Ultra-empfindlicher Nachweis von Analyten durch kinetische Korrekturlesung

• Antragsteller: Dr. Fabian Schnitter
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2023 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525991311

Die derzeitigen immunologischen Assays haben schlechte Nachweisgrenzen, was die frühzeitige Erkennung von pathologischen Zuständen erschwert. Neben der geringen Empfindlichkeit wird die Messung von Proteinen des Weiteren durch eine geringe Spezifität erschwert. Diese ist Ursache von unspezifischen Antikörper-Antigen-Wechselwirkungen. Ich schlage vor, DNA-Nanotechnologie mit kinetischem Korrekturlesen zu kombinieren, um einen ultrasensitiven, hintergrundfreien Nachweis von Analyten zu erreichen. In einem solchen Ansatz würden kurze Oligonukleotide polymerisieren und dadurch in Form von mikroskopischen Strukturen die Anwesenheit eines Analyten anzeigen. Die Polymerisation würde durch DNA-Origami Kristallisationskeime eingeleitet werden, welche als Einzelmoleküle vorliegen. So könnte die Empfindlichkeit des Assays bis auf die Ebene einzelner Moleküle gesteigert werden. Neben der vielversprechenden hohen Empfindlichkeit, sollte eine hohe Spezifität durch einen kinetischen Korrekturleseschritt gewährleistet werden. Ich beabsichtige falsch-positive Signale herauszufiltern, indem die Kristallisationskeime mit der Zeit zerstört werden. Durch die Stabilisierung des Keims in Gegenwart eines Analyten würden jedoch nur echt-positive Signale eine gewisse Zeit des Korrekturlesens überleben. Ich plane, das Konzept zunächst mit dem Nachweis von DNA zu testen. Insbesondere kurze Oligonukleotide wie siRNA sind aufgrund ihrer Länge derzeit schwer nachzuweisen. Dann werde ich den Assay auf Proteine ausweiten, indem ich die Nachweisgrenze eines Modellproteins abschätze.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. William M. Shih