Synthetisch hergestellte kurze Proteinstücke, sogenannte Peptide, sind
ein wichtiges Handwerkszeug für Forscher und Mediziner. Ihre Herstellung
ist jedoch teuer und zeitaufwendig. Wissenschaftlern im Deutschen
Krebsforschungszentrum ist es jetzt gelungen, Peptide auf einem
Mikrochip aufzubauen - schneller und damit günstiger als mit bisherigen
Methoden.
Synthetische Peptide sind für zahlreiche biochemische und
diagnostische Nachweisverfahren unverzichtbar. Unter anderem spüren
Wissenschaftler mit ihnen Antikörper auf, mit denen Krankheiten
diagnostiziert werden können. Dr. Volker Stadler, PD Dr. Ralf Bischoff
und PD Dr. Frank Breitling entwickelten eine neue Technik, bei der
Peptide direkt auf einem Mikrochip aufgebaut werden. Die Technik ist
äußerst effektiv: Herkömmliche Peptidchips erreichen eine Dichte von
22 Peptiden pro Quadratzentimeter. Auf dem Mikrochip aus dem Deutschen
Krebsforschungszentrum dagegen entstehen auf einem Quadratzentimeter
40.000 verschiedene Peptide.
Vielfach vergrößert sieht der Mikrochip aus wie ein riesiges
Schachbrett. Auf den Feldern werden die Proteinstücke schrittweise aus
ihren Bausteinen, den 20 Aminosäuren, aufgebaut. Auf jedem Feld kann
eine andere Abfolge dieser Bausteine gewählt werden. Die Aminosäuren
sind zunächst in feste Kügelchen eingebaut. Elektrische Felder lenken
die Kügelchen an den richtigen Ort auf dem Chip. Erst wenn auf allen
Feldern eine passende Aminosäure liegt, werden die Kugeln geschmolzen
und die Aminosäuren freigesetzt. So können alle 40.000 Peptide auf dem
Mikrochip gleichzeitig um einen Baustein verlängert werden. Andere
Methoden benötigen hierfür mehrere Schritte.
Mikrochips mit mehreren tausend Peptiden sollen eines Tages für wenige
Cent produziert werden. Verwendet man herkömmliche Methoden, kostet
die Herstellung derart großer Peptidmengen einige tausend Euro. "Mit
unserer Technik werden Forschungsvorhaben möglich, die vorher einfach
zu teuer gewesen wären", erklärt Ralf Bischoff.
Ein mögliches Einsatzgebiet dieser Technik ist die medizinische
Diagnostik. Die Peptidchips sind in der Lage, aus dem Blut von
Patienten Antikörper herauszufiltern, die Aufschluss darüber geben,
welche Erkrankung vorliegt. Die Mikrochips lassen sich außerdem dazu
verwenden, gezielt nach Peptiden zu suchen, die für die Krebstherapie
eingesetzt werden könnten oder als potenzielle Impfstoffe gegen
Infektionen in Frage kommen.
Das Deutsche Krebsforschungszentrum hat die Aufgabe, die Mechanismen
der Krebsentstehung systematisch zu untersuchen und
Krebsrisikofaktoren zu erfassen. Die Ergebnisse dieser
Grundlagenforschung sollen zu neuen Ansätzen in Vorbeugung, Diagnose
und Therapie von Krebserkrankungen führen. Das Zentrum wird zu 90
Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und zu 10
Prozent vom Land Baden-Württemberg finanziert und ist Mitglied in der
Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren e.V.
Quellen und Artikel:
-
Mario Beyer, Alexander Nesterov, Ines Block, Kai König, Thomas
Felgenhauer, Simon Fernandez, Klaus Leibe, Gloria Torralba, Michael
Hausmann, Ulrich Trunk, Volker Lindenstruth, Ralf Bischoff, Volker
Stadler, Frank Breitling: Combinatorial Synthesis of Peptide Arrays onto a Microchip.
In: Science Band 318 Nr. 5858, Seite 1888.
DOI: 10.1126/science.1149751
