DNA-Aptamere als eine neuartige biologisch aktive Komponente in Biosensoren

Abstract

Die Erkennung von Molekülen mittels selektiver Bindung von Enzymen, Antikörpern oder selektiver Chelatoren ist die Grundlage zur Entwicklung von Biosensoren. Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment (SELEX) ist eine kombinatorisch chemische Methode, welche die Eigenschaft von einzelsträngigen Nukleinsäuren (RNA, ssDNA) nutzt zu stabilen 3-dim. Strukturen zu falten und somit – in Analogie zu Antikörpern (Abs)– eine selektive und hochaffine Bindung von Zielmolekülen ermöglicht. Der Einsatz von Oligonukleotidliganden (Aptamere) als biologisch aktiver Teil von Biosensoren bietet gegenüber Abs eine Reihe potentieller Vorteile. Aptamere können mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit durch automatisierte Prozesse synthetisiert werden und ermöglichen eine relativ einfache, kovalente Bindung von Reportermolekülen und/oder Transducern an definierten Stellen. Immobilisierte Aptamere können recycled werden und gegen jegliche Art von Zielmolekülen gerichtet sein (auch gegen toxische oder nicht immunogene Proteine oder kleine organische Moleküle). Als Modellsystem haben wir eine auf Fluoreszenzdetektion basierende Selektionsmethode von endothelzellbindenden ssDNA-Aptameren entwickelt und zeigen daß fluoreszenzkonjugierte Aptamere in Analogie zu Antikörpern als diagnostische Werkzeuge zur Targetidentifizierung genutzt werden können, somit ideale Voraussetzungen bieten als biologisch aktiver Teil in Mikrobiosensoren Verwendung zu finden. Der Einsatz von fluoreszenzkonjugierten DNA-Aptameren zeigte, daß diese neuartigen Sonden ohne Einbuße ihrer Bindungseigenschaften an Reportereinheiten gekoppelt bzw. auf Oberflächen immobilisiert werden können. DNA-Aptamer-Sonden – gekoppelt an einen Transducer –bergen somit ein enormes Potential als sensible und flexible biologisch aktive Komponente in Biosensoren zur Detektion jeglicher Art von Zielmolekül (Proteine - auch toxisch oder nicht immunogen, Peptide oder kleine organische Moleküle) Verwendung zu finden.