Alles im Fluss: Durchfluss-Peptidsynthese und zellbasierte Assays auf teflonbeschichtetem Papier
Die Synthese von Peptiden und Proteinen ist eine extrem aufwändige Angelegenheit, da sie Aminosäure für Aminosäure in wiederholten Reaktions- und Waschschritten aufgebaut werden müssen. Erst die Festphasensynthese hat dies vereinfacht. Kanadische Forscher stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie jetzt eine neue Variante vor, bei der parallele Synthesen in kleinen Arealen eines Papierträgers stattfinden. Die so erzeugten Peptidanordnungen können dann in zellbasierten Assays oder zur Suche nach 3D-Stützmaterialien für Zelladhäsion und -wachstum verwendet werden.
Bei der klassischen Festphasensynthese ist die wachsende Peptidkette an einem festen Träger, meist Polymerkügelchen, fixiert, sodass sich die Reagenzien nach jedem Schritt schnell und einfach auswaschen lassen. Die parallele Festphasensynthese an Zellulosemembranen, die so genannte SPOT-Synthese, wurde als Alternative in den 1990er Jahren entwickelt. Sehr viele Peptide lassen sich so auf einem ebenen Träger auf kleiner Fläche erhalten. Die SPOT-Synthese wurde inzwischen auf weitere Anwendungen angepasst, beispielsweise zellbasierte Screeningverfahren. Das Problem: Bisherige SPOT-Systeme sind für chemische Reaktionen nicht gut geeignet. Durch Pipettieren einzelner Reagenzientropfen werden kleine Bereiche der Membran benetzt, die SPOTs. Das von der Membran kreisförmig aufgenommene Lösungsmittel bestimmt dabei die Größe des „Reaktionsgefäßes“. Anders als bei der klassischen Festphasensynthese sind die Mengen an Reagenz damit limitiert, und es sind keine Durchflussbedingungen möglich, was die mögliche Ausbeute der Reaktionen deutlich beschränkt.
Das Team um Frédérique Deiss und Ratmir Derda von der University of Alberta (Kanada) hat diese Problematik jetzt elegant gelöst. Mit einer Teflon-Beschichtung erzeugen die Forscher ein Muster aus flüssigkeitsabweisenden Barrieren auf einem Papier-Träger, die Flüssigkeiten in spezifischen teflonfreien Bereichen einschließen können. So entstehen kleine „Reaktionsgefäße“, die mehr Volumen aufnehmen als die üblichen SPOTs. Auf diese Weise kann nicht nur ein Überschussvolumen der Reagenzien aufgegeben, sondern auch eine Reaktion im Durchfluss erzielt werden, denn das größere Volumen sorgt für einen durch die Schwerkraft getriebenen Fluss der Reagenzlösung durch das Papier. Über die Porosität des Papiers kann die Fließgeschwindigkeit variiert werden. Dies verbessert die Ausbeuten erheblich.
Ein zusätzlicher Vorteil der Methode: Die Papiere lassen sich zu dickeren dreidimensionalen Gebilden stapeln oder falten. Die Forscher konnten so unter den auf der Oberfläche immobilisierten Peptiden verschiedene identifizieren, die Zellanhäsion, -wachstum oder –differenzierung in einer dreidimensionalen Umgebung unterstützen.
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