Schlafkrankheit vor ersten Symptomen nachweisbar

Foto: Aptamer-Struktur

Struktur eines Aptamers zur Detektion von
Erregern der afrikanischen Schlafkrankeit;
© TU Darmstadt

Die den ganzen Tag über aktive Tsetsefliege überträgt einen einzelligen Parasiten der Gattung Trypanosoma. Mit diesem Parasiten Infizierte sterben ohne Behandlung, aber auch eine Therapie im fortgeschrittenen Stadium, also einige Wochen bis Monate nach der Infektion, ist schwierig. Dann sind die Parasiten nämlich bereits in das Zentralnervensystem vorgedrungen, wo sie irreversible Schädigungen hervorrufen.

Ab diesem Zeitpunkt stehen nur noch hochtoxische Medikamente wie Arsenverbindungen zur Verfügung; wegen der schweren Nebenwirkungen muss die Behandlung im Krankenhaus vorgenommen werden und nicht selten kostet sie den Patienten sogar das Leben. Infiziert werden zudem auch Rinder. Die ausgemergelten Haustiere, die immer wieder in Fernsehberichten auftauchen, leiden nicht selten an der Schlafkrankheit. So zerstört die tückische Infektionskrankheit zusätzlich noch die Lebensgrundlage der Menschen in den gefährdeten Regionen.

„Wir können nun schon vor dem Ausbruch der Krankheit mit wenigen Blutstropfen herausfinden, ob ein Mensch infiziert ist oder nicht“, berichtet Professor H. Ulrich Göringer von der Technischen Universität Darmstadt. Er und seine Mitarbeiter haben für die Analyse einen neuartigen synthetischen Biosensor entwickelt. Hierfür kombinieren sie erstmals die Potentiometrie – ein altbekanntes Verfahren zum Nachweis eines Stoffes durch Messung von Spannungsänderungen – mit biologischen Molekülen, die als Nachweis-Sonden dienen. Diese Moleküle sind ionisch, tragen also eine elektrische Ladung, die sich bei Reaktion mit anderen Molekülen verändern kann. Diese Veränderung wird mit einer Mikroelektrode in einer Probelösung, zum Beispiel Blut, ermittelt. Die Elektrode ist aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen aufgebaut, an die das biologische Molekül gekoppelt ist. Indem es an den spezifischen Parasiten bindet, wird dieser nachgewiesen.

Das biologische Molekül ist ein sogenanntes Aptamer, wird chemisch erzeugt und ist vergleichbar mit den Erbinformationen tragenden DNA- und RNA-Molekülen. Die Darmstädter haben ein für den Erreger der Schlafkrankheit spezifisches Aptamer entwickelt, das aufgrund seiner Struktur mit großer Spezifität an die Parasiten bindet. Benetzt man nun die aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen und dem Aptamer bestehende Mikroelektrode mit einer Testlösung die den Erreger enthält, binden die Aptamere an die Trypanosomen, wodurch sich die Ladung der Moleküle ändert und damit die Spannung an der Elektrode. „Da die Nanoröhrchen sehr gut leitfähig sind, ist unsere Nachweismethode ultrasensitiv. Es genügen wenige Erreger-Moleküle in einem Blutstropfen.“

MEDICA.de; Quelle: Technische Universität Darmstadt