GĂĽnstiger Chip zur Biomarker-Analyse
US-Forscher wollen die Blutuntersuchung auf Proteinindikatoren fĂĽr Krebs und andere Krankheiten bald deutlich verbilligen.
Die Messung von Proteinen im Blut kann Ärzten dabei helfen, Tumore und andere schwere Erkrankungen frühzeitig zu diagnostizieren. Aktuelle Methoden zur Untersuchung solcher Biomarker sind allerdings sehr teuer und benötigen zu viel Blut, um sie regelmäßig durchzuführen. Ein neuer Mikrofluidik-Chip, der sich derzeit in klinischen Tests befindet, soll solche Diagnosen nun in zehn Minuten durchführen können, die sonst Labortechniker mehrere Stunden kosten – und zwar mit nur einem einzigen Blutstropfen, berichtet das Technologiemagazin Technology Review in seiner Online-Ausgabe. Seine Erfinder hoffen, dass sich so bald Untersuchungen auch am Krankenbett zuhause über die Blutproteinwerte verwirklichen lassen. Das wäre nur möglich, wenn die Preise solcher Untersuchungen deutlich sinken würden.
Der neue Diagnose-Chip wurde vom Chemieprofessor James Heath vom California Institute of Technology (Caltech) und dem Gründer und Präsidenten des Instituts für Systembiologie, Leroy Hood, entwickelt. Heath und Hood haben inzwischen eine Firma namens Integrated Diagnostics gegründet, um die Technik zu kommerzialisieren. "Proteine im Blutserum sind ein wichtiges Fenster in die Biologie von Krankheiten", sagt Paul Mischel, Professor für Pathologie an der University of California in Los Angeles. Heute koste es allerdings noch rund 500 Dollar, um auf das Vorhandensein eines einzelnen solchen Biomarkers zu testen. Dazu seien zudem zehn bis 15 Milliliter Blut notwendig – und mehrere Besuche beim Arzt.
"Wir entschieden uns deshalb, die dafür notwendigen Komponenten stark zu verbilligen. Es kostet dann nur noch fünf US-Cent pro Protein", erklärt Heath. Da die billigen Schnelltests nur eine kleine Blutmenge benötigen, könnten sie Ärzten erlauben, ihre Patienten öfter und vor allem auch auf mehrere Proteine gleichzeitig zu testen. Der neue Diagnose-Chip soll außerdem genauer sein als früher übliche Methoden, sagt Heath. Traditionelle Blutproben benötigten Stunden oder sogar Tage, bis der Messprozess abgeschlossen sei. Das heißt auch, dass das Blut dabei degenerieren kann.
Das Gerät von Heath und Hood beginnt den Analyseprozess mit einigen einfachen Methoden aus der Mikrofluidik: Ein Blutstropfen wird mit Hilfe etwas externen Drucks in einen mikroskopischen Kanal gesogen. Dieser verzweigt in kleinere, die Blutzellen herausfiltern und nur noch das proteinreiche Blutserum durchlassen. Bei typischen Bluttests wird allein schon für diese Trennung eine Zentrifuge benötigt.
Die engeren Kanäle besitzen ein bestimmtes Muster – in einer Form, die Heath einen "Protein-Barcode" nennt. Dabei handelt es sich um DNA-Stränge, die an Antikörper gebunden sind, die interessante Proteine aus dem Serum herausziehen können. Nachdem das Serum und die Zellen herausgespült wurden, werden Antikörper, die an rot fluoreszierende Proteine gebunden sind, eingebracht – sie lassen die zuvor "eingefangenen" Blutproteine leuchten. Die Protein-Barcodes lassen sich dann wiederum unter einem Fluoreszenz-Mikroskop oder mit Hilfe eines Genchip-Scanners auslesen. Letzteres ist allerdings noch nicht besonders billig, weswegen Heath und Hood nun nach Analyseverfahren suchen, die Proteine nicht über die Fluoreszenz, sondern ihre Ladung unterscheiden.
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(bsc)
