News: Flinker Vogel
Zwischen erstem Verdacht und sicherer Diagnose einer Krankheit vergeht viel Zeit - mitunter zu viel. Jetzt haben Forscher ein Frühwarnsystem zusammengebaut, und zwar aus Immunzellen und einem Quallenprotein.
© Todd Rider (Ausschnitt)
SARS, Milzbrand, Pocken – medizinische Vokabeln, die in letzter Zeit in aller Munde sind. Insbesondere die Vorstellung, dass Bioterroristen sich an derartigen Krankheitserregern vergreifen könnten, um Angst und Schrecken zu verbreiten, regte die Phantasie von Wissenschaftlern wie Politikern an.
Egal ob natürlich entstanden oder menschengemacht, das Problem bei jeder Epidemie ist die rasche Identifizierung des Krankheitserregers. Denn dann und nur dann lässt sich die Krankheit wirksam bekämpfen und Schlimmeres verhüten. Medizinern stehen hierfür schon zahlreiche Hilfsmittel aus der biochemischen Trickkiste bereit, sei es der Nachweis über spezifische Antikörper, sei es die Vervielfältigung des genetischen Materials des Keims mit der Polymerasekettenreaktion.
Vom ersten Verdacht bis zur sicheren Diagnose vergehen damit allerdings Stunden – wertvolle Zeit, die nutzlos verstreicht. Selbst Schnelltests benötigen für eine sichere Analyse mindestens eine Viertelstunde.
Todd Rider vom Massachusetts Institute of Technology dauerte das alles zu lange. Zusammen mit seinen Kollegen hat er jetzt einen Sensor kreiert, der innerhalb von Minuten selbst kleinste Spuren verschiedener Krankheitserreger aufspüren soll.
Als Grundgerüst für den Sensor dienten Blutzellen des Immunsystems, so genannte B-Lymphocyten. Diese Zellen haben die Forscher genetisch derart verändert, dass auf der Zelloberfläche spezifische Antikörper entstanden, die jeweils bestimmte Krankheitserreger binden konnten.
Der besondere Clou lag im zweiten genetischen Wandel: Die manipulierten B-Zellen bildeten in ihrem Innern das Protein Aequorin, das normalerweise Quallen der Art Aequorea victoria als Leuchtstoff verwenden. Fingen die B-Zellen mit ihren Antikörpern die passenden Krankheitskeime ein, dann löste dies innerhalb von Sekunden einen Anstieg der inneren Calciumkonzentration aus, und dieser Konzentrationsanstieg ließ wiederum Aequorin hell aufleuchten. Die Wissenschaftler gaben ihrem Sensor bezeichnenderweise den Namen CANARY (cellular analysis and notification of antigen risks and yields) – zu deutsch "Kanarienvogel".
Nun musste der "Kanarienvogel" seine Zuverlässigkeit unter Beweis stellen: Die Forscher testeten ihn zunächst mit Yersinia pestis, dem Erreger der Pest. Mit Erfolg: Bereits eine Probe mit nur 50 der todbringenden Keime ließen den Sensor innerhalb von drei Minuten Alarm schlagen. Auch Milzbrandsporen (Bacillus anthracis), Pockenviren sowie verschiedene Viren von Tierkrankheiten wie der Maul- und Klauenseuche oder der Pferdeenzephalitis spürte CANARY sicher auf. Selbst bestimmte, Lebensmittelvergiftungen hervorrufende Stämme des an und für sich harmlosen Darmbewohners Escherichia coli ließen sich sicher nachweisen.
Damit erweist sich CANARY als schnelle, empfindliche und spezifische Nachweismethode für die Medizin sowie für die Trinkwasser- und Nahrungsmittelanalytik. Die Wissenschaftler sind davon überzeugt, dass ihr Kanarienvogel auch zu weiteren gefürchteten Krankheitskeimen ein Lied zu singen weiß.
Egal ob natürlich entstanden oder menschengemacht, das Problem bei jeder Epidemie ist die rasche Identifizierung des Krankheitserregers. Denn dann und nur dann lässt sich die Krankheit wirksam bekämpfen und Schlimmeres verhüten. Medizinern stehen hierfür schon zahlreiche Hilfsmittel aus der biochemischen Trickkiste bereit, sei es der Nachweis über spezifische Antikörper, sei es die Vervielfältigung des genetischen Materials des Keims mit der Polymerasekettenreaktion.
Vom ersten Verdacht bis zur sicheren Diagnose vergehen damit allerdings Stunden – wertvolle Zeit, die nutzlos verstreicht. Selbst Schnelltests benötigen für eine sichere Analyse mindestens eine Viertelstunde.
Todd Rider vom Massachusetts Institute of Technology dauerte das alles zu lange. Zusammen mit seinen Kollegen hat er jetzt einen Sensor kreiert, der innerhalb von Minuten selbst kleinste Spuren verschiedener Krankheitserreger aufspüren soll.
Als Grundgerüst für den Sensor dienten Blutzellen des Immunsystems, so genannte B-Lymphocyten. Diese Zellen haben die Forscher genetisch derart verändert, dass auf der Zelloberfläche spezifische Antikörper entstanden, die jeweils bestimmte Krankheitserreger binden konnten.
Der besondere Clou lag im zweiten genetischen Wandel: Die manipulierten B-Zellen bildeten in ihrem Innern das Protein Aequorin, das normalerweise Quallen der Art Aequorea victoria als Leuchtstoff verwenden. Fingen die B-Zellen mit ihren Antikörpern die passenden Krankheitskeime ein, dann löste dies innerhalb von Sekunden einen Anstieg der inneren Calciumkonzentration aus, und dieser Konzentrationsanstieg ließ wiederum Aequorin hell aufleuchten. Die Wissenschaftler gaben ihrem Sensor bezeichnenderweise den Namen CANARY (cellular analysis and notification of antigen risks and yields) – zu deutsch "Kanarienvogel".
Nun musste der "Kanarienvogel" seine Zuverlässigkeit unter Beweis stellen: Die Forscher testeten ihn zunächst mit Yersinia pestis, dem Erreger der Pest. Mit Erfolg: Bereits eine Probe mit nur 50 der todbringenden Keime ließen den Sensor innerhalb von drei Minuten Alarm schlagen. Auch Milzbrandsporen (Bacillus anthracis), Pockenviren sowie verschiedene Viren von Tierkrankheiten wie der Maul- und Klauenseuche oder der Pferdeenzephalitis spürte CANARY sicher auf. Selbst bestimmte, Lebensmittelvergiftungen hervorrufende Stämme des an und für sich harmlosen Darmbewohners Escherichia coli ließen sich sicher nachweisen.
Damit erweist sich CANARY als schnelle, empfindliche und spezifische Nachweismethode für die Medizin sowie für die Trinkwasser- und Nahrungsmittelanalytik. Die Wissenschaftler sind davon überzeugt, dass ihr Kanarienvogel auch zu weiteren gefürchteten Krankheitskeimen ein Lied zu singen weiß.
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