Medikamente dosieren: Glühwürmchen standen Pate
Heidelberg. (mpi/sal) Für die Behandlung der meisten Krankheiten müssen Medikamente sehr genau und für jeden Patienten passend eingestellt werden. Dafür sollte die Konzentration des Wirkstoffs regelmäßig kontrolliert werden. Wer an Diabetes leidet oder ein Blut verdünnendes Medikament nehmen muss, kennt das, aber es betrifft auch viele Krebspatienten. Forscher des Max-Planck-Instituts für medizinische Forschung in Heidelberg haben nun ein System für solche Messungen verbessert. Die meisten dieser Geräte basieren auf der Erfassung von Lichtsignalen, die durch das Enzym Luciferase erzeugt werden. Dieses Enzym lässt auch Glühwürmchen leuchten.
NanoLuc ist eine solche synthetische Luciferase, die sehr helles, sichtbares blaues Licht erzeugt; das entspricht einer Wellenlänge von ungefähr 460 Nanometern. Für biologische Proben ist diese Wellenlänge aber zu gering, da sie in Blut zum Beispiel absorbiert wird und von Sensoren so nicht mehr wahrgenommen werden kann. Das Team um Kai Johnsson, Leiter der Abteilung Chemische Biologie, hat dazu ein bereits vorhandenes System weiterentwickelt. Jetzt können die Luciferase-Detektoren auch Licht im roten sichtbaren Bereich bis zu 680 Nanometer abgeben.
"Dadurch können wir das Problem der Absorption umgehen und auch Konzentrationen im Blut genau messen", so Julien Hiblot, einer der beteiligten Wissenschaftler. Die Farbigkeit des Systems wird dabei gesteuert, indem man kleine, farbige Moleküle (Fluorophore) zugibt. Sie sind über ein zweites Protein mit der Luciferase verbunden und verändern so das abgegebene Licht.
Aber wie erkennt das System dann überhaupt, wie viel des Medikaments sich in der Probe befindet, die der Patient daheim auf den Messstreifen auftragen kann? Dafür haben die Wissenschaftler einen Baustein eingefügt, an den die Wirkstoffe andocken können. Abhängig von der Menge an Wirkstoff gibt das System dann ein stärkeres oder ein schwächeres Lichtsignal ab. Dieses Signal wird aufgezeichnet und anschließend in eine Konzentration umgerechnet. Darauf kann der Nutzer dann reagieren und selbst oder in Absprache mit seinem behandelnden Arzt die Dosis des Medikaments anpassen.
Da das System in verschiedenen Farben eingestellt werden kann, macht es zusätzlich die gleichzeitige Analyse mehrerer Substanzen möglich. "Noch ist das Grundlagenforschung, aber wir hoffen, dass die neue Technologie in einiger Zeit für Patienten und Ärzte anwendbar ist" erklärte Kai Johnsson auf Anfrage der RNZ.