Multiplex-Vor-Ort-Tests für die Messung von entzündungsspezifischen miRNAs und Neurotransmittern in der Diagnostik der Alzheimer Krankheit

• Antragsteller: Dr.-Ing. Can Dincer; Professor Dr. Michael Thomas Heneka
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme ; Biomedizinische Systemtechnik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 421356369

Das Hauptziel dieses Projekts ist die Implementierung einer elektrochemischen Lab-on-a-Chip-Plattform zur sensitiven Bestimmung potentieller Biomarker der Alzheimer-Krankheit in menschlichen Körperflüssigkeiten. Zu diesem Zweck werden verschiedene Biomarker (Neurotransmitter und miRNA) zur Abbildung von neuroinflammatorischen Prozessen untersucht und in Hinblick auf ihre Anwendbarkeit in der klinischen Diagnostik überprüft. Hierfür wird das entwickelte System an relevanten Bioproben von Alzheimer-Patienten, insbesondere Blut und Liquor, getestet werden.In der klinischen Diagnostik der AD, der häufigsten Form der Demenz, besteht ein starker und dringender Bedarf an neuen und komplementären Biomarkern zur Abbildung pathologischer Prozesse, wie der Depletion von Neurotransmittern oder Neuroinflammation. Meistens ist es nicht ausreichend, klinische Befunde oder die Erfolgsbeurteilung einer Therapie auf einzelnen Biomarkern aufzubauen. Es ist daher erstrebenswert, verschiedene Biomarker gleichzeitig in einem schnellen, kostengünstigen und robusten System zu testen. Daher ist es das Ziel dieses Projektes, ein neuartiges Verfahren für die Vor-Ort-Tests von Neurotransmittern sowie einer Reihe von miRNAs, welche mit Neuroinflammation assoziiert werden, zu implementieren.Neurotransmitter, wie Substanz P (SP), fungieren nicht nur als neuronaler Signalüberträger, sondern wird auch bei Entzündungsreaktionen von Immunzellen sowohl im zentralen Nervensystem als auch in der Peripherie ausgeschüttet. Trotz einer beträchtlichen Menge an Forschung zur Rolle von Neurotransmittern in der AD konnten bisher weder die genaue Beteiligung dieser Substanz am pathologischen Geschehen noch seine mögliche Verwendung als Biomarker hinreichend geklärt werden. Insbesondere in Bezug auf Neurotransmitter als Biomarker in AD wird dieses Projekt daher einen wertvollen Beitrag liefern können.MiRNAs sind kurze, nicht-kodierende RNA-Moleküle mit Schlüsselfunktionen in der Regulation der Genexpression. Die Expression einiger miRNAs ist krankheitsspezifisch und kann daher für die Diagnostik verwendet werden. Daher haben miRNAs an Bedeutung für Studien gewonnen, in denen neue potentielle Biomarkerkandidaten für Krankheiten wie Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Demenzen wie AD und Neuroinflammation gesucht werden. Im zweiten Projektteil sollen verschiedene miRNAs als Biomarker für AD untersucht werden. Dazu soll ein System zur gleichzeitigen Detektion von vier miRNAs etabliert und auf seine Verwendbarkeit in der klinischen Diagnostik hin untersucht werden.Die erfolgreiche Demonstration der vorgeschlagenen Mikrofluidik-Plattform wird zahlreiche Vorteile mit sich bringen, darunter die Möglichkeit miRNAs schnell und direkt ohne vorherige Amplifikation zu messen. Eine solche Plattform wäre ein wichtiger Meilenstein für die Analyse von Neuroinflammation in AD und darüber hinaus, da sich das Messprinzip auf vielfache Anwendungsbereiche übertragen ließe.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen