Gift aufspüren mit DNA-Stücken

Biomoleküle werden zum Werkzeug für Lebensmittelsicherheit

Passgenau umschließt der Aptamer das Zielmolekül (Bild: Fdardel)

Wien (pte026/22.11.2012/13:40) Gerade in ärmeren Ländern kommt es häufig zu Schimmelpilzbefall von Lebensmitteln. Dadurch werden Toxine erzeugt, die den Menschen schaden und zu Vergiftungen führen. Um diesem Missstand entgegen zu wirken, hat die Technische Universität Wien http://www.tuwien.ac.at in Kooperation mit der Universität für Bodenkultur am Interuniversitären Department für Agrarbiotechnologie http://www.ifa-tulln.ac.at ein Projekt gestartet. Denn die Forscher meinen zu wissen, was die Lösung des Problems sein könnte: Aptamere. Nun soll diese Klasse von Molekülen erforscht und entwickelt werden. In der Herstellung sind sie günstig: "Offensichtlich ist, dass die Stückkosten sehr gering sein werden", sagt Florian Aigner von der TU Wien gegenüber pressetext.

Passgenaue Aptamere

In armen Staaten fehlt es an Chemielabors, die Sicherheit von Lebensmitteln muss jedoch getestet werden. Weil es an den dafür nötigen Instrumenten fehlt, kommt es vermehrt zu Vergiftungen - oft hervorgerufen durch Toxine, die von Schimmelpilzen erzeugt werden. Die Aptamere könnten das Problem beseitigen. Es handelt sich um kurze DNA-Sequenzen, die aufgrund ihrer besonderen dreidimensionalen Struktur ein spezifisches Zielmolekül erkennen können. Aptamere binden nur an ganz bestimmte Zellen, Proteine oder Kohlehydrate. Wie ein Schloss, das nur mit einem bestimmten Schlüssel aufgesperrt werden kann. Auch für kleinere Moleküle, etwa Antibiotika oder unterschiedliche Gifte, lassen sich genau passende Aptamere herstellen.

"Die Aptamere erkennen ihre Bindungspartner mit sehr hoher Spezifität, sodass selbst sehr ähnliche Substanzen unterschieden werden können", sagt Kurt Brunner. Er ist derzeit sowohl an der TU Wien als auch am Interuniversitären Department für Agrarbiotechnologie tätig. Diese beiden Forschungsinstitutionen werden gemeinsam mit der Universität für Bodenkultur Wien http://www.boku.ac.at in den nächsten Jahren an Aptameren forschen.

Evolutionäre Gewinnung

Aptamere gewinnt man durch einen Prozess, der der natürlichen Evolution ähnelt. Man beginnt mit einer Vielzahl verschiedener DNA-Stränge, die sich unterschiedlich gut an das gewünschte Zielmolekül binden. Jene DNA-Stränge, die am besten passen, werden vervielfältigt. Nach zahlreichen Runden der Entwicklung bleiben schließlich nur noch die bestbindenden Aptamere übrig, und die können dann eingesetzt werden, um die Zielmoleküle mit hoher Zuverlässigkeit nachzuweisen.

Derzeit entwickeln die Forscher Aptamere zur Erkennung von Aflatoxinen. Das sind giftige Produkte von Schimmelpilzen, die auf Getreide und Nüssen vorkommen. Diese Pilzgifte vergiften die Leber sofort und können zu Krebs führen. In den Industrieländern gibt es daher strenge Regelungen wegen dieses Giftstoffs. Schwieriger ist die Situation in Entwicklungsländern. Aflatoxine treten vorwiegend in wärmeren Zonen auf, also in Ländern, wo das Geld und die Möglichkeit zur flächendeckenden Kontrolle von Lebensmitteln fehlt. Mit den neuen Aptameren für Aflatoxine werden kostengünstige Schnelltests für das Grundnahrungsmittel Mais entwickelt. Diese Tests sind besonders einfach in der Anwendung und unempfindlich gegen äußere Einflüsse wie zum Beispiel große Hitze oder lange Lagerzeiten.

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