Sorting Sounds - Eine Hochdurchsatz-Mikrofluidik-Screening-Plattform für die Entwicklung genetisch kodierter Label für die optoakustische Bildgebung

• Antragsteller: Andre Stiel, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Biophysik ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 323341449

Optoakustische (OA) Bildgebung ist eine vielversprechende Technik, mit unerreichter Eindringtiefe und hoher Lokalisationspräzision. Diese Verbindung erlaubt eine umfassendere 3D Bildgebung in vivo. Da OA ein relativ neues Verfahren ist, ist die Anzahl der zur Verfügung stehenden Label noch sehr begrenzt. Bisher wurden lediglich einige speziell für OA optimierte Label vorgestellt, wobei nur ein Bruchteil genetisch kodierbar ist. Dies ist jedoch eine entscheidende Voraussetzung für zielgerichtete in vivo-Bildgebung.Aus molekularer Sicht eignet sich die große Bandbreite der aus der Fluoreszenzmikroskopie bekannten Label, speziell solche vom Typ des grün fluoreszierenden Proteins. Jedoch sind diese Label auf eine möglichst große Helligkeit optimiert, was für ihre Anwendung in OA-Verfahren problematisch ist, da diese Technik hauptsächlich auf strahlungsfreier Deexcitation basiert. Ferner werden deutlich infrarot-verschobene Label benötigt, um den Vorteil der OA, ihre hohe Eindringtiefe, ausschöpfen zu können. Daher sind maßgeschneiderte Label zwingend erforderlich, um das volle Potential dieses neuen bildgebenden Verfahrens optimal nutzen zu können.Neben den notwendigen Techniken des Proteindesigns ist ein Aufbau zur Hochdurchsatz-Analyse der Eigenschaften der entwickelten Label für das Gelingen eine entscheidende Vorrausetzung. Bei der Entwicklung von Labeln für die Fluoreszenzmikroskopie kann das Fluoreszenzsignal als Analysekriterium herangezogen werden. Da dies für OA jedoch nicht möglich ist, müssen neue Analyse-Strategien speziell für OA entwickelt werden.Der vorliegende Antrag beinhaltet die Konstruktion eines auf Mikrofluidik basierenden Hochdurchsatz- Zytometers für OA. Darüber hinaus werden wir zur Demonstration der Anwendbarkeit diesen Aufbau für die Entwicklung von OA-Labeln durch gerichtete Evolution und Hochdurchsatz-Analyse verwenden.In Vorarbeiten konnten wir bereits die Detektion von OA-Signalen in einzelnen Zellen mittels Mikrofluidik-Technologie zeigen, was es uns ermöglicht, die Anforderungen an den finalen Aufbau zu konkretisieren. Des Weiteren haben wir verschiedene rote GFP-ähnliche Proteine in OA getestet, um ihr Potential als Startpunkte für die gerichtete Evolution zu bestimmen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Dye Laser System
• Gerätegruppe: 5720 Farbstoff-Laser