Alzheimer: Mit 3D-Chip der Krankheit auf der Spur

23. Mai 2013, 17:16
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Um den Krankheitsverlauf von Alzheimer zu untersuchen, entwickelten Leipziger Forscher einen 3D-Chip - künftig soll er auch zur Diagnostik eingesetzt werden

Leipzig -  Forscher vom Biotechnologisch-Biomedizinischen Zentrum (BBZ) der Universität Leipzig haben einen Chip entwickelt, der ihnen wichtige Daten liefert, um den Verlauf der Krankheit an neuronalen Zellmodellen im Labor besser zu verstehen. Ursache für die Alzheimer-Krankheit sind Proteine und Eiweißmoleküle, die sich verändern und die Nervenzellen der Betroffenen absterben lassen. Mit dem neuen Chip kann dieser Prozess nun im Labor besser sichtbar gemacht werden.

Informationen in Echtzeit

Das entwickelte Verfahren basiert auf neuen Bio-Chips, die aus Nervenzellen wichtige Informationen über krankhafte Veränderungen in Echtzeit auslesen können. Sie liefern genaue Informationen über Krankheitsprozesse, etwa wie aggressiv die Krankheit verläuft und was genau in den Zellen passiert. In der Folge können die 3D-Chips auch anzeigen, welche Therapien wirken und ob potenzielle Wirkstoffe tatsächlich anschlagen.

"Unser Chip ist nicht als Implantat gedacht, sondern als externes Instrument, das der Entwicklung von Medikamenten dient und geeignete Therapien identifiziert", sagt Andrea A. Robitzki von der Uni Leipzig. Zum Beispiel sehe man, wie genau bei einer Alzheimer-Erkrankung Nervenfasern absterben und das neuronale Netz zerfällt. "Wir simulieren in unserem Labor einen aggressiven Krankheitsverlauf, um dann über die Zugabe verschiedener Medikamente zu testen, ob diese wirken oder nicht", so die Forscherin.

Den Chip gibt es in verschiedenen Varianten und Formaten. "Für die 3D-Modelle nutzen wir einen Chip, der auf einem Messareal von einem Quadratzentimeter mehrere sogenannte Töpfchen in vereint. Damit lassen sich dreidimensionale Hirnstrukturen auslesen", sagt Robitzki. Auf dem Chip sind Elektroden integriert, an die Wechselstrom angelegt wird. Ändert sich der elektrische Widerstand, bedeutet das indirekt, dass sich in den Eiweißstrukturen der Zelle etwas verändert hat. Diese Widerstandsänderungen zeichnet der Chip auf.

Mobile Diagnostik per Biosensor

Ein weiteres wichtiges Arbeitsfeld des Forscherteams ist die mobile Diagnostik. Noch Zukunftsmusik, aber denkbar: Ein Patient trägt einen Biosensor am oder im Körper, und dieser informiert ihn und auch seinen betreuenden Arzt jederzeit über den Verlauf der Krankheit."Einen Krankheitsverlauf ständig zu beobachten ist eine maßgebliche Methode, um dem Patienten in Zukunft die bestmögliche Therapie anzubieten", sagt Robitzki.

Probleme könnten dann bereits festgestellt und behandelt werden, bevor schwerwiegende Folgen für den Patienten entstehen. Diese mobile Diagnostik könnte dann mit der Freisetzung eines Medikaments kombiniert werden."Solch eine personalisierte Medizin ist zum Beispiel für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, aber auch bei Krebstherapien denkbar", erklärt die Leipziger Wissenschaftlerin. Patienten könnte somit trotz ihrer Krankheit eine höhere Lebensqualität ermöglicht werden.

"Zusammen mit den Universitäten in Mainz und Graz arbeiten wir zudem an Biosensoren, die während einer chirurgischen Entfernung von Tumorzellen im Gehirn zum Einsatz kommen könnten", berichtet Andrea Robitzki. "Der operierende Arzt bekäme ein Hilfsmittel an die Hand, das ihm signalisieren könnte, welches Gewebe wirklich vom Tumor betroffen ist und entfernt werden sollte." (red, derStandard.at, 23.5.2013)

  • Leipziger Forscher entwickelten einen Mikrochip, der den Krankheitsverlauf von Alzheimer detailliert untersucht und aufzeichnet.
    foto: uni leipzig

    Leipziger Forscher entwickelten einen Mikrochip, der den Krankheitsverlauf von Alzheimer detailliert untersucht und aufzeichnet.

  • Künftig soll der Chip auch zur mobilen Diagnostik und Echtzeitüberwachung von Patienten zum Einsatz kommen.
    foto: uni leipzig

    Künftig soll der Chip auch zur mobilen Diagnostik und Echtzeitüberwachung von Patienten zum Einsatz kommen.

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