Das Projekt wurde durch das BMBF über den Zeitraum 2013-2016 gefördert. Das Projekt war eingebettet in das gleichnamige marktorientierte InnoProfile-Transfer-Verbundvorhaben mit Teilprojekten der Attomol GmbH (Lipten), GA Generic Assays GmbH (Dahlewitz), PolyAn GmbH (Berlin) und BTU Cottbus-Senftenberg.

Im Rahmen des Vorgängerprojektes InnoProfile „Neue Technologien für die molekulare Diagnostik – Real-time-PCR-Array“, gefördert durch das BMBF über den Zeitraum 2007-2012 wurde eine Geräteplattform für Anwendungen in der Grundlagenforschung und der medizinischen Diagnostik entwickelt. Diese so genannte „VideoScan“-Technologie basiert auf der Fluoreszenzmikroskopie und dient zum automatisierten und standardisierten Nachweis von Biomolekülen, Mikropartikeln, Bakterien, eukaryotischen Zellen und anderen fluoreszierenden Objekten.    

Fachliches Ziel des InnoProfile-Transfer-Projektes „Multiplex-Bead-Assays“ war die weitere Erforschung von Mikropartikelsystemen für die Anwendung unter konstanten Temperaturen, wie z.B. der Nachweis von Antigenen und die Messung der katalytischen Aktivität von Enzymen. Es sollten hierbei Nachweismethoden entwickelt werden, die sich eng an den Bedürfnissen der medizinischen Routinediagnostik ausrichten. Es sollten Standardprotokolle etabliert werden, mit denen unsere Verfahren leicht auf weitere Anwendungsgebiete angewandt werden können.

Ziel des Verbundprojektes ist die Entwicklung von mikropartikelbasierten Nachweismethoden für die Anwendung in der medizinischen Routinediagnostik und im Life Science-Bereich. In diesem Zusammenhang werden Mikropartikel hinsichtlich ihrer Oberflächenfunktionalität, ihrer Eignung für die Kopplung von Biomolekülen und ihrer Kompatibilität erforscht. Ein besonderer Schwerpunkt liegt in der Etablierung von standardisierten Kopplungsmethoden z.B. für DNA, Proteine und Peptide, um die Mikropartikel vielseitig und für verschiedene medizinische Anwendungsgebiete einsetzen zu können.

Die Forschungsschwerpunkte der interdisziplinären InnoProfile-Transfer-Initiative adressieren ebenso wichtige Fragestellungen der beteiligten Industriepartner. Neben dem Wissenstransfer werden die neuen innovativen Techniken von den Projektpartnern für die eigene F&E übernommen. Dies führt somit zur weiteren Stärkung des Forschungs- und Wirtschaftsprofils der Region Lausitz/Berlin im Bereich Multiparameteranalytik.

Innovative mikropartikelbasierte Assays

Die hier zu etablierenden Nachweistests basieren auf einer Kopplung von Biomolekülen auf der Mikropartikeloberfläche, die wiederum als Bindungspartner für nachzuweisende Biomoleküle fungieren. In der vorangegangenen InnoProfile-Initiative "Molekulare Diagnostik" unter Leitung von Prof. Dr. Christian Schröder und Prof. Dr. Peter Schierack gelang es der Arbeitsgruppe, Antigene und DNA funktionell auf eine Mikropartikeloberfläche zu koppeln, krankheitsassoziierte Antikörper aus Patientenserien daran zu binden und mit der VideoScan-Technologie zu quantifizieren.

Um die Anwendung in der medizinischen Diagnostik auszuweiten, sollen in der InnoProfile-Transfer-Initiative Antikörper an die Mikropartikeloberfläche gekoppelt werden, um krankheitsrelevante Antigene (z.B. Zytokine) nachzuweisen. Dabei ist die Bindung von Proteinen auf die Mikropartikel ein zentraler und zeitaufwendiger Prozess. Häufig binden Proteine ungerichtet auf der Mikropartikeloberfläche, was zu einem Aktivitätsverlust führt. Die Arbeitsgruppe hat sich zum Ziel gesetzt, ein Verfahren für die optimierte gerichtete Immobilisierung von Proteinen zu entwickeln.

Qualitätssicherung von mikropartikelbasierten Assays

Eine Standardisierung der etablierten Mikropartikelsysteme ist für eine spätere Kommerzialisierung eine Grundvoraussetzung. Aus dieser Motivation heraus etabliert die InnoProfile-Transfer-Initiative in Senftenberg Kalibrier- und Standardmikropartikel, die in die Tests integriert werden. Dazu müssen diese Referenzmikropartikel bestimmte Kriterien erfüllen. Beispielsweise dürfen sie nicht mit anderen Mikropartikeln verklumpen, müssen biokompatibel sein oder sollten sich ohne Qualitätsverlust sehr lange - optimal bei Raumtemperatur - lagern lassen.

Hard- und Softwareentwicklungen

Für alle neu etablierten Nachweistests muss die VideoScan-Technologie einschließlich ihrer Software entsprechend angepasst werden. Dazu müssen kontinuierlich Softwarepakete, aber teilweise auch die Hardware neu integriert bzw. weiterentwickelt werden. Ebenso werden zusätzlich zum gängigen 96-Wellformat auch 384-Wellplatten für die Anwendungen getestet, um einen noch höheren Durchsatz zu analysierender Proben zu realisieren.