Auf dem Weg zu synthetischen Antikörpern

Abbildung unten: Ausschnitt einer Liposomenmembran (gelb/blau) mit künstlichen Rezeptoren (rot). Eingelagerte Farbstoffmoleküle (schwarz/grün) werden durch die Anbindung von kleinen Biomolekülen (grau) reorganisiert, wodurch eine ursprünglich nur schwach gefärbte Lösung der Partikel stark aufleuchtet (vgl. die beiden Reaktionsgefäße in Ab- und Anwesenheit der zu analysierenden Substanz). [Bildquelle: Universität Regensburg]

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Zellen identifizieren sich nach außen durch bestimmte Eiweißstrukturen (Antigene).

Solche "Zell-Personalausweise" sind in der jeweiligen Zellmembran verankert. An die Antigene können sich wiederum "Sensoren" bzw. Oberflächenrezeptoren anderer Zellen oder auch Antikörper anbinden.

Die Untersuchung derartiger Antikörper-Antigen-Bindungen stellt die Grundlage für viele Diagnoseverfahren in der Medizin dar. Allerdings ist die teure Herstellung und die hohe Empfindlichkeit der dafür erforderlichen Eiweiß-Antikörper ein großer Nachteil.

Im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekts haben nun Regensburger Wissenschaftler um Prof. Dr. Burkhard König und Benjamin Gruber vom Institut für Organische Chemie der Universität Regensburg in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Russischen Akademie der Wissenschaften in Moskau künstliche Rezeptoren bzw. Nanosensoren entwickelt. Diese verfügen über synthetische Bindungsstellen und bilden künstliche Membranen in Form von "Bläschen" - kugelförmigen Anordnungen aus oberflächenaktiven Molekülen (Liposomen) - aus. Binden andere Moleküle an diese "Bläschen", dann verdrängen sie Farbstoffmoleküle, die in den Nanosensoren eingelagert sind. Daraufhin ändern die Nanosensoren ihre optischen Eigenschaften und leuchten auf. Zu analysierende Moleküle können auf diese Weise sichtbar gemacht und erkannt werden.

Der entscheidende Vorteil der neuen Nanosensoren liegt in ihrer einfachen und kostengünstigen Herstellung. Ihre Zusammensetzung kann zudem - über einen Baukasten aus unterschiedlichen Fetten (Lipiden) und verschiedenen Farbstoffen - leicht verändert und angepasst werden. Dadurch eignen sich die Nanosensoren für eine ganze Reihe von analytischen Verfahren bei der Untersuchung von Zelleigenschaften.

Derzeit konzentrieren sich die Forscher darauf, noch komplexere Strukturen und größere Biomoleküle erkennen zu können. Langfristiges Ziel ist der Einsatz der neuen Sensoren auf Proteinoberflächen. Dadurch könnte in der Zukunft eine universelle Methode zur Herstellung von künstlichen Antikörpern entwickelt werden.

Die ersten Forschungsergebnisse der Wissenschaftler wurden vor wenigen Tagen in der renommierten Fachzeitschrift "Angewandte Chemie" veröffentlicht:

Benjamin Gruber, Dr. Stefan Stadlbauer, Dr. Andreas Späth, Stefan Weiss, Prof. Maria Kalinina, Prof. Burkhard König:
Modulare Chemosensoren auf Basis selbstorganisierter Vesikelmembranen mit künstlichen Rezeptoren und fluoreszierenden Reportergruppen.
In: Angewandte Chemie; online Veröffentlichung vom 16. August 2010, DOI 10.1002/ange.201001101

Quelle: Universität Regensburg

Aktualisiert am 19.08.2010.

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