Durchbruch in der Diagnostik: LMU-Forschung verbessert Schnelltests mit DNA-Nanotechnologie

Ein Forschungsteam der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) hat eine bahnbrechende Methode entwickelt, die die Empfindlichkeit von Schnelltests um das bis zu 125-Fache steigern kann. Mithilfe der sogenannten DNA-Origami-Technologie wird die Signalverstärkung auf molekularer Ebene ermöglicht, wodurch die Früherkennung von Krankheiten wie Schlaganfällen und Herzinfarkten deutlich verbessert wird. Das Verfahren könnte bald zur Marktreife gelangen und die Diagnostik revolutionieren.

KKZ-Überblick

  • Technologie: DNA-Origami-basierte Signalverstärkung für Schnelltests.

  • Empfindlichkeit: Bis zu 125-fache Verstärkung von Biomarker-Signalen.

  • Anwendungsbereiche: Früherkennung von Herzinfarkten, Schlaganfällen und anderen Krankheiten.

  • Kosten: Etwa ein Cent pro Test – kosteneffizient und vielseitig einsetzbar.

  • Förderung: EXIST-Forschungstransfer-Programm des Bundes unterstützt die Entwicklung zur Produktreife.

DNA-Origami: Präzision auf Nanomaßstab

Das neue Verfahren basiert auf der DNA-Origami-Technologie, bei der DNA ähnlich wie Papier in nanoskopische Strukturen gefaltet wird. Diese Strukturen fungieren als molekulare Verstärker, die Nachweisantikörper mit signalgebenden Markierungen verbinden. Dadurch können Biomarker, die nur in Spuren im Blut, Speichel oder Urin vorhanden sind, zuverlässig nachgewiesen werden.

Dr. Heini Ijäs, Hauptautorin der Studie, erklärt: „Unsere Technologie ermöglicht es, den Amplifikationsfaktor genau einzustellen, wodurch Schnelltests für klinische Anwendungen zuverlässiger und effektiver werden.“

Verbesserte Diagnostik für lebensbedrohliche Erkrankungen

Die neue Methode adressiert eine zentrale Schwäche herkömmlicher Schnelltests: deren begrenzte Empfindlichkeit bei niedrigen Konzentrationen von Biomarkern. Dies ist besonders kritisch bei Erkrankungen wie Schlaganfällen oder Herzinfarkten, bei denen eine schnelle Diagnose über Leben und Tod entscheiden kann.

Beispiele für verbesserte Tests:

  • Herzinfarktmarker: Kardiales Tropinin I (cTnI).

  • Schlaganfallmarker: Neurofilament-Leichtkette (Nfl).

Die Technologie könnte auch auf andere Biomarker und Proben wie Drogen oder Krankheitserreger angepasst werden, was ihre Vielseitigkeit unterstreicht.

Kosteneffizienz und breite Anwendungsmöglichkeiten

Die Herstellungskosten für den molekularen Verstärker belaufen sich auf etwa einen Cent pro Test, was ihn sowohl für klinische als auch für Heimtests erschwinglich macht. Besonders kleinere Kliniken und Arztpraxen ohne schnellen Zugang zu Laboren sowie Notaufnahmen könnten von dieser Innovation profitieren.

Dr. Maximilian Urban betont: „Wir wollen die Technologie für Ärzte im Alltag nutzbar machen und die Patientenversorgung verbessern.“

Förderung durch den Bund

Das EXIST-Forschungstransfer-Programm des Bundes unterstützt das Team bei der Weiterentwicklung zur Produktreife. Die hohe Nachfrage nach präzisen und schnellen Diagnoseverfahren zeigt das Potenzial dieser Technologie für den medizinischen Alltag.

Zukunftsperspektiven

Die Forschungsergebnisse wurden im Fachmagazin Nature Communications veröffentlicht und könnten einen Meilenstein in der Diagnostik darstellen. Die Kombination aus hoher Empfindlichkeit, Kosteneffizienz und Vielseitigkeit macht diese Methode zu einer vielversprechenden Lösung für die Früherkennung zahlreicher Krankheiten.

Mit dieser Innovation könnte die Diagnostik weltweit verbessert werden – ein Gewinn für Patienten und medizinisches Fachpersonal gleichermaßen.