Wie sich ein bestimmtes Molekül während komplexer biologischer Prozesse verhält, ist trotz der großen biotechnologischen Fortschritte der letzten Jahre häufig noch ein Rätsel in der Biomedizin. Das neue EU-Großprojekt iSenseDNA zielt jetzt auf die Entwicklung einer Technologie, mit der ermittelt werden kann, Welche Auswirkung die Veränderung der Struktur eines Moleküls für dessen Funktion haben könnte. An dem neuen EIC-Pathfinder-Projekt, das von der Universität Uppsala koordiniert wird, sind Forschende aus acht Universitäten, Forschungszentren und Unternehmen aus sechs Ländern beteiligt.

Die Forscher des iSenseDNA-Projekts wollen eine Technologie entwickeln, die in Echtzeit bei komplexen dynamischen Prozessen Veränderungen in der Struktur eines Biomoleküls mit seiner Funktion verknüpfen kann. Gegenwärtig gibt es Technologien, mit deren Hilfe untersucht werden kann, wie ein bestimmtes Molekül während eines biologischen Prozesses funktioniert, und es gibt Technologien zur detaillierten Untersuchung der Struktur von Molekülen. Allerdings ist es bisher nicht gelungen, Struktur und Funktion in großem Maßstab zu verbinden. Daher ist es schwierig vorherzusagen, welche strukturellen Änderungen erforderlich sind, um beispielsweise ein Medikament zu verbessern.

Von entscheidender Bedeutung für das Projekt ist das schnelle, nicht-invasive optische Auslesen von biomolekularen Proben. Ein Forschungsteam bei DESY untersucht, wie dies mit Hilfe photonischer ultraschneller Lichtquellen erreicht werden kann. „Solche Lichtquellen können im Prinzip auf photonischen Chips integriert werden und könnten zu neuen kompakten und kostengünstigen Präzisionssensoren führen“, sagt Tobias Herr, der das Team bei DESY leitet.

Von zentraler Bedeutung für das Projekt ist das nicht-invasive optische Auslesen von biomolekularen Proben. Tobias Herr und sein Team bei DESY erforschen dafür, wie dies mit Hilfe von photonischen ultraschnellen Lichtquellen, die auf einem Chip integriert sind, erreicht werden kann, ein Ansatz, der in Zukunft zu einer präzisen und kostengünstigen Diagnostik führen könnte.

Im Projekt wollen die Forscher rechnerische und biotechnologische Methoden als Werkzeuge kombinieren, um Biomoleküle „in Aktion“ präzise optisch zu analysieren. Gemeinsam wollen sie einen so genannten Nano-Transducer entwickeln, einen Sensor auf DNA-Basis, der empfindlich auf strukturelle Veränderungen reagiert und diese in Echtzeit ablesen kann.

„Das multidisziplinäre Projekt ist eine Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Bereichen und Technologien, die das Potenzial hat, sonst gut verborgene Informationen über komplexe Prozesse zu extrahieren, was letztendlich zu Fortschritten in der medizinischen Diagnostik und Behandlung beitragen wird“, sagt Lynn Kamerlin (Universität Uppsala), eine der Projektkoordinatorinnen.

Die an iSenseDNA beteiligten Forscher kommen von Universitäten (Uppsala, Umeå und Padua), Forschungszentren (CNR, BIO, DESY, ESRF) und einem Unternehmen (OrganoTherapeutics, OT) aus ganz Europa (Schweden, Italien, Spanien, Deutschland, Luxemburg, Frankreich). Das Projekt verfügt über ein Gesamtbudget von etwa drei Millionen Euro und wird vom Europäischen Innovationsrat im Rahmen des EIC Pathfinder Open Call finanziert.


Weitere Informationen
EIC pathfinder-Webseite (auf Englisch)