Bei dem neuen Verfahren erkennen die synthetischen DNA-Stränge den Biomarker genauso gut wie Antikörper, sie seien aber einfacher herzustellen und besser anpassbar. Bei einfacher Handhabung weise der neue Sensor z.B. geringste Mengen eines Markerproteins für Herz-Kreislauf-Erkrankungen nach, ohne dass das Blut aufbereitet werden müsse. Neue diagnostische Methoden zielen in der Regel darauf ab, Krankheiten durch Bluttests auf Krankheitsmarker direkt nachzuweisen, ohne dass die Probe in einem Speziallabor analysiert werden muss. Shana O. Kelley von der Universität Toronto (Kanada) und ihre Kolleginnen/Kollegen haben für diese Aufgabe einen einfachen, chipbasierten Sensor entwickelt, der nach einem chronoamperometrischen Prinzip Markerproteine in komplexen Proben detektieren soll. Das nanoskalige Bauelement funktioniere nach dem Prinzip eines molekularen „Pendels“, eines DNA-Strangs auf einer Elektrode: Gemessen werde die Beladung des Pendels mit einem Protein, das die Pendelbewegung verändere.
DNA-Aptamere zur Biomarkerjagd
Normalerweise erfüllen Antikörper die Aufgabe, bestimmte Markerproteine aus einer komplexen Mischung herauszufischen und zu binden. Allerdings sind Antikörper von ihrer Zusammensetzung her selbst Proteine und eher aufwändig herzustellen. Kelley und Kolleginnen/Kollegen haben nun anstelle von Antikörpern DNA-Aptamere auf Biomarkerjagd geschickt. DNA-Aptamere sind synthetische kurze DNA-Stücke, die aufgrund ihres räumlichen Aufbaus ebenso wie Antikörper Proteine erkennen und binden können, deren Struktur aber besser berechnet werden kann. „Unter allen natürlichen oder synthetischen Molekülen besitzt DNA die am besten vorhersagbaren und am einfachsten zu programmierenden Wechselwirkungen“, schreibt das Team. Kelley et al. stellten ein DNA-Aptamer her, das spezifisch das nutriuretische Protein vom B-Typ (BNP) anzeigt, einen Biomarker für Herz-Kreislauf-Erkrankungen.
Empfindlichkeit vergleichbar
Dieses BNP-spezifische Aptamer verknüpften die Forscherinnen und Forscher mit dem molekularen Pendel. Der vollständige Biosensor habe BNP auch in komplexen Mischungen wie etwa unverarbeitetem Vollblut von Herzpatienten nachgewiesen. Da die Empfindlichkeit die gleiche sei wie bei dem entsprechenden Biosensor auf Antikörper-Basis, schlagen Kelley et al. vor, DNA-Aptamere verstärkt für die Labor-unabhängige molekulare Diagnostik zu untersuchen und einzusetzen. Die Wissenschaftler/-innen gehen davon aus, dass reagenzienfreie elektronische Biosensoren, die in der Lage sind, Krankheitsmarker direkt in unverarbeiteten Körperflüssigkeiten zu analysieren, die Entwicklung einfacher und erschwinglicher Geräte für die personalisierte Patientenüberwachung ermöglichen werden.
Quelle: idw/Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.
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