Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Alzheimer: Mit 3D-Chip der Krankheit auf der Spur

23.05.2013
Forscher vom Biotechnologisch-Biomedizinischen Zentrum (BBZ) der Universität Leipzig arbeiten seit Jahren an neuen Verfahren und Instrumenten zur Aufklärung der Alzheimer-Krankheit.

Nun haben sie einen Chip entwickelt, der ihnen wichtige Daten liefert, um den Verlauf der Krankheit an neuronalen Zellmodellen im Labor besser zu verstehen.


Dipl.-Ing. Sabine Schmidt im BBZ-Reinraum mit der Maske für die Strukturierung des 3D-Chips. Um Makrostrukturen auf dem Chip zu erzeugen, werden die Strukturen auf einer Chrommaske erstellt. Die Strukturen werden dann auf dem Chip durch die Belichtung mittels UV-Licht durch die Maske in dem aufgebrachten photosensitiven Lack erzeugt.
Foto: Swen Reichold

"Wir erforschen neue Nachweisverfahren mittels Chiptechnologie, um die Alzheimersche Krankheit, aber auch andere Erkrankungen, beispielsweise Krebserkrankungen in Zukunft besser verstehen und therapieren zu können", erklärt Prof. Dr. Andrea A. Robitzki, die Direktorin des BBZ. Ursache für die Krankheit sind Proteine und Eiweißmoleküle, die sich verändern und die Nervenzellen der Betroffenen absterben lassen. Mit dem neuen Chip kann dieser Prozess nun im Labor besser sichtbar gemacht werden.

Das entwickelte Verfahren basiert auf neuen Bio-Chips, "die aus Nervenzellen wichtige Informationen über krankhafte Veränderungen in Echtzeit auslesen können", erklärt Prof. Dr. Andrea A. Robitzki ihre derzeitige Forschung am BBZ. Geliefert werden so genaue Informationen über Krankheitsprozesse, etwa wie aggressiv die Krankheit verläuft und was genau in den Zellen passiert. In der Folge können die 3D-Chips auch anzeigen, welche Therapien wirken und ob potenzielle Wirkstoffe tatsächlich anschlagen.

"Die genauen Ursachen für Morbus Alzheimer kennen wir noch nicht, aber wir können mit dem neuen Chip molekulare Erkenntnisse gewinnen und den Verlauf am zellulären Objekt beobachten", so Robitzki. Fakt sei bislang, dass bestimmte Proteine und Eiweißmoleküle die Erkrankung auslösen.

"Unser Chip ist nicht als Implantat gedacht, sondern als externes Instrument, das der Entwicklung von Medikamenten dient und geeignete Therapien identifiziert", erklärt die Biowissenschaftlerin. Hergestellt wird der neue Chip direkt im Reinraum des BBZ. Anschließend geht es darum, ein eindeutiges, neurodegeneratives Krankheitsmodell auf den Chip zu bringen. "Wir arbeiten mit Gewebemodellen, in denen wir die Alzheimerkrankheit auslösen. Dann beobachten wir störungsfrei, wie sich das Krankheitsbild über einen langen Zeitraum verändert". Zum Beispiel sei zu sehen, wie genau bei einer Alzheimer-Erkrankung Nervenfasern absterben und das neuronale Netz zerfällt. "Wir simulieren in unserem Labor einen aggressiven Krankheitsverlauf, um dann über die Zugabe verschiedener Medikamente zu testen, ob diese wirken oder nicht", erklärt die Professorin.

Den Chip gibt es in verschiedenen Varianten und Formaten. "Für die 3D-Modelle nutzen wir einen Chip, der auf einem Messareal von einem Quadratzentimeter mehrere sogenannte Töpfchen in vereint. Damit lassen sich dreidimensionale Hirnstrukturen auslesen", so die Professorin. Auf dem Chip sind Elektroden integriert, an die Wechselstrom angelegt wird. Ändert sich der elektrische Widerstand, bedeutet das indirekt, dass sich in den Eiweißstrukturen der Zelle etwas verändert hat. Diese Widerstandsänderungen zeichnet der Chip auf.

"Unser Chip arbeitet wie ein Reporter, der uns zu jedem Zeitpunkt nach Außen meldet, ob die Zelle sich verändert." So ist der Chip ein Instrument, mit dem effektiv neue Medikamente auf ihre Wirkung und Nebenwirkung getestet werden können. "Beta-Versionen unseres Systems werden bereits seit zwei Jahren von der Industrie in deren Laboren genutzt", so Prof. Robitzki.

Mobile Diagnostik per Biosensor

Ein weiteres wichtiges Arbeitsfeld für das Forscherteam um Andrea Robitzki ist die mobile Diagnostik. "Einen Krankheitsverlauf ständig zu beobachten ist eine maßgebliche Methode, um dem Patienten in Zukunft die bestmögliche Therapie anzubieten", sagt Robitzki. Noch Zukunftsmusik, aber denkbar: Ein Patient trägt einen Biosensor am oder im Körper, und dieser informiert ihn und auch seinen betreuenden Arzt jederzeit über den Verlauf der Krankheit. Probleme könnten dann bereits festgestellt und behandelt werden, bevor schwerwiegende Folgen für den Patienten entstehen. Diese mobile Diagnostik könnte dann mit der Freisetzung eines Medikaments kombiniert werden.

"Solch eine personalisierte Medizin ist zum Beispiel für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, aber auch bei Krebstherapien denkbar", erklärt die Leipziger Wissenschaftlerin. Patienten könnte somit trotz ihrer Krankheit eine höhere Lebensqualität ermöglicht werden.

"Zusammen mit den Universitäten in Mainz und Graz arbeiten wir zudem an Biosensoren, die während einer chirurgischen Entfernung von Tumorzellen im Gehirn zum Einsatz kommen könnten", berichtet Andrea Robitzki. "Der operierende Arzt bekäme ein Hilfsmittel an die Hand, das ihm signalisieren könnte, welches Gewebe wirklich vom Tumor betroffen ist und entfernt werden sollte."

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Andrea Robitzki
Biotechnologisch-Biomedizinischen Zentrum
Telefon: +49 341 97-31240
E-Mail: andrea.robitzki@bbz.uni-leipzig.de

Ronny Arnold | Universität Leipzig
Weitere Informationen:
http://www.bbz.uni-leipzig.de
http://www.uni-leipzig.de

Weitere Berichte zu: 3D-Chip Alzheimer Biosensor Eiweißmolekül Krankheitsverlauf Nervenzelle Protein Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Präzisionsbestrahlung bei Prostatakrebs: HYPOSTAT-Studie wird ausgeweitet
11.12.2017 | Universitätsklinikum Schleswig-Holstein

nachricht Neues Verfahren für die Erkennung von Brustkrebs etabliert
06.12.2017 | Universitätsklinikum Gießen und Marburg GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Materialinnovationen 2018 – Werkstoff- und Materialforschungskonferenz des BMBF

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovativer Wasserbau im 21. Jahrhundert

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rest-Spannung trotz Megabeben

13.12.2017 | Geowissenschaften

Computermodell weist den Weg zu effektiven Kombinationstherapien bei Darmkrebs

13.12.2017 | Medizin Gesundheit

Winzige Weltenbummler: In Arktis und Antarktis leben die gleichen Bakterien

13.12.2017 | Geowissenschaften