables Nachweissystem in den nächsten drei bis fünf Jahren werden würde."