Neuartige Bioassay-Systeme
Antikörper sind für Mikroarray-Detektionssysteme kaum geeignet, vielmehr werden meist Antikörper-Assays im so genannten Sandwich-Format mit einem sekundären markierten Antikörper eingesetzt, was allerdings eine zeitaufwändige und störanfällige Strategie ist. Um die Spezifität zu verbessern, suchte das EU-finanzierte Forschungsprojekt MPKADAIC nach alternativen Ansätzen und forschte an den elektrischen Parametern Impedanz und Kapazität als Basis für ein elektrisch unterstütztes Proteinnachweisverfahren.Hierfür wurden Antikörper für Insulin, C-reaktives Protein (CRP) und Alpha-Synuclein auf Goldelektroden immobilisiert. Durch Bindung an das Zielmolekül wird das Protein zum Biosensor und verändert signifikant den elektrischen Widerstand, was sich dann mittels Faradayscher elektrochemischer Impedanzspektroskopie nachweisen lässt. Die Assays zeichnen sich durch hohe Selektivität aufgrund der Art und Weise der Antikörper-Protein-Bindung und reduzierter unspezifischer Adsorptionskapazität der Elektroden aus. Die hohe Sensitivität ergab eine Nachweisgenauigkeit im Pikomolarbereich. Eine unerwünschte Nebenwirkung ist allerdings die Akkumulation von Mikroorganismen auf den Sensoren (Biofouling), was mit einer zwitterionischem Polymer- oder Polyethylenglykolbeschichtung der Elektroden verhindert wurde. Beide Verbindungen erfüllten ihren Zweck ausgezeichnet, ohne die Antikörperbindung zu beeinträchtigen. Entwickelt wurden kombinierte Systeme mit Mikroelektroden für den gleichzeitigen Nachweis von Insulin und CRP in echten menschlichen Serumproben. Die Nachweisempfindlichkeit dieses Systems entsprach mit einer Zuverlässigkeit von 80% den Standards der nationalen Gesundheitsdienste. Die Multiplex-Assays eignen sich vor allem zur Diagnose komplexer Krankheiten, für die mehrere Proteinbiomarker erforderlich sind, um die diagnostische Sicherheit zu bestätigen. Nachdem Probleme wie geringe Effizienz, Unzuverlässigkeit und Biofouling ausgeräumt sind, plant MPKADAIC den Einsatz der neuen Proteindetektionssysteme für die patientennahe Labordiagnostik (Point-of-Care, PoC).
