Suche nach zellulären Biomarkern
Forscher entwickeln Mikrofluidikchip zur Aufreinigung spezifisch zellbindender Biomoleküle
Künstliche Blutgefäße so blutverträglich machen wie körpereigene – das ist die Vision der Arbeitsgruppe um Prof. Hans Wendel an der Universität Tübingen. Dazu sollte die Innenseite dieser Blutgefäße mit Molekülen beschichtet werden, die selektiv Stammzellen aus dem durchströmenden Blut herausfischen, so dass auf der Innenseite des Blutgefäßes eine Schicht von Zellen anwächst und für die erwünschte hohe Blutverträglichkeit sorgt.
Als Zell-Fänger bieten sich sogenannte Aptamere an, Nukleinsäuremoleküle, die in großer Vielfalt synthetisch hergestellt und mit der sogenannten PCR-Technologie auch vervielfältigt werden können. Um die am besten bindenden Aptamere zu identifizieren, mischen die Forscher die Aptamere mit einer Zellpräparation, waschen die Zellen, um weniger gut bindende Aptamere zu entfernen und vermehren die an den Zellen gebundenen Aptamere mittels PCR. Doch leider hatte sich in früheren Arbeiten der Tübinger Wissenschaftler gezeigt, dass jede Zellpräparation einen gewissen Anteil toter Zellen enthält und Aptamere gerade dort besonders gut aber unspezifisch binden und damit die gesuchten, spezifisch bindenden Fängermoleküle unauffindbar machen.
Die Lösung für dieses zentrale Problem bei der Suche nach zellbindenden Aptameren wurde nun in der Zeitschrift Biomicrofluidics veröffentlicht. Mikrofluidik-Forscher um Britta Hagmeyer und Julia Schütte entwickelten am NMI in einem durch das MWK BW im Programm „Molekulare Bionik Baden-Württemberg“ geförderten Verbundprojekt (weitere Projektpartner: Univ. Tübingen, Klinik für Thorax-, Herz- und Gefäßchirurgie, PD Dr. Hans Wendel; Universität Konstanz, Fachbereich Chemie, Prof. Dr. Andreas Marx) einen Mikrofluidikchip, der es ermöglicht, mittels elektrischer Felder ausschließlich vitale Zellen aus einer Zellsuspension zu fischen und festzuhalten, während die Aptamer-Suspension die Zellen umströmt. Nachfolgend werden unspezifisch gebundene Aptamere durch Spülen und mittels eines elektrischen Gleichspannungsfeldes von den Zellen abgezogen. Dadurch wird die so problematische unspezifische Bindung von Aptameren an tote Zellen elegant und wirksam vermieden.
Der am NMI entwickelte Chip samt zugehöriger elektronischer Peripherie und Softwaresteuerung kann nun für die Suche nach spezifisch an Zellbiomarker bindenden Biomolekülen eingesetzt werden und eröffnet damit ein weites Anwendungsspektrum in der zellbiologischen Forschung und insbesondere bei der Suche nach zellulären Biomarkern.
Originalveröffentlichung
Stoll et al., Biomicrofluidics 9, 034111 (2015)
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