Biochip-Diagnostik

Biochips sind Kleinstlabore im Quadratzentimeterbereich: auf einem kleinen Feld mit multiplen, zweidimensional nebeneinander angeordneten Biosensoren, das auch als „Mikroarray“ bezeichnet wird, können eine mehr oder weniger große Anzahl von Laboruntersuchungen gleichzeitig durchgeführt werden. Es gibt verschiedenste Sensortechniken, die ständig fortentwickelt werden.


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Nutzen und Perspektive der Biochips in der Medizin

Die Biochip-Technik dient zur raschen und umfassenden hochsensitiven Analyse von DNA, Proteinen und verschiedenster Biomarker und Stoffwechselprodukte. Die Empfindlichkeit für den Tumormarker PSA wird beispielsweise bei 1 pg/ml und die für den Entzündungsmarker IL6 bei 0.25 pg/ml angegeben [1].

Die Biochip-Diagnostik ist eine neue, zukunftsträchtige Technologie, die in der Medizin besonders auf den Gebieten der Genetik, Onkologie, Immunologie und Infektiologie bereits gezeigt haben, dass sie das in der Praxis wichtige diagnostische Spektrum von Laboruntersuchungen wesentlich erweitern.

Beispiele

  • Quantitative Bestimmung von humanen Anti-HCV-Core-Immunglobulinen auf einem elektrischen Biochip [2],
  • Empfindlicher Nachweis einer HBV- und HDV-Infektion [3],
  • Schnelle Genotypisierung des Hepatitis-B-Virus (zur Wahl der geeigneten Medikamente) [4],
  • Nachweis zirkulierender Tumorzellen im peripheren Blut von Krebspatienten [5][6][7],
  • Analyse einer KRAS-Mutation z. B. beim Ovarialkarzinom [8] oder beim nicht kleinzelligen Lungenkarzinom [9],
  • Ultrasensitive CEA-Detektion durch elektrochemischen Immunoassay [10],
  • Hochsensitiver Nachweis von Tumormarkern durch elektrochemischen Immunoassay [11][12],
  • Hochsensitiver TNF-alpha-Nachweis [13],
  • Analyse von Biomarkern entzündlicher und immunologischer Reaktionen im Sputum von Patienten mit cystischer Fibrose: gleichzeitige Bestimmung von 12 Zytokinen und Wachstumsfaktoren (EGF, IL-1α, IL-1β, IL-2, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, IFN-gamma, MCP-1, TNF-alpha and VEGF) [14],
  • Nachweis einer Hochregulierung von Entzündungsmediatoren (C-reactive protein (CRP), Tumornecrosefaktor-Receptor 1 (TNFR1), neutrophile Gelatinase-associertes Lipocalin (NGAL); Thrombomodulin (TM); neuronenspecifische Enolase (NSE) und D-Dimere (DD)) bei Niereninsuffizienz im Endstadium durch Biochip-Technologie [15],
  • Gleichzeitiger Nachweis multipler Antikörper mit Hilfe ferromagnetisch codierter Microcarrier-Biochip-Sensoren [16],
  • Schnelle Identifizierung von Mykobakterien-Spezies aus positiven Kulturen [17],
  • Rasche Erkennung bekannter mitochondrialer DNA-Mutationen am Beispiel Lebers hereditärer Opticusneuropathie (LHON) [18] (siehe auch Mitochondriale Krankheit).

Verweise

Literatur

  1. ? Anal Chem. 2011 Sep 1;83(17):6698-703
  2. ? Biosens Bioelectron. 2011 Jan 15;26(5):1895-901
  3. ? J Biochem Mol Biol. 2004 Sep 30;37(5):546-51
  4. ? Lab Chip. 2012 Feb 21;12(4):741-5
  5. ? Biosens Bioelectron. 2010 Dec 15;26(4):1701-5
  6. ? BMC Cancer. 2009 Apr 9;9:111
  7. ? Future Oncol. 2010 Dec;6(12):1849-56
  8. ? BMC Cancer. 2009 Apr 9;9:111
  9. ? Int J Mol Sci. 2011;12(12):8530-8
  10. ? Biosens Bioelectron. 2011 Jan 15;26(5):2786-90
  11. ? Biosens Bioelectron. 2011 Jan 15;26(5):2776-80
  12. ? Anal Chem. 2011 Sep 1;83(17):6698-703
  13. ? Biosens Bioelectron. 2011 Jan 15;26(5):1890-4
  14. ? Int J Immunopathol Pharmacol. 2011 April-June;24(2):423-432
  15. ? Clin Appl Thromb Hemost. 2011 Nov;17(6):E218-23
  16. ? Sensors (Basel). 2011;11(8):7851-64
  17. ? Int J Tuberc Lung Dis. 2011 Dec;15(12):1680-5
  18. ? Dis Markers. 2011;30(4):181-90

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