Nanosensoren zur Diagnose von Alzheimer
Unter physiologischen Bedingungen hat jedes Protein eine vorbestimmte dreidimensionale Struktur, die für seine Funktion von zentraler Bedeutung ist. Es gibt jedoch Fälle, in denen Proteine sich falsche zu abnormen Strukturen falten, was verschiedene Krankheiten verursachen kann. Die Alzheimer-Krankheit ist ein solches Beispiel, verursacht durch die Fehlfaltung des Peptids Amyloid-beta zu Fibrillen und Plaques, die sich im Gehirn des Patienten ansammeln. Der Nachweis dieser fehlgefalteten Peptide durch einen hochsensiblen Ansatz würde die schnelle Diagnose erleichtern. Die Wissenschaftler des EU-geförderten Projekts PROTEPROBE (Electrically Controlled Protein Conformation on 3D Tissue Scaffolds) befassten sich mit der Entwicklung einer kombinatorischen Technik, um Veränderungen bei der Proteinfaltung zu erkennen. Sie verwendeten Biosensoren mit Silbernanoplättchen, um Proteinfaltung und Konformation optisch zu erfassen, und organische elektrochemische Transistoren, um Veränderungen aufzuzeichnen. Als Beweis für das Prinzip dieser neuartigen Technik implementierten die Forscher erfolgreich das Prototypsystem für den Nachweis von Fibronektin in lebenden Zellen und Serum. Mithilfe dieses Systems konnten sie klar zwischen diffus gebundenem Fibronektin und wachsenden Fibrillen in einer sich entwickelnden extrazellulären Matrix unterscheiden. Die Detektion des Tumornekrosefaktors alpha (TNFα) ist wichtig, da er bei der Gehirnfunktion sowie bei der Entstehung von Schlaganfällen eine Rolle spielt. Ein wichtiges Ergebnis des Projektes war die Umsetzung eines Systems, das kleine TNFα-Zytokine erkennen kann. Hierfür wurden Nanoplättchen mit Antikörpern gegen TNFα funktionalisiert. Beeindruckend war die Tatsache, dass die Serumerfassungsgrenze bei 6 pg/ml lag. Zusammenfassend ermöglichte der Sensor von PROTEPROBE ein im Vergleich zum Stand der Technik besseren Nachweis von Protein-Konformation. Seine Fähigkeit, zwischen den verschiedenen Proteinstrukturen zu unterscheiden, macht es zu einem wertvollen Werkzeug für die Diagnose von Krankheiten, die mit Proteinfehlfaltung im Zusammenhang stehen.
Schlüsselbegriffe
Alzheimer-Krankheit, Nanoplättchen, elektrochemische Transistoren, Fibronektin, TNF α
