NETZSCH-Geräte in der Krebsforschung

Nach Angaben der Europäischen Krebsgesellschaft stieg die Häufigkeit von Krebserkrankungen seit Beginn der 90er Jahre um 19 %; inzwischen sind in Europa etwa 2,7 Mio. Menschen davon betroffen. Die Todesrate stieg im selben Zeitraum in etwa gleichem Maße. Damit ist Krebs heute für mehr als einen von acht Todesfällen verantwortlich.

Das Hauptgebäude des Deutschen Krebsforschungszentrums

Das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg, eines der führenden Institute auf diesem Gebiet, hat sich zum Ziel gesetzt, die Mechanismen der Krebsentstehung systematisch zu erforschen und daraus neue Ansätze zur Vorbeugung, Diagnostik und Therapie zu entwickeln.

Ein aktuelles Forschungsvorhaben in diesem Zusammenhang ist die Herstellung von komplexen Peptidarrays, das heißt von molekularbiologischen Sensoren, die die parallele Durchführung einer großen Anzahl von Einzelanalysen in einer geringen Menge biologischen Materials ermöglichen. Das Dynamische Differenzkalorimeter DSC 204 F1 Phoenix von NETZSCH-Gerätebau ist in dieses Projekt fest eingebunden.
Jedes Array besteht aus einem Träger, auf dem - in Zeilen und Spalten angeordnet - Proteine in Testfeldern, so genannten Spots, fixiert sind. Jedes Protein oder Eiweiß besteht aus Bausteinen, den Aminosäuren. Ein Peptid repräsentiert die Verknüpfung mehrerer solcher Aminosäuren.
Wird ein Array mit der zu untersuchenden biologischen Probe in Kontakt gebracht, können die Spots mit Proteinen aus der Probe wechselwirken und somit z.B. Antigene oder Antikörper nachweisen. Die Forscher des DKFZ streben an, auf diese Weise Signalmuster zu ermitteln, die für bestimmte Krankheiten charakteristisch sind.

Mit den bisher verfügbaren Methoden der kombinatorischen Synthese konnten nur Arrays mit bis zu 150 Peptidspots pro cm2 hergestellt werden. Dem Deutschen Krebsforschungszentrum ist es jedoch gelungen (Patent WO 00/35940), mit Hilfe eines modifizierten Laserdruckers eine weit höhere Spot-Dichte zu erzeugen.


Kern dieser Methode sind feste Aminosäurepartikel. Dabei handelt es sich um Aminosäuren, die zusammen mit verschiedenen Additiven in eine bei Raumtemperatur feste Matrix eingebunden sind. Diese Partikel lassen sich elektrisch aufladen und mit einem modifizierten Laserdrucker - analog zu üblichen Tonerpartikeln - an genau definierbare Orte auf einen Träger aufbringen.

Unterschiedliche Aminosäurepartikel können so nach- und nebeneinander (mit einem Abstand von wenigen Mikrometern) auf dem Träger angeordnet werden. Ein Träger von der Größe einer DIN A4 Seite kann einige 100.000 Testsubstanzen enthalten.
Die Freisetzung der Aminosäuren sowie die Kopplung der Aminosäuren an den Träger bzw. an bereits vorhandene Peptideinheiten erfolgt durch Aufschmelzen der Partikel. Die geschmolzene Matrixsubstanz dient dabei als Lösungsmittel für die Peptidsynthese. Durch Wahl einer geeigneten Reaktionstemperatur wird ein Ineinanderlaufen der Testfelder verhindert.
Und hier kommt die Dynamische Differenzkalorimetrie ins Spiel. Mit ihr ist es möglich, das thermische Verhalten der Aminosäurepartikel zu studieren, um insbesondere ein einheitliches Schmelzen bei möglichst niedriger Temperatur zu erreichen.

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