Molekulare Diagnoseplattform zur Früherkennung von Infektionen soll Leben retten

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1 PRESSEAUSSENDUNG 3. September 2014 Molekulare Diagnoseplattform zur Früherkennung von Infektionen soll Leben retten LINZ. Um Erreger von Infektionskrankheiten erfolgreich zu bekämpfen, muss man sie schnell und verlässlich identifizieren. Im Rahmen des Research Studio Austria SmardScout wird in den nächsten 4 Jahren unter Leitung der CBL gemeinsam mit der St. Anna Kinderkrebsforschung eine molekulare Diagnoseplattform zur Früherkennung von Infektionskrankheiten entwickelt. Infektionen zu erkennen, bevor die Krankheit ausbricht und erste Symptome erkennbar sind, ist ein Ziel der modernen Medizin. Für Menschen mit geschwächtem Immunsystem etwa Krebspatienten, HIV-Erkrankte oder nach Transplantationen ist dies überlebensnotwendig. Daher sucht die St. Anna Kinderkrebsforschung (CCRI) nach Möglichkeiten, Erreger möglichst früh zu identifizieren. Die molekulare Diagnostik ermöglicht durch den Nachweis der DNA oder RNA eines Erregers eine rasche und spezifische Diagnose und damit die gezielte und individuelle Behandlung. Da dies mit herkömmlichen Plattformen bisher nicht gelang, haben sich die Mediziner an das Center for Advanced Bioanalysis GmbH (CBL) gewandt. Die Linzer Forscher eine Beteiligungsgesellschaft der Upper Austrian Research GmbH und der Johannes Kepler Universität Linz haben eine Expertise entwickelt, um tief in die Zusammensetzung von Zellen zu blicken. Daraus entstanden neue diagnostische Methoden, die Krankheitsbilder bereits in ihrer Entstehung sichtbar machen. Unter der Leitung von Dr. Jan Hesse erforschen und entwickeln CBL und CCRI nun gemeinsam eine molekulare Diagnoseplattform im Rahmen eines Research Studio Austria (RSA). Projektstart war Anfang September im Rahmen eines Kick-Off Meetings in Linz. Linzer CBL leitet ein Research Studio Austria für Life Sciences Das Projekt SmardScout (Single Molecule ARray platform for sensitive Diagnostics) wurde von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) beim 4. Call mit Schwerpunkt Life Sciences und Medizintechnologie mit einem Projektvolumen von 1,8 Mio. Euro für 4 Jahre genehmigt. Ziel des Projekts ist zum einen die Entwicklung einer Analyse-Plattform zur Identifizierung von Infektionskrankheiten, das Ärzte diagnostisch unterstützen soll. Zum anderen soll daraus eine Firma (Spin-Off) für Vertrieb und Weiterentwicklung gegründet werden. Es ist das insgesamt achte und in dieser Ausschreibung einzige oberösterreichische RSA. Ich gratuliere dem Forschungsteam von CBL, dass sie bei der 4. Ausschreibung der Research

2 Studios Austria ein so wichtiges Projekt im Schwerpunkt Life Science und Medizintechnologie nach Oberösterreich holen konnten. Gesundheit und alternde Gesellschaft ist ein Aktionsfeld unseres strategischen Wirtschafts- und Forschungsprogramms Innovatives OÖ Neben der Etablierung der neuen medizinischen Fakultät an der JKU sind in diesem Bereich besonders auch außeruniversitäre Forschungsprojekte wie SmardScout für die ständige Weiterentwicklung des Standortes OÖ von zentraler Bedeutung, zeigt sich Landesrätin Mag. a Doris Hummer erfreut. Die Kenntnis der Erreger ist Schlüssel zur Heilung von Infektionskrankheiten. Unsere Vision ist es, sensitive Analysemethoden für die Anwendung in der Früherkennung von Krankheiten nutzbar zu machen. Die Umsetzung von Forschungsergebnissen in eine Diagnose-Plattform und die daraus hervorgehende Gründung eines Spin-Offs entspricht dabei genau unserer Mission, erklärt Geschäftsführer Dr. Alois Sonnleitner die Rolle der CBL: Unser 25köpfiges, multidisziplinäres Team nutzt die Einzelmolekül-Mikroskopie, um einzelne Zellen sichtbar und ihre Eigenschaften quantifizierbar zu machen. In den letzten Jahren wurden z.b. hochsensitive Nachweisverfahren auf Basis von Microarrays, die als Sensorflächen dienen, und mikrofluidischen Chips entwickelt. Das bildet die Grundlage für Briefmarken-große Lab-on-a-Chip Systeme, mit denen wir Analysen mit hoher Komplexität durchführen und ganze Laborabläufe automatisieren können. Damit werden umfassende Analysen zu geringen Kosten möglich. Hochsensitive Microarrays finden die Nadel im Heuhaufen Im Projekt SmardScout geht es um die Entwicklung einer neuen diagnostischen Plattform zur raschen und verlässlichen Identifizierung bestimmter Krankheitserreger. Univ.-Prof. DDr. Thomas Lion, Leiter der Molekularen Mikrobiologie am CCRI, hat hier viel Vorarbeit geleistet, um verschiedenste Erreger mit hochempfindlichen molekularen Methoden nachweisen zu können. Dazu gehört unter anderem ein vom CCRI patentiertes Verfahren zur Suche nach Pilzinfektionen, die insbesondere bei Patienten mit stark geschwächter Immunabwehr lebensgefährlich sein können. Krebspatienten unter Chemotherapie und Empfänger einer Knochenmarktransplantation tragen ein besonders hohes Risiko für solche Infektionen und eine frühzeitige Diagnose der Erreger ist für eine erfolgreiche Behandlung entscheidend. Da es sehr viele verschiedene Pilzerregerarten gibt, ist deren exakte Erkennung für eine optimale Therapiewahl wesentlich. Die Pilzerreger können verschiedene Organe befallen, aber nur wenige befinden sich im Blut der Patienten, so dass ihr Nachweis besonders empfindliche diagnostische Methoden erfordert. Das Ziel unseres Projektes ist daher die Entwicklung eines neuen, hochsensitiven Verfahrens zur schnellen Identifizierung von Pilzerregern, das die klinischen 2 /6

3 Anforderungen möglichst optimal erfüllt. Wir erwarten von diesem Projekt eine wesentliche Verbesserung der Diagnostik dieser gefährlichen Infektionen, die als Grundlage für eine möglichst optimale Therapie der betroffenen Patienten dienen wird., erklärt DDr. Thomas Lion. Nun verbinden Mediziner und Forscher ihre Expertisen: Im Rahmen des SmardScout Projekts haben wir die Möglichkeit, die hochsensitive Messtechnik des CBL mit der molekularen Erreger-Erkennung des CCRI zu kombinieren. Dadurch entsteht eine diagnostische Plattform, die beide Entwicklungen in synergistischer Weise zum Nutzen des Patienten kombiniert, erläutert Projektleiter Dr. Jan Hesse. Das CBL bringt seine Kompetenz für hochsensitive Nachweisverfahren ein, wobei der Fokus auf Einzelmolekülempfindlichkeit liegt: das bedeutet, dass man jedes Molekül, das auf einer Sensorfläche gebunden wird, messen kann. Wesentlich ist auch die Betrachtung eines möglichst breiten Erregerspektrums. Daher kommen Array-Methoden zum Einsatz, mit denen hunderte Parameter gleichzeitig gemessen werden können, um die Erreger sicher zu identifizieren. Die molekulare Erkennung der Keime also wie die Sensorflächen des Microarrays ausgelegt sein müssen, um Moleküle des gesuchten Erregers einzufangen kommt vom CCRI. Dazu wurden Methoden zur Isolierung und Vermehrung der Erregermoleküle entwickelt sowie die Fängermoleküle entworfen, mit denen die Erreger rasch und spezifisch erkannt werden können. Kommt also ein Erreger in der Probe vor, so binden seine Moleküle auf den für ihn spezifischen Teilen des Microarrays, den Spots (siehe Abb.). Die gebundenen Moleküle kann man dank des Fluoreszenzfarbstoffs, mit dem sie versehen wurden, unter dem Einzelmolekülmikroskop als Punkte sichtbar machen. Die Anzahl der gebundenen Moleküle entspricht dabei der Menge an Erreger-Material, welches in der Probe vorhanden ist. Somit kann die Signalstärke auf den Spots des Microarrays zur Diagnose herangezogen werden. Der Projektstart erfolgte in einem Kick-Off Meeting Anfang September 2014 in Linz. Bis 2018 sollen Methoden und Diagnose-Kit entwickelt und im Rahmen einer klinischen Validierung am CCRI eingesetzt werden, sodass Analyse und Diagnose direkt beim Patienten erfolgen können. 3 /6

4 v.l.n.r.: Dr. Jan Hesse, DDr. Thomas Lion, Dr. Alois Sonnleitner Quelle: CBL Projektgruppe SmardScout von CBL und CCRI Quelle: CBL 4 /6

5 Auf ca Spots werden Fänger für Zielmoleküle ausgelegt, die ein Fluoreszenzsignal ausstrahlen, wenn sie angebunden haben und so Auskunft über den Erreger geben. Quelle: CBL Details zur CBL 2002 als Zentrum für Biomedizinische Nanotechnologie (ZBN) gegründet mit dem Ziel, als Impulsgeber für Biotechnologie in Oberösterreich zu wirken, wurde die außeruniversitäre Forschungsgesellschaft 2010 als Center for Advanced Bioanalysis GmbH (CBL) aus der Upper Austrian Research GmbH ausgegründet. Ein 25-köpfiges, multidisziplinäres Team aus Biologen, Medizintechnikern, Softwareentwicklern, Chemikern und Physikern entwickelt hochsensitive Analysemethoden für die nächste Generation der medizinischen Diagnostik. Davon profitieren Unternehmen und Krankenhäuser. Die CBL GmbH ist gemeinwohlorientiert und befindet sich im Eigentum der Upper Austrian Research GmbH (80%) und der Johannes Kepler Universität Linz (20%). Details zum CCRI Die St. Anna Kinderkrebsforschung (CCRI-Children s Cancer Research Institute) ist ein multidisziplinäres, international vernetztes Kompetenzzentrum, dessen Zielsetzung es ist, durch Forschung und Entwicklung zur Verbesserung der Heilungsraten von Krebserkrankungen bei Kindern und Jugendlichen beizutragen. Die enge Anbindung an das St. Anna Kinderspital, dem größten hämato-onkologischen Zentrum für Kinder in Österreich mit hohem internationalen Bekanntheitsgrad bietet die einzigartige Möglichkeit, wesentliche wissenschaftliche Fragestellungen zu untersuchen, die nicht nur zur Vermehrung des Wissens über die Tumorbiologie 5 /6

6 beitragen, sondern auch Behandlungsstrategien und Therapieeffizienz optimieren bei gleichzeitiger Minimierung von Therapienebeneffekten. Eine weitere wichtige Zielsetzung ist die Verbesserung der Früherkennung und Prävention durch Entwicklung und Adaption moderner Technologien für die Krebsdiagnostik. Die St. Anna Kinderkrebsforschung ist ein gemeinnütziger Verein, der 1986 gegründet wurde und sich ausschließlich durch Spenden und Drittmittel finanziert. Kontakt für die Medien Center for Advanced Bioanalysis GmbH Romana Maria Fuchs Gruberstraße 40-42, 4020 Linz Tel.: romanamaria.fuchs@cbl.at 6 /6