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Mit Nanoporen epigenetische Einflussfaktoren für Krankheiten aufspüren

Der Cluster „nanodiag BW“ ist Finalist der zweiten BMBF-Wettbewerbsrunde „Clusters4Future“

Aus insgesamt 117 eingereichten Wettbewerbsbeiträgen hat eine Jury 15 Vorschläge für die Förderung einer Konzeptionsphase empfohlen, darunter der von Hahn-Schickard koordinierte Cluster „nanodiag BW“. Das Konsortium aus Akteuren wie der Freiburger Uniklinik, der Universität Freiburg, dem Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik, Freiburger Start-ups wie Ionera und Actome sowie weiteren Partnern aus Baden-Württemberg, möchte die Nanoporentechnologie für die molekulare Diagnostik der Zukunft erforschen und zur Anwendung bringen.

In der Natur bilden Nanoporen Kanäle im molekularen Maßstab – z.B. durch Zellwände hindurch. In Biosensoren eingesetzt können mit ihrer Hilfe einzelne Moleküle elektrisch erfasst und unterschieden werden. Wandern einzelne Biomoleküle, zum Beispiel Ribonukleinsäuren, die genetische Informationen übertragen, durch eine Pore, verändert sich deren elektrische Leitfähigkeit. Solch eine Änderung gibt Aufschluss über die Art des Biomoleküls, seine Form oder Sequenz. Der Cluster möchte diese Technologie nutzen, um künftig auch kurze Proteinsequenzen und deren Modifikationen zu analysieren, die ursächlich im Zusammenhang mit Erkrankungen wie Alzheimer oder Krebs stehen.

„Das disruptive Potential dieser Technologie für die medizinische Diagnostik ist international anerkannt aber bisher bei weitem nicht realisiert“, weiß Cluster-Koordinator apl. Prof. Dr. Felix von Stetten, der als Institutsleiter bei Hahn-Schickard die Entwicklung mobiler Testsysteme für die personalisierte Diagnostik vorantreibt.

„Sogenannte epigenetische Faktoren, also solche, die außerhalb des Erbguts liegen, können die Wirkung eines Gens und die Proteinsynthese derart verändern, dass sich Zellen beispielsweise ungehemmt vermehren oder Krankheitserreger einfacher und schneller in eine gesunde Zelle eindringen können. Ein verbessertes Verständnis solcher Einflussfaktoren und bessere Möglichkeiten für deren Diagnostik könnten deutlich spezifischere Ansätze zur Prävention und Behandlung liefern als bisher möglich und damit die Gesundheit der Bürgerinnen und Bürger signifikant verbessern“, erläutert Prof. Dr. Jan Behrends vom Physiologischen Institut der Universität Freiburg als stellvertretender Sprecher des Konsortiums.

Das neue Forschungsfeld der Nanoporentechnologie basiert auf jüngsten bahnbrechenden, aber bislang ungenutzten Ergebnissen der Spitzenforschung mit signifikanten Beiträgen von „nanodiag BW“-Akteuren. Sie birgt das Potenzial, die Gesundheitsforschung, die personalisierte Diagnostik und Prävention sowie weite Bereiche der Biotechnologie zu revolutionieren. Künftige Nanoporentechnologie-basierte Anwendungen adressieren globale Herausforderungen der Gesundheitsvorsorge wie neue diagnostische Ansätze und beschleunigte Impfstoffentwicklung ebenso wie weitere wesentliche Ziele der UN-Nachhaltigkeitspolitik.

Mit dem themenoffenen Wettbewerb der Zukunftscluster-Initiative „Clusters4Future“ hat das BMBF im August 2019 unter dem Dach der Hightech-Strategie 2025 eine neue Maßnahme zur Stärkung des Wissens- und Technologietransfers gestartet. Ziel ist, dass relevante Akteure aus Hochschulen, Forschungseinrichtungen, Unternehmen und gesellschaftlichen Einrichtungen einer Region sich zusammenschließen und optimal zusammenwirken.

Schema einer Nanopore, deren elektrische Leitfähigkeit vorübergehend abnimmt, während ein Proteinfragment durch die Pore wandert. Quelle: Prof. Dr. Jan C. Behrends, Physiologisches Institut der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg

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11. Mai 2021

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