Einzelmolekül-Detektion

Die moderne Medizin setzt auf den gezielten Einsatz spezifischer Medikamente. Dies ist z. B. vor dem Hintergrund von Antibiotikaresistenzen unerlässlich. Für die Auswahl des wirksamsten Medikaments sind häufig Informationen über das Genom einer Bakterie erforderlich. Diese Informationen sind jedoch in der Arztpraxis meist nicht ohne weiteres verfügbar – der überwiegende Teil der molekularen Diagnostik wird im klinischen Labor ausgeführt.

Optisch statt chemisch: Antennen-Assays als Alternative zur PCR

Um Zielmoleküle zu detektieren, bedarf es Signalverstärkungsmechanismen. Etabliert sind PCR (Polymerase-Kettenreaktion)-basierte Methoden, bei denen die Zielsequenz mehrfach kopiert werden muss. Sie erfordert vergleichsweise komplexe Apparaturen sowie qualifiziertes Personal.

Fraunhofer IPM hat in Zusammenarbeit mit der LMU München eine neuartige Plattform zum Erregernachweis auf Einzelmolekülebene entwickelt. Der Ansatz beruht auf der optischen Signalverstärkung mithilfe so genannter optischer Antennen. Sie machen eine chemische Verstärkung über die Polymerase-Kettenreaktion überflüssig. Der Vorteil: Mit Antennen verstärkte Einzelmoleküle können mit vergleichsweise einfachen und kostengünstigen Instrumenten identifiziert werden.

Patientennahe Diagnostik: Schnelle Ergebniss für viele Anwendungen

Mit seinem geringen Platzbedarf, dem hohen Automatisierungsgrad und den potenziell moderaten Produktionskosten beweist das System seine Eignung für die Point-of-Care-Anwendung.

Das kompakte Gerät führt alle Reaktionsschritte automatisiert aus, ohne dass der Benutzer eingreifen muss. Alle Reaktionsschritte werden in einer geschlossenen Kartusche durchgeführt. Die Daten werden automatisch ausgewertet. Das Ergebnis liegt schon nach einer Stunde vor und wird am Monitor angezeigt. Dies gilt nicht nur für multiresistente Keime, sondern auch für jede Art von DNA-Molekülen.

Grundsätzlich lässt sich der Einzelmolekül-Assay nicht nur auf DNA-Moleküle anwenden, sondern auch auf RNA oder Antikörper sowie Antigene oder Enzyme. Die Funktionsweise des Verfahrens wurde durch zahlreiche Tests erfolgreich bestätigt.