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Gründerteam des Walter Schottky Instituts mit DNA-Chip zur Proteinanalyse:

Gründerteam des Walter Schottky Instituts mit DNA-Chip zur Proteinanalyse:

2. Platz für dynamic biosensors beim Münchener Businessplan Wettbewerb

Wissenschaftler des Walter Schottky Instituts (WSI) der Technischen Universität München (TUM) haben einen neuartigen Bio-Chip entwickelt, der nicht nur für bestimmte Krankheiten charakteristische Eiweiße erkennt, sondern auch sagen kann, ob diese durch den Einfluss der Krankheit oder von Medikamenten verändert wurden. Beim Münchener Businessplan Wettbewerb gewannen sie gestern Abend mit ihrem auf dieser Entwicklung aufgebauten Firmenkonzept dynamic sensors den zweiten Platz.

 

Dr. Jens Niemax, Ralf Strasser, Dr. Kenji Arinaga, Dr. Ulrich Rant (vlnr) haben in Kooperation mit der japanischen Firma Fujitsu am Walter Schottky Institut der Technischen Universität München einen neuen Bio-Chip entwickelt, der Proteine erkennen kann und so die Diagnose von Krankheiten erheblich verbessern könnte. © TU München

Das Immunsystem des menschlichen Körpers erkennt Krankheitserreger an bestimmten Proteinen auf deren Oberfläche. Dieses Erkennungsprinzip lässt sich an vielen Stellen in der Biologie wiederfinden, auch in der Medizin wird es bereits bei Tests genutzt. Nachteil vieler Labortests: Es werden relativ große Probenmengen benötigt, viele Probleme können damit nicht untersucht werden. Bei anderen Tests müssen die zu erkennenden Eiweiße erst mit Reagenzien chemisch verändert werden. Das braucht Zeit und gut ausgebildetes Laborpersonal. Wissenschaftler des Walter Schottky Instituts der TU München haben nun einen Bio-Sensor entwickelt, der für bestimmte Krankheitsbilder charakteristische Proteine hundertmal empfindlicher erkennt als bisherige Tests.

Der Bio-Chip trägt künstlich hergestellte Erbgut-Moleküle (DNA). In wässriger Lösung sind diese Moleküle negativ geladen. In einem elektrischen Wechselfeld schwingen die langen DNA-Moleküle daher ständig hin und her. An der Spitze der Moleküle ist außerdem ein fluoreszierender Farbstoff angebracht, der hell leuchtet, wenn die DNA-Moleküle abgestoßen werden und schwach, wenn sie wieder angezogen werden. Ganz oben auf die Spitze setzten die Wissenschaftler dann Moleküle, die genau zu dem zu erkennenden Protein passen – wie ein Schlüssel zum Schloss. Ist das zu erkennende Eiweiß vorhanden, so bindet es an das Schlüsselmolekül. Weil dadurch der Faden wesentlich schwerer wird, schwingt dieser deutlich langsamer. Da auch Form und Größe des Proteins die Schwingung behindern, kann man aus den Schwingungsmessungen sehr genau ableiten, ob das gesuchte Protein vorhanden ist.

Als einziger kann dieser Bio-Chip nicht nur feststellen, in welcher Konzentration das gesuchte Protein vorhanden ist sondern auch, ob es durch die Krankheit oder den Einfluss eines Medikaments verändert wurde. Zur Zeit setzen die Wissenschaftler einen Chip ein, der 24 verschiedene Eiweiße parallel analysieren kann. „Die Möglichkeit viele Proteine gleichzeitig auf einem Chip bezüglich mehrerer Parameter zu analysieren stellt einen bedeutenden Fortschritt dar“, sagt Dr. Ulrich Rant, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl von Prof. Gerhard Abstreiter und Kopf des Projekts. Wichtige Anwendungsbereiche für die von den Wissenschaftlern „switchSENSE“ getaufte Methode finden sich in der medizinischen Diagnostik und der Arzneimittelentwicklung in der Pharmaindustrie. Später könnte es als einfaches und schnelles Analysegerät auch in Arztpraxen stehen und dort Infektionskrankheiten erkennen.

In einer Ausgründung wollen Rant und sein Team nun ihre Entwicklung vermarkten, unterstützt von der TU München und dem Kooperationspartner Fujitsu Laboratories Ltd.. Weitere Unterstützung erhalten sie aus dem Forschungstransferprogramm EXIST des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie. Bei der Prämierungsfeier des Münchener Businessplan Wettbewerb (MBPW) erreichte ihr Unternehmenskonzept gestern Abend den zweiten Platz. Den ersten Platz belegte die Maschinenwerk Misselhorn GmbH mit einem Konzept zur Verstromung von Abwärme, auf den dritten Platz kam die Sheet Cast Technologies GmbH, die ein Verfahren zur Herstellung leichter Bremsscheiben vermarkten wollen.

In der dritten und letzten Stufe des MBPW 2010, der Excellence Stage, hatten 57 Gründer-Teams ihre kompletten Businesspläne eingereicht. Mit insgesamt 253 Teams und über 2.300 Besuchern des Veranstaltungsprogramms war der MBPW 2010 einer der teilnehmerstärksten Jahrgänge. 37 Prozent der Teilnehmer der Stufe 3 kamen aus Hochschulen und Forschungsreinrichtungen. Bei der Branchenverteilung stellten Information und Kommunikation mit 51 Prozent den größten Teil. Dem Bereich Bereich Chemie/Biologie/Life Science gehören 16 Prozent der Teams an, auch auf den Maschinenbau entfallen 16 Prozent. 11 Prozent der Unternehmenskonzepte sind dem nicht-technischen Bereich zuzuordnen und 7 Prozent dem Bereich Elektronik.

Die Forschungsarbeiten des Team werden unterstützt von Kooperationspartner Fujitsu Laboratories Ltd., aus Mitteln des Forschungstransferprogramms EXIST des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie und der International Graduate School of Science and Engineering (IGSSE). Ulrich Rant ist ein Carl von Linde Junior Fellow des Institute for Advanced Study der TU München. Eine weitere Doktorandenstelle wird über die International Graduate School of Materials Science of Complex Interfaces (CompInt) finanziert.

 

Weitere Informatonen

Original-Publikation

Detection and Size Analysis of Proteins with Switchable DNA Layers
Ulrich Rant, Erika Pringsheim, Wolfgang Kaiser, Kenji Arinaga, Jelena Knezevic, Marc Tornow, Shozo Fujita, Naoki Yokoyama, and Gerhard Abstreiter
Nano Letters, 2009 Vol. 9, No. 4 1290-1295 – DOI: 10.1021/nl8026789

Video-Animation der Funktionsweise des switchSENSE-Sensors

http://pr.fujitsu.com/jp/news/2010/04/16-global.html

 

Kontakt

Dr. Ulrich Rant
Technische Universität München
Walter Schottky Institut
Am Coulombwall 3
85748 Garching, Germany
+49.89.289.12778
rant@wsi.tum.de

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