Ein Team der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) hat eine Technologie entwickelt, mit der sich die Signale von Biomarkern in gängigen Teststreifen um mehr als das Hundertfache verstärken lassen. Die Forschenden wollen das Nanotechnologie-Verfahren, das vom EXIST-Forschungstransfer-Programm unterstützt wird, nun zur Marktreife bringen. Damit soll auch die Früherkennung von Schlaganfällen und Herzinfarkten verbessert werden.
Schnelltests arbeiten mit speziellen Biomarkern, die Hinweise auf bestimmte Erreger oder Gesundheitszustände geben. Sie werden aufgrund ihrer Einfachheit und Kosteneffizienz häufig für die patientennahe Point-of-Care-Diagnostik eingesetzt. Mit herkömmlichen Teststreifen lassen sich wichtige Biomarker oft nicht erkennen, wenn diese nur in Spuren im Blut, Speichel oder Urin vorhanden sind. Dadurch können lebensbedrohliche Erkrankungen wie Schlaganfälle oder Herzinfarkte im Frühstadium unerkannt bleiben.
Nun hat eine LMU-Forschungsgruppe um Heini Ijäs, Maximilian J. Urban und Tim Liedl derartige Tests entscheidend verbessern können. Mithilfe einer neuen Technologie der Signalverstärkung, die auf sogenannten DNA-Origami beruht, haben die Forschenden von der Fakultät für Physik und dem Center for NanoScience (CeNS) der LMU die Empfindlichkeit der Assays deutlich erhöht. Ihre Ergebnisse zur Methode hat das Team nun im Fachmagazin Nature Communications veröffentlicht.
Nanotechnologie zur Früherkennung von Schlaganfällen und Herzinfarkten
Das neu entwickelte System zur Signalverstärkung basiert auf der DNA-Origami-Technologie. Hierbei wird DNA ähnlich der japanischen Kunst des Papierfaltens in nanoskopische Strukturen gefaltet. Für diese Studie entwarfen die LMU-Forschenden einen molekularen Verstärker, der Nachweisantikörper mit einer genau abstimmbaren Anzahl von signalgebenden Markierungen verbindet. Die Ergebnisse zeigen eine Steigerung der Empfindlichkeit um das bis zu 125-Fache.
Damit kann die Methode unter anderem die Tests auf den Herzinfarktmarker Kardiales Troponin I (cTnI) und den Schlaganfallmarker Neurofilament-Leichtkette (Nfl) wesentlich sensitiver als bislang machen und so zu einer besseren Früherkennung von Schlaganfällen und Herzinfarkten beitragen. Darüber hinaus soll die Innovation das Potenzial haben, die Diagnostik für ein breites Spektrum von Krankheiten zu verändern.
Der Bund fördert den Forschungstransfer
Die Methode lässt sich an verschiedenste Biomarker und Proben, einschließlich Drogen, anpassen und ist damit eine vielseitige Lösung zur Verbesserung bestehender Schnelltests. Das Forschungsteam ist überzeugt, dass dieser Durchbruch zu empfindlicheren, schnelleren und leichter zugänglichen Diagnoseverfahren sowohl für klinische als auch für Heimtests führen wird.
Mithilfe eines Stipendiums aus dem EXIST-Forschungstransfer-Programm des Bundes soll die Technologie zur Produktreife entwickelt werden. Eine hohe Nachfrage gäbe es in kleineren Kliniken und Arztpraxen ohne schnellen Zugang zu Laboren und würde die Technologie für Ärzte im Alltag nutzbar machen und die Patientenversorgung verbessern, so Forscher Urban.