Ein Hochdurchsatz-Multiwell-Instrument für dynamische Lichtstreuung

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 520417342

Wir beantragen ein Gerät für die dynamische Lichtstreuung (DLS), dass geeignet für Mikrotiterplatten ist, mit sehr geringen Volumina auskommt und das mit einem Mikrotiterplattenhotel ausgestattet ist. Das Gerät unterscheidet sich von unserem derzeitigen Modell und von anderen Angeboten auf dem Markt durch seine Fähigkeit, mit extrem kleinen Probenvolumina (< 0,1 µL) zu arbeiten, und die Verfügbarkeit eines eingebauten Mikroskops für die Bildgebung sowohl im UV- als auch im VIS-Bereich. Im Vergleich zu unserem derzeitigen Ein-Küvetten-Instrument wird das Mikrotiterplatten-basierte Konzept des vorgeschlagenen Geräts unsere Experimente voraussichtlich um zwei Größenordnungen beschleunigen. In den Pausen zwischen den Messungen werden die Platten in einer angeschlossenen temperaturgesteuerten Hoteleinheit gelagert, die vollständig automatisiert ist und mehrere Platten aufnehmen kann. Dieses Gerät wird unsere Forschungsaktivitäten unterstützen, die sich auf die Proteinaggregation und ihre pathophysiologische Bedeutung bei neurologischen Erkrankungen konzentrieren. Wesentliche Ziele in diesen Projekten sind die Charakterisierung der Selbst- und Heteroassoziation von Proteinen, ihre Fehlfaltungswege und die daraus resultierenden Aggregationszustände. Bei diesen Studien stellen physikalisch-chemische Parameter wie Temperatur, pH-Wert, Ionenstärke und andere Lösungsmitteleigenschaften wichtige zu untersuchenden Variablen dar. Die Aggregation und Fibrillierung von Proteinen führt zu einer Vergrößerung des effektiven hydrodynamischen Radius der Partikel und damit zu einer Zunahme der Streuintensität und einer Verlangsamung ihrer Fluktuation. Mit Hilfe kinetischer Modelle können wir dann den Aggregationsmechanismus des betreffenden Proteins beschreiben. In einem weiteren wichtigen Zweig unserer Forschung setzen wir die Erkenntnisse über die Proteinaggregation bei menschlichen Krankheiten für die Entwicklung von Therapeutika ein. Viele unserer therapeutischen Wirkstoffkandidaten sind L- oder D-enantiomere Peptide, die mit Hilfe der Phage-Display (PD)- oder Spiegelbild-PD-Technologie identifiziert wurden. In diesem Fall stellt die DLS eine effiziente Möglichkeit dar, große Mengen maßgeschneiderter Peptide unter verschiedenen Bedingungen zu charakterisieren, ohne dass eine chemische Markierung, z. B. mit Fluoreszenzfarbstoffen, erforderlich ist, die die Eigenschaften der untersuchten Verbindungen erheblich verändern kann. Aggregatsysteme sind extrem empfindlich für die Umgebungsbedingungen, so dass die Gewährleistung der Reproduzierbarkeit der Ergebnisse besonders anspruchsvoll ist. Die Möglichkeit der parallelen Handhabung von 96 Proben auf einer einzigen Platte in Verbindung mit der präzisen zeitlichen Planung der Messungen und der Temperaturkontrolle während der Inkubation, wie sie das vorgeschlagene Gerät bietet, wird die Validität der gewonnenen Daten drastisch erhöhen und Studien ermöglichen, die mit dem derzeit verfügbaren Gerät nicht möglich sind.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Ein Hochdurchsatz-Multiwell-Instrument für dynamische Lichtstreuung
• Gerätegruppe: 5360 Meßgeräte für gestreutes und reflektiertes Licht, optische Oberflächen-Prüfgeräte
• Antragstellende Institution: Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
• Leiter: Professor Dr. Dieter Willbold, Ph.D.