Die InnoProfile-Transfer-Initiative

In einem medizinischen Diagnostiklabor werden täglich Patientenproben nach unterschiedlichsten klinischen Parametern untersucht. Dabei kann häufig nur ein Parameter mit einem Test bestimmt werden, was zu einem hohen Materialverbrauch, zu einem hohen Zeitaufwand und damit verbunden zu hohen Kosten führt. Die InnoProfile-Transfer-Initiative um Prof. Dr. Peter Schierack und Dr. Claudia Liebsch an der BTU Cottbus-Senftenberg möchte zu einer Erleichterung in der Labordiagnostik beitragen, indem sie multiparametrische Nachweisverfahren entwickelt. Das bedeutet, dass mehrere Parameter innerhalb nur eines Tests gemessen werden. Dies ist kosteneffizient, zeitsparend und kann in hohem Durchsatz durchgeführt werden.

Die gemeinsam von der Arbeitsgruppe und den Projektpartnern entwickelte VideoScan-Technologie und der Einsatz von kleinen Kügelchen (= Mikropartikel, engl. Beads) bilden die Grundlage für eine solche Multiparameteranalytik. VideoScan ist eine innovative Plattform für eine bildbasierte Multifluoreszenzdetektion und kann für Zellen, Mikropartikel oder Lösungen vielseitig angewendet werden.  

Die Ziele

Ziel des Verbundprojektes ist die Entwicklung von mikropartikelbasierten Nachweismethoden für die Anwendung in der medizinischen Routinediagnostik und im Life Science-Bereich. In diesem Zusammenhang werden Mikropartikel hinsichtlich ihrer Oberflächenfunktionalität, ihrer Eignung für die Kopplung von Biomolekülen und ihrer Kompatibilität erforscht. Ein besonderer Schwerpunkt liegt in der Etablierung von standardisierten Kopplungsmethoden z.B. für DNA, Proteine und Peptide, um die Mikropartikel vielseitig und für verschiedene medizinische Anwendungsgebiete einsetzen zu können.

Die Forschungsschwerpunkte der interdisziplinären InnoProfile-Transfer-Initiative adressieren ebenso wichtige Fragestellungen der beteiligten Industriepartner. Neben dem Wissenstransfer werden die neuen innovativen Techniken von den Projektpartnern für die eigene F&E übernommen. Dies führt somit zur weiteren Stärkung des Forschungs- und Wirtschaftsprofils der Region Lausitz/Berlin im Bereich Multiparameteranalytik.

Die thematischen Schwerpunkte

Innovative mikropartikelbasierte Assays

Die hier zu etablierenden Nachweistests basieren auf einer Kopplung von Biomolekülen auf der Mikropartikeloberfläche, die wiederum als Bindungspartner für nachzuweisende Biomoleküle fungieren. In der vorangegangenen InnoProfile-Initiative "Molekulare Diagnostik" unter Leitung von Prof. Dr. Christian Schröder und Prof. Dr. Peter Schierack gelang es der Arbeitsgruppe, Antigene und DNA funktionell auf eine Mikropartikeloberfläche zu koppeln, krankheitsassoziierte Antikörper aus Patientenserien daran zu binden und mit der VideoScan-Technologie zu quantifizieren.

Um die Anwendung in der medizinischen Diagnostik auszuweiten, sollen in der InnoProfile-Transfer-Initiative Antikörper an die Mikropartikeloberfläche gekoppelt werden, um krankheitsrelevante Antigene (z.B. Zytokine) nachzuweisen. Dabei ist die Bindung von Proteinen auf die Mikropartikel ein zentraler und zeitaufwendiger Prozess. Häufig binden Proteine ungerichtet auf der Mikropartikeloberfläche, was zu einem Aktivitätsverlust führt. Die Arbeitsgruppe hat sich zum Ziel gesetzt, ein Verfahren für die optimierte gerichtete Immobilisierung von Proteinen zu entwickeln.

Qualitätssicherung von mikropartikelbasierten Assays

Eine Standardisierung der etablierten Mikropartikelsysteme ist für eine spätere Kommerzialisierung eine Grundvoraussetzung. Aus dieser Motivation heraus etabliert die InnoProfile-Transfer-Initiative in Senftenberg Kalibrier- und Standardmikropartikel, die in die Tests integriert werden. Dazu müssen diese Referenzmikropartikel bestimmte Kriterien erfüllen. Beispielsweise dürfen sie nicht mit anderen Mikropartikeln verklumpen, müssen biokompatibel sein oder sollten sich ohne Qualitätsverlust sehr lange – optimal bei Raumtemperatur – lagern lassen. 

Hard- und Softwareentwicklungen

Für alle neu etablierten Nachweistests muss die VideoScan-Technologie einschließlich ihrer Software entsprechend angepasst werden. Dazu müssen kontinuierlich Softwarepakete, aber teilweise auch die Hardware neu integriert bzw. weiterentwickelt werden. Ebenso werden zusätzlich zum gängigen 96-Wellformat auch 384-Wellplatten für die Anwendungen getestet, um einen noch höheren Durchsatz zu analysierender Proben zu realisieren.

Die Partner

Im InnoProfile-Transfer-Verbundvorhaben „Multiplex-Bead-Assays“ bearbeiten folgende Kooperationspartner Teilprojekte:

Attomol GmbH, Bronkow/Brandenburg:
„Bead-Assays für die Diagnostik von Infektionen und deren postinfektiösen und chronischen Verläufen“
Ansprechpartner: Dr. Werner Lehmann (Geschäftsführer)

GA Generic Assays GmbH, Dahlewitz/Brandenburg:
„Entwicklung eines Multiparameterassays zur serologischen Diagnostik entzündlicher Magen- und Darmerkrankungen autoimmunen Ursprungs“
Ansprechpartner: Prof. Dr. Dirk Roggenbuck (Geschäftsführer)

PolyAn GmbH, Berlin:
„Neue oberflächenfunktionalisierte Mikropartikel für die gerichtete Immobilisierung von Biomolekülen bei gleichzeitiger Unterdrückung unspezifischer Wechselwirkungen und Aggregationseffekten“
Ansprechpartner: Dr. Uwe Schedler (Geschäftsführer)

Brandenburgische Technische Universität Cottbus – Senftenberg/Brandenburg:
„Multiplex-Bead-Assays“; Ansprechpartner: Prof. Dr. habil. Peter Schierack (Sprecher des Verbundvorhabens), Dr. Claudia Liebsch (Arbeitsgruppenleiterin)

Im Rahmen der InnoProfile-Transfer-Initiative sind folgende weitere nationale und internationale Partner einbezogen:

• Medipan GmbH, Dahlewitz
• BioResponse e.V., Senftenberg
• Carl-Thiem-Klinikum Cottbus gGmbH, Cottbus
• Klinikum Niederlausitz GmbH, Senftenberg
• University of Environmental and Life Sciences Wroclaw, Breslau, Polen
• Belarusian Medical Academy of Post-Graduate Education, Minsk, Weißrussland
• Vitebsk State Medical University, Vitebsk, Weißrussland
• Akademie der Medizinwissenschaften Moskau, Russland
• Universität Leipzig
• Technische Universität Dresden
•  Otto-von-Guericke Universität, Magdeburg
• Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin
• Fraunhofer Institut für Biomedizinische Technik, Potsdam
• Institut Kardiale Diagnostik und Therapie GmbH Medizinisches Labor, Berlin
• Institut für Photonische Technologien e.V., Jena

Kontakt

Prof. Dr. habil. Peter Schierack
Brandenburgische Technische Universität (BTU)
Cottbus - Senftenberg
Fakultät für Naturwissenschaften
Großenhainer Straße 57
01968 Senftenberg
Tel.: 03573 85-932

Dr. Claudia Liebsch
Brandenburgische Technische Universität (BTU)
Cottbus - Senftenberg
Fakultät für Naturwissenschaften
Großenhainer Straße 57
01968 Senftenberg
Tel.: 03573 85-936


Berichterstattung aus dem "Blickpunkt" finden Sie hier.

Nähere Informationen zur vorangegangenen InnoProfile-Initiative "Molekulare Diagnostik" finden Sie hier. Weitere Informationen zur ebenfalls aus dieser InnoProfile-Initiative hervorgegangenen InnoProfile-Transfer-Stiftungsprofessur "Bildbasierte Assays" finden Sie hier.