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04.10.2011
GO-Bio

Protein-Analyse auf einem Chip mit elektrisch bewegten DNA-Molekülen

GO-Bio Runde 4
Dr. Ulrich Rant
Walter Schottky Institut, Zentrum für Nanotechnologie und Nanomaterialien, Technische Universität München | Dynamic Biosensors GmbH

Zuwendungsempfänger: Technische Universität München
Förderung: GO-Bio Phase I (01.07.2011 bis 30.06.2013, 2.162.657 Euro)

Zuwendungsempfänger: Dynamic Biosensors GmbH
Förderung: GO-Bio Phase II (01.07.2013 bis 30.09.2016, 3.448.481 Euro)

Projektbeschreibung

Wie verschiedene Biomoleküle miteinander wechselwirken, ist ein zentrales Thema in der biomedizinischen Forschung. Bei der Entwicklung medizinischer Wirkstoffe ist die Analyse des Zusammenspiels von Proteinen von entscheidender Bedeutung. Wichtige Fragen von Proteinanalytikern sind: Wie stark binden zwei Partner aneinander, wie schnell kommt der Kontakt zustande, und wann trennen sie sich die beiden wieder? Bei Bindungsstudien kommen Oberflächen-Biosensor-Systeme zum Einsatz. Gängige Sensoren lassen aber kaum Rückschlüsse auf die Gestalt der Bindungspartner zu. Genau hier setzt die switchSENSE-Technologie an, die von Ulrich Rant entwickelt wurde.

Die Technik basiert auf synthetisch hergestellten DNA-Strängen, die wie winzige Haare auf einer Elektrode gebunden sind. Legt man eine elektrische Wechselspannung an, werden die negativ geladenen DNA-Stränge abwechselnd von der Oberfläche abgestoßen und wieder angezogen. Da die DNA-Stücke mit Farbstoffmolekülen markiert sind, lässt sich die Auf- und Ab-Bewegung sichtbar machen. In Form eines Biochips eignet sich die schaltbare DNA-Schicht, um molekulare Wechselwirkungen zu messen. Für Protein-Protein-Bindungsanalysen etwa kann der Kopf der DNA-Stränge mit einem Eiweißmolekül verknüpft werden.  Bindet der passende Molekülpartner daran, verlangsamt sich die Schaltbewegung des DNA-Fadens auf charakteristische Weise und liefert so den Forschern einen kinetischen Fingerabdruck. Besonders an dem hochempfindlichen Messverfahren ist, dass man neben dem Bindungsverhalten auch die Größe des bindenden Moleküls ermitteln kann.

Im Rahmen der ersten GO-Bio-Förderphase konnten Rant und sein Team die switchSENSE-Technologie für den Einsatz in der Antikörperforschung optimieren und den Prototyp für ein Messgerät entwickeln.

In der zweiten GO-Bio-Förderphase, die im 2012 gegründeten Unternehmen Dynamic Biosensors GmbH durchgeführt wurde, erfolgte die konsequente Anpassung des viel­seitig einsetzbaren switchSENSE-Messverfahrens an Multi-Parameter-Molekülanalysen im Hochdurchsatz.

Die Dynamic Biosensors GmbH hat nach Auslaufen der GO-Bio-Förderung ihr Produktportfolio signifikant erweitert und ein weltweites Vertriebsnetz aufgebaut.

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