Ersatz für Antikörper

Die Fluoreszenzmikroskopie macht die molekularen Bausteine von Zellen sichtbar. Proteine von Nervenzellen zum Beispiel lassen sich mit Sonden markieren, die dann mit Licht angeregt werden und daraufhin fluoreszieren. „Eine große Schwierig­keit dabei ist es, das jeweils interessierende Protein effektiv und hoch spezifisch zu markieren“, sagt Markus Sauer vom Lehrstuhl für Bio­technologie und Bio­physik der Universität Würzburg. Für diesen Zweck würden oft Anti­körper eingesetzt, weil sie fest und selektiv an Proteine binden. „Allerdings ergeben sich daraus relativ unscharfe Bilder, weil die Anti­körper selbst große Proteine sind.“

Die Nachteile von Antikörpern zeigen sich unter anderem in der neuro­biologischen Forschung – etwa wenn es darum geht, auf molekularer Ebene die Funktions­weise des Gehirns und der Nerven­zellen zu verstehen. Hier gab es mehrere Versuche, das Synapsen-Gerüst­protein Gephyrin mit verbesserten Markern sichtbar zu machen. „Doch die Ansätze waren bis jetzt wenig praktikabel, weil sie entweder eine genetische Manipulation der Zellen voraussetzten oder eben auf Anti­körpern basierten, die wiederum durch ihre erhebliche Größe die Auflösung der Bilder einschränkten“, erklärt Sauer.

Um auf diesem Feld Fortschritte zu erzielen, hat Sauers Forschungs­gruppe in Kooperation mit der Universität Kopenhagen eine alternative Strategie verfolgt: die Entwicklung von Peptid-Sonden. Diese sollten wesentlich kleiner als Anti­körper sein, aber trotzdem mit vergleichbarer Effektivität an ihre Ziel­proteine binden. „Hier in Kopenhagen haben wir eine Technologie-Plattform aufgebaut, die es uns ermöglicht, eine Vielzahl modifizierter Peptide im Mikrochip-Format gleichzeitig darzustellen und zu testen. Damit war es uns ein Leichtes, ein spezifisches Peptid für Gephyrin zu entwickeln“, sagt Hans Maric vom Zentrum für Bio­pharmazeutika. Damit das Peptid auch als Sonde taugt, wurde es mit zwei weiteren Funktionalitäten versehen: Eine macht es membran­gängiger, die andere verleiht ihm Fluoreszenz.

Bisher hat die Forschungsgruppe an der Uni Würzburg die neuen Sonden vor allem benutzt, um die Praktikabilität des Ansatzes zu prüfen. Mit den Ergebnissen ist das Team zufrieden: „Es erscheint uns jetzt möglich, ähnliche Sonden für andere Schlüssel­proteine zu entwickeln“, so Sauer. Der Würzburger Professor beschreibt die Möglichkeiten, die sich durch die neue Entwicklung ergeben: „Hoch spezifische, effektiv bindende und vor allem kleine Sonden haben ein großes Potential. Sie können helfen, die Anordnung der Proteine in ihrem natürlichen zellulären Zusammen­hang aufzuklären und sogar ihre Quantifizierung zu ermöglichen.“

U. Würzburg / DE