Nanotechnologien zur Diagnose neurodegenerativer Krankheiten
Neurodegenerative Erkrankungen wie Demenz oder Alzheimer-Krankheit betreffen in Europa Millionen von Menschen und sind ein enormes medizinisches Problem. Die Progression verläuft meist langsam, mit umso stärkeren Auswirkungen für Betroffene und Angehörige. Da Demenzerkrankungen bislang nicht heilbar sind, bleibt nur die Frühdiagnose, um den Krankheitsverlauf zu verlangsamen. Intensiv wird an molekularen Biomarkern geforscht, die die medizinische Diagnostik enorm beschleunigen, und hierfür wurde nun eine nicht-invasive Detektionsmethode für Marker neurodegenerativer Prozesse entwickelt, um die Prognose zu verbessern. Das EU-finanzierte Projekt NADINE (Nanosystems for the early diagnosis of neurodegenerative diseases) forschte an diagnostischen Werkzeugen, die den Beginn neurodegenerativer Prozesse anzeigen. Es sollte ein System entwickeln, das in kleinen Blut- oder Serummengen Biomarker für Neurodegeneration detektieren kann. Eine Herausforderung ist dies vor allem deshalb, weil die Konzentration der Marker im Frühstadium noch sehr niedrig ist. Zum Einsatz kamen dabei Miniaturisierungstechniken und neuartige Nanotechnologien in Kombination mit modernsten biochemischen Protokollen. Um die erforderliche Sensitivität zu erreichen, wurden neue magnetische Nanopartikel mit spezifischen Antikörpern ausgerüstet und das Testprotokoll ergänzt, indem eine Anreicherung mittels Immunopräzipitation erfolgt. Die angereicherten Marker können dann mit vier unterschiedlichen Technologien detektiert werden (Fluoreszenz-Mikroarrays, Massenspektrometrie, Mikrotropfen-Array und elektrochemische Tests). Für die Hardware entwickelte das Konsortium Mikrosysteme aus Polymermaterialien mit Komponenten zur Pipettierkontrolle und entsprechende komplexe Softwareprogramme. Die Validierung der Prototypen erfolgte an nicht-klinischen und klinischen Proben, was Aufschluss über die diagnostisch relevanten Nachweisgrenzen gab. Das von NADINE entwickelte System ermöglicht die deutliche Unterscheidung zwischen den einzelnen Diagnosegruppen und demonstrierte, dass schnell und kostengünstig Ergebnisse mit kleinsten Probenmengen geliefert werden können. Insgesamt zeigte NADINE, dass für die nächste Generation medizinischer Diagnose-Tools spezifische biochemische Analysen mit Nanotechnologien kombiniert werden können, um den Ursachen neurodegenerativer Erkrankungen auf den Grund zu gehen und neue Therapieformen zu entwickeln.
Schlüsselbegriffe
Neurodegenerative Krankheiten, Nanotechnologie, Biomarker, Microarray, Massenspektrometrie