Arzneimittel

Optischer Chip analysiert Wirkstoffe

Rechtzeitig vor Beginn der Messe Bioanalytica in München (1. bis 4. April), stellte Infineon am Mittwoch dieser Woche eine neue Biochip-Systemlösung vor, die z.?B. die kostspielige Entwicklung von Medikamenten beschleunigen soll. Herz des Systems ist ein Biochip, auf dem ein komplettes Mini-Labor untergebracht wurde.

Herzstück der Biochip-Systemlösung, „4D-Array-System“, die Infineon gemeinsam mit der US-amerikanischen Firma Metrigenix entwickelt hat, ist ein optischer Biochip, auf dem ein ganzes Labor in Miniaturformat untergebracht wurde. Beide Unternehmen teilen sich den Vertrieb des Systems: Infineon ist in Europa tätig, Metrigenix in den USA. Dieses Biochipsystem ist laut Infineon die erste komplette Systemlösung ihrer Art.
„Im Unterschied zu herkömmlichen planaren Biochips aus Glas mit zweidimensionaler Sensor-Oberfläche arbeitet der neue Biochip mit einem dreidimensionalen Mikroarray, einem Netzwerk aus feinen Mikrokanälen, die den Chip von der Ober- bis zur Unterseite durchziehen“, erläutert Thomas Klaue, Leiter des Business Development und verantwortlich für die Biochip-Aktivitäten von Infineon. Die so genannte Flow-Thru-Chip(FTC)-Technologie und das Analysesystem ermöglichen laut Klaue ein skalierbares, flexibles Medikamenten-Screening mit deutlich reduziertem Zeitaufwand, höherer Automatisierung, verbesserter Empfindlichkeit und weniger Bedarf an Testmaterial und Reagenzien.
Klaue: „Durch ein besonderes Ätzverfahren werden auf 1 cm2 des Chips etwa 1 Mio. Kanäle untergebracht, die je einen Durchmesser von nur 10 µm und eine Länge von 0,5 mm haben.“ Diese Kanäle werden dann mit bekannten Genabschnitten bestückt, zum Beispiel mit solchen, die bei Brustkrebs ihre Genaktivität verändern. Die zu untersuchenden Proben werden mit einem Wirkstoffkandidaten behandelt und dann im Flow-Thru-Verfahren mehrmals in den Poren hin und her gepumpt. Nur die passenden Gene der Probe docken bei diesem Vorgang an die Genabschnitte der Porenwand an. Ausschließlich an diese bindet der in einem weiteren Schritt zugegebene Farbstoff und gibt dabei ein Licht ab. Von einer Kamera erfasst und an einen Rechner weitergegeben, kann das Lichtmuster auf dem Bildschirm ausgewertet werden. Klaue: „Die Analyse, ob eine Substanz wirkt oder nicht, ist einfach und schnell. Verglichen wird dabei das Lichtmuster der gesunden Probe mit dem der behandelten Probe. Stimmen sie überein, hat der Stoff gewirkt.“
Zu den Auswirkungen auf die pharmazeutische Forschung meint Klaue: „Wir gehen davon aus, dass neue Forschungsmethoden, wie sie unser Flow-Thru-Chip-System ermöglicht, die Arbeit in Pharmalabors in einem ähnlichen Maß verändern werden wie der PC vor zwei Jahrzehnten die Computerlandschaft: Alles wird kleiner, schneller, kostengünstiger.“
Laut Infineon sind Biochips zur Untersuchung von Entzündungen, von verschiedenen Krebsarten wie Lungen- und Brustkrebs sowie für neurologische Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson und Multipler Sklerose ab sofort erhältlich. Darüber hinaus können auf dem Flow-Thru-Chip individuell Gene aufgetragen werden. Damit erweitert sich das Einsatzspektrum auf eine Reihe weiterer Gebiete wie Lebensmittelforschung, Vaterschaftsanalyse, Forensik, Prädispositionsdiagnostik oder Resistenzuntersuchungen.
Insgesamt arbeitet Infineon laut Marketing-Vorstand Peter Bauer derzeit an drei verschiedenen Biochip-Systemlösungen: dem jetzt vorgestellten Flow-Thru-Chip, einem Biochip mit elektronischer Auswertung und dem vor einigen Wochen vorgestellten Neuro-Chip. Die unmittelbarste Marktbedeutung hat dabei der Flow-Thru-Chip. Er kann – so Bauer – die Heilungschancen von Patienten verbessern, da er die Zulassung eines Medikaments erheblich beschleunigt, was zugleich bis zu 500 Mio. µ Umsatzplus für Pharma-Unternehmen bringen kann.
Noch in der klinischen Testphase ist dagegen der elektronische Biochip. Er soll in zwei bis drei Jahren die Marktreife erlangen. Sein hauptsächliches Anwendungsgebiet liegt laut Klaue in der klinischen Diagnostik und der patientenindividuellen Medikation: „Durch den robusteren und einfach zu bedienenden elektronischen Chip könnten derartige Untersuchungen eines Tages sogar in jeder Arztpraxis über das Auftragen eines Blutstropfens durchgeführt werden.“
Infineons Neuro-Chip findet derzeit in der Hirnforschung Anwendung. Wie Roland Thewes, Leiter der Grundlagenforschung zu elektronischen Biochips bei Infineon, erläuterte, können Neurobiologen damit analysieren, wie einzelne Zellen oder Zellverbände auf elektrische Stimulation und bestimmte Substanzen reagieren. jdb

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