Peptide drucken
Proteine haben zentrale Bedeutung für nahezu alle biologischen Funktionen. Sie bestehen typischerweise aus sehr langen Peptidketten (die wiederum aus Aminosäurekombinationen bestehen), die zu komplexen dreidimensionalen (3D) Strukturen gefaltet sind. Der Einsatz von Peptiden zur Erforschung von Proteinstruktur und -funktion sowie für Therapien erfreut sich zunehmender Beliebtheit. Die kombinatorische Chemie beschäftigt sich mit der Synthese chemischer Verbindungen als Sammlung vieler Moleküle und dem Durchsuchen dieser Sammlungen nach Kandidaten mit bestimmten Eigenschaften. Ziel des EU-finanzierten Peplaser-Projekts ("Combinatorial synthesis of peptide arrays with a laser printer") war die drastische Steigerung der Anzahl von Peptiden in kleinen Geräten zur Hochdurchsatz-Analyse. Peplaser setzte ein Verfahren auf Basis von Aminosäurepartikeln zur kombinatorischen Synthese komplexer Peptidarrays ein. Feste Aminosäurepartikel enthalten aktivierte chemische Bausteine oder Aminosäurederivate. Peplaser entwickelte ein System zur Abgabe der Partikel an einen modifizierten Farblaserdrucker, der Aminosäurederivate produziert. Wiederholte Zyklen des Druckens und "Schmelzens" ergaben die Peptidarrays. Die Wissenschaftler kombinierten diese Technik mit Bioinformatik und Lesewerkzeugen, um kleine und robuste Maschinen zu erschaffen. Der zuverlässige Peptid-Laserdrucker synthetisierte innerhalb eines kleinen Quadrats von 20 cm mal 20 cm 275 000 qualitativ hochwertige Peptide. Und das zu Kosten, die pro Peptid auf 1 000-mal geringer als die geschätzt werden, die gemäß dem aktuellen Stand der Technik anfallen. Im Verlauf des Projekts konnten die Wissenschaftler die Synthesekapazität der Maschine von 0,5 Millionen Peptiden auf mehr als 10 Millionen pro Monat erhöhen. Die Peplaser-Technologie war im Einsatz, um antibiotische Peptide zu finden und zu analysieren sowie bei Tumorpatienten Peptidmuster mit Prognosen zu korrelieren. Sie wurde außerdem dazu verwendet, um Infektionen durch die Anwesenheit von Antikörpern gegen ein bestimmtes Bakterium zu diagnostizieren. Die Technik ist derzeit bei einem der Projektpartner, einem kleinen und mittleren Unternehmen (KMU), kommerziell erhältlich. Man erwartet nun, dass die Peplaser-Projektergebnisse das Gebiet der Proteomik ebenso revolutionieren werden, wie es bei den hochdichten lithographischen Technologien auf Basis von Oligonukleotidarrays für die Genomik der Fall war. Die schnellen und genauen Hochdurchsatz-Analysen, die an Vergleiche von mathematischen Berechnungen mit dem Computer anstelle von Hand erinnern, stoßen neue Türen zur Problemlösung auf diesem Gebiet auf.
