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Lab-on-a-chip Neue Methode testet zahlreiche Wirkstoffe parallel

Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Wissenschaftler der Universität Frankfurt und der technischen Universität München haben eine neue Methode zur automatisierbaren und Hochdurchsatz-geeigneten Untersuchung hochempfindlicher Membranproteine entwickelt. Mit diesem Lab-on-a-chip-System lassen sich auf einem Chip tausende verschiedener potenzieller Wirkstoffe testen.

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Um den Transport potenzieller pharmazeutischer Wirkstoffe durch Membranproteine in Echtzeit beobachten zu können, werden die Testsubstanzen mit fluorenszierenden Markern versehen (Ausschnitt).
Um den Transport potenzieller pharmazeutischer Wirkstoffe durch Membranproteine in Echtzeit beobachten zu können, werden die Testsubstanzen mit fluorenszierenden Markern versehen (Ausschnitt).
( Bild: Institut für Biochemie/Uni Frankfurt )

Frankfurt a.M. – Membranständige Rezeptoren, Kanäle und Transporter zählen zu den wichtigsten Zielmolekülen der Pharmaindustrie. Die Suche nach neuen Wirkstoffen unter unendlich vielen chemisch und strukturell ähnlichen Verbindungen gleicht der Suche nach der sprichwörtlichen Nadel im Heuhaufen. Benötigt werden analytische Techniken, mit denen sich mehrere tausend potenzielle Wirkstoffe parallel an Proteinen testen lassen – diese Techniken stecken derzeit noch in den Kinderschuhen. Der Arbeitsgruppe Prof. Robert Tampé an der Goethe-Universität ist es in Zusammenarbeit mit dem Walter-Schottky Institut der Technischen Universität München gelungen, eine neue Methode zur automatisierbaren und Hochdurchsatz-geeigneten Untersuchung der hochempfindlichen Membranproteine zu entwickeln.

Dazu bringen die Wissenschaftler die Membranproteine auf einer Chipoberfläche auf, auf der sich fast 50.000 Nanoporen befinden. Die Verwendung der nanostrukturierten Oberfläche hat den Vorteil, dass die Membranproteine innerhalb von frei tragenden Lipidmembranen auf den winzigen Poren in ihrer nativen Struktur und somit auch in ihrer Funktion erhalten bleiben. Auf organische Lösungsmittel in der Lipidmembran, welche ebenfalls die Struktur der Membranproteine zerstören können, kann dabei verzichtet werden.

Echtzeit-Beobachtung des Transports potenzieller Wirkstoffe

Wie ein Wirkstoff beispielsweise den Transport von Stoffen ins Zellinnere beeinflusst, prüfen die Wissenschaftler mithilfe der Fluoreszenzmikroskopie. Um den Transport potenzieller pharmazeutischer Wirkstoffe durch Membranproteine in Echtzeit beobachten zu können, werden die Testsubstanzen mit fluorenszierenden Markern versehen. Ihr Weg lässt sich durch Akkumulation in beziehungsweise Freisetzung aus den Mikrokompartimenten auf dem Chip verfolgen. Aufgrund der parallelen Architektur des Systems ist eine Vielzahl von gleichzeitigen Messungen möglich: Jede Nanopore ist individuell mit einem der Mikrokompartimente verbunden, sodass auf einem Chip tausende von verschiedenen Wirkstoffen getestet werden können.

Originalpublikation: Alexander Kleefen et al.: Multiplexed Parallel Single Transport Recordings on Nanopore Arrays, Nano Lett. [Epub ahead of print] PMID: 20979410 [PubMed – as supplied by publisher] DOI: 10.1021/nl1033528

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