Biomarker für Krankheiten erfassen und feststellen
Das Wohlbefinden unseres Körpers wird unter anderem von Fremdstoffen aus der Umwelt bedroht, etwa von Bakterien oder Pollen. Auch Stoffe, die innerhalb des Körpers gebildet werden, wie Toxine oder auch körpereigene Gewebezellen (daher der Begriff Autoimmunreaktion), können eine Immunantwort auslösen. Um seine Feinde zu bekämpfen, bildet der Organismus Antikörper, und eine Substanz, die die Bildung von Antikörpern auslöst, stellt ein sogenanntes Antigen dar. Antigene sind üblicherweise auf der Oberfläche von verdächtigen Zellen zu finden. Der Antikörper bindet sich an sein spezifisches Antigen, ähnlich wie ein Schlüssel, der in ein bestimmtes Schloss passt, und setzt es fest, bis andere Immunzellen es zerstören oder wegschaffen können. In einer Reihe von experimentellen Beobachtungen hat sich gezeigt, dass Antikörper, die auf einer elektrisch leitenden Matrix aufgeladen werden, bei ihrer vorübergehenden Bindung an ihre Antigene einen elektrischen Strom erzeugt haben. Gefördert mit Mittel aus dem Projekt Elisha ("Electronic immuno-interfaces and surface nanobiotechnology: A heterodoxical approach") wollten europäische Forscher die Natur und den Ursprung des Signaltransduktionsmechanismus an diesen nanostrukturierten Schnittstellen erforschen. Ein besseres Verständnis der Mechanismen zusammen mit der Schaffung entsprechender spezialisierter Elektronik führte zur Entwicklung einer Vielzahl von neuen, kostengünstigen und zuverlässigen Immunsensoren für die medizinische Diagnostik. Die Protokolle aus Elisha führten zur Herstellung eines Immunsensors, mit dem sich der Marker für Prostatakrebs PSA (Prostata-spezifisches Antigen) ermitteln lässt. PSA konnte bei wesentlich geringeren Mengen nachgewiesen werden, als es für die im Blut vorhandenen und in herkömmlichen Nachweismethoden verwendeten Marker der Fall ist. Ähnliche Ergebnisse wurden auch für einen Biomarker des Traumas erzielt, der etwa bei Schlaganfall oder Herzinfarkt produziert wird. Ein weiterer Sensor erfasste einen Biomarker für Mikro-Hämoglobinurie, eine Krankheit, bei der geringe Mengen von Blut in den Urin gelangen. Die Elisha Immunsensor-Systeme wurden in einfache tragbare Geräte eingebaut, die über schnelle Algorithmen zur Signalverarbeitung verfügen. Sie könnten leicht für die sofortige Datenverarbeitung und für das Herausfiltern nicht-spezifischer Bindungsreaktionen in mobilen Anwendungen (Krankenwagen) und bei der Gesundheitsversorgung zuhause zum Einsatz kommen. Die Elisha-Methode bietet also eine Vorlage, mit der unzählige Immunsensoren für einen schnellen und zuverlässigen Nachweis von Antigenen in sehr geringen Mengen entwickelt werden könnten. Die Möglichkeiten für eine Kommerzialisierung sind enorm und eine Umsetzung sollte erhebliche Vorteile für die medizinische Diagnostik und die menschliche Gesundheit bedeuten.
