VIPSED

Nanotechnologie ermöglicht die Herstellung nanoskaliger Strukturen, die als Übersetzer (Transducer) mechanische Messungen an Zellen mit bisher unerreichter Empfindlichkeit erlauben. Das vorliegende Projekt validiert ein neues Messverfahren, welches im Umfeld des Center for NanoScience der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München entwickelt wurde und die Beweglichkeit (Motilität) von Zellen über einen großen Zeit- bzw. Frequenzbereiche quantifiziert. Zellmotilität ist ein wichtiger Indikator in der Wundheilung, Immunantwort, Angiogenese und vielen krankheitsbezogenen Veränderungen, insbesondere der Metastasierung im Falle von Krebs. Eine automatisierte Messung der Zellbeweglichkeit ist daher von großer Bedeutung für die Entwicklung von Wirkstoffen.

Das vorliegende Vorhaben soll die technische Machbarkeit und das wirtschaftliche Potential eines eines hoch parallelen, ultra sensitiven Echtzeitdetektors zur Zelldiagnostik und Wirkstoffanalyse an Humanzellen belegen. In dem neuartigen Verfahren werden Zellen zwischen einem Gitter von Nanosäulen ausgesät und die durch Zellbewegung verursachte Verbiegung der Säulen durch ein hoch-paralleles und sensitives Detektionsverfahren ausgelesen. Der zeitliche Verlauf des Verbiegesignals ist ein Maß für die Beweglichkeit der Zellen. Die Methode basiert auf drei technologischen Neuerungen, für welche das „proof of principle“ bereits erbracht wurde:

1. einer neuartigen Säulenstruktur mit erhöhter Biegsamkeit (zum Patent eingereicht),
2. einer neuartige Detektionsmethode, die über Fluktuationen eines Braggreflexes eine große Anzahl von Zell-Säulen Bewegungen parallel ausliest (zum Patent eingereicht) und
3. eine bisher einmalige spektrale Analyse des Bewegungssignals, die eine für die Zellbewegung charakteristische „Signatur“ erstellt (Patentanmeldung in Vorbereitung) Aufgrund der völlig neu entwickelten Technologie und aufgrund der bedeutenden Fortschritte in der Wirkstoffanalyse und Diagnostik von Humanzellen, welche in diesem Zusammenhang erwartet werden, wird mit einer Sprunginnovation gerechnet.

In dem Projekt wird das Detektionsverfahren optimiert und die Bewegungsanalyse auf eine Reihe von Zelllinien, einschließlich Zellenlinien mit bekannten Mutationen, angewendet und katalogisiert. Es soll dann gezeigt werden, dass krankhafte Veränderungen des Zellbewegungsverhaltens nachgewiesen werden können. Weiterhin soll gezeigt werden, dass die Wirkung von Pharmaka auf die Zellbewegung schnell und verlässlich gemessen und das Verfahren als Hochdurchsatztechnik eingesetzt werden kann.