Entwicklung einer diagnostischen Plattform zur schnellen und unkomplizierten Evaluierung der therapeutischen Effizienz von Wirkstoffen und Wirkstoffkombinationen durch Kombination von Einzelzellanalyse und Tropfen-basierter Mikrofluidik

• Antragstellerin: Dr. Stefanie Utech
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 213108952

Die Behandlung von Krebserkrankungen ist bis heute eine anspruchsvolle und langwierige Aufgabe, welche durch Resistenzen und patientenspezifische Reaktionen häufig erschwert wird. Die Evaluierung von Wirkstoffeffizienten ist hierbei eine entscheidende Voraussetzung für eine erfolgversprechende Therapie. Einen besonders vielversprechenden Ansatz zur schnellen und hoch effizienten Analyse der Effektivität von Wirkstoffen und Wirkstoffkombinationen stellt die Kombination aus Einzelzellanalyse und Mikrofluidik dar. Basierend auf früheren Arbeiten beabsichtigen wir die Entwicklung eines Einzelzell-basierten mikrofluidischen Systems als diagnostische Einheit zur Evaluierung von Wirkstoffeffizienzen. Zentrales Element ist hierbei die Verkapselung von einzelnen humanen Primärzellen in Tröpfchen, welche als Pikokompartments fungieren und somit die Möglichkeit einer individuell kontrollierbaren Einstellung und Analyse der Umgebung der Zellen bieten. Mithilfe von Pikoinjektoren können Wirkstoffe und Wirkstoffkombinationen mit subpikoliter-Präzession in den entsprechenden Tropfen eingebracht werden. Besonders hervorzuheben ist die Möglichkeit der simultanen Injektion von Therapeutika, welche durch Serienschaltung mehrerer Pikoinjektoren erreicht werden kann. Die Verkapselung der Zellen ermöglicht zusätzlich zur gezielten Manipulation einen unkomplizierten Transport der Zellen innerhalb des mikrofluidischen Systems. Die Zellen können somit unabhängig inkubiert und analysiert werden. Das beschriebene System erlaubt eine schnelle und unkomplizierte Evaluierung von Wirkstoffeffizienzen, wobei eine deutliche Verringerung der benötigten Materialien wie Zielzellen und Wirkstoffmengen im Vergleich zu herkömmlichen Methoden erreicht werden kann. Das geplante Projekt stellt somit ein vielversprechendes System zur diagnostischen Analyse dar, welche pharmakologische Untersuchungen erleichtern und somit zur schnelleren und effizienteren Krebstherapie beitragen kann.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. David A. Weitz