Dr. Friedrich Scholz, Senova

„Krebserkrankungen sind eine der häufigsten Todesursachen in Deutschland und der EU. Für eine erfolgreiche Behandlung von Krebserkrankungen ist eine frühzeitige Diagnose unabdingbar. Die Entwicklung von einer Point-of-Care-Diagnostik-Plattform zur frühzeitigen Erkennung von Prostatakrebs ist Ziel des gemeinsamen Forschungsprojektes INSPECT.

Zur personalisierten Krebsdiagnostik werden immunologische Methoden genutzt, um einen Analyten zu erkennen und über einen Transducer ein Analyt-konzentrationsabhängiges Signal zu erzeugen, das mit der Ausprägung der Erkrankung korreliert. Zur Detektion sind miniaturisierte Sensoren notwendig, welche sehr präzise äußerst geringe Signaländerungen detektieren können. Darüber hinaus müssen die entsprechenden Detektoren kostengünstig sein und ein möglichst einfaches Handling der Testplattform ermöglichen.

Die vom IMMS entwickelten Mikrochips sind in der Lage, diese Anforderungen zu erfüllen. Der Mikrochip nutzt ein Array von Fotodioden für die Detektion sowie eine mehrstufige integrierte Signalverstärkung, um sehr geringe Signaländerungen zu detektieren. Diese vom IMMS entwickelten elektronischen Mikrochips wurden mit einer speziellen Aufbau- und Verbindungstechnik, beruhend auf maßgeschneiderten Trägerplatinen und Reaktionsgefäßen, für die Analyse von komplexen Proben wie Blut nutzbar gemacht. Dadurch konnte ein erstes mobiles Diagnostiksystem bereitgestellt werden, womit sich die bioanalytischen Messungen bei der Senova GmbH vor Ort durchführen ließen.

Während der Messungen wurden spezifische Antikörper auf die elektronischen Mikrochips aufgebracht, für die Mikrochips geeignete Transducer entwickelt und in das System integriert. Für die quantitativen kolorimetrischen Messungen wurden HRP-basierte biochemische Verfärbungen in der Lösung und auch auf der Sensoroberfläche ausgelöst. Durch die sehr hohe Signalauflösung und präzise Signal­erfassung ist klar geworden, dass eine einfache, schnelle und sichere Diagnostik von Krebserkrankungen und deren Monitoring möglich ist.

Aktuell wird das System am Beispiel der Krebsdiagnose für Prostatakrebs und Darmkrebs erprobt. In Zukunft soll die Vielzahl der Detektoren auf dem Chip für eine multiparametrische Analyse nutzbar gemacht werden, um so die Krebsdiagnostik zuverlässiger und sicherer zu machen sowie ein individualisiertes Monitoring der Therapie zu erlauben.

Die großen Herausforderungen bei der Entwicklung von Point-of-Care Test und die damit einhergehenden Anforderungen an die Sensoren wurden vom IMMS sehr motiviert angegangen. Die sehr gute Zusammenarbeit zwischen dem IMMS und uns ist dabei der Grundstein für die erfolgreiche Bearbeitung des interdisziplinären Projektes. Unsere Erfahrungen zeigen, dass das IMMS die biochemischen Prozesse anwendungsorientiert analysiert, versteht und modelliert. Die Partner setzen zudem die Anforderungen in ihren integrierten Systementwürfen um und passen die Systeme auch flexibel an. Die Kombination der Kompetenzen in Elektronik und Signalerfassung des IMMS sowie der Erfahrung der Entwicklung diagnostischer Produkte der Senova bietet eine vielversprechende Grundlage für eine weitere erfolgreiche Zusammenarbeit.“