Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Das Projekt umfasst die Entwicklung und den Einsatz eines Detektionsverfahrens f\u00fcr die Telomeraseaktivit\u00e4t, die Kanzerogenit\u00e4t von Substanzen anzeigen kann. Ziel des Vorhabens war es, ein Testverfahren zu entwickeln, das die Stoffwirkung auf Mensch und Umwelt spezifischer anzeigen kann als derzeit g\u00e4ngige Mutagenit\u00e4tstests. Es sollen damit Materialien in ihrer Entwicklungsphase bewertet werden k\u00f6nnen, um so in einem fr\u00fchen Stadium der Produktentwicklung zuk\u00fcnftige Umweltbelastungen und Gesundheitsgef\u00e4hrdungen zu vermeiden. \u00d6kologisch betrachtet w\u00e4re dies ein wichtiger Schritt in Richtung umweltvertr\u00e4glicher Produktentwicklung. Hierbei k\u00f6nnten in hohem Ma\u00dfe Ressourcen und Kosten schon in der Entwicklungsphase eingespart werden. Der neue Bioassay w\u00fcrde damit auch zur Reduzierung von Tierversuchen beitragen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZur Durchf\u00fchrung des Vorhabens werden faseroptische Biosensortechnologie mit einem geeigneten Zellkultursystem kombiniert. Da die Telomerase selbst eine Polymerase ist, wird erwartet, dass ihre Aktivit\u00e4t auch ohne einen Amplifikationsschritt durch die Polymerasekettenreaktion (PCR) nachgewiesen werden kann. Als erster Schritt wurde mit einer Reversen Transkriptase als Modell der Nachweis von Polymeraseaktivit\u00e4t an RNA-Templaten auf dem Biosensor gef\u00fchrt. Dieser Schritt war erforderlich, da die Telomerase ebenso als Reverse Transkriptase aufgefasst wird, die allerdings ihr Template im Ribonukleinkomplex mit sich f\u00fchrt (Familie der TERT Enzyme), aber nicht in isolierter Form zur Verf\u00fcgung steht.
\nDer zweite Schritt bestand daher im Nachweis der Telomeraseaktivit\u00e4t im Zellextrakt mittels Biosensortechnologie. Faseroptische Fluoreszenzsensorik wurde zur Erh\u00f6hung der Sensitivit\u00e4t eingef\u00fchrt.
\nDer dritte Schritt war die Anwendung des Messverfahrens auf Zellkulturen, die eine erh\u00f6hte Telomeraseaktivit\u00e4t haben, sowie dem Nachweis der Spezifit\u00e4t der Aktivit\u00e4t in bekannten, kontrollierten Systemen. Im vierten Schritt sollten die Bedingungen der Kulturf\u00fchrung f\u00fcr eine konstante Telomeraseaktivit\u00e4t etabliert werden. Im f\u00fcnften Schritt sollte das Zellkultursystem in der Kombination mit dem Sensor auf Modellsubstanzen angewandt werden und die Korrelation der gezielten Noxen mit den Konzentrationen ermittelt werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Zur Durchf\u00fchrung des Vorhabens werden faseroptische Biosensortechnologie mit einem geeigneten Zellkultursystem kombiniert. Da die Telomerase selbst eine Polymerase ist, wird erwartet, dass ihre Aktivit\u00e4t auch ohne einen Amplifikationsschritt durch die Polymerasekettenreaktion (PCR) nachgewiesen werden kann. Als erster Schritt wurde mit einer Reversen Transkriptase als Modell der Nachweis von Polymeraseaktivit\u00e4t an RNA-Templaten auf dem Biosensor gef\u00fchrt. Dieser Schritt war erforderlich, da die Telomerase ebenso als Reverse Transkriptase aufgefasst wird, die allerdings ihr Template im Ribonukleinkomplex mit sich f\u00fchrt (Familie der TERT Enzyme), aber nicht in isolierter Form zur Verf\u00fcgung steht. Der zweite Schritt bestand daher im Nachweis der Telomeraseaktivit\u00e4t im Zellextrakt mittels Biosensortechnologie. Faseroptische Fluoreszenzsensorik wurde zur Erh\u00f6hung der Sensitivit\u00e4t eingef\u00fchrt.
\nDer dritte Schritt war die Anwendung des Messverfahrens auf Zellkulturen, die eine erh\u00f6hte Telomeraseaktivit\u00e4t haben, sowie dem Nachweis der Spezifit\u00e4t der Aktivit\u00e4t in bekannten, kontrollierten Systemen. Im vierten Schritt sollten die Bedingungen der Kulturf\u00fchrung f\u00fcr eine konstante Telomeraseaktivit\u00e4t etabliert werden. Im f\u00fcnften Schritt sollte das Zellkultursystem in der Kombination mit dem Sensor auf Modellsubstanzen angewandt werden und die Korrelation der gezielten Noxen mit den Konzentrationen ermittelt werden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
\u00b7\tP. M. Schmidt, F. Kleinjung, F. W. Scheller, F. F. Bier (2000): Kinetic Characterization of Reverse Transcriptase on Nucleic Acid Modified Surfaces, 6th World Congress on Biosensors, San Diego, USA, Book of Abstracts p.226.
\n\u00b7\tF. F. Bier, P. M. Schmidt (2000): Optische Sensorik f\u00fcr die Aktivit\u00e4t von DNA-modifizierenden Enzymen, Task Force Workshop Faseroptische Sensoren, 4.9.2000, Potsdam.
\n\u00b7\tF. F. Bier, P. M. Schmidt (2001): Sensoric Approach to the Determination of Cancerogenity by Measurement of Telomerase Activity, Task Force Toxicity Sensors, 5.2.2001, Hannover.\u00b7\tP. M. Schmidt, F. W. Scheller, F. F. Bier (2001): Telomeraseaktivit\u00e4t auf nukleins\u00e4uremodifizierten Sensoroberfl\u00e4chen, 2. deutsches BioSensor Symposium, T\u00fcbingen.
\n\u00b7\tP. M. Schmidt, E. Matthes, F. W. Scheller, F. F. Bier (2001): Nachweis der Telomeraseaktivit\u00e4t in Zellkulturen mittels eines faseroptischen Sensors. In: Erb, R. & Heiden, S. (Hrsg.) (2001): Sensorik, Sonderausgabe BIOSpektrum: 47-51.
\n\u00b7\tP. M. Schmidt, E. Matthes, F. W. Scheller, M. Bienert, C. Lehmann, A. Ehrlich, F. F. Bier (2002): Realtime determination of telomerase activity in cell extracts using an optical biosensor. Biol. Chem. 383: 1659-1666.
\n\u00b7\tP. M. Schmidt, C. Lehmann, E. Matthes, F. F. Bier (2002): Detection of activity of telomerase in tumor cells using fiber optical biosensors. Biosensors & Bioelectronics 17: 1081-1087<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die grunds\u00e4tzlichen Voraussetzungen f\u00fcr die Entwicklung eines Cancerogenit\u00e4tsassays auf Basis von Biosensorik mittels Messung der Telomeraset\u00e4tigkeit konnten erfolgreich gezeigt werden. Die Telomeraseaktivit\u00e4t auf der Oberfl\u00e4che wurde an immobilisierten spezifischen Primern nachgewiesen. Zielgerecht konnte dabei auf einen Amplifizierungsschritt wie der PCR verzichtet werden. Ein wesentliches Ergebnis f\u00fcr die weitere Entwicklung stellt die Hybridisierung der neu synthetisierten Telomere mit einem FITC-gelabelten Oligomer dar. Es wurde eine Methode gefunden, mit der die st\u00f6renden Einfl\u00fcsse der Sekund\u00e4rstrukturen der Telomere beseitigt worden sind. Damit wurde die untere Nachweisgrenze auf nur noch 50.000 Zellen verringert. Es wurde auch eine weitere Zelllinie (NIH 3T3) verwendet, die keine oder nur eine sehr geringf\u00fcgige Telomeraseaktivit\u00e4t aufweist. Bei diesen Zellen wurde die Induktion durch ein bekanntes Cancerogen anhand des Anstiegs der Telomeraseaktivit\u00e4t nachgewiesen. Die Entwicklung des Assays verlief erfolgreich und eine kommerzielle Umsetzung des Assays durch den beteiligten Industriepartner soll im weiteren Verlauf angestrebt werden. Neben dem potenziellen Einsatz des Assays in der pharmazeutischen, kosmetischen und chemischen Industrie, wo u. a. auch Tierversuche vermindert werden k\u00f6nnten, sollte auch der medizinische Aspekt nicht vernachl\u00e4ssigt werden, da dieser Ansatz das Potenzial besitzt, als schneller, zuverl\u00e4ssiger Assay f\u00fcr den Nachweis transformierter Zellen weiterentwickelt zu werden. F\u00fcr diesen Einsatzbereich wird jetzt ein Industriepartner gesucht.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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