Nachweis von Hunderten von Proteinen in einer einzigen Probe

Barcode-Technik bietet kostengünstige Alternative zur bisherigen Technik

17.08.2018

Die neue Technologie, die von einem Team von Wissenschaftlern der McGill University entwickelt wurde, zeigt das Potenzial, die Analyse von Proteinen zu rationalisieren und bietet Krankenhäusern und Forschungslabors gleichermaßen ein schnelles, hochvolumiges und kostengünstiges Werkzeug.

Proteine im Blut liefern Wissenschaftlern und Medizinern wichtige Informationen über unsere Gesundheit. Diese biologischen Marker können bestimmen, ob ein Brustschmerz durch ein Herzereignis verursacht wird oder ob ein Patient Krebs hat.

Leider haben sich die Werkzeuge zum Nachweis solcher Proteine in den letzten 50 Jahren nicht wesentlich weiterentwickelt - obwohl es über 20.000 Proteine in unserem Körper gibt, zielen die meisten Proteintests heute nur auf ein einziges Protein ab.

Jetzt haben Doktorand Milad Dagher, Professor David Juncker und Kollegen in McGills Department of Biomedical Engineering eine Technik entwickelt, die Hunderte von Proteinen mit einer einzigen Blutprobe nachweisen kann.

Ein Teil ihrer Arbeit beschreibt einen neuen und verbesserten Weg, Micro-Beads mit mehrfarbigen Fluoreszenzfarbstoffen zu codieren. Durch die Erzeugung von mehr als 500 verschiedenfarbigen Micro-Beads ermöglicht die neue Barcode-Plattform die parallele Erkennung von Markern aus derselben Lösung - zum Beispiel kann ein blauer Barcode zur Erkennung von Marker 1 verwendet werden, während ein roter Barcode Marker 2 usw. erkennen kann. Ein lasergestütztes Instrument, das Zytometer genannt wird, zählt dann die Proteine, die an den verschiedenen farbigen Perlen haften.

Obwohl diese Art von Analysemethode schon seit einiger Zeit verfügbar ist, haben Interferenzen zwischen Mehrfarbenfarbstoffen die Möglichkeit, die richtigen Farben zu erzeugen, eingeschränkt. Ein neuer, vom Team entwickelter Algorithmus ermöglicht es nun, verschiedene Farben von Micro-Beads mit hoher Genauigkeit zu erzeugen - ähnlich einem Farbrad, mit dem das Ergebnis der Farbmischung vorhergesagt werden kann.

Das Team von Professor Juncker will seine Plattform für eine verbesserte Analyse von Proteinen nutzen.

"Aktuelle Technologien bieten einen großen Kompromiss zwischen der Anzahl der Proteine, die gleichzeitig gemessen werden können, und den Kosten und der Genauigkeit eines Tests", erklärt Dagher. "Das bedeutet, dass groß angelegte Studien, wie z.B. klinische Studien, nicht effizient genug sind, weil sie auf bewährte Plattformen mit begrenzten Möglichkeiten zurückgreifen."

Ihre bevorstehende Arbeit konzentriert sich auf die Aufrechterhaltung der genauen Detektion von Proteinen mit erhöhter Größenordnung.

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