Neuartige optische Sonden für die Tumordiagnostik

Tumore bedeutend früher zu erkennen und behandeln zu können als bisher ist das große Ziel des am 25. Mai 2009 gestarteten Verbundes OPTOPROBE. Zum Verbundsstart waren hochrangige Gäste aus Wirtschaft und Politik geladen, wie etwa Dr. Jörn Biel, Minister für Wissenschaft, Wirtschaft und Verkehr des Landes Schleswig-Holstein.

Der aus sechs Projektpartnern bestehende Verbund wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) bei seinem Vorhaben mit über 2,6 Mio. Euro gefördert. Das BMBF fördert im Forschungsschwerpunkt Biophotonik seit dem Jahr 2002 Verbundprojekte, in denen Wissenschaft und Industrie optische Lösungen für biologische und medizinische Probleme erarbeiten.

Ziel des Konsortiums OPTOPROBE über drei Jahre Forschungsarbeit ist die Entwicklung intelligenter Sonden und ihre Integrierung in ein Endoskop-basiertes diagnostisches System, das neben der Diagnostik auch die simultane, laserinduzierte Zerstörung des Tumors während des Eingriffs ermöglichen soll. Das Transferprojekt beinhaltet die umfassende Entwicklung eines neuen diagnostischen Verfahrens, wobei die einzelnen Aufgaben der Partner wie ein Puzzle zusammengesetzt werden. Dies geschieht von der Identifizierung einer Zielstruktur über die Bereitstellung der benötigten Reagenzien und Diagnostika bis hin zur Geräteentwicklung sowie der Erprobung, Anwendung und Martkeinführung.

Kernstück des Projekts ist die Entwicklung „intelligenter“ Sonden mittels eines molekularen Evolutionsverfahrens. Abhängig von der Zielstruktur werden spezifische Peptide (Aminosäureketten) synthetisiert und auf definierte Eigenschaften hin analysiert. Die Testergebnisse werden in ein lernendes Computerprogramm eingespeist, das neue Peptidmoleküle für die Untersuchung vorschlägt. Dazu werden die Ursprungspeptide in Abhängigkeit von ihrer Qualität untereinander gekreuzt, um so Eigenschaften wie Bindung und Zielstruktur, Stabilität des Moleküls oder Zelldurchlässigkeit zu optimieren und an Nachfolgegenerationen weiterzugeben. Das Verfahren entspricht damit dem Evolutionsprizip und erlaubt neben der gezielten Kreuzung auch Evolutionssprünge wie Punktmutation durch zufällig gesteuerten Aminosäureaustausch. Die derart optimierten Peptide werden anschließend mit Funktionen versehen, die z.B. das An- und Abschalten dieser Sonden erst nach Bindung an die Zielstruktur ermöglichen. Durch die Kopplung an Fluoreszenzfarbstoffe wird die Detektion der Sonden durch ein angepasstes Mehrkanalfluoreszenzendoskop ermöglicht.

Das langfristige Ziel von OPTOPROBE ist die Verfügbarkeit von peptidbasierten Sonden mit einem darauf abgestimmten Endoskop für die Detektion von kleinsten (unter 1mm Durchmesser) Darmtumoren, Kehlkopf- und Lungentumoren sowie OP-begleitende Schnelldiagnostik. Die weiteren Planungen sehen die Kombination des Systems mit einer thermischen Therapie (laserinduzierte Zerstörung des Tumors) vor, die dem Patienten dadurch eine Operation mit größerem Risiko ersparen wird.

Partner des Verbundprojekts OPTOPROBE:
ATTO-TEC GmbH, Siegen
GeSiM Gesellschaft für Silizium Mikrosysteme mbH, Dresden
LMTB Laser- und Medizin-Technologie GmbH Berlin
R-BIO R-Biopharm AG, Darmstadt
KST Karl Strorz GmbH & Co. Kg, Tuttlingen
FZB Forschungszentrum Borstel
Ansprechpartner / Projektkoordinator:
Dr. Andreas Frey
Forschungszentrum Borstel
Tel.: 04537 / 188562
E-Mail: afrey@fz-borstel.de