Taschentuchlabor – Impulszentrum für Integrierte Bioanalytik

Fraunhofer-Verbund Life Sciences

Das »Taschentuchlabor – Impulszentrum für integrierte Bioanalytik (IZIB)« ist ein Gesamtverbund zum Auffinden, Designen, Erforschen und Herstellen von neuartigen bioanalytischen Methoden und Werkzeugen vornehmlich für die Infektionsdiagnostik.
© Fraunhofer IBMT, Foto: Jochen Zick

Taschentuchlabor – Impulszentrum für Integrierte Bioanalytik

Das »Taschentuchlabor – Impulszentrum für integrierte Bioanalytik (IZIB)« ist ein Gesamtverbund zum Auffinden, Designen, Erforschen und Herstellen von neuartigen bioanalytischen Methoden und Werkzeugen vornehmlich für die Infektionsdiagnostik. Es wird ein radikaler Ansatz verfolgt, der die höchstmögliche Integration aller bioanalytischen Prozessschritte auf molekularer Ebene anstrebt: Erkennung und Signalgebung sollen auf molekularer Ebene verknüpft werden.

Die Forschung im Bereich der In-vitro-Diagnostika konzentriert sich bisher vor allem auf die Entwicklung sogenannter »Lab-On-Chip« – Systeme: Labore, die nur scheckkartenklein in der Hosentasche Platz finden und ganze chemische Analysen durchführen können. Obwohl diese Systeme noch nicht auf dem Markt angekommen sind, wird bereits an der nächsten Generation der Diagnostik geforscht – die molekular integrierte Analyse, die sich in einen Zwirnfaden einspinnen und in Textilien oder Hygienetüchern verarbeiten lassen soll: ein »Taschentuchlabor«.

Daher arbeiten im gleichnamigen Projekt vierzehn Partner aus Wissenschaft und Industrie an der Entwicklung von neuartigen Biosensoren, mit denen Krankheitserreger sofort und ohne komplizierte Aufreinigung detektiert werden können. So sollen biochemische Bindungsreaktionen ohne Umwege sichtbar und für die Diagnostik nutzbar gemacht werden. »Das Taschentuchlabor – Impulszentrum für Integrierte Bioanalyse« wird vom BMBF im Rahmen der Initiative »Spitzenforschung und Innovation in den neuen Ländern« gefördert.

Das wissenschaftliche Ziel des Projekts ist es, »Funktionsmoleküle« zu (er)finden und zu entwickeln, die mehrere Eigenschaften vereinen und so als Basis von eigenständigen Biosensoren fungieren. Zum Beispiel könnten solche autonomen Biosensoren in einem Taschentuch inkorporiert unmittelbar anzeigen, ob ein Schnupfen das Anzeichen einer ernsten Grippe ist und der sofortige Arztbesuch angeraten wird oder nicht. Zudem soll eine erhebliche Vereinfachung der Analyse erreicht werden.

Die Arbeiten im Verbundprojekt 1 haben u. a. zum Ziel, in enger Zusammenarbeit mit den Partnern für die wichtigsten humanpathogenen Pilze, Bakterien und Viren diagnostisch nutzbare Zielstrukturen zu ermitteln. Die daraus weiter zu entwickelnden Diagnostika im »Taschentuch-Format« sollen geeignet sein, um Vorsorgemaßnahmen im Bereich der Krankenhaushygiene und der Lebensmittelüberwachung sinnvoll zu ergänzen und zur Verbesserung der Therapiesteuerung beizutragen.

Das »Taschentuch-Format« wird die Diagnostik vor allem durch die Geschwindigkeit des Nachweises und die Handhabbarkeit entscheidend verbessern. Dazu werden die Krankheitserreger definiert und molekular analysiert, für die in den weiteren Projekten 2 bis 7 Diagnostika im »Taschentuch-Format« erarbeitet werden. Vor allem sollen neue Zielstrukturen in Proteinen und Oligosacchariden erschlossen werden, die auf der Oberfläche der Krankheitserreger lokalisiert sind und die im Menschen nicht vorkommen. Durch diese Eigenschaften sind die entsprechenden Moleküle sowohl für die Erkennung durch das Immunsystem, als auch für die Entwicklung von erregerspezifischen Diagnostika besonders gut geeignet.

Wegen der großen genetischen Diversität der mikrobiellen und viralen Krankheitserreger weltweit bildet die Analyse der Variabilität der Zielstrukturen in entsprechenden Erregerpopulationen einen weiteren Schwerpunkt des Verbundprojekts. Durch die Analyse der Zellwände werden Komponenten identifiziert werden, die die Basis anderer diagnostischer Tests bilden könnten. Zudem bilden Zellwandbestandteile auch die Erkennungsstrukturen für Rezeptoren auf der Oberfläche von Wirtszellen und sind damit sowohl für die Adhäsion der Pathogene an Wirtszellen, als auch für die Aktivierung der Immunabwehr von Bedeutung.

Geeignete Bindepartner könnten daher auch diese Wechselwirkungen – und damit die Entwicklung von Infektionen – beeinflussen und eventuell als therapeutische Agenzien von Bedeutung sein. Neben der projektbezogenen Verwertung können die Ergebnisse über die direkten Ziele des Gesamtverbundes hinaus führen und somit das Spektrum diagnostischer Methoden erweitern.

Das Projekt unterstützt die Verankerung der Initiative in der regionalen und nationalen Forschungslandschaft durch die enge Zusammenarbeit mit der Charité, Berlin, und dem Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung, Braunschweig. Darüber hinaus werden Firmen der Region in die Forschungsarbeiten einbezogen, die somit in enger Kooperation mit den Forschungspartnern ihre Expertise erweitern. Damit wird die enge Vernetzung von Grundlagen- und angewandter Forschung mit wirtschaftlicher Perspektive sichergestellt. Schließlich gewährleisten die Partner, dass die Forschungsarbeiten der anderen Projekte des Verbunds einen direkten Bezug zur klinischen Praxis und aktuellen Fragen der Infektionsforschung erhalten und somit ein nachhaltiger Praxisbezug gewährleistet ist.

Projektförderung

Am 14. September 2009 wurde in Berlin von Staatssekretär Prof. Dr. Frieder Meyer-Krahmer der Bewilligungsbescheid für das »Taschentuchlabor« übergeben. Das Projekt ging erfolgreich aus dem BMBF-Programm »Spitzenforschung und Innovation in den Neuen Ländern« hervor, das die Stärken der Forschungslandschaft in Ostdeutschland unterstützt, und wird über vier Jahre mit 14 Mio € gefördert.

An dem Projekt sind 14 Partner aus der Fraunhofer-Gesellschaft, der Max-Planck-Gesellschaft, Universitäten und der Industrie beteiligt.

  • BST Bio Sensor Technologie GmbH, Berlin
  • Charité – Universitätsmedizin Berlin
  • CONGEN Biotechnologie GmbH, Berlin
  • Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP), Potsdam-Golm
  • Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik (IBMT), Potsdam-Golm
  • Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung, Braunschweig
  • IDM, Institut für Dünnschichttechnik und Microsensorik, Teltow
  • Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung, Potsdam
  • MicroDiscovery GmbH, Berlin
  • PolyAn GmbH, Berlin
  • Ruhr-Universität, Bochum
  • Scienion AG, Berlin
  • TFH Wildau, Wildau
  • Universität Potsdam

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